DE10022426A1

DE10022426A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Vitalparametern

Info

Publication number: DE10022426A1
Application number: DE10022426A
Authority: DE
Inventors: Klaus Jansen
Original assignee: Thomas Hilfen Hilbeg GmbH and Co KG
Current assignee: Thomas Hilfen Hilbeg GmbH and Co KG
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2001-10-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen von Vitalparametern einer Person, wobei die Vitalparameter nicht-invasiv gemessen und aufgezeichnet werden, wobei die gemessenen Vitalparameter und/oder aus einer Datenverarbeitung der Vitalparameter gewonnenen Daten regelmäßig während der Ruhephasen der Person langfristig, d. h. über einen Zeitraum von mehreren Tagen, Wochen, Monaten und/oder Jahren, aufgezeichnet werden. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Vorrichtung zum Messen der Vitalparameter.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen von Vitalpara metern einer Person, wobei die Vitalparameter nicht-invasiv ge messen und aufgezeichnet werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Messen von Vitalparametern einer Person mit wenigstens einem Sensor zum nicht-invasivem Messen der Vi talparameter und einem Speicher zum Speichern von gemessenen Vitalparametern und oder aus einer Datenverarbeitung der Vital parameter gewonnenen Daten.

Bekannt ist das nicht-invasive Messen von Vitalparametern, wie Herzfrequenz, Atemfrequenz, Körpertemperatur oder elektrischer Körpersignale, bspw. Hirnströme, mittels entsprechender Messge räte, bspw. einem Pulsmessgerät oder einem Thermometer. Bekannt sind auch Vorrichtungen, mit denen gemessene Vitalparameter aufgezeichnet werden können. Ein Beispiel ist ein sog. Lang zeit-EKG-Messgerät, mittels dessen für mehrere Stunden elektri sche Signale des Herzens gemessen werden können.

Die bekannten Messmethoden haben den Nachteil, dass sie auf grund des stichprobenartigen Charakters der Messungen nur eine beschränkte Aussagekraft haben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Erfassen von Vitalparametern zu verbessern.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs ge nannten Art dadurch, dass die gemessenen Vitalparameter und/oder aus einer Datenverarbeitung der Vitalparameter gewon nene Daten regelmäßig während der Ruhephasen, insbesondere Schlafphasen, der Person langfristig, d. h. über einen Zeitraum von mehreren Tagen, Wochen, Monaten und/oder Jahren, aufge zeichnet werden. Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der der Speicher derart ausgebildet ist, dass die gemessenen Vitalparameter und/oder gewonnenen Daten ebenfalls langfristig im Sinne der genannten Zeiträume aufgezeichnet und abgerufen werden können.

Die Erfindung ermöglicht somit ein biographisches (Lang zeit-)Monitoring von Vitalparametern, was vorteilhaft in der Gesundheitsvorsorge eingesetzt werden kann.

Während der Ruhephasen befindet sich der Körper regelmäßig in einer stabilen Lage bzw. Konstitution. Insbesondere wirken kei ne Stressfaktoren auf den Körper ein. Misst man während der Ru hephase Vitalparameter, so kann man dadurch weitestgehend Stör einflüsse vermeiden. Die erfindungsgemäß gemessenen Parameter sind daher sehr repräsentativ für die körperliche Verfassung.

Das Messen von Vitalparametern während Phasen stabiler körper licher Verfassung wird erfindungsgemäß ferner über einen langen Zeitraum durchgeführt, nämlich über einen Zeitraum von mehreren Tagen, Wochen, Monaten oder Jahren. Hierdurch erhält man eine große Menge von Daten der Vitalparameter, die sich aufgrund ih rer großen Anzahl sehr gut für eine statistische Auswertung eignen.

