DE102021100061A1

DE102021100061A1 - Kommunikationsgerät und Kommunikationssystem zum Überwachen einer Atmung

Info

Publication number: DE102021100061A1
Application number: DE102021100061.0A
Authority: DE
Inventors: Mohamed Houssem Harbi; Timo Tralau; Michael Brodersen; Hauke Kastens
Original assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Current assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Priority date: 2021-01-05
Filing date: 2021-01-05
Publication date: 2022-07-07
Also published as: CN114724334A; US20220211294A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationsgerät (100) zum Überwachen einer Atmung, mit einer Mikrofoneinheit (110), einer Überwachungseinheit (120) und einer Ausgabeeinheit (130). Die Mikrofoneinheit ist ausgebildet, ein akustisches Signal (105), das Atemgeräusche (350) eines Kommunikationsgeräteträgers (102) des Kommunikationsgerätes indiziert, aus einer Umgebung (112) der Mikrofoneinheit zu empfangen und in ein digitales Eingangssignal (114) umzuwandeln. Die Überwachungseinheit ist ausgebildet, das digitale Eingangssignal zu empfangen und anhand einer amplituden- und/oder frequenzabhängigen Mustererkennung (122) die indizierten Atemgeräusche in einzelne Atemhübe (124) aufzuteilen und eine jeweilige Atemhubdauer (125) eines Atemhubs zu bestimmen, wobei die Überwachungseinheit weiter ausgebildet ist, abhängig von einer aufeinanderfolgenden Sequenz von Atemhubdauern einen Atemalarmzustand (126) des Kommunikationsgerätes auszulösen. Die Ausgabeeinheit ist ausgebildet, nach einem Auslösen des Atemalarmzustands eine den Atemalarmzustand indizierende Alarmausgabe (132) auszugeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationsgerät zum Überwachen einer Atmung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kommunikationssystem mit einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen Kommunikationsgeräten, eine Atemschutzmaske mit einem Kommunikationsgerät und einen Helm, insbesondere einen Feuerwehrhelm, mit einem Kommunikationsgerät. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen einer Atmung.
Es ist bekannt, eine Kommunikation zwischen Feuerwehrleuten über ein Atemschutzmasken-Kommunikationssystem zu ermöglichen. Hierfür ist auch die Verarbeitung von Sprachsignalen üblich, um insbesondere hochfrequente Sprachanteile zu dämpfen und dadurch eine Verständlichkeit von ausgegebenen Sprachsignalen zu verbessern. Oft wird in ein solches Kommunikationssystem zusätzlich eine Headset-Funktion für taktischen Funk integriert. Ein analoges oder digitales Funkgerät wir dafür mit einem Kabel oder einer drahtlosen Schnittstelle in das System integriert.
Für das Erkennen der Vitalfunktionen eines Atemschutzgeräteträger sind neben am Körper zu tragenden Sensoren auch sogenannte Totmannwarner bekannt. Ein solcher Totmannwarner reagiert beispielsweise auf Bewegungslosigkeit und zum Teil auf eine waagerechte Körperlage des Atemschutzgeräteträger. Bleibt der Atemschutzgeräteträger eine gewisse Zeit regungslos, wird ein Alarm ausgelöst, wodurch Helfer den Bewusstlosen einfach lokalisieren können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein besonders vorteilhaftes Kommunikationsgerät, insbesondere ein Kommunikationsgerät mit besonders zuverlässiger Erkennung eines vorliegenden Atemalarmzustands, bereitzustellen
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird zur Lösung dieser Aufgabe ein Kommunikationsgerät zum Überwachen einer Atmung vorgeschlagen, mit einer Mikrofoneinheit, einer Überwachungseinheit und einer Ausgabeeinheit.
Die Mikrofoneinheit ist ausgebildet, ein akustisches Signal, das Atemgeräusche eines Kommunikationsgeräteträgers des Kommunikationsgerätes indiziert, aus einer Umgebung der Mikrofoneinheit zu empfangen und in ein digitales Eingangssignal umzuwandeln.
Die Überwachungseinheit ist ausgebildet, das digitale Eingangssignal zu empfangen und anhand einer amplituden- und/oder frequenzabhängigen Mustererkennung die indizierten Atemgeräusche in einzelne Atemhübe aufzuteilen und eine jeweilige Atemhubdauer eines Atemhubs zu bestimmen, wobei die Überwachungseinheit weiter ausgebildet ist, abhängig von einer aufeinanderfolgenden Sequenz von Atemhubdauern einen Atemalarmzustand des Kommunikationsgerätes auszulösen.
Die Ausgabeeinheit ist ausgebildet, nach einem Auslösen des Atemalarmzustands eine den Atemalarmzustand indizierende Alarmausgabe auszugeben.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass eine Mikrofoneinheit, wie sie beispielsweise im Rahmen eines Kommunikationssystems sowieso beim Kommunikationsgeräteträger vorliegt, zum Auswerten von Atemgeräuschen zum Erkennen des Atemalarmzustands verwendet werden kann. Hierbei wurde insbesondere erkannt, dass aus den Atemgeräuschen einzelne Atemhübe identifiziert und dadurch eine jeweilige Atemhubdauer bestimmt werden kann.
Das Bestimmen von einer Sequenz von Atemhubdauern ermöglicht verschiedene Arten der Auswertung der Atmung des Kommunikationsgeräteträgers. Dabei ist stets vorteilhaft, dass durch die unmittelbare Auswertung der Atmung direkt und zuverlässig auf einen Vitalzustand des Kommunikationsgeräteträgers geschlossen werden kann.
Durch das Auswerten einer Sequenz von Atemhubdauern kann die weitere Auswertung durch die Überwachungseinheit individuell auf Kenngrößen der Atmung des konkreten Kommunikationsgeräteträgers angepasst werden.
Besonders vorteilhaft ist die einfache Integration des erfindungsgemäßen Kommunikationsgerätes in bestehende Kommunikationssysteme, beispielsweise für Feuerwehrleute. So kann für ein bestehendes Kommunikationssystem die Mikrofoneinheit und die Ausgabeeinheit weiterhin verwendet werden und die Erfindung kann einfach und ohne besonders großen Fertigungsaufwand durch das Bereitstellen einer geeigneten Überwachungseinheit umgesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Kommunikationsgerät ist bereits dadurch ein Kommunikationsgerät, dass es bei Vorliegen des Atemalarmzustands die Alarmausgabe ausgibt und damit einen Alarm kommuniziert. Vorzugsweise ist das Kommunikationsgerät auch zur Verarbeitung von Sprache in der Lage oder zumindest an der Verarbeitung von Sprache beteiligt, ohne dass diese Eigenschaft jedoch für das erfindungsgemäße Kommunikationsgerät erforderlich ist. So ist in einigen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen das Kommunikationsgerät nicht zur Verarbeitung von Sprache ausgebildet.
Die Einheiten des erfindungsgemäßen Kommunikationsgerätes können in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein oder zumindest teilweise beabstandet voneinander, beispielsweise in verschiedenen Gehäusen, angeordnet sein.
Das Auslösen des Atemalarmzustands beschreibt das Aktivieren eines Zustandes, der anzeigt, dass die Atmung des Kommunikationsgeräteträgers aktuell oder in naher Zukunft gestört wird oder gestört ist.
