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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Die hier beschriebene Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur automatisierten Bewertung eines Säuglings. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren zum automatischen Durchführen eines APGAR-Tests.
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Der APGAR-Test beinhaltet gewöhnlich eine manuell ausgeführte Untersuchung, die dazu eingerichtet ist, die Gesundheit und das allgemeine Wohlbefinden eines Säuglings zu bewerten. Der APGAR-Test beinhaltet eine Analyse der folgenden fünf Kriterien: Aussehen (Hautfarbe); Puls (Herzfrequenz); Gesichtsreflex; Aktivität (Muskeltonus) und Respiration (Atmung). Jedes Kriterium wird gewöhnlich manuell bewertet und einem Punktwert von 0–2 zugeordnet. Die einzelnen Punktwerte der Kriterien werden aufsummiert, um einen Gesamt-APGAR-Punktwert im Bereich von 0–10 zu bilden. APGAR-Punktwerte von 7–10 werden gewöhnlich als normal erachtet, und APGAR-Punktwerte unterhalb von 7 bedeuten häufig Anlass zur Sorge.
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Ein Problem herkömmlicher APGAR-Tests betrifft die mit der manuellen Bewertung der einzelnen APGAR-Kriterien verbundene Subjektivität. Diese Subjektivität kann zu einer Ungenauigkeit des resultierenden APGAR-Punktwerts führen. Ein weiteres Problem in Zusammenhang mit herkömmlichen APGAR-Tests betrifft den Aufwand von Zeit und Arbeit, der erforderlich ist, um die einzelnen APGAR-Kriterien manuell zu bewerten.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die oben erwähnten Mängel, Nachteile und Probleme werden hierin behandelt und nach dem verständnisvollen Lesen der folgenden Beschreibung einleuchten.
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In einem Ausführungsbeispiel beinhaltet ein Verfahren zum automatischen Bewerten eines Säuglings den Einsatz eines Computers, um die Hautfarbe des Säuglings zu bewerten und auf der Grundlage der Bewertung der Hautfarbe einen Hautfarbepunktwert zu erzeugen. Das Verfahren beinhaltet ferner den Einsatz des Computers, um den Puls des Säuglings zu bewerten und auf der Grundlage der Pulsbewertung einen Pulspunktwert zu erzeugen. Weiter beinhaltet das Verfahren den Einsatz des Computers, um die Reaktion des Säuglings auf einen Stimulus zu bewerten und auf der Grundlage der Bewertung der Reaktion des Säuglings auf den Stimulus einen Gesichtsreflexpunktwert zu erzeugen. Das Verfahren beinhaltet außerdem den Einsatz des Computers, um die Aktivität des Säuglings zu bewerten und auf der Grundlage der Aktivitätsbewertung einen Aktivitätspunktwert zu erzeugen. Das Verfahren beinhaltet weiter den Einsatz des Computers, um die Atmung des Säuglings zu bewerten und einen Atmungspunktwert auf der Grundlage der Atmungsbewertung zu erzeugen. Das Verfahren beinhaltet zudem den Einsatz des Computers, um auf der Grundlage des Hautfarbepunktwerts, des Pulspunktwerts, des Gesichtsreflexpunktwerts, des Aktivitätspunktwerts und des Atmungspunktwerts eine Gesamtbewertung des Säuglings zu erzeugen.
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In noch einem Ausführungsbeispiel enthält ein System zum automatischen Bewerten eines Säuglings einen Computer. Der Computer ist dazu eingerichtet: eine Hautfarbe des Säuglings zu bewerten und auf der Grundlage der Bewertung der Hautfarbe einen Hautfarbepunktwert zu erzeugen; einen Puls des Säuglings zu bewerten und auf der Grundlage der Pulsbewertung einen Pulspunktwert zu erzeugen; eine Reaktion des Säuglings auf einen Stimulus zu bewerten und auf der Grundlage der Bewertung der Reaktion des Säuglings auf den Stimulus einen Gesichtsreflexpunktwert zu erzeugen; eine Aktivität des Säuglings zu bewerten und auf der Grundlage der Aktivitätsbewertung einen Aktivitätspunktwert zu erzeugen; und eine Atmung des Säuglings zu bewerten und auf der Grundlage der Atmungsbewertung einen Atmungspunktwert zu erzeugen. Weiter ist der Computer dazu eingerichtet, auf der Grundlage des Hautfarbepunktwerts, des Pulspunktwerts, des Gesichtsreflexpunktwerts, des Aktivitätspunktwerts und des Atmungspunktwerts eine Gesamtbewertung des Säuglings zu erzeugen.
