DE10352188A1

DE10352188A1 - Sensoranordnung zur Ermittlung des Vitalzustands einer medizinisch zu überwachenden Person

Info

Publication number: DE10352188A1
Application number: DE10352188A
Authority: DE
Inventors: Robert Schmidt; Joachim Mörsdorf; Christian Weigand
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2003-11-05
Filing date: 2003-11-05
Publication date: 2005-06-16
Also published as: WO2005046466A1

Abstract

Die erfindungsgemäße Sensoranordnung (10) ist zur Ermittlung von verschiedenen Vitalparametern einer medizinisch zu überwachenden Person vorgesehen. die Sensoranordnung (10) ist um eine Extremität der zu überwachenden Person angeordnet und weist ein Trageband (12) zum Umschließen der Extremität, eines Mehrzahl von Sensorelementen (14a-c) zum Erfassen der verschiedenen Vitalparameter der zu überwachenden Person, wobei die Sensorelemente (14a-c) an dem Trageband (12) an einer der Extremität zugewandten Seite des Tragebands (12 angeordnet sind, und eine Sendeeinheit (16) zum drahtlosen Übermitteln von Vitalinformationen, basierend auf den erfassten Vitalparametern auf.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sensoranordnung zur Ermittlung des Vitalzustands einer medizinisch zu überwachenden Person, und insbesondere auf eine Sensoranordnung zur Überwachung und Auswertung einer Mehrzahl von erfassten Vitalparametern einer zu überwachenden Person, um eine zuverlässige und qualifizierte, durch eine technische Messvorrichtung abgesicherte Betreuung von medizinisch zu überwachenden Personen, wie z.B. pflegebedürftige Personen, Senioren, Patienten usw., oder auch Personen, wie z.B. Arbeitern, in stark gefährdenden Umgebungen zu ermöglichen, z.B. Kanalarbeiter, Arbeiter in Kernkraftwerken, Feuerwehrmänner, Mitarbeiter im Katastrophenschutz, Arbeiter in Bergwerken und dergleichen.
Die Überalterung der Bevölkerung fast aller Industriegesellschaften bringt die Notwendigkeit mit sich, immer mehr ältere, pflegebedürftige Menschen betreuen zu müssen, wobei dabei aus steigenden Wirtschaftlichkeitsanforderungen immer mehr auf kostengünstige Lösungen geachtet wird. Bei der Betreuung pflegebedürftiger Menschen wird die Unterbringung in einer stationären Einrichtung als die letzte und auch teuerste Möglichkeit zur Betreuung derselben angesehen. Könnten die betroffenen Personen durch eine geeignete Technologie gestützte Betreuung in ihrer vertrauten Wohnumgebung verbleiben, wäre dies für einen erheblichen Teil der betroffenen Personen subjektiv erheblich angenehmer, wobei außerdem gleichzeitig die wirtschaftlichen Vorteile für das Sozialsystem bzw. die Solidargemeinschaft beachtlich wären.
Derzeit ist eine Betreuung von pflegebedürftigen Personen nur durch eine personelle Präsenz von Pflegepersonal Vorort möglich, was jedoch aufgrund der hohen Kosten und damit der Belastung für die Sozialkassen in absehbarer Zeit nicht mehr in jedem Fall realisierbar sein wird. Ähnliches gilt für Patienten, die nach einem Klinikaufenthalt bzw. einer Rehabilitationsmaßnahme früher aus der stationären Betreuung in das gewohnte, häusliche Umfeld entlassen werden könnten.

Für die medizinische Überwachung von pflegebedürftigen Personen oder auch Personen, die sich in gefährdenden Umgebungen aufhalten (müssen), sind im Stand der Technik nur wenige Überwachungsanordnungen bekannt, die von den medizinisch zu überwachenden Personen auch in ihrer vertrauten Wohn- oder Arbeitsumgebung während des üblichen Tages- oder Arbeitsablaufs ohne Einschränkung desselben eingesetzt werden können.

Bisher sind zur Überwachung von Vitalparametern beispielsweise Fingerspitzensensoren (Fingerclipsensoren) für eine Sauerstoffsättigungsmessung im Blut und Handgelenksensoren für die Blutdruckmessung bekannt, die die medizinisch zu überwachende Person in ihrer vertrauten Umgebung einsetzen kann.

Fingerclipsensoren, die beispielsweise auch als nichtinvasive Oximeteranordnungen bezeichnet werden, werden im allgemeinen verwendet, um die Sauerstoffsättigung im menschlichen Blut der zu überwachenden Person zu ermitteln. Mit Hilfe von optischen Streumessungen an oberflächennah durchflossenen Körperteilen, wie z.B. Ohrläppchen oder Fin gerspitzen, erhält man ein Maß für den Absorptionskoeffizienten des Blutes. Die Größe des Absorptionskoeffizienten von Blut ist bei rotem Licht stark von dem Sauerstoffgehalt abhängig und bei Licht im nahen Infrarotbereich davon nahezu unabhängig. Durch Messung des Intensitätsverhältnisses des Lichtes beider Wellenlängenbereiche kann ein Maß für die Sauerstoffsättigung des Blutes erhalten werden.

