DE112018005266T5

DE112018005266T5 - System und verfahren zur überwachung von vitalfunktionen

Info

Publication number: DE112018005266T5
Application number: DE112018005266.4T
Authority: DE
Inventors: Thomas Rocznik; Seow Yuen Yee; Christian Peters; Mohak Shah; Zubin Abraham
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-11-09
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2020-06-25
Also published as: US11660052B2; WO2019092133A1; CN111542892A; US20200330050A1; CN111542892B

Abstract

Ein System zur Überwachung von Vitalfunktionen umfasst ein Spitzenmustererfassungsmodul, welches dafür ausgelegt ist, von den Sensorsignalen ein Spitzenvorhersagesignal basierend auf einem Spitzenvorhersagealgorithmus auszugeben; ein Vitalfunktionsberechnungsmodul, welches dafür ausgelegt ist, eine Vitalfunktion basierend auf dem Spitzenvorhersagesignal zu berechnen; ein Aktivitäts- und Kontexterfassungsmodul, welches dafür ausgelegt ist, ein Kontextsignal basierend auf mindestens einer Umgebungsbedingung und/oder mindestens einem Aktivitätsniveau der Person auszugeben; und ein Konzeptdrifterfassungsmodul, welches dafür ausgelegt ist, ein Driftsignal basierend auf einer in der berechneten Vitalfunktion erfassten Drift auszugeben. Das Spitzenmustervorhersagemodul ist dafür ausgelegt, den Spitzenvorhersagealgorithmus basierend auf dem Kontextsignal und dem Driftsignal zu aktualisieren.

Description

QUERVERWEIS ZU VERBUNDENEN ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 62/583,754 mit dem Titel „SYSTEM UND VERFAHREN ZUR ÜBERWACHUNG VON VITALFUNKTIONEN“ von Abraham et.al., eingereicht am 9. November 2017, deren Offenbarung hierin durch Verweis in ihrer Gesamtheit einbezogen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft Gesundheitsüberwachungsvorrichtungen, und im Besonderen Systeme und Verfahren zur Überwachung von Vitalfunktionen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Der Blutdruck (BD) ist ein wichtiger Indikator für Herz-Kreislauf-Gesundheit und andere physiologische Bedingungen. Mit herkömmlichen Verfahren kann der Blutdruck nur unregelmäßig in einer medizinischen Einrichtung gemessen werden. Es kann jedoch auch erforderlich sein, den Blutdruck häufiger und unter unterschiedlichen Bedingungen außerhalb der medizinischen Einrichtung zu messen. Bestimmte Blutdruckdynamiken, zum Beispiel das Muster mit verminderter Blutdruckabsenkung, wenn eine Person schläft, sind zum Beispiel von medizinischer Bedeutung. Derartige Dynamiken sind mit herkömmlichen Verfahren nicht einfach messbar. Ferner können zum Beispiel Blutdruckveränderungen während täglicher Aktivitäten nach Einnahme bestimmter Medikamente zur Optimierung medizinischer Behandlungen verwendet werden.
KU RZDARSTELLU NG
Im Einklang mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein System zur Überwachung von Vitalfunktionen, welches dafür ausgelegt ist, am Körper einer Person getragen zu werden, bereitgestellt. Das System zur Überwachung von Vitalfunktionen weist mindestens einen Sensor, welcher dafür ausgelegt ist, mindestens einen Vitalfunktionsparameter in einer Person zu erfassen und Sensorsignale zur Anzeige des mindestens einen Vitalfunktionsparameters auszugeben, und ein adaptives Vitalfunktionsberechnungssystem auf. Das adaptive Vitalfunktionsberechnungssystem weist ein Spitzenmustererfassungsmodul, welches dafür ausgelegt ist, ein Spitzenmuster in den Sensorsignalen zu erfassen und ein Spitzenvorhersagesignal gemäß einem Spitzenvorhersagealgorithmus auszugeben; ein Vitalfunktionsberechnungsmodul, welches dafür ausgelegt ist, eine Vitalfunktion basierend auf dem durch das Spitzenmustererfassungsmodul erfassten Spitzenmuster zu berechnen; ein Aktivitäts- und Kontexterfassungsmodul, welches dafür ausgelegt ist, Änderungen der Umgebungsbedingungen und der Aktivitätsniveaus der Person zu erfassen und ein Kontextsignal an das Spitzenmustererfassungsmodul auszugeben, wobei das Spitzenmustererfassungsmodul dafür ausgelegt ist, den Spitzenvorhersagealgorithmus basierend auf dem Kontextsignal zu aktualisieren; und ein Konzeptdrifterfassungsmodul, welches dafür ausgelegt ist, eine Drift der berechneten Vitalfunktion zu erfassen und ein Driftsignal an das Spitzenmustererfassungsmodul auszugeben, wobei das Spitzenmustererfassungsmodul dafür ausgelegt ist, den Spitzenmustervorhersagealgorithmus basierend auf dem Driftsignal zu aktualisieren, auf.
Im Einklang mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zur Überwachung von Vitalfunktionen einer Person bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Erfassen mindestens eines Vitalfunktionsparameters der Person unter Verwendung mindestens eines Sensors; das Erzeugen eines Spitzenvorhersagesignals basierend auf dem erfassten Vitalfunktionsparameter gemäß einem Spitzenvorhersagealgorithmus unter Verwendung eines Prozessors; das Berechnen einer Vitalfunktion der Person basierend auf dem Spitzenvorhersagesignal; das Ausgeben eines berechneten Vitalfunktionssignals; das Erzeugen eines Kontextsignals, welches mindestens eine erfasste Umgebungsbedingung und/oder ein erfasstes Aktivitätsniveau anzeigt; das Erzeugen eines Driftsignals, welches eine erfasste Drift des berechneten Vitalfunktionssignals anzeigt; und das Aktualisieren des Spitzenvorhersagealgorithmus basierend auf dem Kontextsignal und dem Driftsignal unter Verwendung des Prozessors.
