DE102011002846A1

DE102011002846A1 - Data acquisition unit for device for determining movement activities of person in water, is provided with electrode devices with skin-piercing electrodes for detecting of electrical muscle activity of person

Info

Publication number: DE102011002846A1
Application number: DE102011002846A
Authority: DE
Inventors: Kai von Luebtow; Thomas Meinel; Hans-Peter Klose; Klaus Mueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2012-07-19

Abstract

The data acquisition unit (2) is provided with the electrode devices (31,32) with skin-piercing electrodes (31A,32A) for detecting of electrical muscle activity of the person in the water. A data evaluation device (35) is provided for calculating data relating to the movement activities of the person based on the detected electric muscle activity of the person. A data transmission device (37) is provided for transmitting the data regarding the activities of the person. Independent claims are also included for the following: (1) a device for determining movement activities of a person in water; and (2) a method for determining movement activities of a person in water.

Description

Die Erfindung betrifft eine Datenerfassungseinheit, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung von Bewegungsaktivitäten einer Person.The invention relates to a data acquisition unit, a device and a method for determining movement activities of a person.

Stand der TechnikState of the art

Es ist bekannt, dass Bewegungs- und Aktivitätssensoren von tragbaren elektronischen Geräten zum Zählen von Schritten oder zur Erfassung von Bewegungen einer Person oder eines Patienten eingesetzt werden. Solche tragbare elektronische Geräte mit Bewegungs- und Aktivitätssensoren in herkömmlicher Bauweise ermöglichen jedoch keine vollständige Erfassung von körperlichen oder sportlichen Aktivitäten der Person im oder unter Wasser, wie sie häufig beim Schwimmen oder bei sonstigen sportlichen Betätigungen der Person oder des Patienten im oder unter Wasser ausgeführt werden.It is known that motion and activity sensors of portable electronic devices are used to count steps or detect movements of a person or a patient. However, such portable electronic devices with motion and activity sensors of conventional design do not allow complete detection of physical or athletic activities of the person in or under water, as often performed while swimming or other sports activities of the person or the patient in or under water ,

Die DE 33 08 431 C2 beschreibt eine Einrichtung zur Erzeugung, Auswertung und Anzeige von Schrittsignalen bzw. Schritten mit einer als einfacher Sensorschalter ausgebildeten Schalteinrichtung und einer elektronischen Auswerteeinrichtung. Die beschriebene elektronische Auswerteeinrichtung ist dabei mit einer Einrichtung zur Speicherung einer vorgegebenen Schrittlänge der Person, einer Einrichtung zur Multiplikation der Schrittlänge mit der vorgegebenen Schrittlänge für die Bestimmung des von der Person zurückgelegten gesamten Weges und einer Einrichtung zur Zählung der benötigten Zeit ausgestattet. Ferner verfügt die beschriebene elektronische Auswerteeinrichtung über eine auf die Schrittsignale ansprechende Einrichtung, die eine dem Zeitintervall zwischen den aufeinanderfolgenden Schrittsignalen entsprechende Intervallzählung vornimmt. Ferner umfasst die beschriebene elektronische Auswerteeinrichtung eine auf die Intervallzählung ansprechende Einrichtung zur Erzeugung eines die Wiederholungsgeschwindigkeit der Schritte anzeigenden Geschwindigkeitssignals sowie eine Einrichtung zum wahlweise Anzeigen der Schrittzählung, des gesamten Weges oder des Geschwindigkeitssignals mittels einer optischen Anzeigeeinrichtung.The DE 33 08 431 C2 describes a device for generating, evaluating and displaying step signals or steps with a switching device designed as a simple sensor switch and an electronic evaluation device. The electronic evaluation device described here is equipped with a device for storing a predetermined step length of the person, a device for multiplying the stride length with the predetermined stride length for determining the total distance traveled by the person and a device for counting the time required. Furthermore, the electronic evaluation device described has a device that responds to the step signals and that performs an interval count corresponding to the time interval between the successive step signals. Furthermore, the electronic evaluation device described comprises an interval-counting-responsive device for generating a speed signal indicating the repetition rate of the steps and a device for selectively displaying the step count, the entire path or the speed signal by means of an optical display device.