Bei der Blutdruckmessung mit einem Blutdruckmessgerät mittels einer Handgelenkmanschette wird die Manschette um das Handgelenk der Person gelegt, bevor in den Luftsack der Handgelenkmanschette mit einer Luftpumpe Luft gepumpt wird. Durch die Handgelenkmanschette wird so der Unterarm zusammengepresst, wobei in diesem Zustand die arterielle Pulswelle an das Blutdruckmessgerät übertragen und dort in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Das elektrische Signal wird daraufhin einem elektronischen Schaltkreis zugeführt, mittels dem der Blutdruck der medizinisch zu überwachenden Person gemessen bzw. bestimmt wird.

Die im vorhergehenden genannten Vorgehensweisen erlauben jedoch nur die Bestimmung eines einzelnen Vitalparameters der medizinisch zu überwachenden Person, wobei die medizinisch zu überwachende Person, wenn sich diese alleine in ihrer vertrauten Wohnumgebung befindet, in der Lage sein muss, die von den Messgeräten angezeigten Ergebnisse zu interpretieren, um Rückschlüsse auf ihren jeweiligen momentanen Vitalzustand treffen zu können. Da aber pflegebedürftige Menschen, wie z.B. Senioren usw., häufig damit überfordert sind, die ermittelten Messwerte richtig zu interpretieren, können diese Geräte im „Hausgebrauch" keine zuverlässige, kontinuierliche medizinische Überwachung dieser Personen liefern. Somit ist es bei medizinisch zu überwa chenden Personen, deren Gesundheitszustand möglicherweise kritischen Änderungen bzw. Einflüssen unterliegt, weiterhin erforderlich, dass geschultes Pflegepersonal im wesentlichen permanent zur Betreuung anwesend ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Sensoranordnung zur zuverlässigen Ermittlung von verschiedenen Vitalparametern einer medizinisch zu überwachenden Person zu schaffen, mittels der eine zuverlässige, qualifizierte und durch eine technische Messvorrichtung abgesicherte Betreuung von medizinisch zu überwachenden Personen, wie z.B. Senioren, Patienten usw., oder auch Personen, wie z.B. Arbeitern, die sich in stark gefährdenden Umgebungen befinden, ermöglicht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Sensoranordnung zur Ermittlung von verschiedenen Vitalparametern einer zu überwachenden Person gemäß Anspruch 1 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Sensoranordnung zur Ermittlung von verschiedenen Vitalparametern einer medizinisch zu überwachenden Person, wobei die Sensoranordnung um eine Extremität der zu überwachenden Person angeordnet ist, und ein Trageband zum Umschließen der Extremität, eine Mehrzahl von Sensorelementen zur Erfassung der verschiedenen Vitalparameter, wobei die Sensorelemente an dem Trageband an einer der Extremität zugewandten Seite des Tragebandes angeordnet sind, und eine Sendeeinheit zum drahtlosen Übermitteln von Vitalinformationen basierend auf den erfassten Vitalparametern aufweist.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, das eine multisensorielle Datenerfassung und Auswertung beispielsweise integriert in ein Armband mit einer Ereigniserkennung für medizinisch zu erwartende Ereignisse bezüglich des Vitalzustands der zu überwachenden Person derart verbunden werden kann, dass bevorstehende kritische Veränderungen des Vitalzustands der medizinisch zu überwachende Person möglicherweise schon vor deren Auftreten, aber spätestens bei ihrem akuten Eintreten erkannt und per Funkübertragung drahtlos an eine entsprechende übergeordnete Instanz, wie z.B. eine Überwachungseinrichtung, die beispielsweise mit einer Notfallzentrale verbunden ist, signlisiert werden können.

Die erfindungsgemäße Sensoranordnung ist dabei an eine Trageband, das eine Extremität der medizinisch zu überwachenden Person umschließt, angeordnet, wobei das Trageband beispielsweise als Armband zum Umschließen des Handgelenks der medizinisch zu überwachenden Person ausgebildet ist Damit kann die erfindungsgemäße Sensoranordnung entsprechend einer Armbanduhr von der jeweiligen Person bzw. den Patienten auch während der Verrichtung alltäglicher Arbeiten getragen werden. Da die erfindungsgemäße Sensoranordnung eine Mehrzahl von unterschiedlichen Sensorelemente zur Erfassung einer Mehrzahl von unterschiedlichen Vitalparametern aufweist, kann eine effektive Überwachung des Gesundheitszustands der medizinisch zu überwachenden Person, wie z.B. einer pflegebedürftigen Person, in ihrer häuslichen Umgebung sowie von Personen in gefährdenden Arbeitsumgebungen erreicht werden.