Bevorzugt werden die gemessenen Vitalparameter hinsichtlich statistischer Größen, wie der Standardabweichung oder Varianz, ausgewertet. Dieser Auswertung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Kreislauf einer gesunden Person sich durch relativ ho he Varianzen bzw. Standardabweichungen der Herzfrequenz aus zeichnet. Eine sinkende Varianz bzw. Standardabweichung ist hingegen ein Indikator für eine Erkrankung. Bspw. geht die Va rianz kurz vor einem Herzinfarkt gegen Null, d. h., dass der zeitliche Abstand zwischen den einzelnen Herzschlägen im we sentlichen konstant ist. Aus der Veränderung derartiger stati stischer Größen, wie Varianz oder Standardabweichung, können folglich Erkenntnisse über Veränderungen der körperlichen Ver fassung gewonnen werden.

Weiter bevorzugt werden die gemessenen Parameter bzw. bereits einer Vorverarbeitung unterzogenen Vitalparameter einer Spek traltransformation unterzogen, d. h. vom Zeitbereich in den Fre quenzbereich transformiert. Auf diese Weise kann man ein Fre quenzspektrum der Vitalparameter bzw. vorverarbeiteten Vitalpa rameter generieren, dass weitere Untersuchungen des bzw. Aussa gen aus dem gewonnenen Spektrums erlaubt. Aus einer derartigen Spektraltransformation können besonders vorteilhaft weitere In dikatoren über die körperliche Verfassung einer Person abgelei tet und insbesondere einer weiteren Automatisierung zugänglich gemacht werden.

Die gespeicherten bzw. aufgezeichneten Daten können entweder schritthaltend einer Datenverarbeitung unterzogen werden oder aber auch gebündelt, bspw. einmal täglich, bzw. bei Hinzutreten weiterer Bedingungen, bspw. von Krankheitssympthomen. Die Resul tate der Datenverarbeitung werden in einem Bericht automatisch generiert. Dieser Bericht kann entweder von einer Datenverar beitungseinrichtung vor Ort, d. h. bei der durch Messung beob achteten Person oder einer zentralen Datenbank erstellt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht hierzu bevorzugt eine Datenübertragungseinrichtung zur Datenfernübertragung vor, die sowohl Daten von der Messvorrichtung vor Ort zur zentralen Da tenbank übermitteln, als auch - umgekehrt - Daten von der zen tralen Datenbank empfangen kann.

Die zentrale Datenbank archiviert und verwaltet die gemessenen Vitalparameter bzw. daraus abgeleitete Größen einer Vielzahl von Personen. Durch diesen Datenaustausch ist eine zentrale Da tenverwaltung einer Mehrzahl von Personen möglich, wobei insbe sondere die Erkenntnisse der statistischen Auswertung mehrerer Personendaten auch anderen Personen zu Gute kommen, bspw. durch Ermitteln weiterer, allgemeingültiger Referenzgrößen aus der eine breite Basis bildenden, aus den Daten einer Vielzahl von Personen ermittelten Datenbank. Insbesondere werden nicht nur die Daten einer Person untereinander ausgewertet, sondern auch mit den Daten anderer Personen verrechnet. Hieraus lassen sich neue Erkenntnisse über pathologische und nichtpathologische Vi talparameter bzw. aus den Vitalparametern abgeleiteten Größen gewinnen. Ferner kann die Datenübertragungseinrichtung vorteil haft auch zur Software-Pflege genutzt werden, d. h. zur Aktuali sierung von Software der sich vor Ort befindenden Messvorrich tung.

Weitere Einzelheiten und Besonderheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Matratze in Seitenan sicht mit einer Messvorrichtung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Daten verarbeitung der gemessenen Vitalparameter.