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Vielfältige weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann anhand der beigefügten Zeichnungen und der detaillierten Beschreibung der Erfindung verständlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines automatisierten Säuglingsbewertungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
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2 veranschaulicht in einem Flussdiagramm ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Bestandteil der vorliegenden Erfindung bilden, und in denen spezielle verwirklichbare Ausführungsbeispiele zur Veranschaulichung gezeigt sind. Diese Ausführungsbeispiele sind im Einzelnen ausreichend beschrieben, um dem Fachmann eine Verwirklichung der Ausführungsbeispiele zu ermöglichen, und es ist klar, dass weitere Ausführungsbeispiele verwendet werden können, und dass logische, mechanische, elektrische und sonstige Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gegenstand der Ausführungsbeispiele abzuweichen. Die folgende detaillierte Beschreibung sollte daher nicht als den Schutzumfang der Erfindung beschränkend bewertet werden.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung eines automatisierten Säuglingsbewertungssystems 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Das System 10 kann einen Computer 12, eine Kamera 14, ein Pulsoximeter 16, ein Mikrofon 18, ein oder mehrere Drucksensoren 20, und einen Bewegungssensor 22 aufweisen.
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Der Computer 12 ist betriebsmäßig mit der Kamera 14, dem Pulsoximeter 16, dem Mikrofon 18, den Drucksensoren 20 und dem Bewegungssensor 22 verbunden und dazu eingerichtet, von diesen Komponenten Daten aufzunehmen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel basiert die Kamera 14 auf einer Digitalkamera, die dazu eingerichtet ist, digitale Bilder eines Säuglings 24 zu erzeugen und die digitalen Bilder an den Computer 12 zu übermitteln. Die von der Kamera 14 stammenden digitalen Bilder können Standbilder und/oder ein einen Bewegungsablaufvideo beinhalten. Der Computer 12 kann die Standbilder nutzen, um die Hautfarbe des Säuglings zu bewerten, und den Bewegungsablauf nutzen, um eine Bewegung des Säuglings zu verfolgen.
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Das Pulsoximeter 16 kann einen Sensor enthalten, der über dem Fuß des Säuglings 24 angeordnet ist. Das Pulsoximeter 16 ist dazu eingerichtet, in einer bekannten Weise die Sauerstoffanreicherung des Hämoglobins des Säuglings zu überwachen und die Sauerstoffanreicherungsdaten an den Computer 12 zu übermitteln.
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Das Mikrofon 18 ist dazu eingerichtet, von dem Säugling 18 stammende Geräusche aufzuzeichnen und die aufgezeichneten akustischen Daten an den Computer 12 zu übermitteln. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Drucksensoren 20 eine Matrix von einheitlich angeordneten Sensoren 20 beinhalten, die im Inneren oder unterhalb einer Säuglingsmatratze 26 angeordnet sind. Jeder Sensor 20 in der Matrix kann dazu eingerichtet sein, Drücke oder Lasten zu messen, die durch das Körpergewicht eines Säuglings erzeugt werden, der durch die Matte 26 getragen ist, und die aufgezeichneten Druckdaten an den Computer 12 zu übermitteln. Der Computer 12 kann dazu eingerichtet sein, auf der Grundlage einer Rückführung von den Sensoren 20 den Grad und die Art einer Bewegung des Säuglings zu bewerten. Beispielsweise kann der Computer 12 dazu eingerichtet sein, eine von jedem Sensor 20 in der Matrix stammende Rückführung individuell zu bewerten, auf der Grundlage einer Rückführung von den Sensoren 20 die Druckverteilung über die Oberfläche der Matratze 26 zu definieren, und auf der Grundlage der Druckverteilung den Grad und die Art einer Bewegung des Säuglings zu bewerten.