Die DE 601 14 031 T2 beschreibt eine Elektrodenanordnung und ein Sensorverbindungssystem für eine nicht invasive Vorrichtung zur Ortung und Abbildung von Nerven. Es wird ferner ein Sensorsystem zur Verwendung auf der Hautoberfläche, das eine Elektrodenanordnungsbaugruppe mit einer oder mehreren Elektroden und ein Sensorbefestigungssystem umfasst, beschrieben. Jede Elektrode in der Elektrodenanordnungsbaugruppe ist mit Geräten zur Erkennung und Abbildung von peripheren Nerven verbunden. Ein oder mehrere Rückführungsdrähte sind beim Gebrauch des Sensorsystems an der Elektrodenanordnungsbaugruppe und an einer Hautoberflächenelektrode befestigt. Ein stabiles Einwegsensorbefestigungssystem ermöglicht eine Leitung zwischen der Elektrodenanordnung und der Hautoberfläche des Patienten. Das Sensorbefestigungssystem weist einzelne Leiterinseln auf, die jeweils so gestaltet sind, dass sie genau auf eine bestimmte Elektrode der Elektrodenanordnung ausgerichtet sind. Die die auf der Hautoberfläche des Patienten haftende Lage des Sensorbefestigungssystems kann nach beendeter Abtastung als Hautmarkierungsführung auf der Haut gelassen werden.The DE 601 14 031 T2 describes an electrode assembly and a sensor connection system for a non-invasive device for locating and imaging nerves. There is further described a sensor system for use on the skin surface comprising an electrode assembly assembly having one or more electrodes and a sensor attachment system. Each electrode in the electrode assembly assembly is connected to peripheral nerve identification and imaging devices. One or more return wires are attached to the electrode assembly assembly and to a skin surface electrode in use of the sensor system. A stable disposable sensor attachment system allows conduction between the electrode assembly and the skin surface of the patient. The sensor attachment system has individual conductor islands, each designed to precisely align with a particular electrode of the electrode assembly. The layer of sensor attachment system adhered to the skin surface of the patient may be left on the skin as a skin marking guide upon completion of the scan.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung schafft eine Datenerfassungseinheit zur Bestimmung von Bewegungsaktivitäten einer Person mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Vorrichtung zur Bestimmung von Bewegungsaktivitäten einer Person mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 und ein Verfahren zur Bestimmung von Bewegungsaktivitäten einer Person mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13.The invention provides a data acquisition unit for determining movement activities of a person with the features of patent claim 1, a device for determining movement activities of a person having the features of patent claim 4 and a method for determining movement activities of a person having the features of patent claim 13.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Bei elektrischen Geräten zur Bestimmung von Bewegungsaktivitäten können häufig nur an Land durchgeführte sportliche Aktivitäten wie etwa Laufen und Radfahren erfasst werden. Sportliche Aktivitäten auf oder im Wasser bleiben dagegen von den elektrischen Geräten unerkannt.Electrical equipment used to determine activity of movement often only includes land based sporting activities such as running and cycling. Sports activities on or in the water, on the other hand, remain undetected by the electrical equipment.

Die Verwendung von Elektroden als Elektroneurographie-Sensoren für die Detektion von sportlichen Aktivitäten erlaubt die direkte Erfassung der Muskelaktivität einer Person beim Schwimmen oder bei sonstiger sportlicher Aktivität im oder unter Wasser. Im Zusammenspiel mit Sensoren zur Erfassung von körperlichen Aktivitäten an Land können so vollständige Daten über die gesamte sportliche Aktivität der Person ausgewertet werden, auch wenn die Person nacheinander unterschiedliche sportliche Aktivitäten wie Schwimmen, Laufen oder Radfahren ausführt.The use of electrodes as electroneurography sensors for the detection of sports activities allows the direct detection of muscle activity of a person during swimming or during other sporting activity in or under water. In combination with sensors for recording physical activities on land, complete data on the entire physical activity of the person can be evaluated, even if the person consecutively performs different sports activities such as swimming, running or cycling.

Bei herkömmlichen Elektroden von Elektroneurographie-Sensoren werden die Signale an der Hautoberfläche abgegriffen. Im Falle eines Eintauchens der Person in elektrisch leitfähiges Wasser erfolgt ein Gleichsetzten der elektrischen Potentiale auf der Hautoberfläche, wodurch jegliche Messung von lokal aufgelöster Muskelaktivität der Person verhindert wird. Erfindungsgemäß erfolgt der Einsatz von Elektroneurographie-Sensoren in einem unter der Haut der Person liegenden und somit vom umgebenden Wasser elektrisch entkoppelten Bereich, das heißt die Signale der Muskelaktivität der Person können auch bei einer im Wasser befindlichen Person detektiert werden. Dabei werden mit Hilfe der Elektroneurographie-Sensoren elektrische Spannungen gemessen durch die Verwendung von in oder unter die Haut platzierte Nadeln und/oder Mikronadeln, welche die obere Hautschicht durchdringen.In conventional electrodes of electroneurography sensors, the signals are tapped at the skin surface. In the event of immersion of the person in electrically conductive water, the electrical potentials on the skin surface are equalized, preventing any measurement of locally resolved muscle activity of the person. According to the invention, the use of electroneurography sensors is carried out in an area under the skin of the person and thus electrically decoupled from the surrounding water, that is, the signals of the muscle activity of the person can also be detected in a person in the water. In doing so, with the help of Electro-neurography sensors measure electrical tensions through the use of needles and / or microneedles placed in or under the skin, which penetrate the upper skin layer.