Die Alarmausgabe indiziert den Atemalarmzustand dabei dadurch, dass sie optisch, akustisch und/oder haptisch anzeigt, dass ein Atemalarmzustand vorliegt und vorzugsweise auch was für eine Art von Atemalarmzustand vorliegt.
Das empfangene akustische Signal umfasst typischerweise neben den auszuwertenden Atemgeräuschen auch Umgebungsgeräusche des Kommunikationsgeräteträgers und gegebenenfalls Sprache des Kommunikationsgeräteträgers. Vorzugsweise ist die Überwachungseinheit dabei dazu ausgebildet, das akustische Signal derart weiterzuverarbeiten, dass aufgrund eines typischen Frequenzgangs einer Atmung die Töne von einzelnen Atemhüben und mithin eine jeweilige Atemhubdauer bestimmt werden können.
Beispiele für amplituden- und/oder frequenzabhängigen Mustererkennung sind dem Fachmann bekannt. Insbesondere können vordefinierte Atemmuster und/oder vordefinierte Muster von bekannten Umgebungsgeräusche mit dem Muster des empfangenen, akustischen Signals, insbesondere einem Frequenzspektrum des empfangenen, akustischen Signals, verglichen werden, um eine Aufteilung in Atemhübe zu ermöglichen. Beispielsweise wird in DE 43 38 466 A1 die akustische Auswertung von Atemgeräuschen zur Erkennung von Problemen bei der Atmung beschrieben. Alternative oder ergänzende Beispiele für die Auswertung von Atemgeräuschen sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und werden beispielsweise im Rahmen der Figurenbeschreibung detailliert erläutert.
Die aufeinanderfolgende Sequenz von Atemhubdauern basiert erfindungsgemäß auf mindestens zwei Atemhubdauern von zwei Atemhüben. Dabei werden vorzugsweise aufeinanderfolgende Atemhübe ausgewertet. Alternativ oder ergänzend wird eine mittlerer Atemhubdauer über eine vorbestimmte Anzahl von Atemhüben bestimmt, um das Vorliegen des Atemalarmzustands zu überwachen.
Die Bestimmung des Atemalarmzustands erfolgt erfindungsgemäß zumindest basierend auf der Sequenz von Atemhubdauern. Zusätzlich können weitere Merkmale beispielsweise der Atemgeräusche eine Grundlage für die Bestimmung des Atemalarmzustands bilden, wie beispielsweise die Amplitude und/oder Frequenz von Atemgeräuschen.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kommunikationsgerätes beschrieben.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Ausgabeeinheit ausgebildet, eine kabellose Alarmausgabe an ein externes Gerät auszugeben. In dieser Ausführungsform wird besonders vorteilhaft der Atemalarmzustand an einer anderen Position als unmittelbar bei dem Kommunikationsgerät ausgegeben. Hierdurch können umstehende Personen, wie beispielsweise Feuerwehrleute oder ein Einsatzleiter eines Feuerwehreinsatzes über den Atemalarmzustand eines Kommunikationsgeräteträgers informiert werden und gegebenenfalls entsprechend reagieren. Die kabellose Ausgabe kann beispielsweise über eine Bluetooth-Verbindung, eine WLAN-Verbindung, eine BLE-Verbindung, eine LoRa-Verbindung, eine ZigBee-Verbindung oder dergleichen bereitgestellt werden. Derartige kabellose Schnittstellen sind dem Fachmann bekannt und werden daher im Folgenden nicht detailliert erläutert.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Ausgabeeinheit ein Lautsprechermodul auf und ist ausgebildet, über das Lautsprechermodul eine akustische Ausgabe in der Umgebung der Mikrofoneinheit auszugeben. In dieser Ausführungsform wird besonders vorteilhaft der Kommunikationsgeräteträger über das Vorliegen eines Atemalarmzustands informiert. Hierdurch kann er gegen eine nahende Atemnot möglicherweise noch Vorkehrungen treffen. So kann er sich möglicherweise bewusst beruhigen, einen kritischen Bereich des Einsatzortes verlassen und/oder gegebenenfalls seine Sauerstoffversorgung ablegen. Die akustische Ausgabe kann alternativ oder ergänzend zu der Information, dass ein Atemalarmzustand vorliegt auch eine meditative Ausgabe, wie etwa eine Melodie aufweisen, um zu einer Beruhigung des Kommunikationsgeräteträgers beizutragen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Überwachungseinheit weiter ausgebildet, ein jeweiliges akustisches Atemhubspektrum eines Atemhubs zu bestimmen und den Atemalarmzustand abhängig von einer aufeinanderfolgenden Sequenz von Atemhubspektren zu bestimmen. Aus dem Atemhubspektrum kann bekanntermaßen beispielsweise auf ein ausgeatmetes Atemvolumen geschlossen werden. Hierdurch steht neben der bestimmten Atemhubdauer eines Atemhubs eine weitere Information zur Verfügung, um einen kritischen Zustand der Atmung und mithin einen auszulösenden Atemalarmzustand zu erkennen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Atemalarmzustand ausgelöst, wenn ein Atemalarmtyp aus einer vorbestimmten Gruppe von Atemalarmtypen durch die Überwachungseinheit erkannt wird, die Gruppe von Atemalarmtypen umfassend: eine Frequenz von Atemhüben oberhalb eines oberen Frequenzschwellenwertes; eine Frequenz von Atemhüben unterhalb eines unteren Frequenzschwellenwertes; eine Zeitspanne seit einem letzten Atemhub oberhalb eines Zeitschwellenwertes; eine Amplitude oder eine Folge von Amplituden eines Atemhubs oberhalb eines oberen Amplitudenschwellenwertes; eine Amplitude oder eine Folge von Amplituden unterhalb eines unteren Amplitudenschwellenwertes. Derartige Atemalarmtypen führen besonders zuverlässig zur Bestimmung des Atemalarmzustands, da lediglich ein Vergleich mit einem Schwellenwert erfolgen muss. So kann beispielsweise eine besonders hohe Atemfrequenz oder eine besonders niedrige Atemfrequenz eine für die Gesundheit des Kommunikationsgeräteträgers kritische Situation indizieren. Insbesondere kann eine sehr niedrige Atemfrequenz ein baldiges Aussetzen der Atmung indizieren. Analog hierzu kann eine besonders hohe oder eine besonders niedrige Amplitude der Atmung ebenfalls einen kritischen Gesundheitszustand anzeigen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Überwachungseinheit weiter ausgebildet, anhand der bestimmten Atemhubdauer und des bestimmten Atemhubspektrums eines jeweiligen Atemhubs für eine zurückliegende aufeinanderfolgende Sequenz von Atemhüben anhand einer hinterlegten vorbestimmten Berechnungsvorschrift einen geschätzten Atemgasverbrauch für den durch die aufeinanderfolgende Sequenz indizierten Zeitraum zu bestimmen und abhängig von dem geschätzten Atemgasverbrauch den Atemalarmzustand auszulösen. Ein besonders hoher oder besonders niedrige Atemgasverbrauch kann einen kritischen Gesundheitszustand des Kommunikationsgeräteträgers anzeigen. Zudem kann aus derartigen physiologischen Kennwerten auf weitere physiologische Größen des Kommunikationsgeräteträgers geschlossen werden.
So kann etwa das Minutenvolumen der Atmung und/oder ein sich verändernder Zustand der Lungenaktivität erkannt werden.