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Der Bewegungssensor 22 kann auf einer beliebigen bekannten Technologie basieren, die dazu in der Lage ist, die Bewegung des Säuglings 24 zu überwachen und die aufgezeichneten Bewegungsdaten an den Computer 12 zu übermitteln. Der Bewegungssensor 22 kann, in nicht beschränkender Weise, auf einer mechanischen Vorrichtung, einem elektrischen Bauelement, einer optischen Vorrichtung, einer akustischen Vorrichtung, oder einer magnetischen Vorrichtung basieren, die dazu eingerichtet ist, in einer bekannten Weise Bewegungen zu überwachen.
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Nachdem exemplarische Komponenten des Systems 10 beschrieben sind, wird im Folgenden ein Verfahren zur Verwendung des Systems 10 zum automatischen Bewerten eines Säuglings beschrieben. Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Flussdiagramm gezeigt, das einen Algorithmus 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Der technische Effekt des Algorithmus 100 basiert darauf, den Gesundheitszustand eines Säuglings automatisch zu bewerten. Gemäß einem Ausführungsbeispiel basiert der wenigstens eine Abschnitt des Algorithmus 100 auf einem Computerprogramm, das auf einem von einem Computer auslesbaren Speichermedium des (in 1 dargestellten) Computers 12 gespeichert ist. Die einzelnen Blöcke 102–112 repräsentieren Schritte, die durch den Computer 12 durchgeführt werden können. Die Schritte 102–112 sind nicht unbedingt in der gezeigten Reihenfolge auszuführen.
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Der Algorithmus 100 ist dazu eingerichtet, einen Säugling auf der Grundlage der APGAR-Testkriterien automatisch zu bewerten. Die APGAR-Kriterien beinhalten Hautfarbe, Puls, Gesichtsreflex, Aktivität und Atmung. Es sollte als Vorteil erkannt werden, dass die Automatisierung der Bewertung des Säuglings die mit einer manuellen Bewertung verbundene Subjektivität vermindert und außerdem den Arbeitsaufwand minimiert.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 2 bewertet der Algorithmus 100 in Schritt 102 automatisch die Hautfarbe des Säuglings. Die Bewertung der Hautfarbe in Schritt 102 kann gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel auf der Grundlage der Hautfarbe des Säuglings erreicht werden. Beispielsweise kann die Kamera 14 ein digitales Foto des Säuglings 12 aufnehmen und das digitale Foto zur automatisierten Bewertung an den Computer 12 übermitteln. Der Computer 12 kann Software aufweisen, die dazu eingerichtet ist, das Farbspektrum des Rumpfs und der Extremitäten des Säuglings automatisch zu bewerten. Der Computer 12 könnte einen niedrigen Hautfarbepunktwert (z. B. 0) erzeugen, falls der Säugling auf der Grundlage des Fotos des Säuglings keinerlei rosige Färbung aufweist, so dass sein Rumpf und seine Extremitäten im Wesentlichen blau bleiben. Der Computer 12 könnte einen mittleren Hautfarbepunktwert (z. B. 1) erzeugen, falls der Rumpf des Säuglings eine rosige Hautfarbe aufweist, während die Extremitäten im Wesentlichen blau bleiben. Der Computer 12 könnte einen hohen Hautfarbepunktwert (z. B. 2) erzeugen, falls sowohl der Rumpf des Säuglings als auch die Extremitäten im Wesentlichen rosig sind.