Weiterbildungen und Variationen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further developments and variations of the invention are specified in the dependent claims.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert, in denenFurther features and advantages of embodiments of the invention will be explained with reference to the drawings, in which

1A eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 1A a schematic representation of the device according to an embodiment of the present invention;

1B eine schematische Darstellung der Datenerfassungseinheit gemäß der in 1A gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 1B a schematic representation of the data acquisition unit according to the in 1A shown embodiment of the present invention;

1C eine schematische Darstellung von möglichen Befestigungspunkten der Bewegungsüberwachungseinheit und der Datenerfassungseinheit gemäß der in 1A gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 1C a schematic representation of possible attachment points of the motion monitoring unit and the data acquisition unit according to the in 1A shown embodiment of the present invention;

1D eine schematische Darstellung der Elektrodeneinrichtung zum Erfassen von elektrischer Muskelaktivität gemäß der in 1A gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und 1D a schematic representation of the electrode device for detecting electrical muscle activity according to the in 1A shown embodiment of the present invention; and

2 ein Flussdiagramm des Verfahrens gemäß der in 1A gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 a flowchart of the method according to the in 1A shown embodiment of the present invention.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche und funktionsgleiche Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts Anderes ausgeführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Komponenten und Elemente sind in den Zeichnungen aus Gründen der Übersichtlichkeit und Verständlichkeit nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander wiedergegeben.In the figures of the drawing are identical and functionally identical elements, features and components - unless otherwise stated - each provided with the same reference numerals. Components and elements are not necessarily reproduced to scale in the drawings for the sake of clarity and clarity.

In 1A ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 dargestellt. Die Vorrichtung 100 umfasst dabei eine Bewegungsüberwachungseinheit 15, und eine Datenerfassungseinheit 2. Dabei sei beispielhaft davon ausgegangen, dass eine Person 1 zur Erfassung von elektrischen Muskelaktivitäten die Datenerfassungseinheit 2 am Unterschenkel trägt, wobei die Datenerfassungseinheit 2 auf einem auf der Haut aufklebbaren Pflaster montiert ist.In 1A is a schematic representation of the device according to the invention 100 shown. The device 100 includes a motion monitoring unit 15 , and a data acquisition unit 2 , It is assumed by way of example that a person 1 for detecting electrical muscle activity, the data acquisition unit 2 wearing on the lower leg, the data acquisition unit 2 is mounted on a patch on the skin.

Die Bewegungsüberwachungseinheit 15 weist eine Bewegungserfassungseinrichtung 16, eine Datenübertragungseinrichtung 17 und eine Speichereinrichtung 18 auf. Die Bewegungsüberwachungseinheit 15 ermittelt aus den von der Datenerfassungseinheit 2 empfangenen Muskelaktivitäts- oder Bewegungsdaten und den durch die Bewegungserfassungseinrichtung 16 erfassten Bewegungsdaten sämtliche von der Person ausgeführten Bewegungsaktivitäten, welche in der Speichereinrichtung 18 gespeichert werden.The motion monitoring unit 15 has a movement detection device 16 , a data transmission device 17 and a storage device 18 on. The motion monitoring unit 15 determined from the data collection unit 2 received muscle activity or movement data and by the motion detection device 16 captured movement data all performed by the person movement activities, which in the storage device 18 get saved.

Die Bewegungsüberwachungseinheit 15 kann an einem Gurt, einer Badehose, einem Badeanzug, einem Brustgurt oder an einer sonstigen Sportbekleidung der Person 1 getragen werden oder als Untereinheit einer Armbanduhr ausgeführt sein.The motion monitoring unit 15 can be on a belt, swimming trunks, swimsuit, chest belt or any other sportswear of the person 1 worn or executed as a subunit of a wristwatch.

Die Bewegungsüberwachungseinheit 15 kann ferner unter Berücksichtung von Vitalparametern wie beispielsweise Gewicht oder Alter der Person 1 und von weiteren Daten wie beispielsweise Außentemperatur oder Wassertemperatur eine Bewegungsintensität, eine Maximalbelastung oder einen Energieumsatz der Person 1 errechnen.The motion monitoring unit 15 may also take into account vital parameters such as weight or age of the person 1 and from further data such as outdoor temperature or water temperature, a movement intensity, a maximum load or energy expenditure of the person 1 calculate.

Die von der Bewegungsüberwachungseinheit 15 empfangenen Daten umfassen Daten zu ausgeführten Bewegungsaktivitäten wie Schwimmen, welche auf oder im Wasser ausgeführt werden. Dabei werden die Daten von der Datenerfassungseinheit 2 erfasst und an die Bewegungsüberwachungseinheit 15 gesendet.The of the motion monitoring unit 15 received data includes data on performed movement activities such as swimming, which are performed on or in the water. The data from the data acquisition unit 2 captured and sent to the motion monitoring unit 15 Posted.