In Ausführungsformen kann das Driftsignal einem Sensorkalibrierungssystem bereitgestellt werden, welches dafür ausgelegt ist, den mindestens einen Sensor basierend auf dem Driftsignal zu kalibrieren.
In Ausführungsformen ist das Aktivitäts- und Kontexterfassungsmodul dafür ausgelegt, Eingaben über eine Benutzerschnittstelle zu empfangen, welche mindestens eine Umgebungsbedingung oder ein Aktivitätsniveau angeben.
In Ausführungsformen ist die durch das System überwachte Vitalfunktion der Blutdruck. Der mindestens eine Sensor kann ein oder mehrere Beschleunigungsmesser umfassen.
In Ausführungsformen ist der mindestens eine Sensor dafür ausgelegt, mindestens ein oder mehrere Signal/e aus der Gruppe umfassend ein Elektrokardiogramm- (EKG-) Signal, ein erstes Bewegungssignal, ein zweites Bewegungssignal, ein Photoplethysmogramm- (PPG-) Signal, ein Seismokardiogrammsignal (SKG) und ein Ballistokardiogramm- (BKG-) Signal zu erfassen.
In Ausführungsformen ist das Spitzenmustererfassungsmodul dafür ausgelegt, Spitzen zu erkennen, welche exakte Zeitmarken anzeigen, wenn sich das Herz der Person zusammenzieht und/oder wenn Blut durch die Aorta des Herzens strömt.
In Ausführungsformen ist das Konzeptdrifterfassungsmodul dafür ausgelegt, eine Drift unter Verwendung eines hierarchischen, linearen Vier-Raten-Ansatzes zu erfassen.
Figurenliste
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile dieser Offenbarung sind besser verständlich, wenn man die folgende ausführliche Beschreibung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen liest, in welchen dieselben Zeichen durchwegs ähnliche Gestaltungen darstellen, wobei:

1 ein Blockschaltbild ein System zur Überwachung von Vitalfunktionen im Einklang mit einer Ausführungsform einer Offenbarung darstellt;
2 ein Subjekt mit einem System zur Überwachung von Vitalfunktionen von 1 angeordnet auf dem Brustbein des Subjekts im Einklang mit einer beschriebenen Ausführungsform der Offenbarung darstellt;
3 eine Sensoranordnung für das System zur Überwachung von Vitalfunktionen von 1 im Einklang mit einer beschriebenen Ausführungsform der Offenbarung darstellt;
4 einen Graphen zeitabhängiger Wellenformen im Einklang mit einer beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung darstellt;
5 ein vereinfachtes Blockschaltbild ein System zur Überwachung von Vitalfunktionen im Einklang mit einer weiteren, alternativen Ausführungsform der Offenbarung darstellt;
6 einen vereinfachten Graphen im Einklang mit einer beschriebenen Ausführungsform der Offenbarung darstellt;
7 einen vereinfachten Graphen im Einklang mit einer beschriebenen Ausführungsform der Offenbarung darstellt;
8 einen vereinfachten Graphen im Einklang mit einer beschriebenen Ausführungsform der Offenbarung darstellt; und
9 einen vereinfachten Graphen im Einklang mit einer beschriebenen Ausführungsform der Offenbarung darstellt.
10 zeigt einen vereinfachten Graphen im Einklang mit einer beschriebenen Ausführungsform der Offenbarung.
11 ist eine Abbildung eines Beispiels, welches im Spitzenmustererfassungsmodul des Systems von 5 umgesetzt werden kann.
12 ist eine Abbildung eines Beispiels, welches im Konzeptdrifterfassungsmodul des Systems von 5 umgesetzt werden kann.
13 ist eine Abbildung eines Beispiels, welches im Aktivitäts- und Kontexterfassungsmodul des Systems von 5 umgesetzt werden kann.
14 ist eine Abbildung eines Beispiels, welches im Blutdruckberechnungsmodul des Systems von 5 umgesetzt werden kann.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung wird eingereicht, um jeder fachkundigen Person zu ermöglichen, die beschriebenen Ausführungsformen herzustellen und zu verwenden, und ist im Zusammenhang mit einer bestimmten Anwendung und deren Anforderungen bereitgestellt. Verschiedenste Modifikationen der beschriebenen Ausführungsformen sind für Fachleute leicht erkennbar, und die hierin definierten allgemeinen Prinzipien können auf andere Ausführungsformen und Anwendungen angewendet werden, ohne vom Geist und Umfang der beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen. Somit sind die beschriebenen Ausführungsformen nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt, vielmehr ist ihnen der größte Umfang, der mit den hierin offenbarten Prinzipien und Merkmalen im Einklang steht, einzuräumen.