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Die Bewertung der Hautfarbe in Schritt 102 kann gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel auf der Grundlage der durch das Pulsoximeter 16 gemessenen Sauerstoffanreicherung des Hämoglobins des Säuglings erreicht werden. Es ist allgemein bekannt, dass sauerstoffarmes Hämoglobin Zyanose kennzeichnet, die eine blaue Färbung der Haut und der Schleimhäute bezeichnet. Es ist ebenfalls hinlänglich bekannt, dass eine Sauerstoffsättigung eine Akrozyanose kennzeichnet, d. h. eine Blaufärbung der Extremitäten. Dementsprechend könnte der Computer 12 basierend auf Pulsoximeterdaten, die sauerstoffarmes Hämoglobin anzeigen, einen niedrigen Hautfarbepunktwert (z. B. 0), basierend auf Pulsoximeterdaten, die eine Sauerstoffsättigung des Hämoglobins des Säuglings anzeigen, einen mittleren Hautfarbepunktwert (z. B. 1), und basierend auf normalen Sauerstoffanreicherungsdaten von dem Pulsoximeter 16 einen hohen Hautfarbepunktwert (z. B. 2) erzeugen.
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In Schritt 104 bewertet der Algorithmus 100 automatisch den Puls des Säuglings. Gemäß einem Ausführungsbeispiel könnte das Pulsoximeter 16 den Puls des Säuglings messen und die gemessenen Pulsdaten an den Computer 12 übermitteln. Falls kein Puls erfasst wird, könnte der Computer 12 einen niedrigen Pulspunktwert (z. B. 0) erzeugen. Der Computer 12 könnte einen mittleren Pulspunktwert (z. B. 1) erzeugen, falls der gemessene Puls geringer als 100 Schläge pro Minute beträgt. Der Computer 12 könnte einen hohen Pulspunktwert (z. B. 2) erzeugen, falls der gemessene Puls größer gleich etwa 100 Schläge pro Minute ist.
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In Schritt 106 bewertet der Algorithmus 100 automatisch den Gesichtsreflex des Säuglings. Für Zwecke dieser Beschreibung bezeichnet der Begriff Gesichtsreflexbewertung in einem weiten Sinne eine Bewertung der Reaktion des Säuglings auf einen Stimulus. Der Stimulus kann manuell oder automatisiert ausgeführt sein und kann beispielsweise auf einem Klaps auf den Fuß basieren.
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Die Gesichtsreflexbewertung in Schritt 106 kann gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel auf der Grundlage einer Analyse des Gesichtsausdrucks des Säuglings in Reaktion auf einen vordefinierten Stimulus erreicht werden. Nach dem Stimulieren des Säuglings kann die Kamera 14 ein digitales Foto des Gesichts des Säuglings aufnehmen und das digitale Foto zur automatisierten Bewertung an den Computer 12 übermitteln. Der Computer 12 kann eine Gesichtserkennungssoftware aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Gesichtsverzerrung des Säuglings sowie den Grad der Gesichtsverzerrung automatisch zu bewerten. Der Computer 12 könnte einen niedrigen Gesichtsreflexpunktwert (z. B. 0) erzeugen, falls der Säugling auf der Grundlage des Fotos des Säuglings das Gesicht nicht verzieht. Der Computer 12 könnte einen mittleren Gesichtsreflexpunktwert (z. B. 1) erzeugen, falls der Säugling sein Gesicht lediglich minimal verzieht. Der Computer 12 könnte einen hohen Gesichtsreflexpunktwert (z. B. 2) erzeugen, falls der Säugling das Gesicht beträchtlich verzerrt bzw. verzieht.