Es werden von der Bewegungserfassungseinrichtung 16 der Bewegungsüberwachungseinheit 15 Bewegungsaktivitäten wie Gehen, Laufen, und Radfahren erfasst, welche nicht auf oder im Wasser von der Person 1 ausgeführt werden. Als Sensor der Bewegungserfassungseinrichtung 16 zur Erfassung von Bewegungsaktivitäten kann beispielsweise ein Schrittzähler oder ein Fahrradcomputer zur kontinuierlichen Messung von Geschwindigkeit und der zurückgelegten Wegstrecke beim Fahrradfahren angewandt werden. Beispielsweise wird ein Beschleunigungssensor, der meist mit piezoelektrischen Sensoren oder als MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) aufgebaut ist, als Bewegungserfassungseinrichtung 16 verwendet, wobei die auf eine Testmasse wirkenden Trägheitskräfte bestimmt werden.It is from the motion detection device 16 the motion monitoring unit 15 Movement activities such as walking, running, and biking are recorded, which are not on or in the water of the person 1 be executed. As a sensor of the motion detection device 16 For example, to detect movement activities, a pedometer or a bicycle computer may be used to continually measure speed and distance traveled while riding a bicycle. For example, an acceleration sensor, which is usually constructed with piezoelectric sensors or MEMS (Micro-Electro-Mechanical System), as a movement detection device 16 used to determine the inertial forces acting on a test mass.

Die Datenübertragungseinrichtung 17 der Bewegungsüberwachungseinheit 15 dient der drahtlosen Kommunikation zwischen der Bewegungsüberwachungseinheit 15 einerseits und der Lade-/Verarbeitungseinheit 5, der auf einem Pflaster montierten Datenerfassungseinheit 2 und einer Anzeigeneinheit 10 andererseits.The data transmission device 17 the motion monitoring unit 15 Used for wireless communication between the motion monitoring unit 15 on the one hand and the loading / processing unit 5 , the data collection unit mounted on a pavement 2 and a display unit 10 on the other hand.

Die Speichereinrichtung 18 der Bewegungsüberwachungseinheit 15 ist beispielsweise als ein digitaler Speicherchip ausgeführt und erlaubt eine persistente Speicherung von Daten bei gleichzeitig niedrigem Energieverbrauch.The storage device 18 the motion monitoring unit 15 is for example designed as a digital memory chip and allows one Persistent storage of data with low energy consumption.

Eine Lade-/Verarbeitungseinheit 5 weist eine erste Schnittstelleneinrichtung 6 sowie eine zweite Schnittstelleneinrichtung 7 und eine Ladeeinrichtung 8 auf. Die erste Schnittstelleneinrichtung 6 und die zweite Schnittstelleneinrichtung 7 können dabei Funk-Datenschnittstellen umfassen. Die Lade-/Verarbeitungseinheit 5 dient dazu, die Bewegungsüberwachungseinheit 15 durch einfaches Hineinstellen oder Einstecken in die Ladeeinrichtung 8 wieder aufzuladen.A loading / processing unit 5 has a first interface device 6 and a second interface device 7 and a charging device 8th on. The first interface device 6 and the second interface device 7 may include radio data interfaces. The loading / processing unit 5 serves to the motion monitoring unit 15 by simply putting it in or plugging it into the charging device 8th recharge.

Ferner kann die Lade-/Verarbeitungseinheit 5 empfangene Daten zu einem zentralen Datenserver 20 eines telemedizinischen Zentrums drahtlos oder drahtgebunden übertragen. In dem telemedizinischen Zentrum werden die von den Patienten gesendeten Messwerte von Ärzten medizinisch bewertet und im Bedarfsfall medizinische Maßnahmen eingeleitet. Der zentrale Datenserver 20 ist beispielsweise mit einem Arbeitsplatzsystem 9 verbunden.Furthermore, the loading / processing unit 5 received data to a central data server 20 telemedical center wireless or wired. In the telemedicine center, the measured values sent by the patients are medically evaluated by doctors and, if necessary, medical measures are initiated. The central data server 20 is for example with a workstation system 9 connected.

Die Anzeigeneinheit 10 weist ein Datenanzeigeelement 11 sowie Eingabeelemente 12, 13, 14 auf und ist zur visuellen Kommunikation mit der Person 1 vorgesehen. Als Datenanzeigeelement 11 wird beispielsweise ein Flüssigkristallbildschirm oder eine Flüssigkristallanzeige verwendet. Die Eingabeelemente 12, 13, 14 sind als Bedienelemente ausgeführt, welche durch Drücken betätigt werden und danach in die Ausgangslage zurückkehren. Die abwechselnde Darstellung der Bewegungsdaten und/oder von Vitalparametern der Person 1 kann durch die Betätigung der Eingabeelemente 12, 13, 14 gesteuert werden. Die Anzeigeneinheit 10 kann auch als Untereinheit in eine Armbanduhr integriert sein.The ad unit 10 has a data display element 11 as well as input elements 12 . 13 . 14 and is for visual communication with the person 1 intended. As a data display element 11 For example, a liquid crystal panel or a liquid crystal display is used. The input elements 12 . 13 . 14 are designed as controls that are pressed by pressing and then return to the starting position. The alternate presentation of the movement data and / or vital parameters of the person 1 can by the actuation of the input elements 12 . 13 . 14 to be controlled. The ad unit 10 can also be integrated as a subunit in a wristwatch.

