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Die Anmeldung betrifft eine kontaktlose Vitalparametererfassung und, im Speziellen, ein System und ein Verfahren zur kontaktlosen Vitalparametererfassung durch Erstellung eines Körpermodells basierend auf der Körperunterteilung entlang eines Radar-Sichtfeldes
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Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Überwachung von Vitalparametern. Da Personen sich im Schlaf nicht über ihren Zustand bewusst sind, ist eine Überwachung von Vitalparameter während des Schlafs oft vorteilhaft. Beispielsweise trifft dies für Personen mit Krankheiten wie chronischen Atmungsstörungen zu. Optimal wäre hier die Person im Schlaf möglichst nicht zu stören. Jedoch sind Messgeräte für Vitalparameter in der Regel kontaktbasiert, wodurch derartige Geräte in der Regel an der schlafenden Person angebracht sind. Die Messgeräte weisen dadurch hohe Kosten für das Anbringen und die Instandhalten auf zusammen mit geringerem Komfort für den Patienten. Vorteilhaft ist es dagegen, möglichst viele Vitalparameter robust, valide und kontaktlos mit wenigen Messgeräten gemessen werden könnten.
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Für Atmung, Herzschlag und Bewegungen von Körper und Gliedmaßen können kontaktlose Messgeräte genutzt werden, die auf einer Abstandsmessung zwischen Person und Sensor basieren.
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Die Bewegung der Person führt zu einer charakteristischen Abstandsveränderung, die einem Vitalparameter zugeordnet werden kann. Beispielsweise wird sich beim Atmen die Bauchregion aufblähen und Bauchoberfläche näher an das Messgerät heranbewegen. Beim Ausatmen kehrt der Bauch in den Anfangszustand zurück und die Bauchoberfläche entfernt sich vom Messgerät. Dies sollte in einer charakteristischen Frequenz für die Atmung geschehen (beispielsweise 10 - 24 mal pro Minute). Dasselbe geschieht für verschiedene Vitalparameter gleichzeitig über den gesamten Körper hinweg (Herzschlag bei oberer Brust, Trittbewegung an den Beinen).
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Problematisch ist hier die gleichzeitige Überlagerung vieler Vitalparameter in den Messdaten. Atmung, Herzschlag und Bewegungen der Gliedmaße werden oft gleichzeitig ausgeführt und führen zu einem komplexen Signal, das anschließend wieder in einzelne Vitalparameter zerteilt werden muss. Es ist in der Analyse der Daten des kontaktlosen Messgeräts hierbei nicht immer klar, welche Bewegungen die Basis dieses komplexen Signals bilden. Dadurch ist kontaktlose Vitalparameterbestimmung nicht trivial; der Einsatz von kontaktlosen Messgeräten wird hierdurch erschwert.
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Für kontaktlose Bestimmung von Vitalparametern mittels Abstandsmessungen werden bislang unter anderem Radare oder Ultraschallgeräte für das Aussenden und die Aufnahme des Signals genutzt.
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Bis jetzt wurde das Radar grundsätzlich vor oder hinter dem Oberkörper angebracht, also bei einer Person im Bett über oder unter dem Bett. Teilweise werden ausschließlich Radar-Positionen vor oder hinter dem Körper eingesetzt. Diese Positionen führen dazu, dass entweder nur ein Körperausschnitt betrachtet wird oder sich der gesamte Körper in einer ähnlichen Distanz zum Messgerät befindet. In diesen Positionen sind Herzschlag und Atmung am deutlichsten für das Radar erkennbar, da sich die Körperoberfläche bei den Bewegungen direkt auf das Radar zubewegt. Jedoch überlagern sie sich hier auch maximal, da die Atmungs- und Herzschlagbewegung in dieselbe Richtung ablaufen.
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Derzeitige Standardlösung für die Überlagerungen sind komplexe Algorithmen, um die einzelnen Signale wieder voneinander zu trennen.
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Durch die Komplexität der Auswertung sind jedoch unpassende Werte in den Vitalparametern nicht leicht nachvollziehbar. Darüber hinaus führt die Komplexität des zugrundeliegenden Problems auch zu Aussetzern, bei denen die Vitalparameter nicht aus dem Signal extrahiert werden können. Zudem wird auch die Datenbasis immer eine Überlagerung von verschiedenen Bewegungen bleiben. Dadurch kann die Validität der Ergebnisse immer nur an theoretischen Grenzen für bspw. maximal/minimal sinnvoller Atmungsfrequenz oder Herzschlagfrequenz gesichert werden. Eine Validierung an der Person bspw. durch eine Zuordnung der Bewegungen zu Körperteilen ist hierdurch jedoch nicht möglich.
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Wünschenswert wäre es, wenn verbesserte Konzepte zur kontaktlosen Vitalparametererfassung bereitgestellt werden würden.
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Ein System nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 21 und ein Computerprogramm nach Anspruch 32 werden bereitgestellt.
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Ein System zur Bestimmung von Information über ein oder mehreren Vitalparameter eines Menschen gemäß einer Ausführungsform wird bereitgestellt. Das System umfasst ein Radargerät zum Emittieren von ersten Radarwellen und zum Detektieren von reflektierten Radarwellen, die durch Reflektion der ersten Radarwellen an dem Menschen oder an einer Körperbedeckung des Menschen hervorgerufen wurden. Des Weiteren umfasst das System eine Auswerteeinheit zur Bestimmung von Information über die ein oder mehreren Vitalparameter des Menschen abhängig von den reflektierten Radarwellen. Das Radargerät ist relativ zu einer Position des Menschen derart seitlich zu dem Menschen angeordnet, dass ein virtueller Punkt in einem Fuß des Menschen existiert und dass ein virtueller Punkt in dem Radargerät existiert, so dass der virtuelle Punkt in dem Radargerät näher an dem virtuellen Punkt in dem Fuß des Menschen als an einem beliebigen virtuellen Punkt in einem Nabel des Menschen liegt. Oder, das Radargerät ist relativ zu der Position des Menschen derart seitlich zu dem Menschen angeordnet, dass ein virtueller Punkt in einem Kopf des Menschen existiert und dass ein virtueller Punkt in dem Radargerät existiert, so dass der virtuelle Punkt in dem Radargerät näher an dem virtuellen Punkt in dem Kopf des Menschen als an einem beliebigen virtuellen Punkt im Nabel des Menschen liegt.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Radargerät z.B. relativ zu der Position des Menschen derart angeordnet sein, dass das Radargerät vor dem Menschen statt hinter dem Menschen positioniert ist.
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In einer Ausführungsform kann das Radargerät z.B. relativ zu der Position des Menschen derart seitlich zu dem Menschen angeordnet sein, so dass das Radargerät unterhalb von dem Nabel des Menschen und unterhalb des Fußes des Menschen angeordnet ist, oder so dass das Radargerät oberhalb des Nabels des Menschen und oberhalb des Kopfes des Menschen angeordnet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Radargerät z.B. ausgebildet sein, abhängig von den reflektierten Radarwellen ein oder mehr detektierte Radarsignale zu detektieren, wobei jedes detektierte Radarsignal der ein oder mehr detektierten Radarsignale genau einem Abstandsschritt von zwei oder mehr Abstandsschritten zugeordnet ist. Dabei kann z.B. jeder der zwei oder mehr Abstandsschritte einem Körperbereich einer Mehrzahl von Körperbereichen des Menschen zugeordnet sein, so dass das detektierte Radarsignal der ein oder mehr detektierten Radarsignale, das diesem Abstandsschritt zugeordnet ist, dem besagten Körperbereich zugeordnet ist. Die Auswerteeinheit kann dabei z.B. ausgebildet sein, Information über einen der ein oder mehreren Vitalparameter abhängig davon zu bestimmen, welches detektierte Radarsignal der ein oder mehr detektierten Radarsignale welchem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist.