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Die Gesichtsreflexbewertung in Schritt 106 kann gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel auf der Grundlage einer Analyse einer stimmlichen Äußerung des Säuglings in Reaktion auf einen vordefinierten Stimulus erreicht werden. Nach dem Stimulieren des Säuglings kann das Mikrofon 18 die stimmliche Äußerung des Säuglings aufnehmen und die Stimmdaten zur automatisierten Bewertung an den Computer 12 übermitteln. Der Computer 12 kann Software aufweisen, die dazu eingerichtet ist, die Lautstärke und/oder Frequenz der aufgezeichneten Stimmdaten automatisch zu bewerten. Der Computer 12 könnte einen niedrigen Gesichtsreflexpunktwert (z. B. 0) erzeugen, falls keine stimmliche Reaktion vorhanden ist. Der Computer 12 könnte einen mittleren Gesichtsreflexpunktwert (z. B. 1) erzeugen, falls die aufgezeichnete stimmliche Antwort eine vordefinierte Lautstärke unterschreitet und/oder innerhalb eines ersten vordefinierten Frequenzbereichs liegt. Der Computer 12 könnte einen hohen Gesichtsreflexpunktwert (z. B. 2) erzeugen, falls die aufgezeichnete stimmliche Antwort in etwa die vordefinierte oder eine höhere Lautstärke aufweist und/oder innerhalb eines zweiten vordefinierten Frequenzbereichs liegt.
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Die Gesichtsreflexbewertung in Schritt 106 kann gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel auf der Grundlage einer Analyse einer Bewegung des Säuglings in Reaktion auf einen vordefinierten Stimulus erreicht werden. Nach der Stimulierung des Säuglings können die Kamera 14, die Drucksensoren 20 und/oder der Bewegungssensor 22 genutzt werden, um die Bewegung des Säuglings aufzuzeichnen und die Bewegungsdaten zur automatisierten Bewertung an den Computer 12 zu übermitteln.
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Der Computer 12 könnte einen niedrigen Gesichtsreflexpunktwert (z. B. 0) erzeugen, falls keine Bewegung des Säuglings vorliegt. Der Computer 12 könnte einen mittleren Gesichtsreflexpunktwert (z. B. 1) erzeugen, falls eine mäßige Bewegung des Säuglings vorliegt. Der Computer 12 könnte einen hohen Gesichtsreflexpunktwert (z. B. 2) erzeugen, falls eine kräftige Bewegung des Säuglings vorliegt.
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In Schritt 108 bewertet der Algorithmus 100 automatisch die Aktivität des Säuglings. Die Aktivitätsbewertung des Säuglings 12 kann erreicht werden, indem die Kamera 14, der Bewegungssensor 22 und/oder die Drucksensoren 20 genutzt werden, um den Grad einer Bewegung des Säuglings oder eines Muskeltonus des Säuglings zu erfassen. Der Computer 12 könnte einen niedrigen Aktivitätspunktwert (z. B. 0) erzeugen, falls keine Bewegung des Säuglings vorliegt. Der Computer 12 könnte einen mittleren Aktivitätspunktwert (z. B. 1) erzeugen, falls eine sichtbare Veränderung des Muskeltonus (z. B. Muskelbeugung) und/oder eine minimale Bewegung des Säuglings vorhanden ist. Der Computer 12 könnte einen hohen Aktivitätspunktwert (z. B. 2) erzeugen, falls eine bedeutende Bewegung des Säuglings vorliegt.
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In Schritt 110 bewertet der Algorithmus 100 automatisch die Atmung des Säuglings. Die Atmungsbewertung des Säuglings 12 kann gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel erreicht werden, indem die Kamera 14, der Bewegungssensor 22 und/oder die Drucksensoren 20 genutzt werden, um eine Bewegung des Säuglings zu überwachen. Beispielsweise können die Kamera 14, der Bewegungssensor 22 und/oder die Drucksensoren 20 genutzt werden, um eine Folge von Kompressionen und/oder Expansionen der Brust zu überwachen. Der Computer 12 könnte einen niedrigen Atmungspunktwert (z. B. 0) erzeugen, falls keine nachweisbaren Kompressionen und/oder Expansionen der Brust vorhanden sind. Der Computer 12 könnte einen mittleren Atmungspunktwert (z. B. 1) erzeugen, falls die Kompressionen und/oder Expansionen der Brust irregulär oder schwach (z. B. minimal nachweisbar) sind. Der Computer 12 könnte einen hohen Atmungspunktwert (z. B. 2) erzeugen, falls die Kompressionen und/oder Expansionen der Brust regulär und kräftig sind.