Die 1B zeigt eine schematische Darstellung der Datenerfassungseinheit 2 gemäß der in 1A gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Datenerfassungseinheit 2 umfasst dabei jeweils Elektrodeneinrichtungen 31, 32 mit Hautdurchdringenden Elektroden 31A, 32A zur Erfassung von elektrischer Muskelaktivität der Person 1, einen Temperatursensor 33, einen Feuchtigkeitssensor 34, eine Energieversorgungseinrichtung 36, eine Datensendeeinrichtung 37 und eine Aktivierungseinrichtung 38, welche jeweils einzeln mit einer Datenauswertungseinrichtung 35 verbunden sind.The 1B shows a schematic representation of the data acquisition unit 2 according to the in 1A shown embodiment of the present invention. The data acquisition unit 2 In this case, each comprises electrode devices 31 . 32 with skin penetrating electrodes 31A . 32A for detecting electrical muscle activity of the person 1 , a temperature sensor 33 , a humidity sensor 34 , a power supply device 36 , a data transmission device 37 and an activation device 38 , each individually with a data evaluation device 35 are connected.

Die Elektrodeneinrichtungen 31, 32 mit den Haut-durchdringenden Elektroden 31A, 32A werden als Elektromyographie-Sensoren der Datenerfassungseinheit 2 angesteuert, wobei geringste Muskelspannungen im Zuge von Muskelaktivitäten der Person 1 registriert werden. Dies erlaubt die qualitative und quantitative Erfassung von sportlicher Aktivität der Person 1 wie sie beim Schwimmen oder bei sonstigen Bewegungen im oder auf dem Wasser erfolgt.The electrode devices 31 . 32 with the skin-penetrating electrodes 31A . 32A be used as electromyography sensors of the data acquisition unit 2 controlled, whereby least muscle tension in the course of muscle activities of the person 1 be registered. This allows the qualitative and quantitative recording of athletic activity of the person 1 as when swimming or during other movements in or on the water.

Die Haut-durchdringenden Elektroden 31A, 32A sind beispielsweise über einen bestimmten Bereich der Elektrodeneinrichtung 31, 32 gleichmäßig verteilt angeordnet und bilden ein Mikroelektroden-Array.The skin-penetrating electrodes 31A . 32A are for example over a certain area of the electrode device 31 . 32 arranged uniformly distributed and form a microelectrode array.

Bei der erfindungsgemäßen Bestimmung von Bewegungsaktivitäten werden durch die Haut-durchdringenden Elektroden 31A, 32A Muskelaktionspotentiale der Person 1 detektiert. Ferner kann durch die Datenerfassungseinheit 2 zusätzlich erkannt werden, dass das Pflaster mit der Datenerfassungseinheit 2 sich in Kontakt mit Wasser befindet, wobei Messwerte des Feuchtigkeitsensors 34 und/oder des Temperatursensors 33 von der Datenauswertungseinrichtung 35 abgefragt werden. Nach Aufkleben des Pflasters auf die Haut der Person 1 und/oder nach Betätigung der Aktivierungseinrichtung 38 – beispielsweise durch Abziehen einer über der Aktivierungseinrichtung 38 angebrachten Schutzfolie – beginnt die Datenerfassungseinheit 2 Daten an die Bewegungsüberwachungseinheit 15 zu senden, welche in die Sportbekleidung integriert oder an einem speziellen Gurt getragen wird.In the determination of movement activities according to the invention by the skin-penetrating electrodes 31A . 32A Muscle action potential of the person 1 detected. Furthermore, by the data acquisition unit 2 additionally be recognized that the patch with the data acquisition unit 2 being in contact with water, taking measurements of the humidity sensor 34 and / or the temperature sensor 33 from the data evaluation device 35 be queried. After sticking the patch on the skin of the person 1 and / or after actuation of the activation device 38 - For example, by subtracting one above the activation device 38 attached protective film - begins the data acquisition unit 2 Data to the motion monitoring unit 15 which is integrated into the sportswear or worn on a special belt.

Als Temperatursensor 33 der Datenerfassungseinheit 2 kann ein Heißleiter oder ein sonstiger NTC-Widerstand (engl. Negative Temperature Coefficient Thermistors) zum Einsatz kommen.As a temperature sensor 33 the data acquisition unit 2 For example, a thermistor or other negative temperature coefficient thermistor (NTC) resistor can be used.

Der Feuchtigkeitssensor 34 der Datenerfassungseinheit 2 ist beispielsweise in der Form eines kapazitiven Hygrometers oder eines Impedanzhygrometers gefertigt. Der Temperatursensor 33 und der Feuchtigkeitssensor 34 können auf der zur Haut abgewandten Seite des Pflasters angebracht sein. Der Feuchtigkeitssensor 34 und/oder der Temperatursensor 33 dienen dabei zum Erkennen eines Aufenthalts der Person 1 auf oder unter Wasser, wobei die Datenerfassungseinheit 2 bei entsprechenden Werten der beiden Sensoren aktiviert wird.The moisture sensor 34 the data acquisition unit 2 is made for example in the form of a capacitive hygrometer or an impedance hygrometer. The temperature sensor 33 and the humidity sensor 34 may be applied to the side of the plaster facing away from the skin. The moisture sensor 34 and / or the temperature sensor 33 serve to recognize a stay of the person 1 on or under water, the data collection unit 2 is activated at the corresponding values of the two sensors.