In einer besonders bevorzugten Variante der vorhergehenden Ausführungsform ist die Überwachungseinheit weiter ausgebildet, eine vorbestimmte Atemgasmenge mit dem geschätzten Atemgasverbrauch zu vergleichen und basierend auf diesem Vergleich den Atemalarmzustand auszulösen. Diese Variante ist besonders vorteilhaft für einen Kommunikationsgeräteträger, der gleichzeitig auf eine externe Sauerstoffversorgung, wie beispielsweise auf eine Sauerstoffflasche, zurückgreift. Für eine derartige externe Sauerstoffversorgung kann eine zur Verfügung stehende Atemgasmenge bestimmt und als vorbestimmte Atemgasmenge berücksichtigt werden. So zeigt der Vergleich zwischen vorbestimmter Atemgasmenge und geschätztem Atemgasverbrauch, ob noch Atemgas aus der externen Sauerstoffversorgung zur Verfügung steht. Insbesondere kann anhand des bestimmten Atemgasverbrauchs auf eine Dauer geschlossen werden, für die eine aktuell in der externen Sauerstoffversorgung noch bereitstehende Atemgasmenge angesichts des aktuellen Atemgasverbrauch ausreicht. So kann der Kommunikationsgeräteträger frühzeitig gewarnt werden, falls innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls, insbesondere innerhalb der nächsten 10 Minuten, besonders bevorzugt innerhalb der nächsten 5 Minuten, die externe Sauerstoffversorgung keinen Sauerstoff mehr bereitstellen kann. Der Atemalarmzustand kann dabei erfindungsgemäß sowohl der Zustand sein, dass die Sauerstoffmenge nur noch für 10 Minuten ausreicht, als auch der Zustand, dass diese Stoffmenge nur für 5 Minuten ausreicht, als auch der Zustand, dass die vorbestimmte Atemgasmenge aus der externen Sauerstoffversorgung verbraucht ist. In einem besonders bevorzugten Beispiel der erfindungsgemäßen Ausführungsform indiziert die Alarmausgabe die noch zur Verfügung stehende Dauer, während der der Kommunikationsgeräteträger noch durch die externe Sauerstoffversorgung versorgt wird. Hierdurch kann der Kommunikationsgeräteträger selbst und/oder ein externer Einsatzleiter über den kritischen Zustand der externen Sauerstoffversorgung informiert werden.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Kommunikationsgerät weiterhin eine Sprachverarbeitungseinheit auf, die ausgebildet ist, das Eingangssignal zu empfangen und Sprachanteile in dem über die Mikrofoneinheit empfangenen akustischen Signal zu verarbeiten und über die Ausgabeeinheit oder eine weitere Ausgabeeinheit als Ausgabesignal auszugeben. In dieser Ausführungsform ist das Kommunikationsgerät dazu ausgebildet, neben der Verarbeitung der Atemgeräusche durch die Mustererkennung auch ein Verarbeiten der Sprachanteile aus dem empfangenen akustischen Signal zu ermöglichen. Hierdurch kann das Kommunikationsgerät auch zur Verständigung einer Mehrzahl von Kommunikationsgeräteträgern untereinander und/oder mit einem Einsatzleiter, beispielsweise während eines Feuerwehreinsatzes, genutzt werden. Das Verarbeiten von Sprachenteilen ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt, so dass hierauf im Folgenden nicht detailliert eingegangen wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird zum Lösen der oben genannten Aufgabe ein Kommunikationssystem mit einer Mehrzahl von Kommunikationsgeräten gemäß der vorhergehenden Ausführungsformen vorgeschlagen. Dabei sind die jeweiligen Kommunikationsgeräte weiterhin ausgebildet, über die Ausgabeeinheit oder die weitere Ausgabeeinheit miteinander zu kommunizieren.
Ein derartiges Kommunikationssystem vereint sowohl die bekannten Vorteile der Kommunikation von Einsatzkräften, wie etwa Feuerwehrleuten, während eines Einsatzes als auch die vorteilhafte Überwachung der Atemgeräusche des Kommunikationsgeräteträgers durch das erfindungsgemäße Kommunikationsgerät. So kann vorteilhaft für jede im Einsatz befindliche Einsatzkraft automatisiert überprüft werden, ob die Person aktuell oder in naher Zukunft bewusstlos ist und/oder ob die bereitgestellte externe Sauerstoffversorgung in den nächsten Minuten kein Atemgas mehr bereitstellen kann.
Vorteilhaft erlaubt das erfindungsgemäße Kommunikationssystem zudem eine Ausgabe bezüglich dem aktuellen Atemalarmzustand direkt am Kommunikationsgeräteträger und somit direkt an der betroffenen Person.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Kommunikationssystem weiterhin eine zentrale Verwaltungskomponente auf, die ausgebildet ist, die Alarmausgabe zu empfangen und mit dem die Alarmausgabe auslösenden Kommunikationsgerät eine Kommunikationsverbindung zur akustischen Kontaktierung des entsprechenden Kommunikationsgeräteträgers bereitzustellen. Vorzugsweise wird die zentrale Verwaltungskomponente durch einen Einsatzleiter eines Einsatzes bedient und/oder überwacht. Neben der durch das erfindungsgemäße Kommunikationsgerät ermöglichten Ausgabe an den Kommunikationsgeräteträger selbst, wird mithin auch ein Einsatzleiter eines Einsatzes über den Atemalarmzustand informiert. In dieser Ausführungsform kann der Einsatzleiter zudem mit dem Kommunikationsgeräteträger in Kontakt treten, um diesen über weitere auszuführende Schritte, wie etwa über eine nahende Beendigung des Einsatzes, zu informieren. Hierdurch kann vorteilhaft einer Bewusstlosigkeit, eine Atemnot oder einem ähnlichen kritischen Gesundheitszustand des Kommunikationsgeräteträgers vorgebeugt werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird zur Lösung der oben genannten Aufgabe eine Atemschutzmaske mit einem Kommunikationsgerät gemäß mindestens einer der vorhergehenden Ausführungsformen vorgeschlagen.
Die erfindungsgemäße Atemschutzmaske ist besonders vorteilhaft, da Einsatzkräfte unter Atemschutz einem erhöhten Risiko von Atemproblemen und/oder Problemen bei der Sauerstoffversorgung ausgesetzt sind. Hierdurch ist das erfindungsgemäße Kommunikationsgerät besonders vorteilhaft, da derartige Probleme automatisiert erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen zur Sicherstellung der Gesundheit des Kommunikationsgeräteträgers ausgelöst werden können. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Kommunikationsgerät innerhalb der Atemschutzmaske dazu ausgebildet, den geschätzten Atemgasverbrauch zu bestimmen und daraus gegebenenfalls den Atemalarmzustand abzuleiten. So ist der Vergleich des geschätzten Atemgasverbrauchs mit der vorbestimmten Atemgasmenge einer externen Sauerstoffversorgung besonders vorteilhaft für eine Person, die eine Atemschutzmaske trägt und dadurch auf die externe Sauerstoffversorgung angewiesen ist.