Fig. 1 zeigt eine Matratze 10, die an ihrer Oberseite 11 eine Ausnehmung für eine Einlage 12 mit einem oder mehreren Sensoren aufweist. Bei diesen Sensoren handelt es sich um Druck- und/oder Temperatursensoren, um akustische Sensoren, wie bspw. Mikrophone, und/oder Elektroden. Diese Sensoren sind derart in der Einlage 12 angeordnet, dass die Messung von Vitalparametern einer sich auf der Matratze 10 befindenden Person nicht-invasiv möglich ist. Die Sensoren sind über eine Messleitung 13 mit ei ner Datenverarbeitungseinheit 14 verbunden. In dieser Datenver arbeitungseinheit werden die gemessenen Vitalparameter verar beitet. Ferner weist die Datenverarbeitungseinheit 14 eine Da tenübertragungseinrichtung 15 auf, mittels derer die gemessenen Vitalparameter und/oder die aus der Datenverarbeitung gewonne nen Daten an eine zentrale Datenbank 16 übertragen werden kön nen. Die Datenübertragungseinrichtung weist hierzu vorteilhaf terweise ein Modem auf, mittels dessen eine Datenübertragung über ein Datennetz bzw. Datenfernübertragungs(DFÜ)-Netz 17 oder Telefonnetz zur zentralen Datenbank 16 und umgekehrt erfolgen kann.

Die Datenverarbeitungseinheit 14 und/oder die zentrale Daten bank 16 weist einen Speicher für die gemessenen Vitalparameter und/oder gewonnenen Daten auf, der derart ausgebildet bzw. or ganisiert ist, dass Daten langfristig, d. h. über einen Zeitraum von mehreren Tagen, Wochen, Monaten und/oder Jahren aufgezeich net und abgerufen werden können. Hierzu werden die Daten insbe sondere mit weiteren Angaben, wie Uhrzeit und Datum verknüpft, so dass eine zeitliche Zuordnung auch die Daten verschiedener Vitalparameter untereinander möglich ist. Hierzu bedarf der Speicher einer ausreichenden Größe, um die entsprechende Daten menge bewältigen zu können.

Ferner weist die Datenverarbeitungseinheit 14 und/oder die zen trale Datenbank 16 einen bzw. mehrere Rechner bzw. Mikroprozes soren auf, die zum Durchführen statistischer Berechnungen, wie Mittelwert, Standardabweichung bzw. Varianz und auch zum Durch führen von Spektraltransformationen geeignet sind. Insbesondere weist die Datenverarbeitungseinheit 14 bzw. die zentrale Daten bank 16 einen sog. FFT-Analyser auf, also Mittel zum Durchfüh ren einer Fouriertransformation und zwar vorzugsweise einer diskreten Fouriertransformation, wie bspw. der sog. Fast- Fouriertransformation (FFT), oder andere Einrichtungen zum Durchführen einer anderen Spektraltransformation. Beispielswei se können mittels dieser Einrichtung Spektraltransformationen wie die sog. Laplace-Transformation oder die Hilbert- Transformation oder andere auf vollständigen Funktionen basie renden Transformationen durchgeführt werden.

Die Datenverarbeitungseinheit 14 weist ferner eine Bedienein heit auf, die bspw. am Nachttisch eines Bettes untergebracht sein kann. Vorteilhafterweise wird diese Bedieneinheit mit ei nem sich ohnehin regelmäßig auf einem Nachttisch befindenden Wecker kombiniert. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da die gemessenen bzw. errechneten Daten bevorzugt mit Uhrzeit und Datum abgespeichert werden.

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm der durchgeführten Datenverar beitung. In einem ersten Block 18 werden die Vitalparameter ge messen bzw. gesammelt. Hierzu stehen mehrere Eingänge 19 zur Verfügung. Über diese Eingänge 19 werden mittels der in der Einlage 12 enthaltenen Sensoren insbesondere Druck, Temperatur und/oder akustische und/oder elektrische Signalpegel gemessen. Die auf diese Weise von dem ersten Block 18 gesammelten Rohda ten werden anschließend in einem zweiten Block 20, dritte Block 21 oder einem weiteren Block einer weiteren Datenverarbeitung unterzogen. Der zweite Block 20 ist als Block zur Durchführung einer Fouriertransformation und der dritte Block als Block zur Durchführung einer Hilbert-Transformation ausgebildet. Die vom ersten Block 18 erfassten Signale können somit in einem auf vollständigen Funktionen basierenden Zustandsraum beschrieben werden. In einem vierten Block 22 erfolgt eine Klassifikation eines Ausgangssignals des zweiten, dritten oder weiteren Blocks und zwar vorzugsweise unter Zuhilfenahme von neuronalen Netzal gorithmen, wie dies mit dem fünfter Block 23 sowie der Rück kopplung 24 vom fünften Block 23 zum vierten Block 22 darge stellt ist. Das Ergebnis der Klassifikation des vierten Blocks 22 wird mittels einer sog. Primary Component Analysis in einem sechsten Block 25 weiterverarbeitet.