Die Datenauswertungseinrichtung 35 umfasst beispielsweise einen elektronischen Zähler und einen elektronischen Taktgeber, welcher Impulse in einer bestimmten Frequenz abgibt. Dies ermöglicht eine erste Auswertung der erfassten Signalformenbezüglich der sportlichen Aktivität der Person 1.The data evaluation device 35 For example, it includes an electronic counter and an electronic clock that emits pulses at a specific frequency. This allows a first evaluation of the detected waveforms regarding the athletic activity of the person 1 ,

Die Energieversorgungseinrichtung 36, der Temperatursensor 33, der Feuchtigkeitssensor 34, die Datenauswertungseinrichtung 35, die Datensendeeinrichtung 37 und die Aktivierungseinrichtung 38 der Datenerfassungseinheit 2 sind beispielsweise als gedruckte Elektronik oder als Standardkomponenten auf einer Folienleiterplatte ausgeführt und werden vollständig oder teilweise mittels eines Druckverfahrens hergestellt.The power supply device 36 , the temperature sensor 33 , the moisture sensor 34 , the data evaluation device 35 , the data transmission device 37 and the activation device 38 the data acquisition unit 2 For example, they are designed and will be printed electronics or standard components on a film circuit board completely or partially manufactured by means of a printing process.

Als Energieversorgungseinrichtung 36 dienen beispielsweise eingebaute Batterien, Folienbatterien oder sonstige elektrische Energiespeicher.As energy supply device 36 For example, built-in batteries, foil batteries or other electrical energy storage.

Die Datensendeeinrichtung 37 kann beispielsweise die Übertragung von Daten bezüglich der sportlichen Aktivität der Person 1 auf oder im Wasser zu einem Zeitpunkt vornehmen, zu welchem die Person 1 das Wasser wieder verlassen hat, wobei das Verlassen des Wassers durch die Person 1 mittels des Feuchtigkeitssensors 34 und/oder des Temperatursensors 33 erfasst wird. Die Datensendeeinrichtung 37 ist beispielsweise als ein Miniatursender für drahtlose Funknetze ausgeführt und dient der Übertragung von Daten an eine Bewegungsüberwachungseinheit 15.The data transmission device 37 For example, the transfer of data relating to the athletic activity of the person 1 on or in the water at a time, to which the person 1 the water has left again, leaving the water by the person 1 by means of the humidity sensor 34 and / or the temperature sensor 33 is detected. The data transmission device 37 For example, it is implemented as a wireless radio miniature transmitter and is used to transmit data to a motion monitoring unit 15 ,

Die Aktivierungseinrichtung 38 ist beispielsweise als ein Schalter für die Aktivierung der Datenerfassungseinheit 2 ausgeführt oder wird durch das Abziehen einer Schutzfolie betätigt.The activation device 38 is, for example, a switch for activating the data acquisition unit 2 executed or is actuated by the removal of a protective film.

Die 1C zeigt mögliche bestimmungsgemäße Orte zum Befestigen der Bewegungsüberwachungseinheit 15 und der Datenerfassungseinheit 2. Die Bewegungsüberwachungseinheit 15 wird beispielsweise in einem Schuh, an einem Hüftgurt oder an einem Brustgurt der Person 1 montiert. Die Datenerfassungseinheit 2 wird an einer beliebigen Extremität der Person 1 wie beispielsweise dem Ober- oder Unterschenkel bzw. dem Ober- oder Unterarm befestigt. Die Daten der Datenerfassungseinheit 2 werden an die Bewegungsüberwachungseinheit 15 übertragen und dort als Daten bezüglich einer sportliche Tätigkeit der Person 1 gespeichert und gegebenenfalls mit weiteren Vitalparametern zur Bestimmung von Bewegungsintensität oder Energieumsatz der Person 1 benutzt.The 1C shows possible intended locations for attaching the motion monitoring unit 15 and the data acquisition unit 2 , The motion monitoring unit 15 is for example in a shoe, on a hip belt or on a chest strap of the person 1 assembled. The data acquisition unit 2 becomes at any extremity of the person 1 such as the upper or lower leg or the upper or lower arm attached. The data of the data acquisition unit 2 are sent to the motion monitoring unit 15 transmitted and there as data concerning a sports activity of the person 1 stored and optionally with other vital parameters to determine the intensity of movement or energy expenditure of the person 1 used.

Die 1D zeigt in schematischer Form beispielhaft die Ausführung einer Elektrodeneinrichtung 31, 32 umfassend Haut-durchdringende Elektroden 31A, 31B. Typischen Abmessungen der Haut-durchdringenden Elektroden 31A, 31B liegen bei einer Breite von 0,1 μm bis zu einigen 100 μm und einer Länge von bis zu mehreren 100 μm.The 1D shows in schematic form by way of example the execution of an electrode device 31 . 32 comprising skin-penetrating electrodes 31A . 31B , Typical dimensions of skin-penetrating electrodes 31A . 31B are at a width of 0.1 microns to several 100 microns and a length of up to several 100 microns.