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In einer Ausführungsform kann jeder der zwei oder mehr Abstandsschritte einem Körperbereich z.B. einer Mehrzahl von Körperbereichen des Menschen zugeordnet sein, so dass ein Körper des Menschen durch die zwei oder mehr Abstandsschritte vollständig in die Mehrzahl von Körperbereichen zerteilt wird, so dass die Mehrzahl von Körperbereichen zusammen den Körper des Menschen abdecken.
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Gemäß einer Ausführungsform können z.B. die ein oder mehr detektierten Radarsignale zwei oder mehr detektierte Radarsignale sein. Dabei kann z.B. das Radargerät ausgebildet sei, die zwei oder mehr detektierten Radarsignale zu detektieren, wobei jedes detektierte Radarsignal der zwei oder mehr detektierten Radarsignale genau einem Abstandsschritt der zwei oder mehr Abstandsschritte zugeordnet ist. Jeder der zwei oder mehr Abstandsschritte kann dabei z.B. einem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen des Menschen zugeordnet sein, so dass das detektierte Radarsignal der zwei oder mehr detektierten Radarsignale, das diesem Abstandsschritt zugeordnet ist, dem besagten Körperbereich zugeordnet ist. Die Auswerteeinheit kann dabei z.B. ausgebildet sein, Information über den besagten einen der ein oder mehreren Vitalparameter abhängig davon zu bestimmen, welches detektierte Radarsignal der zwei oder mehr detektierten Radarsignale welchem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist.
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In einer Ausführungsform kann die Auswerteeinheit z.B. ausgebildet sein, abhängig von den zwei oder mehr detektierten Radarsignalen ein Körpermodell des Menschen zu erstellen, das angibt, welches Radarsignal welchem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen des Menschen zugeordnet ist.
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In einer Ausführungsform kann z.B. jedes der zwei oder mehr detektierten Radarsignale genau einem Körperbereich der zwei oder mehr Körperbereiche zugeordnet sein, dem kein anderes der zwei oder mehr detektierten Radarsignale zugeordnet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform können die ein oder mehr Vitalparameter z.B. zwei oder mehr Vitalparameter sein. Dabei kann die Auswerteeinheit z.B. ausgebildet sein, Informationen über die zwei oder mehr Vitalparameter abhängig davon zu bestimmen, welches detektierte Radarsignal der zwei oder mehr detektierten Radarsignale welchem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist.
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In einer Ausführungsform können die zwei oder mehr detektierten Radarsignale z.B. drei oder mehr detektierte Radarsignale sein, wobei die zwei oder mehr Abstandsschritte drei oder mehr Abstandsschritte sind. Das Radargerät kann dabei z.B. ausgebildet sein, die drei oder mehr detektierten Radarsignale zu detektieren, wobei jedes detektierte Radarsignal der drei oder mehr detektierten Radarsignale genau einem Abstandsschritt der drei oder mehr Abstandsschritte zugeordnet ist. Jeder der drei oder mehr Abstandsschritte kann dabei z.B. einem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen des Menschen zugeordnet sein, so dass das detektierte Radarsignal der drei oder mehr detektierten Radarsignale, das diesem Abstandsschritt zugeordnet ist, dem besagten Körperbereich zugeordnet ist. Die Auswerteeinheit kann dabei z.B. ausgebildet sein, Information über den besagten einen der ein oder mehreren Vitalparameter abhängig davon zu bestimmen, welches detektierte Radarsignal der drei oder mehr detektierten Radarsignale welchem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform können z.B. jedem der ein oder mehreren Vitalparameter ein oder mehrere der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet sein. Die Auswerteeinheit kann z.B. ausgebildet sein, Information über einen der ein oder mehreren Vitalparameter abhängig davon zu bestimmen, welche der Mehrzahl von Körperbereichen dem besagten der ein oder mehreren Vitalparameter zugeordnet sind.
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In einer Ausführungsform kann die Auswerteeinheit z.B. ausgebildet sein, Information über einen der ein oder mehreren Vitalparameter abhängig davon zu bestimmen, welches oder welche der zwei oder mehr reflektierten Radarsignale einem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist oder sind, die dem besagten Vitalparameter der ein oder mehreren Vitalparameter zugeordnet sind.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Radargerät z.B. ausgebildet sein, einen Abstandskanal aus zwei oder mehreren Abstandskanälen auszuwählen, der einem der zwei oder mehreren Abstandsschritte zugeordnet ist, der einem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist, der dem besagten Vitalparameter zugeordnet ist, um eines der ein oder mehreren detektierten Radarsignale zu detektieren.
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In einer Ausführungsform kann das Radargerät z.B. ausgebildet sein, einen zweiten Abstandskanal aus zwei oder mehreren Abstandskanälen auszuwählen, der einem der zwei oder mehreren Abstandsschritte zugeordnet ist, der einem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist, der dem besagten Vitalparameter zugeordnet ist, um ein zweites der ein oder mehreren detektierten Radarsignale zu detektieren, wenn eine Auswahl eines ersten Abstandskanals aus den zwei oder mehreren Abstandskanälen zur Detektion eines ersten der ein oder mehreren detektierten Radarsignale geführt hat, welches von der Auswerteeinheit als unzureichend informativ eingestuft wurde.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Radargerät z.B. ausgebildet sein, zwei oder mehr Abstandskanäle auszuwählen, wobei jeder der zwei oder mehr Abstandskanäle jeweils einem von zwei oder mehreren Abstandsschritten zugeordnet ist, die jeweils einem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist, der dem besagten Vitalparameter zugeordnet ist, um die zwei oder mehreren detektierten Radarsignale zu detektieren.
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Gemäß einer Ausführungsform kann einem Vitalparameter der ein oder mehreren Vitalparameter z.B. ein oder mehrere Frequenzen und/oder ein oder mehrere Frequenzbereiche zugeordnet sein. Dabei kann die Auswerteeinheit z.B. ausgebildet sein, die Information über den besagten Vitalparameter abhängig von einer periodischen Änderung in einem der ein oder mehreren detektierten Radarsignale zu bestimmen, die eine Frequenz aufweist, die einem der ein oder mehreren Frequenzen entspricht die dem besagten Vitalparameter zugeordnet sind, und/oder die in einem der ein oder mehreren Frequenzbereiche liegt, die dem besagten Vitalparameter zugeordnet sind.
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In einer Ausführungsform kann die Auswerteeinheit z.B. ausgebildet sein, die Information über einen der ein oder mehreren Vitalparameter abhängig davon zu bestimmen, welchen Körperregionen der Mehrzahl von Körperregionen die ein oder mehreren reflektierten Radarsignale zugeordnet sind, in denen die periodische Änderung auftritt.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Radargerät z.B. ein frequenzmoduliertes Dauerstrichradar realisieren.
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In einer Ausführungsform kann das System z.B. ein oder mehrere weitere Radargeräte zum Emittieren von weiteren ersten Radarwellen und zum Detektieren von weiteren reflektierten Radarwellen umfassen, die durch Reflektion der weiteren ersten Radarwellen an dem Menschen oder an der Körperbedeckung des Menschen hervorgerufen wurden. Dabei kann die Auswerteeinheit z.B. ausgebildet sein, die Information über die ein oder mehreren Vitalparameter des Menschen abhängig von den weiteren reflektierten Radarwellen zu bestimmen. Dabei können die ein oder mehreren weiteren Radargeräte z.B. ausgebildet sein, die weiteren ersten Radarwellen aus einem anderen Winkel relativ zu der Position des Menschen emittieren.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Radargerät z.B. derart positioniert sein, dass das Radargerät am nähesten zu einem ersten Körperbereich aus einer Mehrzahl von Körperbereichen des Menschen liegt. Dabei kann wenigstens eines der ein oder mehreren weiteren Radargeräte z.B. derart positioniert sein, dass das besagte wenigstens eine der ein oder mehreren weiteren Radargeräte am nähesten zu einem zweiten Körperbereich aus einer Mehrzahl von Körperbereichen des Menschen liegt, der von dem ersten Körperbereich unterschiedlich ist.