Die auf diese Weise verarbeiteten Daten bzw. Ergebnisse der Da tenverarbeitung können von der beobachteten Person regelmäßig in Form eines maschinell erstellten Berichts abgerufen werden. Auf diese Weise erhält man eine Information über die körperli che Verfassung, insbesondere auch über eventuelle Tendenzen, bspw. eine Besserung oder Verschlechterung eines körperlichen Zustands. Wesentlich hierfür ist die breit angelegte Datenbank bzw. Datenpool, der die Daten über lange Zeiträume sammelt und statistisch auswertet. Eine zentrale Datenbank bzw. ein zentra ler Datenpool bietet ferner den Vorteil, dass eine Beurteilung der Daten durch Dritte möglich ist, die sich nicht vor Ort be finden. Ferner kann über die genannte Datenübertragung die in der Datenverarbeitungseinheit 14 ablaufende Software verbessert und gepflegt werden, wenn die Datenverarbeitungsalgorithmen aufgrund aus der breiten Datenbasis gewonnener Erkenntnisse verbessert worden sind.

Das beschriebene Verfahren bzw. die beschriebene Vorrichtung haben den Vorteil, dass der körperliche Zustand einer Person fortlaufend über einen langen Zeitraum automatisch überwacht werden kann, ohne dass dies für die Person eine Beeinträchti gung beinhalten würde. Insbesondere die Messung der Vitalpara meter während der Ruhephasen, insbesondere der Nachtstunden führt dazu, dass die Messung noch nicht einmal mit einem zeit lichen Aufwand für die Person verbunden ist. Darüber hinaus spürt die beobachtete Person die Messung auch nicht, da die Messung nicht-invasiv, insbesondere ohne direkten Kontakt zu dem bzw. den Sensoren, durchgeführt wird.

Darüber hinaus bietet die beschriebene Vorrichtung die Möglich keit bei Erreichen bzw. Über- oder Unterschreiten eines vorbe stimmten oder aus der durchgeführten Datenverarbeitung gewonne nen Grenzwerts ein Alarmsignal zu erzeugen, das der beobachte ten Person anzeigt, dass sich ihre gesundheitliche Verfassung verschlechtert hat. Diese Überwachung und Alarmgebung wird vor teilhafterweise ohne Zwischenschaltung eines Arztes oder einer medizinisch vorgebildeten Person vollautomatisch durchgeführt. Die Alarmgebung stützt sich vielmehr auf die statistische Aus wertung der gemessenen Vitalparameter, insbesondere der Stan dardabweichung bzw. Varianz der Herzfrequenz. D. h., wenn diese Standardabweichung bzw. Varianz einen Grenzwert unterschreitet, wird ein Alarmsignal von der Datenverarbeitungseinheit 14 oder zentralen Datenbank 16 generiert. Bevorzugt löst jedoch ein kurzzeitiges Überschreiten eines Grenzwerts noch keinen Alarm aus. Vielmehr wird bei der Alarmgebung auch ein biographischer Zusammenhang berücksichtigt, d. h. es wird ein Trend verfolgt, der Rückschlüsse bezüglich eines notwendigen Behandlungsbedarfs bzw. einer gezielten Diagnose zulässt.