Vorteilhaft erlaubt das Vorsehen des Kommunikationsgerätes in einer Atemschutzmaske ein Anordnen der Mikrofoneinheit im Bereich des Munds und/oder der Nase des Kommunikationsgeräteträgers. Zudem ist die Anordnung eines Lautsprechermoduls im Bereich der Mikrofoneinheit, insbesondere im Bereich mindestens eines Ohrs des Kommunikationsgeräteträgers möglich.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird zur Lösung der oben genannten Aufgabe ein Helm, insbesondere ein Feuerwehrhelm, mit einem Kommunikationsgerät gemäß mindestens einer der vorhergehenden Ausführungsformen vorgeschlagen.
Die Integration des erfindungsgemäßen Kommunikationsgerätes in einen Helm und/oder in eine Atemschutzmaske vermeidet das Mitführen zusätzlicher Geräte, da ein Helm und eine Atemschutzmaske eventuell ohnehin durch den Konditionsgeräteträger zu tragen wären, so dass kein zusätzliches Gerät in Vorbereitung beispielsweise eines Einsatzes angelegt werden muss.
Der Helm ermöglicht besonders vorteilhaft das Anordnen eines Lautsprechermodul des Kommunikationsgerätes im Bereich mindestens eines Ohrs des Kommunikationsgeräteträgers.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird zur Lösung der oben genannten Aufgabe ein Verfahren zum Überwachen einer Atmung vorgeschlagen, aufweisend die Schritte:

- Empfangen eines akustischen Signals, das Atemgeräusche eines Kommunikationsgeräteträgers des Kommunikationsgerätes indiziert, aus einer Umgebung;
- Umwandeln des akustischen Signals in ein digitales Eingangssignal;
- Empfangen des digitalen Eingangssignals, Aufteilen der indizierten Atemgeräusche in einzelne Atemhübe basierend auf einer amplituden- und/oder frequenzabhängigen Mustererkennung und Bestimmen einer jeweiligen Atemhubdauer eines Atemhubs;
- Auslösen eines Atemalarmzustands des Kommunikationsgerätes abhängig von einer aufeinanderfolgenden Sequenz von Atemhubdauern;
- Ausgeben einer den Atemalarmzustand indizierenden Alarmausgabe nach einem Auslösen des Atemalarmzustands.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch das Kommunikationsgerät gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgeführt und umfasst dadurch sämtliche Vorteile dieses Kommunikationsgerätes. Insbesondere erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren eine automatisierte Überwachung der Atemgeräusche eines Kommunikationsgeräteträgers. Hierdurch kann besonders zuverlässig erkannt werden, wenn beispielsweise die Atmung dieser Person plötzlich aussetzt und/oder sich ungewöhnlich beschleunigt oder verlangsamt.
Die Erfindung soll nun anhand von in den Figuren schematisch dargestellten, vorteilhaften Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Von diesen zeigen im Einzelnen:

1 eine schematische Darstellung eines Kommunikationsgerätes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eines ersten Aspekts der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines Kommunikationsgerätes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts der Erfindung;
3 ein Diagramm zur Erläuterung einer Mustererkennung für indizierte Atemgeräusche gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung;
4 eine schematische Darstellung eines Kommunikationssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel eines zweiten Aspekts der Erfindung;
5 eine schematische Darstellung einer Atemschutzmaske gemäß einem Ausführungsbeispiel eines dritten Aspekts der Erfindung;
6 eine schematische Darstellung eines Helms, insbesondere eines Feuerwehrhelm, gemäß einem Ausführungsbeispiel eines vierten Aspekts der Erfindung;
7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel eines fünften Aspekts der Erfindung.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kommunikationsgerätes 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eines ersten Aspekts der Erfindung.
Das Kommunikationsgerät 100 ist zum Überwachen einer Atmung eines Kommunikationsgeräteträgers 102 ausgebildet. Hierfür weist das Kommunikationsgerät 100 eine Mikrofoneinheit 110, eine Überwachungseinheit 120 und eine Ausgabeeinheit 130 auf.
Die Mikrofoneinheit 110 ist ausgebildet, ein akustisches Signal 105, das Atemgeräusche des Kommunikationsgeräteträgers 102 des Kommunikationsgerätes 100 indiziert, aus einer Umgebung 112 der Mikrofoneinheit 110 zu empfangen und in ein digitales Eingangssignal 114 umzuwandeln. Der Empfang wird vorliegend über eine Mikrofonschnittstelle 111 realisiert. Das akustische Signal 105 indiziert hierbei vorzugsweise alle Töne und Geräusche, die in der Umgebung 112 der Mikrofoneinheit 110 vorliegen. Vorzugsweise ist die Mikrofoneinheit 110 daher in unmittelbarer räumlicher Nähe zu der Nase und/oder dem Mund des Kommunikationsgeräteträgers 102 angeordnet. Das Umwandeln des akustischen Signals 105 durch die Mikrofoneinheit 110 umfasst erfindungsgemäß eine Digitalisierung des akustischen Signals 105 in das digitale Eingangssignal 114.
Die Überwachungseinheit 120 ist ausgebildet, das digitale Eingangssignal 114 zu empfangen. Daraufhin wird das empfangene digitale Eingangssignal 114 anhand einer amplituden- und/oder frequenzabhängigen Mustererkennung 122 so weiterverarbeitet, dass die indizierten Atemgeräusche in einzelne Atemhübe 124 aufgeteilt werden. Anhand dieser Atemhübe 124 kann die jeweilige Atemhubdauer 125 eines Atemhubs 124 bestimmt werden. Dabei ist die Überwachungseinheit 120 weiter ausgebildet, abhängig von einer aufeinanderfolgenden Sequenz von Atemhubdauern 125 einen Atemalarmzustand 126 des Kommunikationsgerätes 100 auszulösen. Hierbei ist die Überwachungseinheit 120 zumindest dazu ausgebildet zwischen einem Zustand zu unterscheiden, in dem keinerlei Atemalarmzustand 126 vorliegt und einem Zustand, in dem der Atemalarmzustand 126 vorliegt. Vorzugsweise erkennt die Überwachungseinheit 120 auch den vorliegenden Atemalarmtyp und gibt diesen zusammen mit der Information zum Vorliegen des Atemalarmzustands 126 aus.
Hierfür weist das Kommunikationsgerät 100 die Ausgabeeinheit 130 auf, die ausgebildet ist, nach einem Auslösen des Atemalarmzustands 126 eine den Atemalarmzustand 126 indizierende Alarmausgabe 132 auszugeben. Hierfür gibt die Überwachungseinheit 120 ein Alarmzustandssignal 128 an die Ausgabeeinheit 130 aus. Das Alarmzustandssignal 128 zeigt an, dass ein Atemalarmzustand 126 erkannt wurde. Vorzugsweise zeigt das Alarmzustandssignal auch einen vorliegenden Atemalarmtyp an.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Alarmausgabe 132 über eine Schnittstelle 134. Diese ist für die Ausgabe eines kabellosen Signals, wie etwa eines Bluetooth-, BLE-, WLAN-, ZigBee- oder LoRa-Signals ausgebildet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird diese Alarmausgabe 132 über ein externes Gerät 140 mit einer visuellen Ausgabe 142 empfangen und visuell und/oder akustisch ausgegeben. Dabei kann das vom externen Gerät 140 empfangene Signal ein von einem weiteren nicht dargestellten Gerät basierend auf der Alarmausgabe 132 ausgelöstes Signal sein.