Wie hierin verwendet bezieht sich der Begriff „Elektrokardiographie (EKG)“ auf die Veränderungen des elektrischen Potentials aufgrund der Depolarisierung des Herzmuskels. Die R-Spitze des EKG-Signals kann in der Berechnung von Zeitintervallen zur Überwachung des Blutdrucks (z.B. RJ-Zeitintervall), als R-Spitze oder Q-Spitze des EKG-Signals zur Überwachung der Herzaktivität (z.B. Vorausstoßintervall (PEP) und die dieses beeinflussenden Parameters wie Hormone, Vorlast, Nachlast, etc.) oder als der Auslöser zum Starten der Datenmessung/-Analyse verwendet werden. Der Begriff „Seismokardiographie (SKG)“ betrifft die Beschleunigung des Brustbeins verursacht durch die kardiale Aktivität des Herzens, während der Begriff „Ballistokardiographie (BKG)“ die Änderungen im Schwerpunkt der Körpermasse aufgrund des Blutflusses oder der Herzaktivität betrifft. Wie hierin verwendet, wird hier ein neuer Begriff eingeführt. Der Begriff „Massendurchlaufzeit (MTT = mass transit time)“ betrifft das Zeitintervall zwischen dem Beginn des Blutausstoßes aus dem Herzen bis zu dem Zeitpunkt, an welchem das Blut an den Bögen der Aorta oder irgendwelchen anderen speziellen Stellen, an welchen die Änderung des Blutflusses erfasst werden kann, anlangt. Es handelt sich um eine Massendurchlaufzeit, da wir den Durchlauf der Masse des Blutes und die daraus resultierenden Impulse der Massenbewegung auf den Rumpf des Körpers erfassen. Die J-Spitze des RJ-Zeitintervalls stammt von der Spitze, welche vom SKG oder vom BKG erlangt wird. In einem Beispielfall, in welchem ein Dreiachsenbeschleunigungsmesser für die SKG-Messung verwendet wird, so wird die J-Spitze des SKG als Jx-Spitze für die Beschleunigung in der X-Achse (auch als die Kopf-Fuß-Achse bezeichnet), als Jy-Spitze für die Beschleunigung in der Y-Achse (auch als Rechts-Links-Achse bezeichnet) und als Jz-Spitze für die Beschleunigung in der Z-Achse (auch als also Dorsoventralachse bezeichnet) bezeichnet. Zur Verwendung hierin kann sich die J_z-Spitze zur Vereinfachung auf irgendeinen Punkt auf der Z-Achsen-Beschleunigung beziehen, oder wie in 4 zum Beispiel als J_z1-, J_z2-, oder J_z3-Spitze bezeichnet werden, um eine bessere oder einfachere Spitzenerfassung im Algorithmus zu ermöglichen. Ein auf der Z-Achse (auch als Dorsoventralachse bezeichnet) erfasstes Beschleunigungssignal misst die Brustbewegung aufgrund der Herzkontraktion. Die J_z-Spitze kann mit dem EKG-Signal (z.B. R-J_z- oder Q-J_z-Zeitintervall) verwendet werden, um wichtige Herzaktivitäten, wie zum Beispiel das Vorausstoßintervall (PEP) und die dieses beeinflussenden Parameters, wie zum Beispiel Hormone, Vorlast, Nachlast, etc., zu untersuchen. Das Beschleunigungssignal (erfasst auf der X-Achse (auch als Kopf-Fuß-Achse bezeichnet)) misst die Körperrückstoßbewegung aufgrund des Blutflusses. Die Jx-Spitze bezeichnet den Zeitpunkt, an welchem das Blut aus dem Herzen gepumpt wird und die Bögen des Aorta-Blutgefäßes erreicht. Ein Beispiel wird das R-Jx-Zeitintervall zur Blutdrucküberwachung sein. Bei der Messung der Zeitintervalle kann die R-Spitze des EKG oder die Jz-Spitze des Beschleunigungsmessers dazu verwendet werden, den Beginn der Messung auszulösen.
Die Blutdrucküberwachung kann auch ausschließlich unter Verwendung von SKG oder Beschleunigungsmessern (z.B. J,-Jc-Zeitintervall) durchgeführt werden. J_z-Spitze bezieht sich hier wiederum entweder auf die J_z1-Spitze oder die J_z2-Spitze oder die J_z3-Spitze oder irgendwelche anderen Punkte entlang der Z-Achse, und wird abhängig davon verwendet, welche eine bessere oder einfachere Erfassung schafft. Die J_z1-Spitze bezeichnet zum Beispiel den Zeitpunkt, an welchem sich das Herz zusammenzieht, während die J_z3-Spitze den Zeitpunkt bezeichnet, an welchem das Blut beginnt, aus dem Herz zu strömen, und die J_x-Spitze den Zeitpunkt bezeichnet, an welchem das Blut durch die Bögen des Aorta-Blutgefäßes strömt. Dieses Zeitintervall korreliert umgekehrt mit dem Blutdruck. Die J_z-Spitze kann auch als der Auslöser zum Beginn der Datenmessung/-Analyse verwendet werden. Die J_x-Spitze kann in der Berechnung von Zeitintervallen zur Überwachung des Blutdrucks verwendet werden (z.B. des R-Jx-Zeitintervalls, des Jz-Jx-Zeitintervalls oder des Zeitintervalls von Jx mit dem Photoplethysmogramm-(PPG-) Signal). Der Begriff „Photoplethysmographie (PPG)“ bezieht sich auf die Änderungen der Lichtadsorption im Blut. Abhängig von der Position, an welcher die PPG-Daten abgenommen werden, kann das Zeitintervall zwischen der R-Spitze mit PPG, der J_z-Spitze (vom SKG) mit PPG, der Jx-Spitze (vom SKG) mit PPG, PPG an einer Stelle mit PPG an einer anderen Stelle dazu verwendet werden, den Blutdruck oder die Blutflussgeschwindigkeit zu überwachen.