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Des Weiteren wird ein Verfahren zur Bestimmung von Information über ein oder mehreren Vitalparameter eines Menschen gemäß einer Ausführungsform bereitgestellt. Das Verfahren umfasst:
- - Emittieren von ersten Radarwellen durch ein Radargerät.
- - Bestimmen der Information über die ein oder mehrere Vitalparameter des Menschen abhängig von den reflektierten Radarwellen durch eine Auswerteeinheit. Und:
- - Auswertung der reflektierten Radarwellen durch eine Auswerteeinheit, um die Information über die ein oder mehrere Vitalparameter des Menschen zu bestimmen.
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Das Radargerät ist relativ zu einer Position des Menschen derart seitlich zu dem Menschen angeordnet, dass ein virtueller Punkt in einem Fuß des Menschen existiert und dass ein virtueller Punkt in dem Radargerät existiert, so dass der virtuelle Punkt in dem Radargerät näher an dem virtuellen Punkt in dem Fuß des Menschen als an einem beliebigen virtuellen Punkt in einem Nabel des Menschen liegt. Oder aber, das Radargerät ist relativ zu der Position des Menschen derart seitlich zu dem Menschen angeordnet, dass ein virtueller Punkt in einem Kopf des Menschen existiert und dass ein virtueller Punkt in dem Radargerät existiert, so dass der virtuelle Punkt in dem Radargerät näher an dem virtuellen Punkt in dem Kopf des Menschen als an einem beliebigen virtuellen Punkt in dem Nabel des Menschen liegt.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Radargerät z.B. relativ zu der Position des Menschen derart angeordnet sein, dass das Radargerät vor dem Menschen statt hinter dem Menschen positioniert ist.
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In einer Ausführungsform kann das Radargerät z.B. relativ zu der Position des Menschen derart seitlich zu dem Menschen angeordnet sein, so dass das Radargerät unterhalb von dem Nabel des Menschen und unterhalb des Fußes des Menschen angeordnet ist, oder so dass das Radargerät oberhalb des Nabels des Menschen und oberhalb des Kopfes des Menschen angeordnet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Radargerät z.B. abhängig von den reflektierten Radarwellen ein oder mehr detektierte Radarsignale detektieren, wobei jedes detektierte Radarsignal der ein oder mehr detektierten Radarsignale genau einem Abstandsschritt von zwei oder mehr Abstandsschritten zugeordnet ist. Jeder der zwei oder mehr Abstandsschritte kann z.B. einem Körperbereich einer Mehrzahl von Körperbereichen des Menschen zugeordnet sein, so dass das detektierte Radarsignal der ein oder mehr detektierten Radarsignale, das diesem Abstandsschritt zugeordnet ist, dem besagten Körperbereich zugeordnet ist. Dabei kann die Auswerteeinheit Information über einen der ein oder mehreren Vitalparameter z.B. abhängig davon bestimmen, welches detektierte Radarsignal der ein oder mehr detektierten Radarsignale welchem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist.
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In einer Ausführungsform kann jeder der zwei oder mehr Abstandsschritte z.B. einem Körperbereich einer Mehrzahl von Körperbereichen des Menschen zugeordnet sein, so dass ein Körper des Menschen durch die zwei oder mehr Abstandsschritte vollständig in die Mehrzahl von Körperbereichen zerteilt wird, so dass die Mehrzahl von Körperbereichen zusammen den Körper des Menschen abdecken.
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Gemäß einer Ausführungsform können die ein oder mehr detektierten Radarsignale z.B. zwei oder mehr detektierte Radarsignale sein. Dabei kann das Radargerät die zwei oder mehr detektierten Radarsignale z.B. detektieren, wobei jedes detektierte Radarsignal der zwei oder mehr detektierten Radarsignale genau einem Abstandsschritt der zwei oder mehr Abstandsschritte zugeordnet ist. Jeder der zwei oder mehr Abstandsschritte kann z.B. einem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen des Menschen zugeordnet sein, so dass das detektierte Radarsignal der zwei oder mehr detektierten Radarsignale, das diesem Abstandsschritt zugeordnet ist, dem besagten Körperbereich zugeordnet ist. Die Auswerteeinheit kann dabei z.B. Information über den besagten einen der ein oder mehreren Vitalparameter abhängig davon bestimmt, welches detektierte Radarsignal der zwei oder mehr detektierten Radarsignale welchem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist.
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In einer Ausführungsform kann die Auswerteeinheit z.B. abhängig von den zwei oder mehr detektierten Radarsignalen ein Körpermodell des Menschen erstellen, das angibt, welches Radarsignal welchem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen des Menschen zugeordnet ist.
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In einer Ausführungsform kann jedes der zwei oder mehr detektierten Radarsignale z.B. genau einem Körperbereich der zwei oder mehr Körperbereiche zugeordnet sein, dem kein anderes der zwei oder mehr detektierten Radarsignale zugeordnet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform können die ein oder mehr Vitalparameter z.B. zwei oder mehr Vitalparameter sein. Dabei kann die Auswerteeinheit z.B. Informationen über die zwei oder mehr Vitalparameter abhängig davon bestimmen, welches detektierte Radarsignal der zwei oder mehr detektierten Radarsignale welchem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist.
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In einer Ausführungsform können die zwei oder mehr detektierten Radarsignale z.B. drei oder mehr detektierte Radarsignale sein, wobei die zwei oder mehr Abstandsschritte drei oder mehr Abstandsschritte sind. Das Radargerät kann dabei z.B. die drei oder mehr detektierten Radarsignale detektieren, wobei jedes detektierte Radarsignal der drei oder mehr detektierten Radarsignale genau einem Abstandsschritt der drei oder mehr Abstandsschritte zugeordnet ist. Jeder der drei oder mehr Abstandsschritte kann z.B. einem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen des Menschen zugeordnet sein, so dass das detektierte Radarsignal der drei oder mehr detektierten Radarsignale, das diesem Abstandsschritt zugeordnet ist, dem besagten Körperbereich zugeordnet ist. Die Auswerteeinheit kann dabei z.B. Information über den besagten einen der ein oder mehreren Vitalparameter abhängig davon bestimmen, welches detektierte Radarsignal der drei oder mehr detektierten Radarsignale welchem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform können jedem der ein oder mehreren Vitalparameter z.B. ein oder mehrere der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet sein. Die Auswerteeinheit kann dabei Information über einen der ein oder mehreren Vitalparameter z.B. abhängig davon bestimmen, welche der Mehrzahl von Körperbereichen dem besagten der ein oder mehreren Vitalparameter zugeordnet sind.
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In einer Ausführungsform kann die Auswerteeinheit z.B. Information über einen der ein oder mehreren Vitalparameter abhängig davon bestimmen, welches oder welche der zwei oder mehr reflektierten Radarsignale einem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist oder sind, die dem besagten Vitalparameter der ein oder mehreren Vitalparameter zugeordnet sind.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Radargerät z.B. einen Abstandskanal aus zwei oder mehreren Abstandskanälen auswählen, der einem der zwei oder mehreren Abstandsschritte zugeordnet ist, der einem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist, der dem besagten Vitalparameter zugeordnet ist, um eines der ein oder mehreren detektierten Radarsignale zu detektieren.
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In einer Ausführungsform kann das Radargerät z.B. einen zweiten Abstandskanal aus zwei oder mehreren Abstandskanälen auswählen, der einem der zwei oder mehreren Abstandsschritte zugeordnet ist, der einem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist, der dem besagten Vitalparameter zugeordnet ist, um ein zweites der ein oder mehreren detektierten Radarsignale zu detektieren, wenn eine Auswahl eines ersten Abstandskanals aus den zwei oder mehreren Abstandskanälen zur Detektion eines ersten der ein oder mehreren detektierten Radarsignale geführt hat, welches von der Auswerteeinheit als unzureichend informativ eingestuft wurde.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Radargerät z.B. zwei oder mehr Abstandskanäle auswählen, wobei jeder der zwei oder mehr Abstandskanäle jeweils einem von zwei oder mehreren Abstandsschritten zugeordnet ist, die jeweils einem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist, der dem besagten Vitalparameter zugeordnet ist, um die zwei oder mehreren detektierten Radarsignale zu detektieren.
