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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Bewegungssensor und ein System
zur Erfassung eines Bewegungsprofils eines Lebewesens, insbesondere eines
Menschen, sowie die Verwendung eines Bewegungssensors zur Erfassung
eines Bewegungsprofils.
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Aus
dem sportlichen Bereich sind seit langem Mittel zur Erfassung von
Bewegungen bzw. von sportlicher Aktivität bekannt. Beispielsweise werden Uhren
eingesetzt, die eine Überwachung
des Pulses erlauben. Ein Bewegungssensor im Schuh ermöglicht eine
Erfassung der Trittfrequenz beim Radfahren. Auch aus dem medizinischen
Bereich sind vergleichbare Sensoren bekannt, mit deren Hilfe ein
Bewegungs- oder Aktivitätsprofil
des Patienten erstellt werden kann. Derartige Bewegungsprofile können im Rahmen
einer Diagnose oder einer Therapie hilfreich sein, z. B. bei übergewichtigen
Patienten oder bei Rehabilitationsmaßnahmen.
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Oftmals
ist es erforderlich, ein Bewegungsprofil des Patienten über einen
langen Zeitraum zu erfassen, beispielsweise über 24 Stunden oder mehr, um
Rückschlüsse auf
seine Bewegungs- bzw. Aktivitätsgewohnheiten
ziehen zu können.
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Herkömmerlicherweise
werden zur Erstellung eines Bewegungsprofils am Körper des
Patienten, beispielsweise an einem Gürtel, Bewegungssensoren, beispielsweise
Beschleunigungssensoren, angebracht. Über diese Sensoren kann erfasst
werden, ob der Patient steht, geht oder läuft. Anhand dieser Daten kann
ein entsprechendes Aktivitätsprofil über den
Tag und gegebenenfalls die Nacht erfasst werden. Um die verschiedenen
Aktivitäten,
also beispielsweise Stehen oder Gehen, Radfahren, Schwimmen oder
Joggen, optimal erfassen zu können,
wird der Sensor herkömmlicherweise
an unterschiedlichen Körperpositionen
befestigt, z. B. an der Hüfte,
am Fuß,
am Oberschenkel, am Unterschenkel, an der Brust oder am Arm. Um
die verschiedenen Bewegungssignale von den verschiedenen Körperpositionen
richtig werten zu können,
ist es erforderlich, die Sensorsignale, also beispielsweise die
Beschleunigungssignale, in Abhängigkeit
von der jeweiligen Position unterschiedlich zu interpretieren. Hierfür kann es
erforderlich sein, verschiedene Algorithmen zur Auswertung der Signale
einzusetzen bzw. unterschiedliche Betriebsarten des Sensors bzw.
einer datenverarbeitenden Einheit zu verwenden. So wird z. B. bei
Triathlonuhren bei einem Wechsel vom Laufen zum Radfahren der Modus
einer aktivitätserfassenden
Uhr manuell umgestellt, um die Schrittzahl beim Laufen bzw. die
Trittzahl beim Radfahren richtig erfassen zu können. Bei anderen Anwendungen
ist es erforderlich, die Position des Bewegungssensors am Körper bei
unterschiedlichen Aktivitäten
zu verändern,
das heißt
also, dass der Sensor beispielsweise zunächst an der Hüfte und
später
am Unterschenkel getragen wird. Zugleich ist eine Umstellung der Betriebsart
erforderlich.
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Ein
Umstellen oder eine Veränderung
der Betriebsart ist allerdings vor allem im medizinischen Bereich
nicht unproblematisch und stellt vor allem bei älteren oder in irgendeiner
Weise eingeschränkten Patienten
ein Hindernis dar. Dies kann daran liegen, dass der jeweilige Patient
möglicherweise
nicht technisch versiert ist. Die Betätigung einer Taste oder die Betriebsanwahl über ein
Menü kann
bei kleinen Tasten oder kleinem Display schwierig sein, insbesondere
wenn der Patient motorisch oder von der Sehfähigkeit her eingeschränkt ist.
Vor allem erfordert ein Umstellen der Betriebsart eine gewisse Aufmerksamkeit und
Konzentration, die insbesondere bei einer längerfristigen Erfassung eines
Bewegungsprofils über mehrere
Stunden oder über
einen ganzen Tag, nicht immer vorauszusetzen ist, sodass es leicht
zu einer fehlenden Bedienung entsprechender Sensoren und damit zu
einer falschen Interpretation und Klassifikation der Sensorsignale
kommt. Derartig fehlerhaft erstellte Bewegungsprofile sind selbstverständlich wenig
aussagekräftig.
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Die
Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, die Erfassung eines Bewegungsprofils
eines Menschen zu erleichtern und mögliche Fehlerquellen zu beseitigen.