1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Systems zur Überwachung von Vitalfunktionen 100. Das System 100 kann entweder abnehmbar von einem Subjekt, d.h. einem Patienten, getragen oder auf diesen angewendet werden, oder am Brustbein des Subjekts angeordnet und dafür eingerichtet werden, mindestens ein Signal entweder kontinuierlich, halbkontinuierlich oder synchron zu erfassen. In einigen Ausführungsformen kann das System 100 in das Subjekt implantiert werden. In einer weiteren Ausführungsform kann das System 100 in eine Client-Vorrichtung integriert werden, welche entweder vom Subjekt getragen oder auf dieses angewendet wird, oder am Brustbein des Subjekts angeordnet und dafür eingerichtet wird, mindestens ein Signal entweder kontinuierlich, halbkontinuierlich oder synchron zu erfassen. Zum Beispiel kann die Client-Vorrichtung ein Pflaster, ein Halsband, ein Brustgurt, ein Anhänger oder irgendeine andere geeignete Vorrichtung sein. Falls das System 100 in das Subjekt implantierbar ist, kann das System 100 ein Schrittmacher oder jegliche geeignete implantierbare Vorrichtung sein. Das System 100 weist eine Sensoranordnung 102, einen Prozessor 104, einen Speicher 106, eine Kommunikationsschnittstelle 108 und beliebige geeignete computerimplementierte Module auf, welche über einen Bus kommunikativ miteinander verbunden sind. Ein Gehäuse kann bereitgestellt sein, um mindestens eines oder mehrere der Elemente Sensoranordnung 102, Prozessor 104, Speicher 106 und Kommunikationsschnittstelle 108 zu umhüllen. In einer Ausführungsform kann das Gehäuse aus einem Dünnschichtmaterial gebildet sein, welches entweder vom Subjekt getragen, auf dieses angewendet, neuerlich auf dieses angewendet, von diesem entfernt oder am Brustbein des Subjekts angeordnet wird, und dabei dem Subjekt erlaubt, sich zu dehnen, zu beugen, zu drehen, zu drücken, zu falten, zu strecken oder eine Kombination daraus. Der kommunikativ mit dem Prozessor 104 verbundene Speicher 106 speichert computerlesbare Anweisungen, welche bei ihrer Ausführung durch den Prozessor 104 des Systems 100 bewirken, dass das System, und im Besonderen der Prozessor 104, Vitalfunktionen und Herzaktivitäten basierend auf dem erfassten Signal, welches durch die Sensoranordnung 102 übertragen wird, ausführt oder überwacht. Der Speicher 106 kann eine beliebiges vorübergehendes, dauerhaftes, flüchtiges, nichtflüchtiges, magnetisches, optisches oder elektrisches Medium, wie zum Beispiel einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM), nichtflüchtigen RAM (NVRAM), elektrisch löschbaren, programmierbaren ROM (EEPROM), Flashspeicher, oder irgendein anderes digitales oder analoges Medium umfassen. Die Vitalfunktionen umfassen Körpertemperatur, Pulsfrequenz, Blutdruck, Blutgeschwindigkeit und Atemfrequenz.
Der Prozessor 104 kann von beliebiger Art sein, unter anderem, aber nicht beschränkt auf, ein Mikroprozessor, ein Mikrokontroller, ein digitaler Signalprozessor oder irgendeine Kombination daraus. Der Prozessor 104 kann eine oder mehrere Caching-Ebenen, wie zum Beispiel einen Stufencachespeicher, einen oder mehrere Prozessorkerne und Register aufweisen. Abhängig von der gewünschten Konfiguration kann der Prozessor von beliebiger Art sein, unter anderem, aber nicht beschränkt auf, ein Mikroprozessor (µP), ein Mikrokontroller µC), ein digitaler Signalprozessor (DSP) oder irgendeine Kombination daraus. Der Prozessor kann eine oder mehrere Caching-Ebenen, wie zum Beispiel einen Stufencachespeicher, einen oder mehrere Prozessorkerne und Register aufweisen. Die Beispiel-Prozessorkerne können (jeweils) eine arithmetische Logikeinheit (ALU), eine Gleitkommaeinheit (FPU), einen digitalen Signalverarbeitungskern (DSP-Kern) oder irgendeine Kombination daraus aufweisen. Eine Beispiel-Speichersteuerung kann ebenfalls mit dem Prozessor verwendet werden, beziehungsweise kann die Speichersteuerung in manchen Umsetzungen ein integrierter Teil des Prozessors sein.
Die Kommunikationsschnittstelle 108 ermöglicht es, dass Software und Daten zwischen einem Computersystem, welches außerhalb des Systems 100 angeordnet ist, und dem System übertragen werden, und zwar in der Form von Signalen, welche zum Beispiel elektronische, elektromagnetische, optische oder andere Signale, welche von der Kommunikationsschnittstelle empfangen werden können, sein können. Die Kommunikationsschnittstelle kann zum Beispiel ein Modem, eine Netzwerkschnittstelle, ein Kommunikationsanschluss, ein PCM-CIA-Schacht und eine entsprechende Karte oder dergleichen sein.