Insgesamt erlaubt die erfindungsgemäße Kombination einer nicht- invasiven Messung von Vitalparametern und deren langfristige Aufzeichnung eine zusätzliche Informationen über den körperli chen Zustand einer beobachteten Person liefernde Auswertung. Hierzu werden die gemessenen Größen insbesondere einer stati stischen Auswertung unterzogen, wie das Berechnen einer Stan dardabweichung bzw. Varianz von einem errechneten Mittelwert. Ferner erlaubt die erläuterte Spektraltransformation der gemes senen bzw. verarbeiteten Vitalparameter einen zusätzlichen In formationsgewinn aus den erhaltenen Daten. Insgesamt kann dank der Erfindung die Gesundheitsvorsorge durch das biographische Erfassen von Vitalparametern erheblich verbessert werden.

Bezugszeichenliste

10

Matratze

11

Oberseite

12

Einlage

13

Messleitung

14

Datenverarbeitungseinheit

15

Datenübertragungs einrichtung

16

zentrale Datenbank

17

DFÜ-Netz

18

erster Block

19

Eingang

20

zweiter Block

21

dritter Block

22

vierter Block

23

fünfter Block

24

Rückkopplung

25

sechster Block

Claims

1. Verfahren zum Messen von Vitalparametern einer Person, wobei die Vitalparameter nicht-invasiv gemessen (18) und aufge zeichnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen Vitalparameter und/oder aus einer Datenverarbeitung der Vital parameter gewonnenen Daten über einen längeren Zeitraum regel mäßig während der Ruhephasen, insbesondere Schlafphasen, der Person aufgezeichnet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Vitalparameter Atemfrequenz, Herzfrequenz, Körpertemperatur und/oder elektrische Körpersignale gemessen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitung eine Spektraltransformation, insbe sondere Fouriertransformation (20), Hilberttransformation (21) oder Laplacetransformation, bzw. einer auf vollständigen Funk tionen basierenden Transformation einschließt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitung eine Klassifikation (22) von aus der Transformation gewonnenen Daten einschließt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitung ein Berechnen der Standardabweichung bzw. Varianz eines Vitalparameters, ins besondere der Herzfrequenz, einschließt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass bei Erreichen bzw. Über- oder Unter schreiten eines vorbestimmten oder aus der Datenverarbeitung gewonnenen Grenzwerts ein Alarmsignal erzeugt wird, insbesonde re wenn die Standardabweichung bzw. Varianz der Herzfrequenz den Grenzwert unterschreitet.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die gemessenen Vitalparameter und/oder gewonnenen Daten an eine zentrale Datenbank (16) über mittelt werden, wobei die Datenbank (16) insbesondere die Daten mehrerer Personen archiviert.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Datenbank (16) die archivierten Daten einer oder mehrerer Personen mit- bzw. untereinander verarbeitet.

9. Vorrichtung zum Messen von Vitalparametern einer Person mit wenigstens einem Sensor (12) zum nicht-invasivem Messen der Vitalparameter und einem Speicher zum Speichern von gemessenen Vitalparametern und/oder aus einer Datenverarbeitung der Vital parameter gewonnenen Daten, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher derart ausgebildet ist, dass die gemessenen Vitalpara meter und/oder gewonnenen Daten langfristig aufgezeichnet und bei Bedarf abrufbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Sensoren (12) an und/oder in einer Matratze (10) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Datenverarbeitungseinheit (14) zur Verarbeitung von gemes senen Vitalparametern.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekenn zeichnet durch eine Datenübertragungseinrichtung (15) zum Über tragen gemessener Vitalparameter oder aus der Datenverarbeitung gewonnener Daten an eine zentrale Datenbank (16) und/oder zum Empfangen von Daten, insbesondere eines Alarmsignals und/oder von Software-Aktualisierungen von der zentralen Datenbank (16).

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (12) einen Temperatur- und/oder Drucksensor und/oder einen akustischen Sensor, insbesondere ein Mikrofon aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit im Bereich der Matratze (10), insbesondere eines der Matratze (10) zuge ordneten Nachttischs, anbringbar ist und einen Wecker aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14 zum Durch führen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.