Diese Aufgabe wird durch einen Bewegungssensor und ein System zur
Erfassung eines Bewegungsprofils eines Lebewesens, insbesondere eines
Menschen, gelöst,
wie es Gegenstand der Ansprüche
1 und 6 ist. Weiterhin wird zur Lösung dieser Aufgabe die Verwendung
eines Bewegungssensors zur Erfassung eines Bewegungsprofils vorgeschlagen,
wie es in den weiteren unabhängigen
Ansprüchen
beschrieben ist. Bevorzugte Ausgestaltungen des Bewegungssensors,
des Systems und der Verwendung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der
erfindungsgemäße Bewegungssensor ist
zur Erfassung eines Bewegungsprofils eines Lebewesens, insbesondere
eines Menschen vorgesehen und ist dadurch gekennzeichnet, dass er
Mittel zum selbsttätigen
Wechsel zwischen verschiedenen Betriebsarten und/oder Betriebsmodi
aufweist. Hierfür
kann beispielsweise ein Algorithmus zur Auswertung der Daten im
Rahmen eines anderen Betriebsmodus oder einer anderen Betriebsart
umgestellt werden. Bei den Mitteln zum selbsttätigen Wechsel kann es sich
beispielsweise um Schaltungseinheiten oder programmierbare Steuerungseinheiten
handeln, die dem Bewegungssensor zugeordnet sind. Durch den selbsttätigen Wechsel
der Betriebsarten oder der Betriebsmodi ist es möglich, die erfassten Bewegungsdaten
lokal im Bewegungssensor auszuwerten.
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Die
verschiedenen Betriebsarten beziehen sich darauf, dass an unterschiedlichen
Positionen des Bewegungssensors am Körper des Lebewesens unterschiedliche
Bewegungsmuster feststellbar sind, sodass der Sensor in Abhängigkeit
von der Position am Körper
unterschiedliche Bewegungssignale, beispielsweise Beschleunigungssignale
erfasst. In besonders bevorzugter Weise ist es vorgesehen, dass der
Wechsel zwischen den verschiedenen Betriebsarten in Abhängigkeit
von einer insbesondere elektronisch auswertbaren Kennung eines Befestigungselements
erfolgt, das für
eine Anbringung an bestimmter Stelle des Körpers des Lebewesens, insbesondere
des Menschen, vorgesehen ist, sodass durch die jeweilige Kennung
des bestimmten Befestigungselements der Sensor die Daten auslesen kann
und damit auf seine Position am Körper schließen kann.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bewegungssensors
ist ein selbsttätiger
Wechsel zwischen verschiedenen Betriebsmodi vorgesehen, wobei sich
der jeweilige Betriebsmodus auf unterschiedliche Umgebungsbedingungen
bezieht. Vorzugsweise handelt es sich bei den verschiedenen Betriebsmodi
um einen Betriebsmodus für
Bewegungen an der Luft und einen Betriebsmodus für Bewegungen im Wasser. Das
heißt,
durch Umschalten dieser Betriebsmodi kann zwischen einer Bewegung
an Luft und einer Bewegung im Wasser, also insbesondere Schwimmen, unterschieden
werden. Die entsprechenden Bewegungs- bzw. Beschleunigungssignale
werden entsprechend einer Bewegung an Luft, also insbesondere Gehen,
Stehen, Sitzen, Liegen usw., und einer Bewegung im Wasser, also
insbesondere Schwimmen, ausgewertet. Im Rahmen einer medizinischen
Rehabilitation spielen Übungen
im Wasser eine große
Rolle. Für
viele Patienten, insbesondere auch chronisch Kranke oder ältere Menschen,
stellt eine Bewegung im Wasser eine sehr geeignete Bewegungsform
dar, um sportlich aktiv zu sein. Der erfindungsgemäße Bewegungssensor
ist in besonders vorteilhafter Weise zur Erkennung der Aktivität im Wasser
und zur Berücksichtigung
der Aktivität
im Wasser im Rahmen eines längerfristigen
Bewegungsprofils geeignet. Hierbei kann der Beschleunigungssensor
zwischen unterschiedlichen Umgebungsbedingungen unterscheiden, also
insbesondere zwischen Luft und Wasser, sodass der Beschleunigungssensor
selbsttätig
den jeweils geeigneten Betriebsmodus wählen bzw. den Betriebsmodus
entsprechend wechseln kann. Ohne einen Wechsel des Betriebsmodus
von Luft nach Wasser würde
eine Aktivität
beim Schwimmen falsch interpretiert werden, beispielsweise würde ein
Rückenschwimmen
als Liegen interpretiert werden. Erfindungsgemäß ist es daher vorgesehen,
dass ein Wechsel ins Wasser vom Bewegungssensor erkannt wird und
so eine andere Auswertung und Interpretation der detektierten Bewegungssignale
erfolgen kann. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass
diese Umstellung automatisch erfolgt, ohne dass der Bediener oder
Anwender hieran denken müsste.