Die Sensoranordnung 102 ist dafür ausgelegt, mindestens ein oder mehrere Signal/e aus der Gruppe umfassend ein Elektrokardiogramm- (EKG-) Signal, ein erstes Bewegungssignal, ein zweites Bewegungssignal, ein Photoplethysmogramm- (PPG-) Signal, ein Seismokardiogrammsignal (SKG) und ein Ballistokardiogramm- (BKG-) Signal zu erfassen. In einer Ausführungsform ist die Sensoranordnung 102 eine einachsige Sensoranordnung. In einer weiteren Ausführungsform ist die Sensoranordnung 102 eine doppelachsige Sensoranordnung. In noch einer weiteren Ausführungsform ist die Sensoranordnung 102 eine mehrachsige Anordnung. Als ein Beispiel weist die Sensoranordnung 102 mindestens ein Sensor-Bauelement auf. Das Sensor-Bauelement kann ein Beschleunigungsmesser, ein Bewegungssensor, ein optischer Sensor, ein Wandler, ein Doppler-Ultraschallwandler, ein akustischer Sensor, eine Elektrode, ein EKG-Sensor, ein Zielausrichtungssensor, ein Sonarsensor, ein Wärmesensor, ein Umgebungssensor und irgendein anderer beliebiger Sensor oder Wandler sein. Als ein Beispiel ist ein erstes Sensor-Bauelement an einer ersten Achse des Subjekts zur Erfassung einer ersten zeitabhängigen Bewegungswellenform, welche eine oder mehrere kontraktile Eigenschaften des Herzens des Subjekts darstellt, angeordnet, und ein zweites Sensor-Bauelement ist an einer zweiten Achse des Subjekts zur Erfassung einer zweiten zeitabhängigen Bewegungswellenform, welche den Blutfluss des Subjekts darstellt, angeordnet. Als ein weiteres Beispiel ist ein mehrachsiges Sensor-Bauelement sowohl an der ersten Achse als auch an der zweiten Achse des Subjekts zur Erfassung einer ersten zeitabhängigen Bewegungswellenform, welche eine oder mehrere kontraktile Eigenschaften des Herzens des Subjekts darstellt, und zur Erfassung einer zweiten zeitabhängigen Bewegungswellenform, welche den Blutfluss des Subjekts darstellt, angeordnet. In einigen Ausführungsformen umfasst die Sensoranordnung eine erste Sensorachse angeordnet an einer ersten Achse des Subjekts, welche eine erste zeitabhängige Bewegungswellenform, welche eine oder mehrere kontraktile Eigenschaften des Herzens des Subjekts darstellt, erzeugt, und eine zweite Sensorachse angeordnet an einer zweiten Achse des Subjekts, welche eine zweite zeitabhängige Bewegungswellenform, welche den Blutfluss des Subjekts darstellt, erzeugt. Zusätzliche Sensoren sind an einer Position entlang einer beliebigen Achse des Subjekts bereitgestellt, um entweder Bewegungsartefakte (als ein Referenzsensor) zu entfernen, oder Attribute aus der Umgebung zu erfassen, um Kontexterfassungsinformationen bereitzustellen.
Das System 100 kann ein verdrahtetes Datenverarbeitungssystem oder ein drahtloses Datenverarbeitungssystem sein. In einer Ausführungsform ist das System 100 eine Cloud-Computing-Vorrichtung, mit welcher über das Internet kommuniziert werden kann, und welche gemeinsam angeordnet oder geographisch verteilt sein kann, wobei gemeinsam genutzte Ressourcen, Software und Informationen zum Beispiel auf Anforderung Computern und sonstigen Vorrichtungen bereitgestellt werden, wie Fachleute verstehen werden. In einer weiteren Ausführungsform kann das Cloud-Blutdrucksystem 100 als ein oder mehrere Server umgesetzt sein, mit welchen über das Internet kommuniziert werden kann. Das System 100 kann mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung 122, einem Server 124 oder einem Netzwerk 126 über eine oder mehrere Kommunikationsverbindungen kommunikativ verbunden sein. Die Kommunikationsverbindung kann verdrahtet, drahtlos oder eine Kombination daraus sein. Die drahtlose Kommunikationsverbindung kann Mobilfunkprotokoll, Datenpaketprotokoll, Funkfrequenzprotokoll, Satellitenband-, Infrarotkanal- oder ein beliebiges anderes Protokoll aufweisen, welches in der Lage ist, Daten zwischen Client-Maschinen zu übertragen. Die kabelgebundene Kommunikationsverbindung kann irgendeine beliebige Kabelverbindung umfassen.
Abhängig von der Anwendung können ein oder mehrere Server kommunikativ mit der Datenverarbeitungsvorrichtung 122 und dem System 100 verbunden sein. Der Server 124 kann ein Anwendungsserver, ein Zertifikatserver, ein mobiler Informationsserver, ein E-Commerce-Server, ein FTP-Server, ein Verzeichnisserver, ein CMS-Server, ein Druckerserver, ein Verwaltungsserver, ein Mailserver, ein öffentlicher/privater Zugriffsserver, ein Echtzeit-Kommunikationsserver, ein Datenbankserver, ein Proxy-Server, ein Medienstreaming-Server oder dergleichen sein. Die Client-Maschine 122 kann ein Personalcomputer oder ein Desktopcomputer, ein Laptop, ein Mobiltelefon oder Smartphone, ein Tabletcomputer, ein persönlicher digitaler Assistent (PDA), eine Spielkonsole, eine Audiovorrichtung, eine Videovorrichtung, eine Unterhaltungsvorrichtung, wie zum Beispiel ein Fernseher, ein Fahrzeug-Infotainment, eine am Körper tragbare Vorrichtung, ein Thin-Client-System, ein Thick-Client-System oder dergleichen sein. Die Client-Maschine 122 kann in einigen Ausführungsformen als eine Einzel-Client-Maschine oder eine einzelne Gruppe von Client-Maschinen bezeichnet werden, während der Server 124 als ein Einzelserver oder eine einzelne Gruppe von Servern bezeichnet werden kann. In einer Ausführungsform kommuniziert eine Einzel-Client-Maschine mit mehr als einem Server, während in einer weiteren Ausführungsform ein Einzelserver mit mehr als einer Client-Maschine kommuniziert. In noch einer weiteren Ausführungsform kommuniziert eine Einzel-Client-Maschine mit einem Einzelserver.