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Gemäß einer Ausführungsform können einem Vitalparameter der ein oder mehreren Vitalparameter z.B. ein oder mehrere Frequenzen und/oder ein oder mehrere Frequenzbereiche zugeordnet sein. Die Auswerteeinheit kann dabei z.B. die Information über den besagten Vitalparameter abhängig von einer periodischen Änderung in einem der ein oder mehreren detektierten Radarsignale bestimmen, die eine Frequenz aufweist, die einem der ein oder mehreren Frequenzen entspricht die dem besagten Vitalparameter zugeordnet sind, und/oder die in einem der ein oder mehreren Frequenzbereiche liegt, die dem besagten Vitalparameter zugeordnet sind.
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In einer Ausführungsform kann die Auswerteeinheit z.B. ausgebildet sein, die Information über einen der ein oder mehreren Vitalparameter abhängig davon zu bestimmen, welchen Körperregionen der Mehrzahl von Körperregionen die ein oder mehreren reflektierten Radarsignale zugeordnet sind, in denen die periodische Änderung auftritt.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Radargerät z.B. ein frequenzmoduliertes Dauerstrichradar realisieren.
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In einer Ausführungsform kann das System z.B. ein oder mehrere weitere Radargeräte umfassen, die weitere erste Radarwellen emittieren und die weitere reflektierte Radarwellen detektieren, die durch Reflektion der weiteren ersten Radarwellen an dem Menschen oder an der Körperbedeckung des Menschen hervorgerufen wurden. Dabei kann die Auswerteeinheit z.B. die Information über die ein oder mehreren Vitalparameter des Menschen abhängig von den weiteren reflektierten Radarwellen bestimmen. Die ein oder mehreren weiteren Radargeräte können dabei z.B. die weiteren ersten Radarwellen aus einem anderen Winkel relativ zu der Position des Menschen emittieren.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Radargerät z.B. derart positioniert sein, dass das Radargerät am nächsten zu einem ersten Körperbereich aus einer Mehrzahl von Körperbereichen des Menschen liegt. Dabei kann wenigstens eines der ein oder mehreren weiteren Radargeräte z.B. derart positioniert sein, dass das besagte wenigstens eine der ein oder mehreren weiteren Radargeräte am nächsten zu einem zweiten Körperbereich aus einer Mehrzahl von Körperbereichen des Menschen liegt, der von dem ersten Körperbereich unterschiedlich ist.
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Ferner wird ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung eines der oben beschriebenen Verfahren gemäß einer Ausführungsform bereitgestellt.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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In den Zeichnungen ist dargestellt:
- 1 zeigt ein System zur Bestimmung von Information über ein oder mehreren Vitalparameter eines Menschen gemäß einer Ausführungsform.
- 2 zeigt eine spezielle seitliche Positionierung des Radargeräts zu dem Menschen gemäß einer ersten Ausführungsform.
- 3 zeigt eine spezielle seitliche Positionierung des Radargeräts zu dem Menschen gemäß einer zweiten Ausführungsform.
- 4 zeigt eine Schemazeichnung für eine seitliche Radar-Sicht auf eine liegende Person gemäß einer Ausführungsform.
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1 zeigt ein System zur Bestimmung von Information über ein oder mehreren Vitalparameter eines Menschen gemäß einer Ausführungsform.
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Das System umfasst ein Radargerät 110 zum Emittieren von ersten Radarwellen und zum Detektieren von reflektierten Radarwellen, die durch Reflektion der ersten Radarwellen an dem Menschen oder an einer Körperbedeckung des Menschen hervorgerufen wurden.
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Des Weiteren umfasst das System eine Auswerteeinheit 120 zur Bestimmung von Information über die ein oder mehreren Vitalparameter des Menschen abhängig von den reflektierten Radarwellen.
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Erfindungsgemäß ist nun eine spezielle Positionierung des Radargeräts 110 zu dem Menschen vorgesehen:
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2 zeigt eine spezielle seitliche Positionierung des Radargeräts 110 zu dem Menschen gemäß einer ersten Ausführungsform. Danach ist das Radargerät 110 relativ zu einer Position des Menschen derart seitlich zu dem Menschen angeordnet, dass ein virtueller Punkt 211 in einem Fuß 210 des Menschen existiert und dass ein virtueller Punkt 111 in dem Radargerät 110 existiert, so dass der virtuelle Punkt 111 in dem Radargerät 110 näher an dem virtuellen Punkt 211 in dem Fuß 210 des Menschen als an einem beliebigen virtuellen Punkt 221 in einem Nabel 220 des Menschen liegt.
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3 zeigt eine spezielle seitliche Positionierung des Radargeräts 110 zu dem Menschen gemäß einer zweiten Ausführungsform. Danach ist das Radargerät 110 ist relativ zu der Position des Menschen derart seitlich zu dem Menschen angeordnet, dass ein virtueller Punkt 231 in einem Kopf 230 des Menschen existiert und dass ein virtueller Punkt 111 in dem Radargerät 110 existiert, so dass der virtuelle Punkt 111 in dem Radargerät 110 näher an dem virtuellen Punkt 231 in dem Kopf 230 des Menschen als an einem beliebigen virtuellen Punkt 221 in dem Nabel 220 des Menschen liegt.
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Damit stellen die Ausführungsformen der 2 und 3 einen Paradigmenwechsel dar. Allgemein besteht die Annahme, dass die besten Radarergebnisse erzielt werden, wenn Radarwellen lotrecht auf einen Körper, hier auf den Körper eines Menschen treffen, weil von dort eine maximale Annäherung und Entfernung relativ zum Radar beobachtet werden kann. Der direkte Abstand zwischen Radar und Bauch verändert sich bei dieser Perspektive bei der Atmung maximal, und hierdurch entsteht auch eine maximale Änderung der Signalstärke der elektromagnetischen Welle. Ausführungsformen der Erfindung basieren nun aber auf der Erkenntnis, dass es hierdurch zu Mehrdeutigkeiten und Überlagerungen kommt, die nur schwer auflösbar sind. Daher wird die oben definierte seitliche Positionierung gewählt.
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Ein weiterer Vorteil der seitlichen Positionierung kann darin gesehen werden, dass ein Objekt, dass näher am Radar liegt, ein stärkeres Signal zurückreflektiert, als weiter entfernte Objekte. Dieser Effekt ist vergleichbar mit einer Hand direkt vor einer Glühbirne, die heller ist, als eine weit von der Glühbirne entfernte Hand. Wenn sich das Radar beispielsweise am Fußende befindet, sind die Füße näher am Radar und reflektieren hierdurch ein stärkeres Signal zurück. Dadurch kann die kleine Pulsbewegung an der Fußoberfläche sehr gut bestimmt werden. Die seitliche Position führt also sozusagen zu einem „Vergrößerungseffekt“ an dem Körperteil, dass am nächsten am Radar liegt. Die sonst schwierigere Pulserfassung wird hierdurch weiter vereinfacht.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Radargerät 110 z.B. relativ zu der Position des Menschen derart angeordnet sein, dass das Radargerät 110 vor dem Menschen statt hinter dem Menschen positioniert ist. Dies ist, für einen liegenden Menschen beispielsweise in 3 illustriert. Da sich das Radargerät 110 in 3 oberhalb der gestichelten Linie 311 befindet und nicht unterhalb der durchgezogenen Linie 312, erfüllt die Position des Radargeräts 110 zum Menschen in 3 diese Definition. Diese Ausführungsform basiert auf der Erkenntnis der Erfinder, dass Vitalparameter oftmals besser an Bewegungen auf der Vorderseite des Menschen (Bewegung des Brustkorbs, des Bauchs, etc.) erfasst werden können, als auf der Rückseite.