Vorzugsweise sind sämtliche Einheiten des dargestellten Kommunikationsgerätes 100 in einem gemeinsamen nicht dargestellten Gehäuse angeordnet. Alternativ können zumindest einzelne Einheiten in einem separaten Gehäuse angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist das Kommunikationsgerät 100 Teil eines Kommunikationssystems, wie es in 4 dargestellt ist.
Die Auswertung des digitalen Eingangssignals 114 durch die Überwachungseinheit 120 wird im Rahmen von 3 genauer beschrieben. In 1 ist diesbezüglich lediglich dargestellt, dass die letzten fünf Atemhubdauern 125 ausgewertet werden, um zu bestimmen, ob ein Atemalarmzustand 126 vorliegt. Die erfindungsgemäße Sequenz von Atemhubdauern muss lediglich mindestens zwei Atemhubdauern umfassen.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Kommunikationsgerätes 200 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts der Erfindung.
Das Kommunikationsgerät 200 unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Kommunikationsgerät 100 dadurch, dass die Alarmausgabe 232 über die Schnittstelle 234 als kabellose Ausgabe an ein weiteres nicht dargestellt externes Gerät erfolgt, und zusätzlich über eine kabelbasierte Verbindung mit einem Lautsprechermodul 245 des Kommunikationsgerätes 200 erfolgt. Das Lautsprechermodul 245 bildet dabei einen Teil der Ausgabeeinheit 230. Das Lautsprechermodul 245 ist dazu ausgebildet, eine akustische Ausgabe 246 in der Umgebung 112 des Kommunikationsgeräteträgers 102 bereitzustellen. Hierdurch wird der Kommunikationsgeräteträger 102 über das Vorliegen des Atemalarmzustands 126 in Kenntnis gesetzt. Dadurch können von dem Kommunikationsgeräteträger 102 oder von Personen in seiner Umgebung entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden, damit der Gesundheitszustand des Kommunikationsgeräteträgers 102 sich nicht verschlechtert.
Weiterhin unterscheidet sich das Kommunikationsgerät 200 dadurch, dass die Überwachungseinheit 220 weiter ausgebildet ist, ein jeweiliges akustisches Atemhubspektrum 227 eines Atemhubs 124 zu bestimmen und den Atemalarmzustand 226 abhängig von einer aufeinanderfolgenden Sequenz von Atemhubspektren 227 und Atemhubdauern 125 zu bestimmen. Dabei wird der Atemalarmzustand 226 ausgelöst, wenn ein Atemalarmtyp aus einer vorbestimmten Gruppe von Atemalarmtypen erkannt wird. Die Gruppe von Atemalarmtypen umfasst zumindest: eine Frequenz von Atemhüben oberhalb eines oberen Frequenzschwellenwertes; eine Frequenz von Atemhüben unterhalb eines unteren Frequenzschwellenwertes; eine Zeitspanne seit einem letzten Atemhub oberhalb eines Zeitschwellenwertes; eine Amplitude oder eine Folge von Amplituden eines Atemhubs oberhalb eines oberen Amplitudenschwellenwertes; eine Amplitude oder eine Folge von Amplituden unterhalb eines unteren Amplitudenschwellenwertes.
Der Zeitschwellenwert liegt vorzugsweise bei höchstens 15 Sekunden, insbesondere bei höchstens 12 Sekunden. Der obere Frequenzschwellenwert liegt vorzugsweise bei mindestens 22 Atemzügen pro Minute, insbesondere bei mindestens 30 Atemzügen pro Minute. Der untere Frequenzschwellenwert liegt vorzugsweise bei höchstens 7 Atemzügen pro Minute, insbesondere bei höchstens 5 Atemzügen pro Minute.
Alternativ oder ergänzend zu dem Vorsehen von vorbestimmten Schwellenwerten kann eine relative Änderung der Frequenz und/oder der Amplitude von Atemhüben zu dem Detektieren eines Atemalarmzustands führen. So kann eine starke relative Änderung dieser Kenngrößen eine Verschlechterung der gesundheitlichen Situation des Kommunikationsgeräteträgers anzeigen.
Die jeweiligen Schwellenwerte sind vorliegend in einem internen Speicher 228 der Überwachungseinheit 220 hinterlegt. Neben den Schwellenwerten ist in dem internen Speicher 228 auch ein Wert für eine vorbestimmte Atemgasmenge 229 hinterlegt. Die vorbestimmte Atemgasmenge 229 gibt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an, wie viel Atemgas dem Kommunikationsgeräteträger 102 während eines Einsatzes durch eine nicht dargestellte externe Sauerstoffversorgung zur Verfügung gestellt wird.
Die Überwachungseinheit 220 ist zudem ausgebildet, anhand der bestimmten Atemhubdauer 125 des bestimmten Atemhubspektrums 227 eines jeweiligen Atemhubs 124 für eine zurückliegende aufeinanderfolgende Sequenz von Atemhüben anhand einer im internen Speicher 228 hinterlegten vorbestimmten Berechnungsvorschrift einen geschätzten Atemgasverbrauch für den durch die aufeinanderfolgende Sequenz indizierten Zeitraum zu bestimmen.
Die Bestimmung des Atemgasverbrauchs ermöglicht ein Vergleich mit der hinterlegten vorbestimmten Atemgasmenge 229 und mithin ein Abschätzen, wann dem Kommunikationsgeräteträger 102 kein Sauerstoff mehr durch die externe Sauerstoffversorgung zur Verfügung gestellt werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel kann mithin neben der Warnung, dass die Atemgeräusche ein aktuelles oder nahendes gesundheitliches Problem anzeigen, auch ein Problem bezüglich einer bereitgestellten Sauerstoffversorgung erkannt werden, so dass der Kommunikationsgeräteträger 102 und/oder ein externer Einsatzleiter frühzeitig dieses Problem berücksichtigen kann. Vorzugsweise indiziert die Alarmausgabe 232 dabei eine abgeschätzte Zeitspanne, nach der der Kommunikationsgeräteträger 102 wahrscheinlich kein Sauerstoff mehr durch die bereitgestellte Sauerstoffversorgung erhält.
3 zeigt ein Diagramm 300 zur Erläuterung einer Mustererkennung für indizierte Atemgeräusche 350 gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.
Das Diagramm 300 zeigt ein Spektrogramm der Atemgeräusche 350, die mit dem erfindungsgemäßen Kommunikationsgerät, wie etwa dem Kommunikationsgerät 200 aus 2 aufgenommen wurden. Diese Aufnahme der Atemgeräusche 350 kann erfindungsgemäß kontinuierlich und in Echtzeit durch die entsprechende Mikrofoneinheit erfasst und über die entsprechende Überwachungseinheit verarbeitet werden. Das Diagramm 300 stellt dabei in Richtung der X-Achse die Zeit dar und in Richtung der Y-Achse die Amplitude von bestimmten Frequenzbändern, die in der vorliegenden Darstellung durch eine Dichte von Punkten indiziert wird, wobei eine hohe Punktdichte einer großen Amplitude und eine geringe Punktdichte einer geringen Amplitude entspricht.