Das Netzwerk 126 kann ein oder mehrere Sub-Netzwerke umfassen, und kann zwischen einer beliebigen Kombination von Client-Maschinen 122 und dem Server 124 installiert sein. In einigen Ausführungsformen kann das Netzwerk 126 zum Beispiel ein lokales Netzwerk (LAN), ein innerstädtisches Netzwerk (MAN), ein Fernnetzwerk (WAN), ein Primärnetzwerk 126 umfassend mehrere Subnetzwerke, welche zwischen den Client-Maschinen 122 und dem Server 124 angeordnet sind, sein. Noch weitere Ausführungsformen weisen das Netzwerk 126 auf, welches eine beliebige Netzwerkart sein kann, wie zum Beispiel ein Punkt-zu-Punkt-Netzwerk, ein Rundfunknetzwerk, ein Telekommunikationsnetzwerk, ein Datenkommunikationsnetzwerk, ein Computernetzwerk, ein ATM- (asynchrones Übertragungsmodus-) Netzwerk, ein SONET- (synchrones optisches Netzwerk) Netzwerk, ein SDH- (synchrones Digitalhierarchie-) Netzwerk, ein Drahtlosnetzwerk, ein verdrahtetes Netzwerk und dergleichen. Abhängig von der Anwendung können andere Netzwerke derart verwendet werden, dass zwischen der Client-Maschine und dem Server ausgetauschte Daten über das Netzwerk übertragen werden können. Die Netzwerktopologie des Netzwerks 124 kann bei verschiedenen Ausführungsformen unterschiedlich sein, welche eine Bus-Netzwerktopologie, eine Stern-Netzwerktopologie, eine Ring-Netzwerktopologie, eine Netzwerktopologie basierend auf Relaisstationen oder eine mehrstufige Stern-Netzwerktopologie aufweisen können. Zusätzliche Ausführungsformen können ein Netzwerk aus Mobiltelefonnetzwerken aufweisen, welche ein Protokoll verwenden, um zwischen Mobilvorrichtungen zu kommunizieren, wobei das Protokoll zum Beispiel AMPS, TDMA, CDMA, GSM, GPRS, UMTS, LTE oder irgendein anderes Protokoll sein kann, welches in der Lage ist, Daten zwischen Mobilvorrichtungen zu übertragen.
2 zeigt ein Subjekt 202, wie zum Beispiel einen Benutzer oder einen Patienten, mit einem System zur Überwachung von Vitalfunktionen 200 im Einklang mit einer beschriebenen Ausführungsform der Offenbarung. Das mit dem in 1 abgebildeten System 100 identische System 200 ist auf einem Brustbein des Subjekts angeordnet und dafür ausgelegt, kontinuierlich, halbkontinuierlich oder synchron mindestens eines oder mehrere der Signale aus der Gruppe umfassend ein Elektrokardiogramm- (EKG-) Signal, ein erstes Bewegungssignal, ein zweites Bewegungssignal, ein Photoplethysmogramm- (PPG-) Signal, ein Seismokardiogramm- (SKG-) Signal, ein Ballistokardiogramm- (BKG-) Signal oder ein Umgebungssignal zu erfassen oder zu überwachen. In einigen Ausführungsformen ist das System 200 am Brustbein des Subjekts zum Erfassen einer Bewegung der Brustwand angeordnet. Da Knochen die Körperbewegung aufgrund der Herzaktivitäten mit geringeren Dämpfungseffekten übertragen können als Muskeln, ist das System 200 in der Lage, ein Signal zu erfassen, welches weniger durch Bewegungsartefakte beeinträchtigt ist. In einer weiteren Ausführungsform kann das System 100 an einer beliebigen Stelle des Körpers nahe des Brustbeins des Subjekts angeordnet werden. In noch einer weiteren Ausführungsform ist das System 200 dafür ausgelegt, das Zeitintervall zwischen der Herzkontraktion und dem Blutfluss zu erfassen.
Wie abgebildet sind die X-Achse 204, die Y-Achse 206 und die Z-Achse 208 bereitgestellt. Ein erstes Sensor-Bauelement des Systems 100 ist an einer ersten Achse des Subjekts zur kontinuierlichen Erfassung einer ersten zeitabhängigen Bewegungswellenform, welche eine oder mehrere kontraktile Eigenschaften des Herzens des Subjekts darstellt, angeordnet, und ein zweites Sensor-Bauelement ist an einer zweiten Achse des Subjekts zur kontinuierlichen Erfassung einer zweiten zeitabhängigen Bewegungswellenform, welche den Blutfluss des Subjekts darstellt, angeordnet. Die erste Achse ist die Dorsoventralachse und die zweite Achse ist die Kopf-Fuß-Achse. Die Achsen können abhängig von der Positionsanordnung des Systems 200 zwischen x, y und z austauschbar sein. Falls das System 200 zur X-Achse 204 zeigt, wie in 2 abgebildet, ist die erste Achse die Z-Achse 208 und die zweite Achse die X-Achse 204. In einer weiteren Ausführungsform zeigt das System 200 zur Y-Achse 206, wodurch die erste Achse die Z-Achse 208 und die zweite Achse die Y-Achse 206 ist.
Die Sensor-Bauelemente können ein einachsiges Sensor-Bauelement oder ein doppelachsiges Sensor-Bauelement sein. In einer weiteren Ausführungsform ist das Sensor-Bauelement ein mehrachsiges Sensor-Bauelement, welches dafür ausgelegt ist, den resultierenden Vektor entlang der betreffenden Achse zu erfassen, zum Beispiel, wenn das mehrachsige Sensor-Bauelement gedreht und zum Beispiel nicht vollständig auf die Kopf-Fuß-Achse ausgerichtet ist. Wie abgebildet sind das erste und das zweite Sensor-Bauelement Beschleunigungsmesser. In einer weiteren Ausführungsform kann ein mehrachsiges Bauelement sowohl auf der ersten, der zweiten als auch der dritten Achse des Subjekts angeordnet werden. An der ersten Achse wird eine erste zeitabhängige Bewegungswellenform, welche eine oder mehrere kontraktile Eigenschaften des Herzens des Subjekts darstellt, erzeugt. An der zweiten Achse wird eine zweite zeitabhängige Bewegungswellenform, welche den Blutfluss des Subjekts darstellt, erzeugt. Und an der dritten Achse werden die Daten verwendet, um den resultierenden Vektor der betreffenden Achse abzubilden, zum Beispiel, falls der Sensor gedreht und zum Beispiel nicht vollständig auf die Kopf-Fuß-Achse ausgerichtet ist.