Besonders vorteilhaft ist es bei der vorliegenden Erfindung, dass kritische Entwicklungen des Gesundheitszustandes bzw. des Vitalzustands durch eine Auswertung eines Vitalparameters und/oder Kombination einer Gruppe relevanter Vitalparameter prädiziert werden können. Die vorliegende erfindungsgemäße Sensoranordnung ermöglicht ferner eine geeignete Signalisierung und Visualisierung der Zustandsinformationen bezüglich des Vitalzustands an den Betroffenen und über drahtlose, funkbasierte Kommunikationsverfahren an eine übergeordnete Betreuungseinrichtung.

Dabei kann durch die erfindungsgemäße Sensoranordnung eine Echtzeitdatenübertragung der verschiedenen ermittelten Vitalparameter von der Sensoranordnung drahtlos auf eine explizite Anforderung hin bzw. automatisch in vorgebbaren Abständen und insbesondere bei Erkennen eines kritischen Zustands an die übergeordnete Betreuungseinrichtung zur Abklärung des momentanen Gesundheitszustands ausgeführt werden.

Ferner kann die erfindungsgemäße Sensoranordnung eingesetzt werden, um eine Ermittlung, Verarbeitung und Übertragung von Körpersignalen in Form von Vitalparametern vorzunehmen, die für ein sogenanntes „Biofeedback" genutzt werden können.

Unter Biofeedback versteht man die Auswirkung von körperlichen/geistigen Zuständen auf Parameter des vegetativ gesteuerten Organsystems, z.B. (unbewusste) Atmung, Herzfrequenz, Temperatur, Hautwiderstand (durch Schwitzen) usew. Physiotherapeuten benutzen Biofeedback, um Schlaganfallpatienten bei der Reaktivierung ihrer Muskeln zu unterstützen. Und Psychotherapeuten setzen Biofeedback ein, um angespannte oder verkrampfte Patienten bei der Entspannung zu unterstützen.

Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Sensoranordnung, die vorzugsweise als ein Armbandsystem ausgeführt ist, um weitere drahtlos vernetzte Sensoreinrichtungen ergänzt werden, die zusätzliche Vitalparameter und/oder Umgebungseinflüsse erfassen und in die Beurteilung des gegenwärtigen oder zu erwartenden Vitalzustands der medizinisch zu überwachenden Person einfließen lassen können.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Sensoranordnung zur Ermittlung verschiedener Vitalparameter einer medizinisch zu überwachenden Person; und
2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Sensoranordnung mit einem optionalen Anzeigefeld.
Bezug nehmend auf die 1 und 2 wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoranordnung zur Ermittlung von verschiedenen Vitalparametern einer medizinisch zu untersuchenden Person detailliert erörtert.
Wie in 1 dargestellt ist, weist die erfindungsgemäße Sensoranordnung 10 ein Trageband 12 zum Umschließen einer Extremität und beispielsweise des Unterarms bzw. Handgelenks der medizinisch zu überwachenden Person auf. An dem Trageband 12 sind an der der Extremität zugewandten Seite des Tragebands 12 eine Mehrzahl von Sensorelementen 14a, 14b, 14c angeordnet, wobei die Sensorelemente 14a–14c zur Erfassung verschiedener Vitalparameter der medizinisch zu überwachenden Person vorgesehen sind.
Es sollte beachtet werden, dass bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel drei Sensorelemente 14a–14c dargestellt sind, wobei aus den folgenden Erläuterungen deutlich werden sollte, dass eine im wesentlichen beliebige Anzahl von Sensorelementen zur Erfassung verschiedener Vitalparameter der medizinisch zu überwachenden Person vorgesehen sein können.
Die Sensoranordnung 10 weist ferner eine Sendeeinheit 16 auf, die den Sensorelementen 14a–14c zugeordnet ist, wobei die Sendeeinheit 16 vorgesehen ist, um sogenannte Vitalinformationen basierend auf den erfassten Vitalparametern drahtlos beispielsweise an eine extern angeordnete Basisstation (nicht gezeigt in 1) in der Umgebung der zu überwachenden Person und von dort an eine übergeordnete Betreuungsinstanz oder direkt an die übergeordnete Betreuungsinstanz zu übermitteln.
Im folgenden wird nun detailliert die Funktionsweise der in 1 dargestellten Sensoranordnung 10 erläutert.
Bezüglich der folgenden Beschreibung der vorliegenden erfindungsgemäßen Sensoranordnung sollte beachtet werden, dass der Sensoranordnung ferner eine Auswerteeinrichtung 18 zugeordnet ist, die vorgesehen ist, um die von den Sensorelementen 14a–14c erfassten Vitalparameter bzw. die auf den erfassten Vitalparametern basierenden Vitalinformationen der medizinisch zu überwachenden Person auszuwerten und weiterzuverarbeiten. Dabei wird bei einer bevorzugten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung angenommen, dass sich diese Auswerteeinrichtung 18 mit an dem Trageband befindet, wie dies beispielhaft in 1 dargestellt ist, wobei die Auswerteeinrichtung 18 in diesem Fall mit den Sensorelementen 14a–14c verbunden ist, um die erfassten Vitalparameter aufzunehmen, und ferner der Sendeeinheit 16 zugeordnet ist, um die drahtlose Übertragung der Vitalinformationen auszulösen, wobei die Auswerteeinrichtung 18 vorgesehen ist, um einen oder mehrere der erfassten Vitalparameter auszuwerten und zu verarbeiten, um die momentanen Vitalinformationen bzw. den momentanen Vitalzustand (Gesundheits- oder Lebenszustand) der medizinisch zu überwachenden Person zu erhalten.
Wie im folgenden noch erläutert wird, kann die Auswerteeinrichtung 18 auch extern zu der Sensoranordnung 10 angeordnet und beispielsweise in einer zugeordneten Basisstation implementiert sein, aber im wesentlichen die gleiche Funktionalität, wie im folgenden dargestellt, aufweisen.