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Die Atmungsbewertung in Schritt 110 kann gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel auf der Grundlage der stimmlichen Äußerung des Säuglings erreicht werden. Es wurde beobachtet, dass eine wesentliche stimmliche Äußerung (z. B. ein lauter Schrei) eine gesunde Atmung kennzeichnet, so dass die Atmungsbewertung auf dem Grad basieren kann mit dem sich ein Säugling stimmlich äußert. Das Mikrofon 18 kann genutzt werden, um die stimmliche Äußerung des Säuglings aufzuzeichnen und die Stimmdaten zur automatisierten Bewertung an den Computer 12 zu übermitteln. Der Computer 12 kann eine Software aufweisen, die dazu eingerichtet ist, die Lautstärke und/oder Frequenz der aufgezeichneten Stimmdaten automatisch zu bewerten. Der Computer 12 könnte einen niedrigen Atmungspunktwert (z. B. 0) erzeugen, falls der Säugling 24 still ist. Der Computer 12 könnte in Reaktion auf einen schwachen Schrei oder auf ein hörbares Anzeichen, dass der Säugling nach Luft ringt, einen mittleren Atmungspunktwert (z. B. 1) erzeugen. Der Computer 12 könnte in Reaktion auf einen lauten Schrei einen hohen Atmungspunktwert (z. B. 2) erzeugen.
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In Schritt 112 erzeugt der Algorithmus 100 auf der Grundlage des Hautfarbepunktwerts, des Pulspunktwerts, des Gesichtsreflexpunktwerts, des Aktivitätspunktwerts und des Atmungspunktwerts automatisch eine Gesamtbewertung des Säuglings. Gemäß einem Ausführungsbeispiel addiert der Computer 12 die einzelnen Punktwerte, die jeweils einen Bereich von 0–2 aufweisen, um einen Gesamt-APGAR-Punktwert im Bereich von 0–10 zu erzeugen. Ein APGAR-Punktwert von 7–10 kann als normal erachtet werden, während ein Wert unterhalb von 7 Anlass zur Sorge anzeigen könnte.
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Die vorliegende Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung einschließlich des besten Modus zu beschreiben, und um außerdem jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, beispielsweise beliebige Einrichtungen und Systeme herzustellen und zu nutzen, und beliebige damit verbundene Verfahren durchzuführen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere dem Fachmann in den Sinn kommende Beispiele umfassen. Solche anderen Beispiele sollen in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, falls sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche nicht unterscheiden, oder falls sie äquivalente strukturelle Elemente enthalten, die nur unwesentlich von dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche abweichen.
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Ein System 10 zum automatischen Bewerten eines Säuglings 24 enthält einen Computer 12. Der Computer 12 ist dazu eingerichtet: eine Hautfarbe eines Säuglings 24 zu bewerten und auf der Grundlage der Bewertung der Hautfarbe einen Hautfarbepunktwert zu erzeugen; einen Puls des Säuglings 24 zu bewerten und auf der Grundlage der Pulsbewertung einen Pulspunktwert zu erzeugen; eine Reaktion des Säuglings 24 auf einen Stimulus zu bewerten und auf der Grundlage der Bewertung der Reaktion des Säuglings 24 auf den Stimulus einen Gesichtsreflexpunktwert zu erzeugen; die Aktivität des Säuglings 24 zu bewerten und auf der Grundlage der Aktivitätsbewertung einen Aktivitätspunktwert zu erzeugen; und die Atmung des Säuglings 24 zu bewerten und auf der Grundlage der Atmungsbewertung einen Atmungspunktwert erzeugen. Weiter ist der Computer 12 dazu eingerichtet, auf der Grundlage des Hautfarbepunktwerts, des Pulspunktwerts, des Gesichtsreflexpunktwerts, des Aktivitätspunktwerts und des Atmungspunktwerts eine Gesamtbewertung des Säuglings zu erzeugen.