3 zeigt eine Sensoranordnung 102 für das Blutdrucküberwachungssystem 100. Die Sensoranordnung 102 ist dafür ausgelegt, mindestens ein oder mehrere Signal/e aus der Gruppe umfassend ein Elektrokardiogramm- (EKG-) Signal, ein erstes Bewegungssignal, ein zweites Bewegungssignal, ein Photoplethysmogramm- (PPG-) Signal, ein Seismokardiogramm- (SKG-) Signal und ein Ballistokardiogramm- (BKG-) Signal zu erfassen. In einer Ausführungsform ist die Sensoranordnung 102 eine einachsige Sensoranordnung. In einer weiteren Ausführungsform ist die Sensoranordnung 102 eine doppelachsige Sensoranordnung. In noch einer weiteren Ausführungsform ist die Sensoranordnung 102 eine mehrachsige Sensoranordnung. Als ein Beispiel weist die Sensoranordnung 102 mindestens ein Sensor-Bauelement auf. Das Sensor-Bauelement kann ein Beschleunigungsmesser, ein Bewegungssensor, ein optischer Sensor, ein Wandler, ein Doppler-Ultraschallwandler, ein akustischer Sensor, eine Elektrode, ein EKG-Sensor, ein Zielausrichtungssensor, ein Sonarsensor, ein Wärmesensor, ein Umgebungssensor und irgendein anderer beliebiger Sensor oder Wandler sein. Als ein Beispiel erzeugt ein erstes Sensor-Bauelement angeordnet an einer ersten Achse des Subjekts eine erste zeitabhängige Bewegungswellenform, welche eine oder mehrere kontraktile Eigenschaften des Herzens des Subjekts darstellt, und ein zweites Sensor-Bauelement angeordnet an einer zweiten Achse des Subjekts erzeugt eine zweite zeitabhängige Bewegungswellenform, welche den Blutfluss des Subjekts darstellt. Als weiteres Beispiel erzeugt ein drittes Sensor-Bauelement angeordnet an irgendeiner Achse des Subjekts eine dritte zeitabhängige Wellenform, welche das elektrische Potential aufgrund der Depolarisierung des Herzmuskels darstellt. In einer Ausführungsform sind das erste und das zweite Sensor-Bauelement Beschleunigungsmesser 102a, 102b, und das dritte Sensor-Bauelement 102c ist entweder eine Elektrode oder ein EKG-Sensor. In einer weiteren Ausführungsform ist ein vierter Sensor angeordnet entlang einer beliebigen Achse des Subjekts bereitgestellt und dafür ausgelegt, entweder Attribute aus der Umgebung zu erfassen, um Kontexterfassungsinformationen bereitzustellen, oder Bewegungsartefakte (als ein Referenzsensor) zu entfernen. In einer weiteren Ausführungsform sind der erste Sensor und der zweite Sensor in einen mehrachsigen Sensor integriert (102a und 102b sind in einen mehrachsigen Sensor integriert).
4 zeigt zeitabhängige Wellenformen, EKG-Wellenform 300, eine erste Bewegungswellenform 302 und eine zweite Bewegungswellenform 304, welche kontinuierlich durch das Blutdrucksystem überwacht werden, um die Vitalfunktion des Subjekts, d.h. den Blutdruck oder die Herzaktivität (z.B. das PEP und die dieses beeinflussenden Parameters), zu ermitteln. Die EKG-Wellenform 300 erzeugt durch den EKG-Sensor 102c der Sensoranordnung 102 angeordnet am Subjekt stellt die elektrische Erregung des Herzens dar und weist eine Spitze 310 auf. Die erste Bewegungswellenform 302 erzeugt durch den ersten Beschleunigungsmesser 102a der Sensoranordnung 102 stellt die Brustbewegung aufgrund der Herzkontraktion oder der kardialen Aktivität des Herzens dar.
In einer Ausführungsform ist die erste Bewegungswellenform 302 eine SKG-Wellenform in der Z-Achse. In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Bewegungswellenform 302 eine BKG-Wellenform in der Z-Achse. Die zweite Bewegungswellenform 304, erzeugt durch den zweiten Beschleunigungsmesser 102b der Sensoranordnung 102 stellt die Körperrückstoßbewegung aufgrund des Blutflusses dar, und weist eine Spitze 306 auf. In einer Ausführungsform ist die zweite Bewegungswellenform 304 eine SKG-Wellenform in der X-Achse. In einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Bewegungswellenform 304 eine BKG-Wellenform in der X-Achse. In einer weiteren Ausführungsform werden die erste Bewegungswellenform 302 und die zweite Bewegungswellenform 304 durch einen mehrachsigen Sensor (z.B. einen Beschleunigungsmesser) erzeugt, welcher sowohl an der ersten als auch an der zweiten Achse des Subjekts angeordnet ist. In einer weiteren Ausführungsform wird ein mehrachsiger Sensor an jeder der Achsen (der ersten, der zweiten oder der dritten) verwendet, um für eine bessere Leistung kombinierte Daten aller drei Achsen ((X, Y, Z) zu erzeugen.