Durch die Lautstärke der Atemgeräusche 350 und die Dauer des Einatmens und somit des Atemhubs kann auf den Luftverbrauch des Kommunikationsgeräteträgers geschlossen werden. In dem Diagramm 300 ist eine Sequenz von aufeinanderfolgenden Atemhüben mit verschiedenen Atemhubdauern 125 dargestellt. Der gestrichelt dargestellte Rahmen zeigt aufgrund der geringen Punktdichte und mithin der geringen Amplitude eine leichte Einatmung dar, wohingegen der durchgezogene Rahmen mit einer großen Punktdichte und mithin mit einer großen Amplitude eine tiefe Einatmung darstellt. Durch die vorbestimmte Art der Mustererkennung kann das Spektrogramm entsprechend ausgewertet werden, so dass aus der Dauer und der Intensität eines entsprechenden Atemhubs auf den Luftverbrauch geschlossen werden kann. Basis hierfür kann eine empirisch bestimmte Funktion sein, die den Zusammenhang zwischen Intensität und Dauer eines Atemhubs und dem dabei durchströmenden Luftvolumen beschreibt. Alternativ zu einer empirisch bestimmten Funktion können Wertetabellen oder ähnliche bekannte Zuordnungsvorschriften die Auswertung des Luftverbrauchs auf Basis der Dauer und Intensität eines jeweiligen Atemhubs gestatten.
Das Diagramm 300 zeigt auch deutlich, dass die Atemhubdauer 125 zuverlässig durch das automatisierte Erfassen derartiger spektrografischer Informationen über die Überwachungseinheit erfasst werden kann. So kann die erfindungsgemäße Auswertung der Atemgeräusche innerhalb des empfangenen akustischen Signals besonders einfach und zuverlässig die aktuelle gesundheitliche Situation des Kommunikationsgeräteträgers indizieren und vorzugsweise sogar das bisher während eines Einsatzes verbrauchte Sauerstoffvolumen anzeigen.
Das Vorliegen eines Spektrogramms gemäß 3 ermöglicht zudem das Erkennen eines Atmungsmusters, welches ein Hinweis auf das Vorliegen eines Atemalarmzustands darstellen kann. So kann beispielsweise eine Erschöpfung, eine startende Panikreaktion oder eine drohende Bewusstlosigkeit durch eine besonders hohe Amplitude eines Atemhubs, eine besonders niedrige Amplitude eines Atemhubs und/oder eine besonders hohe Frequenz von Atemhüben indiziert werden.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Kommunikationssystems 460 gemäß einem Ausführungsbeispiel eines zweiten Aspekts der Erfindung.
Das Kommunikationssystem 460 umfasst eine Mehrzahl von Kommunikationsgeräten 400, die ausgebildet sind, über die entsprechende Ausgabeeinheit 430 miteinander zu kommunizieren.
Lediglich ein Kommunikationsgerät 400 aus der Mehrzahl von Kommunikationsgeräten ist beispielhaft detailliert dargestellt.
Zusätzlich zu der Mikrofoneinheit 410, der Überwachungseinheit 420 und der Ausgabeeinheit 430, die sämtlich im Wesentlichen wie im Rahmen von 2 anhand des Kommunikationsgerätes 200 erläutert funktionieren, weist das Kommunikationsgerät 400 weitere Einheiten auf, die im Folgenden erläutert werden.
Im Rahmen der vorherigen Ausführungsbeispiele wurde die notwendige Energieversorgungseinheit 462 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Energieversorgungseinheit 462 ist sowohl mit der Überwachungseinheit 420, als auch mit einem Empfangsverstärker 464 und mit der Ausgabeeinheit 430 verbunden. Die Ausgabeeinheit 430 fungiert in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich als Verstärker von über die Mikrofoneinheit 410 empfangenen akustischen Signalen 105. Die Ausgabeeinheit 430 stellt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine schematisch dargestellte Kommunikation mit den weiteren Kommunikationsgeräten 400 des Kommunikationssystems 460 bereit. Zudem wird eine Kommunikation mit einer zentralen Verwaltungskomponente 465 des Kommunikationssystems 460 bereitgestellt. Die Kommunikationsgeräte 400 sind in der Umgebung des Mundes und/oder der Nase einer Einsatzkraft, vorliegend eines Feuerwehrmanns, angeordnet, wohingegen die zentrale Verwaltungskomponente 465 durch einen Einsatzleiter überwacht wird.
Die zentrale Verwaltungskomponente 465 ist dazu ausgebildet, die Alarmausgabe 432 zu empfangen und mit dem die Alarmausgabe 432 auslösenden Kommunikationsgerät 400 eine Kommunikationsverbindung zur akustischen Kontaktierung des entsprechenden Kommunikationsgeräteträgers 102 bereitzustellen. Diese Kontaktierung erfolgt vorliegend über den Empfangsverstärker 464, der an ein erstes Lautsprechermodul 445 ein entsprechend digitalisiertes Signal weiterleitet, welches zu einer akustischen Ausgabe 446 in der Umgebung der Mikrofoneinheit 410 führt.
Innerhalb der Ausgabeeinheit 430 liegt zudem eine Sprachverarbeitungseinheit, die ausgebildet ist, das digitale Eingangssignal aus der Mikrofoneinheit 410 zu empfangen und die Sprachanteile aus dem akustischen Signal 105 zu verarbeiten und über das entsprechende Ausgabesignal 433 auszugeben.
Schließlich verfügt das Kommunikationsgerät 400 über ein zweites Lautsprechermodul 445', welches in eine Richtung weg von dem Kommunikationsgeräteträgers 102 ausgerichtet ist, und welches ausgebildet ist, über die Ausgabeeinheit 430 eine bereitzustellende Alarmierungstonfolge 447 auszugeben, falls der durch die Überwachungseinheit 420 bestimmte Atemalarmzustand dies erfordert. Die Alarmierungstonfolge 447 zeigt umliegenden Personen an, dass bei dem Kommunikationsgeräteträger 102 ein Atemalarmzustand vorliegt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Alarmierungstonfolge durch die Überwachungseinheit 420 über die Ausgabeeinheit 430 für das zweite Lautsprechermodul 445' bereitgestellt, welches die Alarmierungstonfolge 447 ausgibt. In einem alternativen oder ergänzenden Ausführungsbeispiel ist die Überwachungseinheit direkt mit dem zweiten Lautsprechermodul verbunden, wobei das zweite Lautsprechermodul und/oder das erste Lautsprechermodul Teile der erfindungsgemäßen Ausgabeeinheit bilden.
Im Gegensatz zur Alarmierungstonfolge 447 kann die akustische Ausgabe 446 alternativ oder ergänzend zum Atemalarmzustand oder zu einem Atemalarmtyp auch eine beruhigende Tonfolge, wie etwa eine beruhigende Durchsage und/oder eine beruhigende Musik umfassen. Eine derartige Tonfolge bildet bekanntermaßen eine aktive psychologische Unterstützung in einer Stresssituation. Hierdurch kann ein Stresslevel des Kommunikationsgeräteträgers 102 gesenkt und mithin eine Atemfrequenz reduziert werden. Bei lediglich aufgrund des Stresslevels erfolgten Unregelmäßigkeiten bei der Atmung kann dies bereits zu einer regelmäßigeren Atmung und mithin zu der Erkennung eines nicht mehr vorliegenden Atemalarmzustands führen. Falls kein Atemalarmzustand mehr durch die Überwachungseinheit 420 erkannt wird, wird die entsprechende Alarmausgabe nicht mehr ausgegeben und/oder es erfolgt eine Ausgabe, dass der vorhergehende Atemalarmzustand aktuell nicht mehr vorliegt.