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In einer Ausführungsform kann das Radargerät 110 z.B. relativ zu der Position des Menschen derart seitlich zu dem Menschen angeordnet sein, so dass das Radargerät 110 unterhalb von dem Nabel 220 des Menschen und unterhalb des Fußes 210 des Menschen angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist in 2 gezeigt. Da sich in 2 das Radargerät 110 links von der gestrichelten Linie 341 und damit unterhalb von dem Fuß 210 (und dem Nabel 220) des Menschen befindet, ist die Definition erfüllt. Durch eine entsprechende Positionierung des Radargeräts 110 relativ zum Menschen werden Überlagerungen und Mehrdeutigkeiten vermieden.
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Oder, in einer weiteren Ausführungsform kann das Radargerät 110 z.B. relativ zu der Position des Menschen derart seitlich zu dem Menschen angeordnet sein, so dass das Radargerät 110 oberhalb des Nabels des Menschen und oberhalb des Kopfes des Menschen angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist in 3 gezeigt. Da sich in 3 das Radargerät 110 rechts von der gestrichelten Linie 342 und damit oberhalb von dem Kopf 230 (und dem Nabel 220) des Menschen befindet, ist die Definition erfüllt. Durch eine entsprechende Positionierung des Radargeräts 110 relativ zum Menschen werden Überlagerungen und Mehrdeutigkeiten vermieden.
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In den 2 und 3 kann vorgesehen sein, dass die gestrichelten Linien 341 und 342 lotrecht / im rechten Winkel auf der durchgezogenen Linie 312 stehen. Bei der durchgezogenen Linie 312 kann es sich z.B. um eine Liegefläche handeln, auf der der Mensch liegt. Oder aber, bei der durchgezogenen Linie 312 kann es sich z.B. auch um eine virtuelle Linie handeln, die parallel zu einer mittleren Linie durch einen gedachten Querschnitt des Menschen liegt.
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In 3 können die Linien 311 und 312 z.B. so gewählt sein, dass jede der beiden Linien einen Querschnitt durch jeweils eine von zwei Flächen darstellt, wobei beide Flächen zueinander parallel sind, dass der Körper des Menschen an beide parallele Flächen angrenzt, dass der Körper des Menschen die Fläche, deren Querschnitt durch die Linie 311 repräsentiert wird, nicht nach oben überschreitet und dass der Körper des Menschen die Fläche, deren Querschnitt durch die Linie 312 repräsentiert wird, nicht nach unten unterschreitet.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Radargerät 110 z.B. ausgebildet sein, abhängig von den reflektierten Radarwellen ein oder mehr detektierte Radarsignale zu detektieren, wobei jedes detektierte Radarsignal der ein oder mehr detektierten Radarsignale genau einem Abstandsschritt von zwei oder mehr Abstandsschritten zugeordnet ist. Dabei kann z.B. jeder der zwei oder mehr Abstandsschritte einem Körperbereich einer Mehrzahl von Körperbereichen des Menschen zugeordnet sein, so dass das detektierte Radarsignal der ein oder mehr detektierten Radarsignale, das diesem Abstandsschritt zugeordnet ist, dem besagten Körperbereich zugeordnet ist. Die Auswerteeinheit 120 kann dabei z.B. ausgebildet sein, Information über einen der ein oder mehreren Vitalparameter abhängig davon zu bestimmen, welches detektierte Radarsignal der ein oder mehr detektierten Radarsignale welchem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist.
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Durch diese Ausführungsform können ein oder mehr detektierte Radarsignale erfasst werden, die einem speziellen Körperbereich einer Vielzahl von Körperbereichen zugeordnet sind (siehe 2; Körperbereiche 251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258, 259, 260, 261, 262, 263, 264, 265, 266, 267, 268, 269, 270, 271, 272).
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In einer Ausführungsform kann jeder der zwei oder mehr Abstandsschritte einem Körperbereich z.B. einer Mehrzahl von Körperbereichen des Menschen zugeordnet sein, so dass ein Körper des Menschen durch die zwei oder mehr Abstandsschritte vollständig in die Mehrzahl von Körperbereichen zerteilt wird, so dass die Mehrzahl von Körperbereichen zusammen den Körper des Menschen abdecken. Siehe hierzu wiederum 2 und dort die Körperbereiche 251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258, 259, 260, 261, 262, 263, 264, 265, 266, 267, 268, 269, 270, 271, 272. Es entsteht also durch diese Ausführungsform (indirekt) eine eindeutige Zuordnung von detektiertem Radarsignal zu einem der Körperbereiche 251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258, 259, 260, 261, 262, 263, 264, 265, 266, 267, 268, 269, 270, 271, 272.
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Gemäß einer Ausführungsform können z.B. die ein oder mehr detektierten Radarsignale zwei oder mehr detektierte Radarsignale sein. Dabei kann z.B. das Radargerät 110 ausgebildet sei, die zwei oder mehr detektierten Radarsignale zu detektieren, wobei jedes detektierte Radarsignal der zwei oder mehr detektierten Radarsignale genau einem Abstandsschritt der zwei oder mehr Abstandsschritte zugeordnet ist. Jeder der zwei oder mehr Abstandsschritte kann dabei z.B. einem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen des Menschen zugeordnet sein, so dass das detektierte Radarsignal der zwei oder mehr detektierten Radarsignale, das diesem Abstandsschritt zugeordnet ist, dem besagten Körperbereich zugeordnet ist. Die Auswerteeinheit 120 kann dabei z.B. ausgebildet sein, Information über den besagten einen der ein oder mehreren Vitalparameter abhängig davon zu bestimmen, welches detektierte Radarsignal der zwei oder mehr detektierten Radarsignale welchem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist. Durch diese Ausführungsform wird es möglich, für einen Vitalparameter Radarinformation aus unterschiedlichen Körperbereichen zu erhalten, und/oder für zwei oder mehr Vitalparameter Radarinformation gleichzeitig zu detektieren.
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In einer Ausführungsform kann die Auswerteeinheit 120 z.B. ausgebildet sein, abhängig von den zwei oder mehr detektierten Radarsignalen ein Körpermodell des Menschen zu erstellen, das angibt, welches Radarsignal welchem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen des Menschen zugeordnet ist. Beispielsweise kann/wird eine typische Atemfrequenz hauptsächlich im Lungen- und Bauchbereich, aber eher nicht an den Armen und Füßen eines Menschen erfassbar sein. Bewegungen ausgelöst durch einen Puls dürften hingegen am ganzen Körper feststellbar sein. Durch eine entsprechende Analyse der zwei oder mehr detektierten Radarsignale lässt sich also durch typische Bewegungsfrequenzen etwa ermitteln, wo sich der Bauch- und Lungenbereich eines Menschen befindet und wo sich die Extremitäten eines Menschen befinden. Entsprechend kann durch Auswertung typischer Bewegungsfrequenzen ein Körpermodell erstellt werden.
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In einer Ausführungsform kann z.B. jedes der zwei oder mehr detektierten Radarsignale genau einem Körperbereich der zwei oder mehr Körperbereiche zugeordnet sein, dem kein anderes der zwei oder mehr detektierten Radarsignale zugeordnet ist. Diese Ausführungsform ermöglicht eine eindeutige Zuordnung von Radarsignalen zu Körperregionen.
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Gemäß einer Ausführungsform können die ein oder mehr Vitalparameter z.B. zwei oder mehr Vitalparameter sein. Dabei kann die Auswerteeinheit 120 z.B. ausgebildet sein, Informationen über die zwei oder mehr Vitalparameter abhängig davon zu bestimmen, welches detektierte Radarsignal der zwei oder mehr detektierten Radarsignale welchem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist. In einer solchen Ausführungsform können also Informationen zu mehr als einem Vitalparameter zeitgleich gewonnen werden.