Die Haut-durchdringenden Elektroden 31A, 31B sind als Mikronadeln mit beispielsweise kegel- oder pyramidenartige Form ausgeführt und durchdringen die Hornhaut einschließlich darüberliegender Hautverunreinigungen sowie die Lederhaut (Corium) der Epidermis, um einen optimalen Kontakt zu unteren, tieferen Hautschichten herzustellen.The skin-penetrating electrodes 31A . 31B are designed as microneedles with, for example, a conical or pyramidal shape and penetrate the cornea including overlying skin contaminants and the dermis (corium) of the epidermis to make optimal contact with lower, deeper skin layers.

Die Haut-durchdringenden Elektroden 31A, 31B sind beispielsweise als ein mikrostrukturiertes Nadelfeld aus Silizium, Kohlenstoffnanoröhrchen (engl. carbon nanotubes) oder aus sonstigen mikroskopisch kleinen stabförmigen Gebilden aus Kohlenstoff oder aus einem sonstigen biokompatibeln und elektrisch leitfähigem Material hergestellt und ähneln in ihrer Erscheinung einem Nadelkissen.The skin-penetrating electrodes 31A . 31B For example, they are fabricated as a microstructured needle array of silicon, carbon nanotubes, or other microscopic rod-like structures of carbon or other biocompatible and electrically conductive material, and are similar in appearance to a pincushion.

Die Haut-durchdringenden Elektroden 31A, 31B werden zur Messung von elektrischen Potentialen in eine Haut eines Patienten eingestochen. Die nadelartigen Fortsätze der Haut-durchdringenden Elektroden 31A, 31B dringen somit teilweise in die oberste Hautschicht der Person 1 ein. Durch das Eindringen der nadelartigen Fortsätze in die Haut können die Elektroden direkt mit der subdermalen Flüssigkeit der Haut in Kontakt treten. Dadurch lassen sich elektrische Signale des Muskels auch im Wasser ableiten, ohne dass dies durch den vom Wasser verursachten elektrischen Kurzschluss der Hautoberfläche – gleichbedeutend mit einem Potentialausgleich zwischen der gesamten Hautoberfläche des Patienten – behindert wird. Somit wird erfindungsgemäß die Messung von elektrischer Muskelaktivität im Wasser ermöglicht.The skin-penetrating electrodes 31A . 31B are inserted into a patient's skin to measure electrical potential. The needle-like extensions of the skin-penetrating electrodes 31A . 31B thus penetrate partially into the uppermost skin layer of the person 1 one. By penetrating the needle-like extensions into the skin, the electrodes can come into direct contact with the skin's subdermal fluid. As a result, electrical signals of the muscle can also be dissipated in the water, without this being hindered by the electrical short circuit of the skin surface caused by the water-equivalent to a potential equalization between the entire skin surface of the patient. Thus, the invention allows the measurement of electrical muscle activity in the water.

Die Haut-durchdringenden Elektroden 31A, 31B und die Elektrodeneinrichtung 31, 32 können beispielsweise aus Silizium gefertigt werden. Ferner können die Hautdurchdringenden Elektroden 31A, 31B und die Elektrodeneinrichtung 31, 32 eine Beschichtung aus einem sehr gut elektrisch leitenden Material wie beispielsweise Gold oder Silber aufweisen. Die Haut-durchdringenden Elektroden 31A, 31B können als Mikroelektroden ausgeführt sein und eine aufgeraute oder in sonstiger Weise erhöhte Oberfläche zur Reduzierung eines Übergangswiderstandes zwischen den Hautdurchdringenden Elektroden 31A, 31B und der Haut der Person 1 aufweisen.The skin-penetrating electrodes 31A . 31B and the electrode device 31 . 32 can be made of silicon, for example. Furthermore, the skin penetrating electrodes 31A . 31B and the electrode device 31 . 32 have a coating of a very good electrically conductive material such as gold or silver. The skin-penetrating electrodes 31A . 31B may be implemented as microelectrodes and a roughened or otherwise raised surface for reducing a contact resistance between the skin-penetrating electrodes 31A . 31B and the skin of the person 1 exhibit.

Die Elektrodeneinrichtung 31, 32 ist elektrisch mit der Datenauswertungseinrichtung 35 der Datenerfassungseinheit 2 verbunden. Die Datenauswertungseinrichtung 35 kann ferner geerdet sein, um gemessene Potentiale der Haut-durchdringenden Elektroden 31A, 31B auf ein gemeinsames Bezugspotential festzulegen.The electrode device 31 . 32 is electrical with the data evaluation device 35 the data acquisition unit 2 connected. The data evaluation device 35 may also be grounded to measured potentials of the skin-penetrating electrodes 31A . 31B to set a common reference potential.

2 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens gemäß der in 1A gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren zur Bestimmung einer Bewegungsaktivität einer Person 1 wird durch die Vorrichtung 100 ausgeführt. 2 shows a flowchart of the method according to the in 1A shown embodiment of the present invention. The method for determining a person's movement activity 1 is through the device 100 executed.