Auf diese Weise werden auch mögliche Fehleingaben
bei der Bedienung des Sensors bzw. des entsprechenden Gerätes von
vornherein vermieden. Ein Wechsel zwischen einer Aktivität im Wasser und
einer Aktivität
an der Luft ist somit ohne Eingriff des Anwenders erfassbar, sodass
ein sehr detailliertes Bewegungsprotokoll in einfacher Weise erstellt werden
kann.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bewegungssensors
ist es vorgesehen, dass dem Bewegungssensor ein weiteres Sensormittel
zur Erfassung der sich ändernden
Umgebungsbedingungen zugeordnet ist. Insbesondere kann durch das
weitere Sensormittel Wasser von Luft unterschieden werden. Besonders bevorzugt
ist beispielsweise als weiteres Sensormittel ein Sensor zur Erfassung
der Feuchtigkeit, der Temperatur, des Drucks und/oder des Widerstandes. Zur
Detektion der Feuchtigkeit kann beispielsweise ein kapazitiver Feuchtesensor
eingesetzt werden. Wenn dieser Sensor Feuchtigkeit eines bestimmten bzw.
vorgebbaren Grades detektiert, kann darauf geschlossen werden, dass
sich der Sensor und damit die Person im Wasser befindet. Eine weitere
Möglichkeit
ist ein Temperatursensor als zusätzlicher
Sensor. In der Regel unterscheidet sich die Wassertemperatur von
der Lufttemperatur, sodass bei der Detektion einer sprunghaften
Temperaturänderung
darauf geschlossen werden kann, dass die Person von der Luft ins
Wasser gewechselt hat. Hierbei können übliche Wassertemperaturen,
wie sie beispielsweise im Schwimmbad anzutreffen sind, berücksichtigt
werden, sodass es nicht zu Fehlinterpretationen kommt, wenn sich
die Person beispielsweise von einem Innenraum nach draußen bewegt.
Auch hierbei kann es zu einem Temperatursprung kommen. Weiterhin kann
beispielsweise ein Drucksensor als zusätzlicher Sensor eingesetzt
werden, da im Wasser andere Druckverhältnisse als außerhalb
des Wassers gegeben sind. Eine weitere Möglichkeit ist die Messung des
Widerstandes, insbesondere des Übergangswiderstandes
zwischen zwei Kontakten, beispielsweise zwischen den Kontakten eines
Ladesteckers. Der Widerstand zwischen zwei Kontakten hängt von
dem Umgebungsmedium ab, daher ändert
sich der Übergangswiderstand
zwischen zwei Kontakten, wenn ein Wechsel zwischen Wasser und Luft
vorgenommen wird. Durch Überwachung
des Widerstandes kann somit erkannt werden, ob sich der Bewegungssensor im
Wasser oder an der Luft befindet. Der Einsatz der Widerstandsmessung
zwischen zwei Kontakten hat den besonderen Vorteil, dass derartige
Kontakte insbesondere bei einem Betrieb des Bewegungssensors über Akkumulatoren
in der Regel ohnehin vorhanden sind, sodass für die weiteren Sensormittel zur
Erkennung von Luft oder Wasser keine weiteren Komponenten erforderlich
sind. Beim Betrieb des Bewegungssensors über Akkumulatoren werden in
der Regel Kontakte nach außen
geführt,
um den Akkumulator aufzuladen. Diese Kontakte werden im Allgemeinen überwacht,
indem beispielsweise geprüft wird,
ob ein Ladestrom vorhanden ist. Hierdurch lässt sich erkennen, ob sich
der Bewegungssensor in einer Ladestation befindet. Zur Überwachung
des Übergangswiderstandes
zwischen diesen Kontakten im Hinblick auf eine Erfassung der Umgebungsbedingungen
ist lediglich eine leichte Modifikation des Sensors, z. B. ein zusätzlicher
Anschluss an einen A/D-Wandler erforderlich. So können anhand
dieser Kontakte folgende Zustände
erkannt werden:
- – Sensor in der Ladestation
(z. B. Ladestrom vorhanden und zusätzlich ein „Kurzschluss” der Kontakte
durch die Spannungsquelle)
- – Sensor
an der Luft (hoher Innenwiderstand zwischen den Kontakten)
- – Sensor
im Wasser (niedriger Innenwiderstand zwischen den Kontakten).
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In
dieser Ausführungsform
ist es ohne besonderen Aufwand möglich,
zusätzlich
zur Erfassung des Bewegungsprofils durch den Bewegungssensor festzustellen,
ob sich der Bewegungssensor im Wasser oder an der Luft befindet,
sodass der entsprechende Betriebsmodus selbsttätig ohne Benutzereingriff eingestellt
werden kann.