Wie beispielhaft in 1 dargestellt ist, ist das Trageband 12 zum Umschließen einer Extremität der medizinisch zu überwachenden Person beispielsweise als ein Armbandkörper ausgebildet, an dessen Innenseite miniaturisierte, vorrangig nicht-invasive Sensorelemente angeordnet bzw. eingebracht sind, um die verschiedenen, zu erfassenden Vitalparameter aufzunehmen. Als Sensorelemente 14a–14c können im allgemeinen beliebige Sensorelemente eingesetzt werden, mit denen Vitalparameter, wie z.B. Blutsauerstoffsättigung, EKG, Temperatur, Hautimpedanz, Muskelspannungen, Puls usw., auf elektronischem Weg messtechnisch erfasst werden können. Beispielhafte denkbare Vitalparameter und beispielhafte je weilige Messverfahren und Sensoren können folgende umfassen, sind jedoch nicht auf dieselben beschränkt.
Die Anordnung der Sensorelemente 14a–14c an der Innenseite des Tragebandes, das beispielsweise als Armband für das Handgelenk ausgebildet ist, ist aufgrund der physiologischen Gegebenheiten an den Extremitäten des Menschen gewählt, da an dieser Stelle zahlreiche Arterien dicht unter der Hautoberfläche verlaufen, was eine Voraussetzung beispielsweise für die SpO₂-Messung (Blutsauerstoffsättigungsmessung) ist. Die flächige Anordnung von Arterien in diesem Körperbereich in den Extremitäten und vor allem im Handgelenkbereich sorgt für eine gewisse Resistenz der Sensoranordnung gegenüber Deplazierungen des Tragebandes, beispielsweise wenn das Trageband bezüglich der Extremität verrutscht. Als vorteilhafte Folge davon kann das Trageband 12 der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 mit einer relativ geringen Spannung an der Extremität befestigt werden. Dadurch kann die Akzeptanz der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 für die damit ausgestattete Person deutlich erhöht werden.
Bei den zu erfassenden Vitalparametern handelt es sich beispielsweise um den Puls, die Blutsauerstoffsättigung (pulsoximetrisch), die Körpertemperatur und das EKG (Elektrokardiogramm). Es sollte aber beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung im wesentlichen für alle durch nichtinvasive Sensorelemente 14a–14c erfassbare Vitalparameter auslegbar ist.
Wie in 1 dargestellt ist, können sich dementsprechend beispielsweise ein SpO₂-Sensor (Blutsauerstoffsättigungssensor) 14a, ein Temperatursensor 14b und eine Elektrode 14c für ein einkanaliges EKG (Elektrokardiogramm) an der Innenseite des Tragebandes 12 befinden.
Da die Messung eines EKG auf einer Potentialdifferenz basiert, bedarf es zu dessen Erfassung einer zweiten Elektrode, die beispielsweise an der Brust der medizinisch zu überwachenden Person angebracht ist. Diese zweite Elektrode ist nun beispielsweise über ein Kabel mit der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 verbunden.
Bezüglich des verwendeten Temperatursensors 14b sollte beachtet werden, dass gemäß der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 beispielsweise ein separater Temperatursensor 14b eingesetzt werden kann. Es sollte ferner beachtet werden, dass einige SpO₂-Sensoren 14b integrierte Temperatur sensoren aufweisen, die zur Kompensation der Temperaturdrift der SpO₂-Sensoren und insbesondere der bei diesen Sensoren verwendeten LEDs (lichtemittierende Dioden) eingesetzt werden können. Werden diese in den SpO₂-Sensoren integrierten Temperatursensoren bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 als Temperatursensoren zur Erfassung der Körpertemperatur der zu überwachenden Person verwendet, wird deutlich, dass dadurch das Trageband noch kompakter, leichter und robuster ausgeführt werden kann.
Ferner kann beispielsweise an der Außenseite des Tragebandes 12 ein weiterer angeordneter Temperatursensor (nicht gezeigt in 1) zur Erfassung der Umgebungstemperatur eingesetzt werden.
Wie bereits oben angegeben ist, ist vorzugsweise eine Auswerteeinrichtung 18 an dem Trageband 12 angeordnet, wobei die miniaturisierte Auswerteeinrichtung 18 elektrisch mit den an dem Trageband 12 angeordneten Sensorelementen 14a–14c verschaltet ist. Die Auswerteeinrichtung 18 weist beispielsweise eine Mikrosteuerungseinrichtung (Microcontroller) mit einer Speichereinrichtung und einer Peripherieausstattung auf.
Da der (verwendete) Mikrocontroller essentielle Komponenten wie RAM, ROM, Takterzeugung usw. auf dem Chip enthält, sind in diesem Kontext unter Peripherieausstattung beispielsweise