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In einer Ausführungsform können die zwei oder mehr detektierten Radarsignale z.B. drei oder mehr detektierte Radarsignale sein, wobei die zwei oder mehr Abstandsschritte drei oder mehr Abstandsschritte sind. Das Radargerät 110 kann dabei z.B. ausgebildet sein, die drei oder mehr detektierten Radarsignale zu detektieren, wobei jedes detektierte Radarsignal der drei oder mehr detektierten Radarsignale genau einem Abstandsschritt der drei oder mehr Abstandsschritte zugeordnet ist. Jeder der drei oder mehr Abstandsschritte kann dabei z.B. einem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen des Menschen zugeordnet sein, so dass das detektierte Radarsignal der drei oder mehr detektierten Radarsignale, das diesem Abstandsschritt zugeordnet ist, dem besagten Körperbereich zugeordnet ist. Die Auswerteeinheit 120 kann dabei z.B. ausgebildet sein, Information über den besagten einen der ein oder mehreren Vitalparameter abhängig davon zu bestimmen, welches detektierte Radarsignal der drei oder mehr detektierten Radarsignale welchem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform können z.B. jedem der ein oder mehreren Vitalparameter ein oder mehrere Körperbereiche der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet sein. Die Auswerteeinheit 120 kann z.B. ausgebildet sein, Information über einen der ein oder mehreren Vitalparameter abhängig davon zu bestimmen, welche der Mehrzahl von Körperbereichen dem besagten der ein oder mehreren Vitalparameter zugeordnet sind.
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In einer Ausführungsform kann die Auswerteeinheit 120 z.B. ausgebildet sein, Information über einen der ein oder mehreren Vitalparameter abhängig davon zu bestimmen, welches oder welche der zwei oder mehr reflektierten Radarsignale einem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist oder sind, die dem besagten Vitalparameter der ein oder mehreren Vitalparameter zugeordnet sind.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Radargerät 110 z.B. ausgebildet sein, einen Abstandskanal aus zwei oder mehreren Abstandskanälen auszuwählen, der einem der zwei oder mehreren Abstandsschritte zugeordnet ist, der einem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist, der dem besagten Vitalparameter zugeordnet ist, um eines der ein oder mehreren detektierten Radarsignale zu detektieren.
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In einer Ausführungsform kann das Radargerät 110 z.B. ausgebildet sein, einen zweiten Abstandskanal aus zwei oder mehreren Abstandskanälen auszuwählen, der einem der zwei oder mehreren Abstandsschritte zugeordnet ist, der einem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist, der dem besagten Vitalparameter zugeordnet ist, um ein zweites der ein oder mehreren detektierten Radarsignale zu detektieren, wenn eine Auswahl eines ersten Abstandskanals aus den zwei oder mehreren Abstandskanälen zur Detektion eines ersten der ein oder mehreren detektierten Radarsignale geführt hat, welches von der Auswerteeinheit 120 als unzureichend informativ eingestuft wurde.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Radargerät 110 z.B. ausgebildet sein, zwei oder mehr Abstandskanäle auszuwählen, wobei jeder der zwei oder mehr Abstandskanäle jeweils einem von zwei oder mehreren Abstandsschritten zugeordnet ist, die jeweils einem Körperbereich der Mehrzahl von Körperbereichen zugeordnet ist, der dem besagten Vitalparameter zugeordnet ist, um die zwei oder mehreren detektierten Radarsignale zu detektieren.
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Gemäß einer Ausführungsform kann einem Vitalparameter der ein oder mehreren Vitalparameter z.B. ein oder mehrere Frequenzen und/oder ein oder mehrere Frequenzbereiche zugeordnet sein. Dabei kann die Auswerteeinheit 120 z.B. ausgebildet sein, die Information über den besagten Vitalparameter abhängig von einer periodischen Änderung in einem der ein oder mehreren detektierten Radarsignale zu bestimmen, die eine Frequenz aufweist, die einem der ein oder mehreren Frequenzen entspricht die dem besagten Vitalparameter zugeordnet sind, und/oder die in einem der ein oder mehreren Frequenzbereiche liegt, die dem besagten Vitalparameter zugeordnet sind.
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In einer Ausführungsform kann die Auswerteeinheit 120 z.B. ausgebildet sein, die Information über einen der ein oder mehreren Vitalparameter abhängig davon zu bestimmen, welchen Körperregionen der Mehrzahl von Körperregionen die ein oder mehreren reflektierten Radarsignale zugeordnet sind, in denen die periodische Änderung auftritt.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Radargerät 110 z.B. ein frequenzmoduliertes Dauerstrichradar realisieren.
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In einer Ausführungsform kann das System z.B. ein oder mehrere weitere Radargeräte zum Emittieren von weiteren ersten Radarwellen und zum Detektieren von weiteren reflektierten Radarwellen umfassen, die durch Reflektion der weiteren ersten Radarwellen an dem Menschen oder an der Körperbedeckung des Menschen hervorgerufen wurden. Dabei kann die Auswerteeinheit 120 z.B. ausgebildet sein, die Information über die ein oder mehreren Vitalparameter des Menschen abhängig von den weiteren reflektierten Radarwellen zu bestimmen. Dabei können die ein oder mehreren weiteren Radargeräte z.B. ausgebildet sein, die weiteren ersten Radarwellen aus einem anderen Winkel relativ zu der Position des Menschen emittieren.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Radargerät 110 z.B. derart positioniert sein, dass das Radargerät 110 am nächsten zu einem ersten Körperbereich (Körperregion) aus einer Mehrzahl von Körperbereichen (Körperregionen) des Menschen liegt. Dabei kann wenigstens eines der ein oder mehreren weiteren Radargeräte z.B. derart positioniert sein, dass das besagte wenigstens eine der ein oder mehreren weiteren Radargeräte am nächsten zu einem zweiten Körperbereich (Körperregion) aus einer Mehrzahl von Körperbereichen des Menschen liegt, der von dem ersten Körperbereich unterschiedlich ist.
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Eine solche Ausführungsform nutzt auch besonders den oben beschriebenen Effekt, dass ein Objekt, das näher am Radar liegt, ein stärkeres Signal zurückreflektiert, als weiter entferne Objekte. Werden ein oder mehrere weitere Radarsignale verwendet, die aus einem anderen Winkel relativ zu der Position des Menschen emittieren, so ändert sich auch die Nähe der verschiedenen Körperregionen zu den ein oder mehreren weiteren Radargeräten im Vergleich zum ersten Radargerät. Hierdurch kann durch die ein oder mehreren weiteren Radargeräte für jede der Körperbereiche eine unterschiedliche Messgenauigkeit gewählt werden, indem der Abstand zwischen Körperregion und dem jeweiligen Radargerät unterschiedlich eingestellt wird. So kann jedes der Radargeräte auf eine bestimmte Körperregion besonders fokussiert sein.
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Nachfolgend werden besondere Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben.
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In Ausführungsformen ist eine feste Position eines Radars vorgesehen, wobei von dieser Position aus seitlich auf den Menschen gesehen wird. Dadurch wird eine Unterteilung des menschlichen Körpers in einzelne unterscheidbare Abschnitte möglich, beispielsweise von den Füßen bis zum Kopf. Diese unterscheidbaren Abschnitte sind die Basis für Trennung von Herzschlag und Atmung.
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Ein Radar misst grundsätzlich Abstände, indem es den Raum vor dem Radar in einzelne Abstandsschritte (englisch: distance steps) unterteilt.
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Die Breite der Abstandsschritte kann beispielsweise abhängig von der Abstandsauflösung des Radars sein. Befindet sich ein Objekt in einem solchen Abschnitt, so weisen die dort zugehörigen Messwerte einen hohen Wert auf.
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In einer Ausführungsform können die Abstandsschritte beispielsweise 5 cm betragen.