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Sofern
zusätzliche
Sensoren zur Erfassung von beispielsweise Feuchtigkeit, Temperatur und/oder
Druck im Hinblick auf die Erfassung von Luft im Gegensatz zu Wasser
eingesetzt werden, können
diese Sensoren auch anderweitig genutzt werden. Beispielsweise kann
ein Drucksensor zur Erfassung von Höhenmetern beim Treppensteigen oder
beim Überwinden
von anderweitigen Steigungen eingesetzt werden. Weiterhin können Kombinationen
mehrerer zusätzlicher
Sensormittel neben dem eigentlichen Bewegungssensor eingesetzt werden, beispielsweise
ein Feuchtesensor und die beschriebene sensorische Funktion zur
Erfassung des Widerstandes, um die Zuverlässigkeit des Bewegungssensors
im Hinblick auf den selbsttätigen
Wechsel der Betriebsmodi zu erhöhen.
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Als
Bewegungssensor wird in einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ein Beschleunigungssensor, insbesondere ein dreiachsiger Beschleunigungssensor,
eingesetzt, der neben der Erfassung eines detaillierten Bewegungsmusters
auf der Basis der Erdanziehung zugleich die geometrische Ausrichtung
des Sensors bzw. die Ausrichtung des Sensors im Gravitationsfeld
der Erde detektieren kann. Durch eine definierte Positionierung
am Körper der
Person bzw. des Lebewesens ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bewegungssensors
ein Rückschluss
auf die Ausrichtung der Person im Gravitationsfeld der Erde möglich, sodass
die Lage der Person erkannt werden kann. Wenn der Bewegungssensor
beispielsweise an der Hüfte
oder am Oberschenkel einer Person in definierter Ausrichtung bzw.
Positionierung befestigt ist, kann darauf geschlossen werden, ob
die Person liegt oder steht. Durch die zusätzliche Information, ob sich
die Person im Wasser oder an der Luft befindet, kann bei einer waagerechten
Lage der Position darauf geschlossen werden, ob die Person liegt
oder schwimmt. Weiterhin erfasst ein Beschleunigungssensor die Bewegung der
Person, sodass sich beispielsweise bei einer liegenden Position
im Wasser anhand der Beinbewegungen die Anzahl der Schwimmzüge zählen lässt.
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Die
Erfindung umfasst weiterhin ein System zur Erfassung eines Bewegungsprofils
eines Lebewesens, insbesondere eines Menschen. Das System umfasst
wenigstens einen Bewegungssensor und wenigstens ein, vorzugsweise
zwei oder mehr Befestigungselemente zur Befestigung des Bewegungssensors
am Lebewesen bzw. am Menschen. Bei dem Befestigungselement kann
es sich beispielsweise um einen Gürtel, einen Gurt, ein Armband
oder ein Fußband
handeln. Das erfindungsgemäße System
ist zunächst
dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement Mittel für eine Kennung
aufweist, die von dem Bewegungssensor insbesondere elektronisch
auswertbar sind. Dieses System ermöglicht es, dass der Bewegungssensor über ein
bestimmtes Befestigungselement am Körper des Menschen bzw. des
Patienten befestigt wird und mittels der Kennung, die spezifisch
für das
jeweilige Befestigungselement und damit spezifisch für die Position
am Körper
des Menschen ist, die Position des am Körper befestigten Bewegungssensors
erkannt und damit bei der Auswertung von erfassten Daten des Bewegungssensors
berücksichtigt
werden kann. Beispielsweise kann bei einer Anbringung des Sensors
an einem Gürtel,
der um die Taille des Patienten angelegt ist, aufgrund der spezifischen
Kennung des Gürtels
vom Sensor erkannt werden, dass sich der Sensor an der Taille befindet.
Wird der Sensor beispielsweise vom Gürtel entfernt und an einem
Armband mit entsprechender Kennung befestigt, erkennt der Sensor
wiederum die Position am Arm des Patienten, sodass diese Information
automatisch bei der Auswertung und Interpretation von empfangenen
Bewegungssignalen des Sensors berücksichtigt werden kann.
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So
kann der Sensor je nach Bedarf und beabsichtigter Aktivität der Person
an einer bestimmten Position des Körpers befestigt werden. Eine
optimale Befestigungsposition für
Alltagsbewegungen, also insbesondere Sitzen, Stehen, Liegen und
Gehen, ist beispielsweise eine Befestigung an einem Gürtel für die Hüfte oder
Taille. Eine optimale Position des Sensors für das Schwimmen ist der Oberschenkel.
Eine optimale Position für
den Sensor beim Radfahren ist der Unterschenkel. Eine optimale Position
für das Laufen
bzw. Joggen ist der Fuß.