Sollte das Aussetzen der Atmung detektiert werden, stellt das Kommunikationsgerät 400 die erfindungsgemäße Form eines Totmannwarners dar. So wird bei einer zu langen Atemhubdauer, welche durch die Überwachungseinheit erkannt werden würde, ein entsprechender Atemalarmzustand ausgelöst und eine entsprechende Alarmausgabe ausgegeben, um den Einsatzleiter und die umstehenden Personen über das Aussetzen der Atmung zu informieren.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Atemschutzmaske 570 gemäß einem Ausführungsbeispiel eines dritten Aspekts der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Atemschutzmaske 570 weist das erfindungsgemäße Kommunikationsgerät 400 auf. Der Aufbau des Kommunikationsgerätes 400 ist im Rahmen von 4 beschrieben. Nicht dargestellt ist die Mehrzahl an Atemschutzmasken mit dem gleichen Kommunikationsgerät 400, die zusammen mit dem dargestellten Kommunikationsgerät 400 das Kommunikationssystem 460 gemäß 4 bilden. Das Kommunikationsgerät 400 ist vorzugsweise in die Atemschutzmaske 570 fest integriert. Die Mikrofoneinheit ist dabei im Bereich des Munds und/oder der Nase des Kommunikationsgeräteträgers angeordnet.
Das erfindungsgemäße Kommunikationsgerät ist für Einsätze einer Atemschutzmaske besonders vorteilhaft, weil die Atmung innerhalb der Atemschutzmaske grundsätzlich schwieriger ist als ohne eine Einschränkung des zur Verfügung stehenden Atemgases. Daher ist die genaue Überwachung der Atemgeräusche für Menschen mit einer ohnehin aktuell erschwerten Atmung, wie etwa den Träger eine Atemschutzmaske vorteilhaft. Besonders bevorzugt erkennt die Überwachungseinheit des Kommunikationsgerätes 400 anhand der empfangenen Atemgeräusche den geschätzten Atemgasverbrauch und vergleicht diesen mit einer über eine externe Sauerstoffversorgung bereitgestellte vorbestimmte Atemgasmenge. Hierdurch ermöglicht das erfindungsgemäße Kommunikationsgerät in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Alarmierung, falls die zur Verfügung stehende Sauerstoffmenge einen kritischen zeitabhängigen und/oder volumenabhängigen Schwellenwert unterschreitet.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Helms 680, insbesondere eines Feuerwehrhelm, gemäß einem Ausführungsbeispiel eines vierten Aspekts der Erfindung.
Der Helm 680 gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung umfasst vorliegend das Kommunikationsgerät 200, welches im Rahmen von 2 erläutert wurde. Das Kommunikationsgerät besteht aus einem ersten Teil 200 und einem zweiten Teil 200'. Hierbei weist die Mikrofoneinheit 210, 210' zwei separate Teile auf, die links und rechts von dem Gesicht des Kommunikationsgeräteträgers an dem Helm 680 angeordnet sind. Zudem weist das Lautsprechermodul 245, 245` zwei separate Teile auf, die links und rechts von dem Gesicht des Kommunikationsgeräteträgers an dem Helm 680 angeordnet sind.
Durch das Vorsehen mehrerer Teile wird besonders sicher die Atmung des Kommunikationsgeräteträgers durch die Mikrofoneinheit erfasst. Zudem sorgt das Vorsehen von zwei Teilen für das Lautsprechermodul für eine besonders zuverlässige und angenehme Ausgabe der auszugebenden Töne.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel verdeutlicht, dass das erfindungsgemäße Kommunikationsgerät in mehreren separaten Gehäusen angeordnet sein kann. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Kommunikationsgerät an voneinander beabstandeten Positionen relativ zu dem Kommunikationsgeräteträger angeordnet sein, wie etwa an beabstandeten Positionen innerhalb einer Atemschutzmaske und/oder an beabstandeten Positionen innerhalb eines Helms.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel eines fünften Aspekts der Erfindung.
Das erfindungsgemäße Verfahren 700 ist zum Überwachen einer Atmung ausgebildet. Dabei weist das Verfahren 700 die im Folgenden beschriebenen Schritte auf.
Ein erster Schritt 710 umfasst ein Empfangen eines akustischen Signals, das Atemgeräusche eines Kommunikationsgeräteträgers des Kommunikationsgerätes indiziert, aus einer Umgebung.
Ein darauffolgender Schritt 720 umfasst ein Umwandeln des akustischen Signals in ein digitales Eingangssignal.
Ein nächster Schritt 730 umfasst ein Empfangen des digitalen Eingangssignals, ein Aufteilen der indizierten Atemgeräusche in einzelne Atemhübe basierend auf einer amplituden- und/oder frequenzabhängigen Mustererkennung und ein Bestimmen einer jeweiligen Atemhubdauer eines Atemhubs.
Ein weiterer Schritt 740 umfasst ein Auslösen eines Atemalarmzustands des Kommunikationsgerätes abhängig von einer aufeinanderfolgenden Sequenz von Atemhubdauern.
Ein abschließender Schritte 750 umfasst ein Ausgeben einer den Atemalarmzustand indizierenden Alarmausgabe nach dem Auslösen des Atemalarmzustands.
Die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens 700 werden stets aufeinanderfolgend ausgeführt. Dabei erfolgt das Empfangen des akustischen Signals gemäß Schritt 710 vorzugsweise kontinuierliche oder zumindest im Wesentlichen kontinuierlich, um eine möglichst zuverlässige Auswertung der indizierten Atemgeräusche sicherzustellen. Entsprechend erfolgen die Schritte 720 und 730 auch im Wesentlichen kontinuierlich. Die Verarbeitung in Echtzeit oder zumindest im Wesentlichen in Echtzeit ist wesentlich für die Erfindung, da ansonsten eine Warnung bezüglich des Atemalarmzustands nicht mehr bewirken kann, dass Gegenmaßnahmen zum Schutz des Kommunikationsgeräteträgers erfolgen können.
Die Schritte 740 und 750 werden lediglich ausgeführt, wenn ein Atemalarmzustand vorliegt und eine entsprechende Ausgabe daher erfindungsgemäß erfolgen muss.
In einem ergänzenden Ausführungsbeispiel erfolgt das Ausgeben der Alarmausgabe gemäß Schritt 750 erst nach einer kurzfristigen Validierung des im Rahmen von Schritt 740 ausgelösten Atemalarmzustands. Ein derartiges Validieren kann beispielsweise eine erneute Überprüfung der indizierten Atemgeräusche gemäß der vorbestimmten amplituden- und/oder frequenzabhängigen Mustererkennung sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren wurde vorzugsweise während der Dauer eines Einsatzes des Kommunikationsgeräteträgers ausgeführt. Im Bereich von Feuerwehreinsätzen entspricht dies in etwa einer Zeit von weniger als 4 Stunden, vorzugsweise weniger als 2 Stunden.