– Power-Management und Laderegelung für den Akku,
– Batterieüberwachung,
– eventuelle A/D-Wandler hoher Auflösung (> 10 Bit),
– eventuell notwendige analoge Verstärker,
– Funkmodul, und
– (optionales) Display

Die Auswerteeinrichtung 18 kann vorteilhaft zur Steuerung der gesamten erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 eingesetzt werden, wobei die Steuerungseinrichtung 18 vorzugsweise die Messdatenverarbeitung, d.h. die Verarbeitung der erfassten Vitalparameter, und die Ereigniserkennung, d.h. die Erkennung des momentanen oder bevorstehenden Vitalzustands der medizinisch zu überwachenden Person, sowie deren Signalisierung und Übertragung, d.h. Auslösen der Übertragung durch die Sendeeinheit 16, übernimmt.
In der Auswerteeinrichtung 18 ist nun beispielsweise ein Auswertealgorithmus integriert, der die erfassten Vitalparameterdaten auf medizinisch relevante Ereignisse untersucht, um so beispielsweise eine Notfallerkennung durchzuführen. Die Untersuchung der Vitalparameterdaten kann nun erfindungsgemäß einerseits durch die Auswertung einzelner Signalverläufe der Vitalparameter als auch durch eine geeignete Verknüpfung verschiedener Signalverläufe der Vitalparameter erreicht werden, um Aussagen über den momentanen und/oder den zu erwartenden Vitalzustand der medizinisch zu überwachenden Person zu treffen.
Die von der Auswerteeinrichtung 18 ermittelten momentanen Vitalinformationen können nun unterschiedliche Angaben enthalten, wie z.B. Statusangaben bzw. Statusmitteilungen über den momentanen Vitalzustand, Echtzeitmessdaten in Form der Messwerte der erfassten Vitalparameter und/oder ein Alarmsignal bezüglich des Vitalzustands der medizinisch zu über wachenden Person. Das Alarmsignal, das von der Sendeeinheit übermittel werden kann, kann dabei beispielsweise auf einen konkreten kritischen Vitalzustand der medizinisch zu untersuchenden Person oder auf einen bevorstehenden kritischen Vitalzustand hinweisen und vorsorglich übertragen werden.
Die Vitalinformationen können beispielsweise von der Sendeeinheit 16 an eine externe Basisstation (nicht gezeigt in 1) übertragen werden, die wiederum die Vitalinformationen über eine Kommunikationseinrichtung, wie z.B. Telefon, Mobilfunk, Internet usw., an eine übergeordnete Zentrale oder Betreuungseinrichtung zur Abklärung des Gesundheitszustandes der medizinisch zu überwachenden Person automatisch weiter übermittelt.
Natürlich ist es auch denkbar, dass die Sendeeinheit 16 die Vitalinformationen direkt an die übergeordnete Zentrale oder Betreuungseinrichtung übermittelt.
Bezüglich der an dem Trageband 12 angeordneten Auswerteeinrichtung 18 sollte beachtet werden, dass diese basierend auf den ausgewerteten Vitalparametern bzw. basierend auf den Vitalinformationen den zeitlichen Abstand der Erfassung der Vitalparameter durch die Sensorelemente 14a–14c einstellen und/oder auch den zeitlichen Abstand der Übertragung der Vitalinformationen durch die Sendeeinheit 16 in Abhängigkeit von dem übermittelten Vitalzustand einstellen kann, um bei einer sich konkret darstellenden gesundheitlichen Gefährdung der medizinisch zu überwachenden Person eine zuverlässige Überwachung der Zielperson zu ermöglichen.
Da die erfindungsgemäße Sensoranordnung 10 als ein selbstständiges Überwachungssystem ausgelegt ist, ist vorzugswei se auch eine Batterie in dem Trageband 12, das der Befestigung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 am Arm des Patienten dient, angeordnet bzw. integriert. Die Batterie kann dabei beispielsweise aus einem flexiblen Polymer-Akkumulator aufgebaut sein, wobei im wesentlichen beliebige Batterieanordnungen zur Energieversorgung der elektronischen Komponenten der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 eingesetzt werden können.
Da die Auswerteeinrichtung 18 den zeitlichen Abstand der Erfassungszeitpunkte der Vitalparameter als auch den zeitlichen Abstand der Übertragungszeitpunkte der Vitalinformationen abhängig von dem jeweiligen erfassten Vitalzustand der medizinisch zu überwachenden Person einstellen kann, ist es ferner möglich, den Betrieb der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 sehr energiesparend und damit mit einer langen Lebensdauer der Batterie auszulegen. Sehr lange Betriebsintervalle der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 zwischen erforderlichen Batteriewechseln erhöhen die Akzeptanz der Sensoranordnung 10 durch die Bedienperson und den Patienten weiter.
Wie nun in 1 und insbesondere auch in 2 dargestellt ist, kann die erfindungsgemäße Sensoranordnung 10 optional eine Anzeige 20 aufweisen, die beispielsweise durch LEDs (lichtemittierende Dioden) oder auch als Anzeigefeld (Display), wie dies detailliert in 2 dargestellt ist, ausgeführt ist.
Wie bereits oben angegeben ist, werden von der durch die Auswerteeinrichtung 18 angesteuerten Sendeeinheit 16 sogenannte Statusmitteilungen, Alarmsignale und/oder Echtzeitmessdaten an eine übergeordnete Zentrale oder Betreuungsin stanz bzw. über eine Basisstation an diese übergeordnete Instanz übertragen, wobei der Sendeeinheit 16 ferner eine Empfangseinheit (nicht gezeigt in 1 und 2) zugeordnet sein kann, die Meldungen von der übergeordneten Instanz (beispielsweise über die Basisstation oder auch direkt) entgegennehmen kann. Diese Meldungen können auch an dem Anzeigefeld 20 wiedergegeben werden. Ferner ist es möglich, auf dem Anzeigefeld 20 sämtliche Statusinformationen, Messwerte (Vitalparameter) und Informationen bezüglich der Kommunikationsverbindung anzugeben. Das an der Oberseite des Tragebands 12 angeordnete Anzeigefeld 20 kann also sowohl die erfassten Vitalparameter als auch diverse Statusmeldungen anzeigen, wobei zu den Statusmeldungen Informationen über den Zustand der Batterie und der Funkverbindung zählen. Um den Tragekomfort für die medizinisch zu überwachende Person zu erhöhen, kann das Anzeigefeld aus einem flexiblen Substrat gefertigt sein. Ferner kann die Anzeige der Uhrzeit aus Zweckmäßigkeits- und Komfortgründen in dem Anzeigefeld 20 vorgesehen sein.