Zur Befestigung des Sensors an den verschiedenen Körperpositionen werden
vorzugsweise verschiedene Halterungen bzw. Befestigungselemente
verwendet. Für
eine Anbringung am Fuß kann
der Sensor beispielsweise in einen Clip gesteckt werden, der am
Schnürsenkel
befestigt werden kann. Für
den Unterschenkel und den Oberschenkel können unterschiedlich lange
Gummibänder
oder Gurte eingesetzt werden. Auch für eine Anbringung an der Brust
ist beispielsweise ein Gummiband oder Gurt bestimmter Länge einsetzbar.
Für eine
Anbringung an der Hüfte
kann ein Gürtel
oder ein Gürtelclip
verwendet werden.
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Erfindungsgemäß werden
die verschiedenen Befestigungselemente, mit denen der Sensor am Körper befestigt
wird, automatisch bzw. mit Hilfe entsprechender Kennungsmittel erkannt.
Durch dieses Erkennen wird auf die Befestigungsposition geschlossen,
sodass eine geeignete Interpretation und Auswertung bzw. eine geeignete
Betriebsart automatisch eingestellt werden kann, ohne dass eine
Interaktion des Anwenders mit dem Gerät bzw. eine Benutzereingabe
erforderlich wäre.
Hierdurch werden Fehler bei der Bedienung des Gerätes bzw.
des Sensors oder ein versehentliches Unterbleiben der Bedienung
bzw. der Eingabe am Gerät
vermieden, sodass es nicht zu einer falschen Auswertung und Interpretation
der Daten des Bewegungssensors kommt. Somit eignet sich das erfindungsgemäße System
insbesondere für
eine Erfassung von Bewegungsprofilen im medizinischen Bereich, bei
der eine Fehlbedienung oder falsche Interpretation von Daten besonders
weitreichende und nachteilige Folgen für den Patienten haben kann.
Das erfindungsgemäße System
ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum selbsttätigen Wechsel
zwischen verschiedenen Betriebsarten des Bewegungssensors in Abhängigkeit
von der Kennung vorgesehen sind, wobei die verschiedenen Betriebsarten
auf unterschiedlichen Bewegungsmustern an unterschiedlichen Positionen des
Bewegungssensors am Körper
des Lebewesens beruhen. Je nach Position des Sensors am Körper des
Lebewesens erfasst der Bewegungssensor unterschiedliche Bewegungen,
so ist z. B. beim Radfahren an den Armen kaum eine Aktivität festzustellen, wohingegen
die feststellbaren Bewegungen am Unterschenkel am Größten sind.
Diese unterschiedlichen Bewegungsmuster in Abhängigkeit von der jeweiligen
Bewegungsaktivität
werden erfindungsgemäß derart
berücksichtigt,
dass die unterschiedlichen Bewegungsmuster bei verschiedenen Aktivitäten Grundlage
der verschiedenen Betriebsarten des Bewegungssensors sind, sodass
die Datenauswertung auf die verschiedenen Bewegungsmuster bei den
verschiedenen Bewegungsaktivitäten
abgestellt wird.
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Ein
Bewegungsprofil kann derart erstellt werden, dass z. B. die Dauer
der verschiedenen Aktivitäten,
also beispielsweise Sitzen, Liegen, Stehen, Gehen, Radfahren usw.,
erfasst wird. Weiterhin kann beispielsweise die Anzahl der Schritte
bzw. die Schrittfrequenz beim Gehen oder Laufen oder die Trittfrequenz
beim Radfahren erfasst werden. Beides kann miteinander kombiniert
werden und beispielsweise als Tagesverlauf der Bewegungsaktivitäten dokumentiert
werden.
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Erfindungsgemäß ist es
möglich,
für die
Erstellung bzw. Erfassung des Bewegungsprofils nur einen Bewegungssensor
zu verwenden, der die verschiedenen körperlichen Aktivitäten je nach
seiner Position am Körper
optimal erfassen kann. Dies erhöht
zum einen den Tragekomfort für
den Benutzer, zum anderen sinken durch diese Reduzierung der Anzahl
der Sensoren die Kosten für
das System. Unter Umständen
kann es vorteilhaft sein, mehr als einen Sensor im erfindungsgemäßen System
zu verwenden, um insbesondere die Bedienung für den Anwender zu erleichtern.
Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn ein Sensor an einer
Position am Körper
angebracht werden soll, der für
den Patienten selbst schwer zugänglich
ist, beispielsweise am Rücken.
In solchen Fällen
kann es vorgesehen sein, dass ein Sensor am Rücken befestigt ist und ein
weiterer Sensor für
den wechselnden Einsatz an allen übrigen Positionen am Körper, beispielsweise
am Fußgelenk,
am Oberschenkel, an der Hüfte
und am Arm, vorgesehen ist.