Bezugszeichenliste

100, 200, 200', 400: Kommunikationsgerät
102: Kommunikationsgeräteträger
105: akustisches Signal
110, 210, 210', 410: Mikrofoneinheit
111: Mikrofonschnittstelle
112: Umgebung der Mikrofoneinheit
114: digitales Eingangssignal
120, 220, 420: Überwachungseinheit
122: amplituden- und/oder frequenzabhängige Mustererkennung
124: Atemhub
125: Atemhubdauer
126, 226: Atemalarmzustand
128: Alarmzustandssignal
130, 230, 430: Ausgabeeinheit
132,232,432: Alarmausgabe
134, 234: Schnittstelle
140: externes Gerät
142: visuelle Ausgabe
227: Atemhubspektrum
228: interner Speicher
229: vorbestimmte Atemgasmenge
245, 245`: Lautsprechermodul
246, 446: akustische Ausgabe
300: Diagramm
350: Atemgeräusche
433: Ausgabesignal
445: erstes Lautsprechermodul
445`: zweites Lautsprechermodul
447: Alarm ierungstonfolge
460: Kommunikationssystem
462: Energieversorgungseinheit
464: Empfangsverstärker
465: zentrale Verwaltungskomponente
570: Atemschutzmaske
680: Helm
700: Verfahren
710, 720, 730, 740, 750: Verfahrensschritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4338466 A1 [0018]

Claims

Kommunikationsgerät (100) zum Überwachen einer Atmung, mit - einer Mikrofoneinheit (110), die ausgebildet ist, ein akustisches Signal (105), das Atemgeräusche (350) eines Kommunikationsgeräteträgers (102) des Kommunikationsgerätes (100) indiziert, aus einer Umgebung (112) der Mikrofoneinheit (110) zu empfangen und in ein digitales Eingangssignal (114) umzuwandeln, - einer Überwachungseinheit (120), die ausgebildet ist, das digitale Eingangssignal (114) zu empfangen und anhand einer amplituden- und/oder frequenzabhängigen Mustererkennung (122) die indizierten Atemgeräusche (350) in einzelne Atemhübe (124) aufzuteilen und eine jeweilige Atemhubdauer (125) eines Atemhubs (124) zu bestimmen, wobei die Überwachungseinheit (120) weiter ausgebildet ist, abhängig von einer aufeinanderfolgenden Sequenz von Atemhubdauern (125) einen Atemalarmzustand (126) des Kommunikationsgerätes (100) auszulösen, - einer Ausgabeeinheit (130), die ausgebildet ist, nach einem Auslösen des Atemalarmzustands (126) eine den Atemalarmzustand (126) indizierende Alarmausgabe (132) auszugeben.
Kommunikationsgerät (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Ausgabeeinheit (130) ausgebildet ist, eine kabellose Alarmausgabe (132) an ein externes Gerät (140) auszugeben.
Kommunikationsgerät (200) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Ausgabeeinheit (230) ein Lautsprechermodul (245) aufweist und ausgebildet ist, über das Lautsprechermodul (245) eine akustische Ausgabe (246) in der Umgebung (112) der Mikrofoneinheit (110) auszugeben.
Kommunikationsgerät (200) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Überwachungseinheit (220) weiter ausgebildet ist, ein jeweiliges akustisches Atemhubspektrum (227) eines Atemhubs (124) zu bestimmen und den Atemalarmzustand (226) abhängig von einer aufeinanderfolgenden Sequenz von Atemhubspektren (227) zu bestimmen.
Kommunikationsgerät (100) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Atemalarmzustand (126) ausgelöst wird, wenn ein Atemalarmtyp aus einer vorbestimmten Gruppe von Atemalarmtypen durch die Überwachungseinheit (120) erkannt wird, die Gruppe von Atemalarmtypen umfassend: eine Frequenz von Atemhüben (124) oberhalb eines oberen Frequenzschwellenwertes; eine Frequenz von Atemhüben (124) unterhalb eines unteren Frequenzschwellenwertes; eine Zeitspanne seit einem letzten Atemhub (124) oberhalb eines Zeitschwellenwertes; eine Amplitude oder eine Folge von Amplituden eines Atemhubs (124) oberhalb eines oberen Amplitudenschwellenwertes; eine Amplitude oder eine Folge von Amplituden unterhalb eines unteren Amplitudenschwellenwertes.
Kommunikationsgerät (200) gemäß Anspruch 4, wobei die Überwachungseinheit (220) weiter ausgebildet ist, anhand der bestimmten Atemhubdauer (125) und des bestimmten Atemhubspektrums (227) eines jeweiligen Atemhubs (124) für eine zurückliegende aufeinanderfolgende Sequenz von Atemhüben (124) anhand einer hinterlegten vorbestimmten Berechnungsvorschrift einen geschätzten Atemgasverbrauch für den durch die aufeinanderfolgende Sequenz indizierten Zeitraum zu bestimmen und abhängig von dem geschätzten Atemgasverbrauch den Atemalarmzustand (226) auszulösen.
Kommunikationsgerät (200) gemäß Anspruch 6, wobei die Überwachungseinheit (220) weiter ausgebildet ist, eine vorbestimmte Atemgasmenge (229) mit dem geschätzten Atemgasverbrauch zu vergleichen und basierend auf diesem Vergleich den Atemalarmzustand (226) auszulösen.
Kommunikationsgerät (400) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend eine Sprachverarbeitungseinheit, die ausgebildet ist, das Eingangssignal (114) zu empfangen und Sprachanteile in dem über die Mikrofoneinheit (410) empfangenen akustischen Signal (105) zu verarbeiten und über die Ausgabeeinheit (430) oder einer weiteren Ausgabeeinheit als Ausgabesignal (433) auszugeben.
Kommunikationssystem (460) mit einer Mehrzahl von Kommunikationsgeräten (400) gemäß Anspruch 8, wobei die jeweiligen Kommunikationsgeräte (400) weiterhin ausgebildet sind, über die Ausgabeeinheit (430) oder die weitere Ausgabeeinheit miteinander zu kommunizieren.
Kommunikationssystem (460) gemäß Anspruch 9, weiterhin aufweisend eine zentrale Verwaltungskomponente (465), die ausgebildet ist, die Alarmausgabe (432) zu empfangen und mit dem die Alarmausgabe (432) auslösenden Kommunikationsgerät (400) eine Kommunikationsverbindung zur akustischen Kontaktierung des entsprechenden Kommunikationsgeräteträgers (102) bereitzustellen.
Atemschutzmaske (570) mit einem Kommunikationsgerät (400) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8.
Helm (680), insbesondere Feuerwehrhelm, mit einem Kommunikationsgerät (200) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8.
Verfahren (700) zum Überwachen einer Atmung, aufweisend die Schritte - Empfangen eines akustischen Signals (105), das Atemgeräusche (350) eines Kommunikationsgeräteträgers (102) des Kommunikationsgerätes (100) indiziert, aus einer Umgebung (112); - Umwandeln des akustischen Signals (105) in ein digitales Eingangssignal (114); - Empfangen des digitalen Eingangssignals (114), Aufteilen der indizierten Atemgeräusche (350) in einzelne Atemhübe (124) basierend auf einer amplituden- und/oder frequenzabhängigen Mustererkennung (122) und Bestimmen einer jeweiligen Atemhubdauer (125) eines Atemhubs (124); - Auslösen eines Atemalarmzustands (126) des Kommunikationsgerätes (100) abhängig von einer aufeinanderfolgenden Sequenz von Atemhubdauern (125); - Ausgeben einer den Atemalarmzustand (126) indizierenden Alarmausgabe (132) nach einem Auslösen des Atemalarmzustands (126).