2 zeigt eine beispielhafte Ausführung der Anzeige 20, wobei verschiedene Vitalparameter in verschiedenen beispielhaft gewählten Anzeigebereichen 20a–20d des Anzeigefelds 20 dargestellt sind. Der Anzeigebereich 20a gibt den Blutsauerstoffsättigungsgrad (in %) an, der Anzeigebereich 20b gibt die Körpertemperatur (in °C) an, der Anzeigebereich 20c gibt einen EKG-Wert (in Bps) an, und der Anzeigebereich 20d gibt Informationen bezüglich der Übertragung (Tx ok = Transmission OK) an.
Es sollte aber beachtet werden, dass das in 2 dargestellte Anzeigefeld 20 lediglich optional ist, wobei bei einer auf eine sehr einfache Bedienung ausgelegten Version der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 kein Anzeigefeld 20 eingesetzt wird, sondern die Ausgabe der Statusmeldungen über verschiedene bzw. verschieden farbige LEDs erfolgen kann. So kann beispielsweise für eine Anzeige eines erfassten Vitalzustands im Norm-Bereich eine grüne LED und für eine Anzeige eines erfassten Vitalzustands außerhalb des Normbereichs eine rote LED vorgesehen werden, die entsprechend aktiviert werden.
Wie bereits oben angegeben wurde, erfolgt die Übertragung der erfassten Daten, d.h. der Vitalinformationen, über die Sendeeinheit 16 beispielsweise zu einer zugeordneten Basisstation (nicht gezeigt) mittels einer drahtlosen Funktechnik, wobei die erfindungsgemäße Sensoranordnung 10 auf keinen speziellen drahtlosen Übertragungsstandard beschränkt ist.
Bezüglich der Auswerteeinrichtung sollte ferner beachtet werden, dass es auch denkbar ist, dass die Auswerteeinrichtung extern in einer zugeordneten Basisstation angeordnet ist, wobei die erfassten und übermittelten Vitalparameter erst nach der Übertragung zu der Basisstation in der dort angeordneten Auswerteeinrichtung ausgewertet und verarbeitet werden, um die momentanen Vitalinformationen bezüglich des Vitalzustands der medizinisch zu überwachenden Person zu erhalten und an die übergeordnete Überwachungsinstanz weiterzuleiten, und um optional die Anzeige von Mitteilungen auf dem Anzeigefeld 20 auszulösen.
Wie bereits oben angegeben wurde, kann die erfindungsgemäße Sensoranordnung 10 neben der Sendeeinheit 16 auch eine Empfangseinheit aufweisen, wobei die Empfangseinheit vorzugsweise auch der Auswerteeinrichtung 18 zugeordnet ist und vorgesehen ist, um weitere, entfernt erfasste Vitalparameter und/oder Umgebungsparameter der Auswerteeinrichtung 18 bereitzustellen, um noch detaillierter die momentanen Vitalinformationen der medizinisch zu überwachenden Person auswerten zu können. Die erfindungsgemäße Sensoranordnung 10 kann also erweitert werden, um weitere, über ein drahtloses körpernahes Funknetzwerk verbundene, miniaturisierte Sensorsysteme für die Erfassung weiterer Körpersignale, wie z.B. Informationen bezüglich der Atmung und auch neurologische Informationen, oder Umgebungsparameter, wie z.B. Luftbelastung, Schadstoffe in der Umgebung aufgrund von Abgasen bzw. giftige Emissionen, Radioaktivität, bei der Bewertung des Vitalzustands der medizinisch zu überwachenden Person einzubringen.
Derartige weitere Sensorsystem können beispielsweise folgende umfassen, sind jedoch nicht auf dieselben beschränkt.
Erfindungsgemäß können die Sensoren zur Erfassung von Umgebungsparametern beispielsweise an der Außenseite des Tragebands der Sensoranordnung angeordnet sein. Zur Ermittlung der Körperkerntemperatur kann beispielsweise ein Temperatursensor zur Erfassung der Hauttemperatur auf der Innenseite des Tragebandes und ein Temperatursensor zur Erfassung der Umgebungstemperatur auf der Außenseite des Tragebandes angeordnet sein. Aus den beiden erfassten Temperaturen kann dann ein Differenzwert ermittelt werden, anhand dessen unter Verwendung von Erfahrungswerten und Kalibrierwerten auf die Kerntemperatur geschlossen werden kann.
Bezüglich der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 können für die drahtlose Kommunikation die aus den Sensorsignalen resultierenden Anforderungen unter Berücksichtigung von Randparametern wie Größe und Energieverbrauch beispielsweise durch den "Bluetooth"-Standard erfüllt werden. Zukünftig sind aber auch Technologien wie der "ZigBee"-Standard oder "MDMA"-Standard denkbar.
Der Bluetooth-Standard basiert auf der Nutzung des „2.4 GHz Industrial-Scientific-Medicine"-Bandes, kurz 2,4GHz-ISM-Band, und basiert dabei auf den gültigen Funkvorschriften für Europa, Japan und Nordamerika. Der ZigBee-Datenfunkstandard basiert auf der IEEE-802.15.4-basierten drahtlosen Netzwerktechnik. Der MDMA-Standard (MDMA = Multi dimensional multiple access) der Firma Nanotron Technologies basiert auf dem weltweit reservierten, lizenzfreien ISM-Band bei 2,4 GHz.
Es wird also deutlich, dass mit der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 zur Ermittlung von verschiedenen Vitalparametern von medizinisch zu überwachenden Personen eine un aufwendige, kostengünstige, zuverlässige, qualifizierte und bedarfsgerechte Betreuung von medizinisch zu überwachenden Personen, wie pflegebedürftigen Personen, Patienten, Reha-Patienten, Risikopatienten aber auch Personen, wie z.B. Arbeitern, die sich in stark gefährdenden Umgebungen befinden, durchgeführt werden kann.
Es wird daher deutlich, dass es mit der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 möglich ist, durch eine beispielsweise am Handgelenk zu tragende Lebenszustandssensoranordnung eine zentrale Komponente für ein intelligentes mobiles Patientenüberwachungssystem (Monitoringsystem) bereitzustellen. So kann der Multi-sensorielle Ansatz der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 in einem Trageband zukünftig beispielsweise erweitert werden, um eine Mehrzahl von miniaturisierten Sensorsystemen für die Erfassung verschiedenster Körpersignale, wie Atmung, neurologische Signale, usw. oder Umgebungsparameter, wie Luftbelastung, Schadstoffe in Abgasen bzw. giftige Emissionen, miteinander über ein drahtloses körpernahes Funknetzwerk zu verbinden, wobei die ermittelten Vitalparameter, Vitalinformationen bzw. momentanen Vitalzustände oder auch möglich zu erwartende Zustandsänderungen an eine übergeordnete Betreuungseinheit sofort übermittelt werden können.