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Vorzugsweise
wird als Bewegungssensor ein an sich bekannter Beschleunigungssensor
eingesetzt, insbesondere ein dreiachsiger Beschleunigungssensor,
der eine Beschleunigung in Richtung der drei Achsen eines kartesischen
Koordinatensystems erfassen kann. Hiermit können detaillierte Bewegungsmuster
erfasst werden. Mit einem derartigen Beschleunigungssensor lässt sich
auf besonders vorteilhafte Weise beispielsweise je nach Anbringung des
Sensors die Fußbewegung
beobachten und die Anzahl der Schritte zählen, die Bein- oder Armbewegung
beim Schwimmen beobachten und demzufolge die Schwimmzüge zählen oder
die Beinbewegung beim Radfahren beobachten und demzufolge die Umdrehungen
zählen.
Weiterhin kann mit einem Beschleunigungssensor auf der Basis der
erfassten Erdanziehung die geometrische Ausrichtung des Sensors
bestimmt werden, sodass die Ausrichtung des Sensors im Gravitationsfeld
der Erde bestimmt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass bei definierter
Positionierung des Sensors am Körper
der Person bzw. des Lebewesens die Lage der Person, also beispielsweise
Stehen oder Liegen, bzw. die Lage des Gliedmaßes, an dem der Sensor befestigt
ist, erkannt werden kann.
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Zur
erfindungsgemäßen automatischen
Erkennung des Befestigungselements durch den Bewegungssensor ist
das Befestigungselement in der Weise kodiert, dass der Befestigungssensor
die Kodierung und damit die Art des Befestigungselements und dessen
vorgesehene Position am Körper
auslesen kann. Als Mittel für
die Kennung des Befestigungselements eignen sich beispielsweise
eine analoge Kodierung, eine magnetische Kodierung, eine mechanische
Kodierung und/oder radiofrequenz-basierte Kommunikationsmittel.
Beispielsweise lässt sich
ein Chip mit einer gespeicherten Kennung in das Befestigungselement
integrieren. Geeignet ist beispielsweise eine Kodierung auf der
Basis einer kontaktbasierten Kommunikation, beispielsweise ein sogenannter
iButton (1-Wire® RFID
alternative) oder einer Nahfeldkommunikation (NFC), die auf dem RFID-System
basiert. Als analoge Kodierung kann beispielsweise ein Widerstand
zwischen zwei Messpunkten erfasst werden. Bei einer magnetischen
Kodierung wird beispielsweise eine von den Mitteln für die Kennung
induzierte Feldstärke
einbezogen. Eine mechanische Kodierung ist beispielsweise durch Kurzschluss
unterschiedlicher Kontakte auf binäre Weise möglich.
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Die
Energieversorgung der Mittel für
die Kennung kann beispielsweise mittels einer Batterie erfolgen.
Mit besonderem Vorteil sind die Mittel für die Kennung jedoch nicht
mit einer eigenen Energieversorgung ausgestattet, um das Befestigungselement mit
dem Mittel für
die Kennung sehr einfach und robust gestalten zu können. Eine
eigene Energieversorgung am Befestigungselement erfordert zusätzliche
Kontakte für
die Stromversorgung, die die Komplexität steigern und damit möglicherweise
die Handhabbarkeit erschweren. Mit besonderem Vorteil wird daher
die Kennung von außen
mit Strom versorgt.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems
ist das wenigstens eine Befestigungselement und/oder der Bewegungssensor
mit mechanischen Mitteln zur Befestigung des Bewegungssensors ausgestattet.
Mit besonderem Vorteil werden hierfür Clips, Führungsschienen, Taschen, Klettverschlüsse und/oder
Druckknöpfe
eingesetzt. Insbesondere eine Verwendung von Führungsschienen oder der Einsatz
von Druckknöpfen zur
Befestigung des Sensors am Befestigungselement ermöglicht einen
besonders sicheren Halt bei einfacher Bedienung sowie gute Kontaktmöglichkeiten
für den
Sensor. Beispielsweise kann in einem Druckknopfteil des Befestigungselements
ein iButton integriert sein, der beim Anstecken des Sensors, der das
entsprechende Gegenstück
des Druckknopfes aufweist, ausgelesen wird. In anderen Ausführungsformen
umfasst das Befestigungselement eine Tasche, in die der Sensor in
vorgegebener Richtung eingesteckt wird, wobei die Tasche beispielsweise
einen Chip aufweist, der von dem Sensor ausgelesen wird.