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In einer anderen Ausführungsform kann beispielsweise ein Oberkörper-Unterkörper-Modell verwendet werden dabei könnten die Abstandsschritte anstatt 5 cm, beispielsweise eher 25 cm sein. Hierdurch wird jedoch bei 25 cm Abstandsschritten gegenüber Abstandsschritten mit 5 cm die Trennung der Vitalparameter erschwert.
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Blickt das Radar seitlich auf die Person (bspw. vom Fußende eines Bettes auf einen liegenden Menschen), so wird der gesamte Körper des Menschen in einzelne Abschnitte unterteilt. Hierauf basierend kann ein grobes Modell des Körpers erstellt werden. Atmet der Mensch, so verändern sich die Werte nahe des Bauchraums periodisch. Schlägt das Herz, so kann der Puls bspw. am oberen Brustkorb anhand einer anderen Frequenz bei der Atmung und geringerer Amplitude erkannt werden. Durch eine räumliche Segmentierung der Radarantwort, lässt sich der Puls aber auch an anderen Körperstellen, z.B. am Fuß, abgreifen. Die Basis der Vitalparameter befindet sich in unterschiedlichen Abstandsschritten und ist somit bereits räumlich getrennt.
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Durch diese räumliche Segmentierung kann in Verbindung mit einer Analyse- und Auswerteeinheit 120 das gewünschte Signal an verschiedenen Körperpositionen aufgenommen werden. Diese Einheit kann verschiedene Ausprägungen haben:
- In einem ersten Ausführungsbeispiel kann eine direkte Auswahl eines Abstandskanals, der das gewünschte Körpersignal am besten repräsentiert, vorgesehen sein. Die direkte Auswahl des Abstandskanals bestimmt somit ein Signal, welches insbesondere besonders störungsfrei von anderen Körpersignalen.
- In einem zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Nutzung mehrere Abstandskanäle aus denen durch eine Multikanal-Verarbeitung, zum Beispiel mittels Korrelation, das gewünschte Körpersignal berechnet wird.
- In einem dritten Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren wie im ersten Ausführungsbeispiel oder wie im zweiten Ausführungsbeispiel eingesetzt, wobei ein Körpermodell zugrunde gelegt wird, welches Wissen über die Lage des Körpers und/oder Vorwissen über das erwartete Signal und/oder über mögliche Störungen an spezifischen Körperpositionen nutzt.
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4 zeigt eine Schemazeichnung für eine seitliche Radar-Sicht auf eine liegende Person gemäß einer Ausführungsform.
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Ein Ausführungsbeispiel basierend auf 4 wäre dabei die Messung vom Fußende des Bettes aus. Das Radar blickt dabei auf einen liegenden Menschen, dessen Füße am nächsten am Radar sind und dessen Kopf am weitesten vom Radar entfernt liegt.
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Beispielsweise unterteilt das Radar die Person in z.B. Fünf-Zentimeter-Schritte angefangen von den Füßen bis hin zum Kopf.
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Beispielsweise mittels mehrerer Radar-Antennen im Gerät kann ein grobes 3D-Modell der Person erstellt werden.
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Wenn die Person atmet, so sollte beispielsweise ungefähr im Zentrum des Körpers eine periodische Bewegung im Frequenzbereich der menschlichen Atmung sichtbar sein. Beim Herzschlag sollte der Puls beispielsweise über den gesamten Körper sichtbar sein; beispielsweise also über alle Abstandsschritte, die dem Menschen zugeordnet worden sein könnten, da der gesamte Körper einen Puls aufweist.
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Bewegt der Mensch beispielsweise im Schlaf den Fuß („restless leg syndrom“ / rastloses-Bein-Syndrom), so sollte nahe am Fußende des Bettes eine Bewegung erkannt werden.
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Beispielsweise können diese Bewegungen in die einzelnen Abstandsschritte bereits bei der Messaufnahme unterteilt sein. Eine Trennung all dieser Bewegungen ist dann nachfolgend weniger komplex in der Auswertung als bei einer Aufnahme der Daten über oder unter dem Körper, bei der die Daten stärker überlagert sind. Die bessere Trennung der Signale schon in der Aufnahme erlaubt eine robustere Erkennung der Parameter.
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In einer Ausführungsform kann sich ein Radar in einer seitlichen Position zu einem liegenden Menschen befinden, beispielsweise an einem Bettrand, so dass man von der Position des Radars aus seitlich einem liegenden Menschen sieht. Der Mensch kann dabei in einzelne Abstandsschritte unterteilt werden. Aus den Radardaten kann dabei beispielsweise ein 3D-Modell für Vitalparameterextraktion erstellt werden.
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Vorzugsweise kann sich die Position eines Radar-Sendeempfängers (oder eines Radar-Senders und eines Rader-Empfängers) oberhalb des Kopfes oder am Fußende des Bettes befinden.
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In manchen Ausführungsformen kann dezidiert beispielsweise zwischen Bauch- und Brustatmung im Ergebnis unterschieden werden.
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Die Wirkung der seitlichen Ansicht und Unterteilung des Menschen (insbesondere in mehrere Abstandsschritte) wird die Vitalparameterauswertung vereinfacht, indem kein überlagertes, komplexes Signal in den Rohdaten auftritt. Dadurch wird auch eine Trennung dieses Signal in einzelne Vitalparameter durch komplexe Algorithmen nicht notwendig und die Auswertung wird insgesamt robuster.
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Aussetzer in der Vitalparametererkennung sind zwar immer noch möglich, jedoch unwahrscheinlicher als bei einem komplexeren zugrundeliegenden Signal. Darüber hinaus können Aussetzer an einem Modell des Körpers festgemacht und interpretiert werden. Beispielsweise sollte der Herzschlagpuls im Modell jeden Teil des Körpers erreichen, während Atmungsbewegung sich nur im Zentrum des Körpers befinden sollte. Die Validität und Nachvollziehbarkeit der einzelnen Ergebnisse ist in diesem Ansatz höher als bei den bisherigen Ansätzen.
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Nachfolgend werden weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben:
- In Ausführungsformen kann eine Zerteilung (Unterteilung) eines Menschen in verschiedene Abstandsschritte mittels Radar erfolgen, anhand derer Vitalparameter entlang des Körpers erkannt werden können.
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Gemäß Ausführungsformen kann dies durch eine seitliche Sicht (vom Radar aus) auf den Menschen ermöglicht werden, beispielsweise bevorzugt durch eine Perspektive von Kopf zu Füßen oder von Füßen zu Kopf. Das Radar sieht beispielsweise in einem Winkel auf die Person.
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In Ausführungsformen können Distanz-Bins eingesetzt werden, bei denen es sich um mehrere Abstands-Kanäle handelt, in denen Vitalparametern sichtbar sind. Eine Erkennung der Vitalparameter in den Distanz-Bins kann beispielsweise anhand von Änderungen der Werte in einem für den Menschen normalen Frequenzbereich über die Zeit hinweg, erfolgen. Beispielsweise kann Atmung in einem Bereich von 0.1 Hz - 0.58 Hz und Herzschlag in einem Bereich von 0.8 Hz- 2 Hz liegen.
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Gemäß Ausführungsformen kann eine Erkennung eines menschlichen Körpers auf Basis der Vitalparameter in den räumliche segmentierten Radar-Signalen erfolgen.
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Beispielsweise sollte jeder Teil des menschlichen Körpers einen Puls aufweisen und die Radar-Strahlung reflektieren. Die Radar-Strahlung durchdringt dabei Stoff, z.B. Kleidung, Bettdecken, wodurch die Körperoberfläche sichtbar bleibt. Der Puls kann genutzt werden, um die Grenzen des Körpers abzuschätzen, neben der normalen Objekterkennung durch das Radar (Reflexion von Objekten). Der Oberkörper, an dem der Puls durch die Atmung überdeckt wird, kann durch die Atmung erkannt werden.
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In Ausführungsformen kann genutzt werden, dass die Bewegung des Körpers anhand der Bewegung der Distanz-Bins mit erkannten Vitalparametern sichtbar ist.