Claims

Sensoranordnung (10) zur Ermittlung von verschiedenen Vitalparametern einer zu überwachenden Person, wobei die Sensoranordnung (10) um eine Extremität der zu überwachenden Person angeordnet ist, mit folgenden Merkmalen: einem Trageband (12) zum Umschließen der Extremität; einer Mehrzahl von Sensorelementen (14a–14c) zum Erfassen von verschiedenen Vitalparametern der zu überwachenden Person, wobei die Sensorelemente (14a–14c) an dem Trageband (12) an einer der Extremität zugewandten Seite des Tragebands (12) angeordnet sind; und einer Sendeeinheit (16) zum drahtlosen Übermitteln von Vitalinformationen basierend auf den erfassten Vitalparametern.
Sensoranordnung nach Anspruch 1, ferner mit einer Auswerteeinrichtung (18), die mit den Sensorelementen (14a–14c) verbunden ist, um die erfassten Vitalparameter aufzunehmen, und die ferner der Sendeeinheit (16) zugeordnet ist, um eine drahtlose Übertragung der Vitalinformationen auszulösen, wobei die Auswerteeinrichtung (18) vorgesehen ist, um einen oder mehrere der erfassten Vitalparameter auszuwerten und zu verarbeiten, um die momentanen Vitalinformationen der zu überwachenden Person zu erhalten.
Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vitalinformationen Statusangaben über einen momentanen Vitalzustand der zu überwachenden Person, Echtzeitmessdaten in Form der erfassten Vitalparameter und/oder eine Alarmsignal bezüglich des momentanen oder bevorstehenden Vitalzustands der zu überwachenden Person aufweisen.
Sensoranordnung nach Anspruch 3, wobei das Alarmsignal auf einen momentanen kritischen Vitalzustand oder auf einen bevorstehenden kritischen Vitalzustand der zu überwachenden Person hinweist.
Sensoranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vitalparameter Informationen über den Puls, die Blutsauerstoffsättigung, die Körpertemperatur, das EKG, die Hautimpedanz, den Blutzuckergehalt, den Blutdruck und/oder Muskelspannungen der medizinisch zu überwachenden Person aufweisen.
Sensoranordnung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Auswerteeinrichtung (18) eine Mikrosteuerungseinrichtung, einen Speicher und eine Peripherieausstattung aufweist.
Sensoranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Empfangseinheit, um zusätzliche Vitalparameter der medizinisch zu überwachenden Person und/oder Umgebungsparameter zu erhalten.
Sensoranordnung nach Anspruch 7, wobei die weiteren Vitalparameter Informationen bezüglich der Atmung, eines Hustens, eines Schnarchens, Lidschlagbewegungen und/oder neurologischer Situationen der medizinisch zu überwachenden Person aufweisen.
Sensoranordnung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Umgebungsparameter Informationen über eine Umgebungstemperatur, eine Schadstoffbelastung der Umgebungsatmosphäre, Gas- und/oder Stoffkonzentrationen in der Umgebungsatmosphäre aufweisen.
Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei durch die Auswerteeinrichtung (18) ein zeitlicher Abstand zwischen den Erfassungszeitpunkten der Vitalparameter und/oder ein zeitlicher Abstand zwischen der Übertragungszeitpunkten der Vitalinformationen einstellbar ist.
Sensoranordnung nach Anspruch 10, wobei der zeitliche Abstand zwischen den Erfassungszeitpunkten der Vitalparameter und/oder der zeitliche Abstand zwischen der Übertragungszeitpunkten der Vitalinformationen in Abhängigkeit von dem ermittelten Vitalzustand einstellbar ist.
Sensoranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorelemente, miniaturisierte, nicht-invasive Sensorelemente sind.
Sensoranordnung (10) nach Anspruch 12, wobei die Sensorelemente ein Blutsauerstoffsättigungselement, ein Temperatursensorelement, ein EKG-Sensorelement, ein Hautimpedanzsensorelement, ein Pulssensorelement, ein Blutzuckergehaltsensorelement, ein Blutdruck und/oder ein Muskelspannungssensorelement aufweisen.
Sensoranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Anzeige an dem Trageband (12) zum Anzeigen einer oder mehrerer der Vitalinformationen aufweist.
Sensoranordnung (10) nach Anspruch 14, wobei die Anzeige eine Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden aufweist.
Sensoranordnung (10) nach Anspruch 14, wobei die Anzeige ein Anzeigefeld (20) zum Wiedergeben der Vitalinformationen aufweist.
Sensoranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensoranordnung (10) mittels einer Batterie mit Energie versorgbar ist.
Sensoranordnung (10) nach Anspruch 1, wobei die Auswerteeinrichtung extern zu der Sensoranordnung (10) angeordnet ist, und die erfassten Vitalparameter von der Sendeeinheit (16) drahtlos übertragen werden.
Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, die ferner zumindest einen Sensor zur Erfassung von Umgebungsparametern aufweist.
Sensoranordnung nach Anspruch 19, bei der der zumindest eine Sensor zur Erfassung von Umgebungsparametern an einer von der Extremität abgewandten Seite des Tragebands angeordnet ist.
Sensoranordnung nach Anspruch 19 oder 20, bei der die Sensoren zur Erfassung von Umgebungsparametern einen Radioaktivitätssensor, einen Geräuschsensor und/oder Schadstoff- bzw. Luftbelastungssensoren umfassen.