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Erfindungsgemäß ist es
vorgesehen, dass jede Befestigungsart, also beispielsweise ein Gürtel, ein
Befestigungsband für
den Unterschenkel, ein Befestigungsband für den Oberschenkel, ein Befestigungsband
für den
Arm, ein Brustgurt usw., eine individuelle Kennung erhält, die
vom Befestigungssensor jeweils ausgelesen bzw. erkannt wird und
so eine automatische Einschaltung der entsprechenden Betriebsart
des Sensors ermöglicht,
die das spezifische Bewegungsmuster an der entsprechenden Position des
Körpers
für eine
bestimmte Aktivität
berücksichtigt
und eine entsprechende Datenauswertung bewerkstelligt. Hierbei ist
es in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
dass der Anwender des Bewegungssensors die Position des Sensors
am Körper
in Abhängigkeit
von der jeweils beabsichtigten Bewegungsaktivität verändert, also beispielsweise
den Sensor bei Alltagsbewegungen wie Gehen, Stehen oder Laufen am
Gürtel
trägt,
und in Vorbereitung des Radfahrens den Sensor vom Gürtel trennt
und am Unterschenkel an einem entsprechenden Befestigungselement
anbringt. Eine weitere Interaktion mit dem Sensor ist nicht erforderlich,
da der Sensor die jeweilige Position am Körper erkennt und selbsttätig und
automatisch eine andere, der neuen Bewegungsart angepasste Betriebsart einstellt.
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Weiterhin
umfasst die Erfindung die Verwendung eines Bewegungssensors, insbesondere
eines Beschleunigungssensors, zur Erfassung eines Bewegungsprofils
eines Lebewesens, beispielsweise einer Person, wobei der Bewegungssensor
selbsttätig
zwischen verschiedenen Betriebsarten und/oder Betriebsmodi wechselt.
Vorzugsweise erfolgt der Wechsel der Betriebsarten in Abhängigkeit
von der Position des Bewegungssensors am Körper des Lebewesens, wobei
die Position des Bewegungssensors mittels einer insbesondere elektronisch
auswertbaren Kennung eines Befestigungselements für den Bewegungssensor
am Körper
des Lebewesens bestimmt wird. Der Wechsel der verschiedenen Betriebsmodi
erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit
von unterschiedlichen Umgebungsbedingungen, wobei die verschiedenen
Betriebsmodi beispielsweise einen Modus für Bewegungen an der Luft und
einen Modus für
Bewegungen im Wasser umfassen. Vorzugsweise ist hierfür dem Bewegungssensor
wenigstens ein weiteres Sensormittel zur Unterscheidung der verschiedenen
Umgebungsbedingungen zugeordnet.
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Schließlich umfasst
die Erfindung die Verwendung eines Bewegungssensors zur Erfassung
einer im Wesentlichen aufrechten oder einer im Wesentlichen waagerechten
Position, insbesondere einer Stehend- oder Liegendposition der Person
oder des Lebewesens, wobei der Bewegungssensor in einer definierten
Position bzw. Ausrichtung am Körper des
Lebewesens angebracht ist und die Erfassung der Stehend- oder Liegendposition
bzw. einer vertikalen oder horizontalen Ausrichtung durch eine Erfassung
der Erdbeschleunigung durch den Bewegungssensor, vorzugsweise einem
Beschleunigungssensor, erfolgt. Bezüglich weiterer Merkmale der
erfindungsgemäßen Verwendungen
bzw. des Bewegungssensors wird auf die obige Beschreibung verwiesen.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die verschiedenen Merkmale
jeweils für
sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 schematische
Darstellung einer Person mit verschiedenen Befestigungselementen
für einen
Bewegungssensor gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems und
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2 schematische
Darstellung eines erfindungsgemäßen Bewegungssensors.
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Die
in 1 dargestellte Person trägt mehrere Befestigungselemente
in Form von einem Hüftgurt 1,
einem Brustgurt 2, einem Armband 3, einem Oberschenkelband 4 und
einem Unterschenkel- bzw. Fußband 5.
Diese Befestigungselemente weisen jeweils eine Einrichtung 6 zur
Befestigung eines Bewegungssensors auf. Hierbei kann es sich beispielsweise
um Clips, Druckknöpfe,
Führungsschienen,
Taschen oder vergleichbares handeln. Die Einrichtungen 6 der
Befestigungsgurte 1, 2, 3, 4 und 5 sind
mit einer Kennung ausgestattet, die von dem Bewegungssensor 7 elektronisch
auswertbar ist. In diesem Beispiel ist der Bewegungssensor 7 an
der Befestigungseinrichtung 6 des Hüftgurts 1 befestigt.
Durch die individuelle Kennung der Befestigungseinrichtung am Hüftgurt 1 kann
der Bewegungssensor 7 diese Kennung elektronisch auslesen
und damit auf seine Position am Körper der Person rückschließen, in
diesem Fall auf die Position in der Körpermitte bzw. an der Hüfte der
Person. Da bei verschiedenen körperlichen
Aktivitäten
der Person die verschiedenen Körperteile
unterschiedlichen Bewegungsmustern unterliegen, können die
vom Bewegungssensor erfassten Signale in Abhängigkeit von der Position am
Körper im
Rahmen unterschiedlicher Betriebsarten unterschiedlich ausgewertet
werden. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Person bei einem
Wechsel ihrer Aktivität,
also beispielsweise, wenn sie vom Gehen zum Fahrradfahren wechselt,
die Position des Sensors 7 ändert, indem sie beispielsweise
den Sensor 7 vom Hüftgurt 1 abnimmt
und am Fußband 5 befestigt.