In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird ein Erfassen von Bewegungsdaten der Person 1 ausgeführt. Dabei werden von der Vorrichtung 100 sowohl Daten von der Bewegungserfassungseinrichtung 16 bezüglich sportlicher Aktivitäten an Land als auch Daten der Datenerfassungseinheit 2 bezüglich sportlicher Aktivitäten im Wasser erfasst.In a first step S1 of the method, a capture of movement data of the person 1 executed. It will depend on the device 100 both data from the motion detection device 16 regarding sports activities ashore as well as data collection unit data 2 Regarding sports activities in the water.

In einem zweiten Schritt S2 wird eine Gesamtaktivität der Person umfassend sämtliche von der Person 1 ausgeführte sportliche Aktivitäten berechnet, welche entweder von der Bewegungserfassungseinrichtung 16 oder von der Datenerfassungseinheiten 2 erfasst wurden. Ferner werden Vitalparameter der Person 1 auf Basis der Gesamtaktivität der Person 1 durch die Vorrichtung 100 errechnet. In a second step S2, a total activity of the person comprising all of the person 1 calculated athletic activities, either from the motion detection device 16 or from the data acquisition units 2 were recorded. Furthermore, vital parameters of the person 1 based on the total activity of the person 1 through the device 100 calculated.

In einem dritten Schritt S3 des Verfahrens werden die erfassten Bewegungsdaten, die Gesamtaktivität der Person 1 und die Vitalparameter der Person 1 an die Lade-/Verarbeitungseinheit 5 der Vorrichtung 100 übertragen.In a third step S3 of the method, the acquired movement data, the total activity of the person 1 and the vital signs of the person 1 to the loading / processing unit 5 the device 100 transfer.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3308431 C2 [0003]
DE 60114031 T2 [0004]

Claims

Data acquisition unit ( 2 ) for determining movement activities of a person in the water ( 1 ) with - an electrode device ( 31 . 32 ) with skin-penetrating electrodes ( 31A . 32A ) for detecting electrical muscle activity of the person ( 1 ) in the water; - a data evaluation device ( 35 ) for computing data relating to the person's movement activities ( 1 ) based on the detected electrical muscle activity of the person ( 1 ); and - a data transmission device ( 37 ) for transmitting the data concerning the movement activities of the person ( 1 ).

Data acquisition unit ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the data acquisition unit ( 2 ) a temperature sensor ( 33 ) and a humidity sensor ( 34 ) for detecting a location of the person ( 1 ).

Data acquisition unit ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the data acquisition unit ( 2 ) an activation device ( 38 ) for activating the data acquisition unit ( 2 ) and a power supply device ( 36 ) for powering the data acquisition unit ( 2 ).

Device for determining movement activities Person ( 1 ) comprising: - at least one data acquisition unit ( 2 ), which has an electrode device ( 31 . 32 ) with skin-penetrating electrodes ( 31A . 32A ) for detecting electrical muscle activity of the person ( 1 ) in the water, a data evaluation device ( 35 ) for computing data relating to the person's movement activities ( 1 ) based on the detected electrical muscle activity of the person ( 1 ) and a data transmission device ( 37 ) for transmitting the data concerning the movement activities of the person ( 1 ) having; A motion monitoring unit ( 15 ), which is used to determine the movement activities of the person ( 1 ) based on the data collection unit ( 2 ) to the motion monitoring unit ( 15 ) transmitted data concerning the movement activities of the person ( 1 ) is designed.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the at least one data acquisition unit ( 2 ) a temperature sensor ( 33 ) and a humidity sensor ( 34 ) for detecting a location of the person ( 1 ).

Apparatus according to claim 4 or claim 5, characterized in that the at least one data acquisition unit ( 2 ) of the at least one data acquisition unit ( 2 ) an activation device ( 38 ) for activating the data acquisition unit ( 2 ) and a power supply device ( 36 ) for powering the data acquisition unit ( 2 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the movement monitoring unit ( 15 ) a movement detection device ( 16 ) which is used to detect movement activities of the person ( 1 ) and data relating to the movement activities of the person ( 1 ) to the motion monitoring unit ( 15 ) transmits.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the movement monitoring unit ( 15 ) for determining the movement activities of the person ( 1 ) Data of the data acquisition unit ( 2 ) and data of the motion detection device ( 16 ) united.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the movement monitoring unit ( 15 ) is designed as a wristwatch.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the motion transmission unit ( 15 ) is designed as a portable microcomputer.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one data acquisition unit ( 2 ) and / or the motion monitoring unit ( 15 ) are formed as part of a local radio network.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device for data exchange with a display unit ( 10 ), which is a data display element ( 11 ) and input elements ( 12 . 13 . 14 ) and for an interaction of the person ( 1 ) is provided with the device.

Method for determining movement activities of a person who is at least temporarily under or in the water ( 1 ) comprising the steps: - detecting (S1) electrical muscle activity of the person ( 1 ) by a data acquisition unit ( 2 ), where the person ( 1 ) is in the water; Transferring (S2) data relating to the detected electrical muscle activity from the data acquisition unit ( 2 ) to a motion monitoring unit ( 15 ); and determining (S3) the movement activities of the person ( 1 ) based on the data collection unit ( 2 ) transmitted data and / or on of the Motion monitoring unit ( 15 ) collected data outside the water.