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Gemäß Ausführungsformen kann eine vereinfachte Auswertung durch die Betrachtung der Vitalparameter an verschiedenen Orten entlang des Körpers erfolgen, beispielweise ein Puls an Fuß und/oder Stirn, und/oder eine Atmung entlang des Oberkörpers.
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In Ausführungsformen kann eine einfachere Extraktion der Vitalparameter durch eine geringere Überlagerung der Bewegungen an bestimmten Körperteilen realisiert werden. Beispielsweise kann eine Atmung klar an der Brust extrahiert werden, ein Herzschlag kann beispielsweise klar an Stirn/Füßen extrahiert werden.
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Gemäß Ausführungsformen kann eine robustere Vitalparametererkennung durch mehrere Vitalparameter-Orte erfolgen.
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Beispielsweise kann ein Vergleich von mehreren Vitalparameter-Orten untereinander erfolgen. So sollte beispielsweise eine gleiche Pulsfrequenz entlang des Körpers für eine Person vorhanden sein.
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Es kann in Ausführungsformen beispielsweise vorgesehen sein, alternativen Orte zu wählen, falls übliche Vitalparameter-Orte verdeckt sind.
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In Ausführungsformen kann eine zusätzliche Erweiterung des Körpermodells durch Sicht aus mehreren Winkeln auf die Person erfolgen, beispielsweise durch den Einsatz zweier (oder mehrerer) Radare und/oder durch den Einsatz mehrerer Antennen. Hierdurch kann ein Mensch gleichzeitig aus verschiedenen Winkeln in Abstandsschritte aufgeteilt/unterteilt werden.
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Gemäß Ausführungsformen kann beispielsweise auf Basis dieser Informationen die Erstellung eines 3D Modells realisiert werden.
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In Ausführungsformen kann eine bessere Datenqualität (z.B. ein besseres Signal-RauschVerhältnis, SNR) durch die Betrachtung derselben Situation aus verschiedenen Winkeln und z.B. einen Vergleich der Messungen realisiert werden.
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Gemäß Ausführungsformen können z.B. mehr Informationen über eine ablaufende Bewegung eines Körpers erhalten werden, beispielsweise von Armen und/oder Beinen, da die Bewegung aus verschiedenen Richtungen beobachtet wird.
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In Ausführungsformen kann z.B. eine Nutzung einer definierten Radar-Position für zusätzliche Informationen über die Situation erfolgen. Beispielsweise kann das Radar bewusst am Fußende angebracht werden, wodurch in der Auswertung der Fuß zuerst sehen werden sollte. Dies kann in der Auswertung berücksichtigt werden.
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Gemäß Ausführungsformen kann z.B. ein Modell des Körpers für die Interpretation der Informationen aus den räumlich segmentierten Radarsignalen erstellt und/oder genutzt werden. Diese Information kann beispielsweise genutzt werden, um anhand des Körpermodells Lage, erwartete Bewegungen sowie krankhafte Zustände zu erkennen.
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In Ausführungsformen kann z.B. eine Erkennung der Vitalparameter nicht nur durch eine Frequenz, sondern auch durch einen wahrscheinlichen Ort des Vitalparameters relativ zum restlichen Körpermodell erfolgen. Beispielsweise kann ein normales Körpermodell, bei dem eine Atmung zusätzlich am Fuß auftritt, als unzulässig eingestuft werden.
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Gemäß Ausführungsformen kann z.B. eine Erkennung des Oberkörpers durch Erkennung von Atmung und Herzschlagsignal in eng zusammen liegenden Distanz-Bins erfolgen.
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In Ausführungsformen können z.B. Informationen über die Versorgung des Körpers anhand von Vorhandensein des Pulses entlang des Körpers gewonnen werden. Beispielsweise kann z.B. festgestellt werden, dass kein Puls an den Füßen, aber überall sonst vorliegt.
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Ausführungsformen eines Modell eines Körpers können z.B. auf einer Annahme beruhen, dass sich der menschliche Körper nicht unbegrenzt schnell verändern kann. Dadurch kann z.B. weiter angenommen werden, dass der Ort und die Frequenz von Vitalparametern zwischen Messungen nicht beliebig stark schwanken kann.
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Gemäß Ausführungsformen können z.B. Information gewonnen werden, die eine Unterscheidung von obstruktiver und zentraler Apnoe durch Betrachtung der Atmung entlang des Oberkörpers dienen. Beispielsweise kann bei einer zentralen Apnoe z.B. keine Bauchbewegung vorliegen; bei einer obstruktiven Apnoe können z.B. Bauch und Brustatmung z.B. nicht synchron sein.
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In einem speziellen Ausführungsbeispiel kann z.B. ein FMCW-Radar (frequenzmoduliertes Dauerstrichradar), z.B. im Frequenzbereich von 60 - 64 GHz, genutzt werden. So können beispielsweise Informationen gewonnen werden, die zur Erkennung von Schlaf-, Atmungs-, Bewegungs- und Pulskrankheiten dienen.
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Gemäß Ausführungsformen können z.B. mehr Informationen über Atmungsereignisse wie bspw. Husten/Schnarchen, durch die Betrachtung des gesamten Körpers gewonnen werden, z.B. ein Schnarchen am Kehlkopf und am Bauch.
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Anwendungsgebiete der kontaktlosen Messung von Vitalparametern durch seitliche Ansicht und Unterteilung eines schlafenden Menschen sind beispielsweise Schlafmessungen. Dabei liegt die Person bzw. Personen in einem Bett und das Radar ist am Bettrand befestigt.
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Konkrete Situationen für diesen Aufbau könnten z.B. eine klinische Schlafüberwachung um Zwischenergebnisse zu erhalten, die für eine nachgelagerte Diagnosestellung verwendet werden könnten (z.B. Schlafkrankheiten, Kreislaufkrankheiten, Bewegungskrankheiten, psychische Erkrankungen).
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Ein weiteres Anwendungsfeld könnte z.B. in der häuslichen oder ambulanten Schlafüberwachung liegen, um Zwischenergebnisse zu erhalten, die für eine nachgelagerte Diagnosestellung verwendet werden könnten, oder um Ergebnisse zu erhalten, die für private Zwecke genutzt werden könnten.
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Ein anderes Anwendungsfeld könnte z.B. in einer klinischen oder häuslichen Überwachung (Monitoring) liegenden, beispielsweise in dem Monitoring einer Wirksamkeit von Positive-Air-Pressure Systemen (Überdruck-Systemen), z.B. zur Behandlung von Apnoe.
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Ein weiteres Anwendungsfeld könnte z.B. in Schlafstudien in der Wissenschaft liegen, um Erkenntnisse über den Zusammenhang von verschiedenen Vitalparametern zu erhalten.
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Ein anderes Anwendungsfeld könnte z.B. in einer Überwachung von Personen liegen, z.B. während einer Haftstrafe, z.B. in einem Gefängnis.
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Ein weiteres Anwendungsfeld könnte z.B. in einer kontaktlosen Erfassung und Unterscheidung obstruktiver und zentraler Atemaussetzer (Apnoe) und Hypopnoe liegen.
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Ein anderes Anwendungsfeld könnte z.B. in einer Kombination mit weiterer Sensorik (z.B. Audio, z.B. EEG) als Alternative zur Polysomnographie liegen.
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Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung oder einem System beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung oder eines Systems auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung oder Systems dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder einer elektronischen Schaltung durchgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
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Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software oder zumindest teilweise in Hardware oder zumindest teilweise in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer BluRay Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
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Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
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Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.
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Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
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Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinen-lesbaren Träger gespeichert ist. Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist. Der Datenträger oder das digitale Speichermedium oder das computerlesbare Medium sind typischerweise greifbar und/oder nicht flüchtig.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das ausgelegt ist, um ein Computerprogramm zur Durchführung zumindest eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Die Übertragung kann beispielsweise elektronisch oder optisch erfolgen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Datei-Server zur Übertragung des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.
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Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 20220142478 A1 [0007]
- WO 2021086809 A1 [0007]