Durch die individuelle Kennung des jeweiligen Befestigungselements 1 bzw. 5 erkennt
der Sensor 7 seine Position am Körper der Person und stellt
automatisch die jeweils geeignete Betriebsart ein, sodass die Person
selbst keinerlei Eingabe an dem Sensor 7 selbst durchführen muss.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Systems
kann es vorgesehen sein, dass ein „default”-Modus vorhanden ist, der ausgeführt wird,
wenn keine Kennung vom Bewegungssensor erkannt wird. Es kann beispielsweise von
einer „normalen” Position
am Hüftgurt 1 ausgegangen
werden. Diese Position des Bewegungssensors 7 wird für Alltagsbewegungen,
also Gehen, Stehen, Liegen usw., verwendet. Der Hüftgurt ist
in dieser Ausführungsform
ohne Kennung ausgestattet, sodass der Sensor auf diese Ausgangsposition schließt, wenn
er keine Kennung erfassen kann. Sobald der Sensor keine Kennung
detektieren kann, geht er also davon aus, dass er an der Hüfte getragen
wird und schaltet in die entsprechende Betriebsart. In dieser Ausführungsform
kann somit der Aufwand durch den Verzicht auf die Mittel zur Kennung am
Hüftgurt
für das
erfindungsgemäße System
reduziert werden.
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Alternativ
hierzu kann der Bewegungssensor in einen Schlafmodus versetzt werden,
wenn er keine Kennung detektieren kann. In diesem Fall wird davon ausgegangen,
dass der Bewegungssensor nicht oder z. B. in einer Tasche unabhängig von
einem Befestigungselement am Körper
getragen wird. Solange kein Befestigungselement erkannt wird, ist
es nicht erforderlich, die Bewegungssignale auszulesen und auszuwerten.
Der Schlafmodus ist vorzugsweise mit einem geringen Energieverbrauch
gekoppelt. In diesem Modus muss nur erkannt werden, wenn der Bewegungssensor
an einem Befestigungselement befestigt wird, um sich dann zu reaktivieren.
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2 illustriert
einen erfindungsgemäßen Bewegungssensor.
Der Bewegungssensor 7 umfasst die eigentliche Bewegungssensoreinheit 21,
beispielsweise einen Beschleunigungssensor, eine Einheit 22 zum
selbsttätigen
Wechsel zwischen verschiedenen Betriebsarten oder verschiedenen
Betriebsmodi, eine Einheit 23 zur Erkennung der Sensorposition
am Körper
sowie ein weiteres Sensormittel 24, das zur Erfassung der
Feuchtigkeit vorgesehen ist. Bei einer Anbringung des Bewegungssensors 7 an
einem Befestigungselement 1 erkennt der Bewegungssensor 7 mittels
der Einheit 23 anhand einer Kennung 25 am Befestigungselement 1,
die spezifisch für
das Befestigungselement 1 bzw. dessen Position am Körper ist,
die Position des Bewegungssensors am Körper. Das Sensormittel 24 erfasst über eine
Messung des Übergangswiderstandes
R zwischen zwei Kontakten 26 die Feuchtigkeit der schematisch
angedeuteten Umgebung 27 des Bewegungssensors 7.
Der Widerstand R zwischen den Kontakten 26 hängt von
dem Umgebungsmedium ab, sodass sich der Übergangswiderstand ändert, wenn
beispielsweise ein Wechsel zwischen Wasser und Luft vorgenommen
wird. Durch Überwachung des
Widerstandes kann daher erkannt werden, ob sich die Umgebungsbedingungen 27 ändern, also
ob beispielsweise ein Wechsel von der Luft in das Wasser stattgefunden
hat. Mit Hilfe dieser durch das weitere Sensormittel 24 erfassten
Information und mit Hilfe der durch die Einheit 23 erfassten
Information über
die Position des Bewegungssensors 7 am Körper wird über die
Einheit 22 die entsprechende Moduswahl vorgenommen, sodass
die Daten des eigentlichen Bewegungssensors 21 entsprechend
ausgewertet werden können.
Hierbei fließt
in die Moduswahl sowohl die eingangs definierte Betriebsart, die auf
unterschiedlichen Bewegungsmustern an unterschiedlichen Positionen
des Bewegungssensors am Körper
des Patienten beruht, als auch der eingangs definierte Betriebsmodus,
der die unterschiedlichen Umgebungsbedingungen, also insbesondere
Wasser und Luft, berücksichtigt,
ein.