Die Spitze 310, die auch als R-Spitze der EKG-Wellenform 300 bezeichnet wird, kann entweder bei der Berechnung der Zeitintervalle zur Überwachung von Blutdruck, Vitalfunktionen und Herzaktivität, oder um einen Beginn der Blutdruckmessung auszulösen, verwendet werden. Die Spitze 312, die auch als Q-Spitze der EKG-Wellenform 300 bezeichnet wird, kann ebenfalls bei der Berechnung der Zeitintervalle zur Überwachung von Blutdruck, Vitalfunktionen und Herzaktivität, oder um einen Beginn der Blutdruckmessung auszulösen, verwendet werden. Alle Punkte entlang der ersten Bewegungswellenform 302 können bei der Berechnung der Zeitintervalle zur Überwachung von Blutdruck, Vitalfunktionen und Herzaktivität, oder um einen Beginn der Blutdruckmessung auszulösen, verwendet werden. Als ein Beispiel kann die Spitze 314 bei der Berechnung der Zeitintervalle zur Überwachung von Blutdruck, Vitalfunktionen und Herzaktivität, oder um einen Beginn der Blutdruckmessung auszulösen, verwendet werden. Als weiteres Beispiel kann die Spitze 316 bei der Berechnung der Zeitintervalle zur Überwachung von Blutdruck, Vitalfunktionen und Herzaktivität, oder um einen Beginn der Blutdruckmessung auszulösen, verwendet werden. Als weiteres Beispiel kann die Spitze 318 bei der Berechnung der Zeitintervalle zur Überwachung von Blutdruck, Vitalfunktionen und Herzaktivität, oder um einen Beginn der Blutdruckmessung auszulösen, verwendet werden.
Alle Punkte entlang der zweiten Bewegungswellenform 304 können bei der Berechnung der Zeitintervalle zur Überwachung von Blutdruck, Vitalfunktionen und Herzaktivität verwendet werden. Als ein Beispiel kann die Spitze 306 bei der Berechnung der Zeitintervalle zur Überwachung von Blutdruck, Vitalfunktionen und Herzaktivität verwendet werden. In einer Ausführungsform ist die Zeitdifferenz zwischen den Spitzen 306, 310 die Kombination des Vorausstoßintervalls (PEP) plus der Massendurchlaufzeit (MTT). In einer weiteren Ausführungsform enthält die Zeitdifferenz zwischen beliebigen Punkten 312, die entlang der EKG-Wellenform 300 angeordnet sind, und der Spitze 306 der zweiten Bewegungswellenform 304 das Zeitintervall PEP + MTT. Als ein Beispiel ist der Punkt 312 bei Q angeordnet.
Wie zuvor beschrieben ist das Vorausstoßintervall (PEP) zwischen zwei Punkten, welche entlang der Wellenformen 300, 302 angeordnet sind, definiert. In einer Ausführungsform kann die J_z1-Spitze 314 angeordnet entlang der Wellenform 302 mit dem Punkt Q 312 entlang der EKG-Wellenform 300 dazu verwendet werden, wichtige Herzaktivitäten, wie zum Beispiel das Vorausstoßintervall (PEP) und die dieses beeinflussenden Parameters, wie zum Beispiel Hormone, Vorlast, Nachlast, etc., zu untersuchen. In noch einer weiteren Ausführungsform kann die J_z2-Spitze 316 angeordnet entlang der Wellenform 302 mit dem Punkt Q 312 entlang der EKG-Wellenform 300 dazu verwendet werden, wichtige Herzaktivitäten, wie zum Beispiel das Vorausstoßintervall (PEP) und die dieses beeinflussenden Parameters, wie zum Beispiel Hormone, Vorlast, Nachlast, etc., zu untersuchen. In noch einer weiteren Ausführungsform kann die J_z3-Spitze 318 angeordnet entlang der Wellenform 302 mit dem Punkt Q 312 entlang der EKG-Wellenform 300 dazu verwendet werden, wichtige Herzaktivitäten, wie zum Beispiel das Vorausstoßintervall (PEP) und die dieses beeinflussenden Parameters, wie zum Beispiel Hormone, Vorlast, Nachlast, etc., zu untersuchen. In noch einer weiteren Ausführungsform kann die J_z1-Spitze 314 angeordnet entlang der Wellenform 302 mit dem Punkt R 310 entlang der EKG-Wellenform 300 dazu verwendet werden, wichtige Herzaktivitäten, wie zum Beispiel das Vorausstoßintervall (PEP) und die dieses beeinflussenden Parameters, wie zum Beispiel Hormone, Vorlast, Nachlast, etc., zu untersuchen. In noch einer weiteren Ausführungsform kann die J_z2-Spitze 316 angeordnet entlang der Wellenform 302 mit dem Punkt R 310 entlang der EKG-Wellenform 300 dazu verwendet werden, wichtige Herzaktivitäten, wie zum Beispiel das Vorausstoßintervall (PEP) und die dieses beeinflussenden Parameters, wie zum Beispiel Hormone, Vorlast, Nachlast, etc., zu untersuchen. In noch einer weiteren Ausführungsform kann die J_z3-Spitze 318 angeordnet entlang der Wellenform 302 mit dem Punkt R 310 entlang der EKG-Wellenform 300 dazu verwendet werden, wichtige Herzaktivitäten, wie zum Beispiel das Vorausstoßintervall (PEP) und die dieses beeinflussenden Parameters, wie zum Beispiel Hormone, Vorlast, Nachlast, etc., zu untersuchen. Als eine Ausführungsform enthält die Zeitdifferenz zwischen der J_z1-Spitze 314 der Wellenform 302 und der Spitze 306 der Wellenform 304 die Massendurchlaufzeit (MTT). Als eine weitere Ausführungsform enthält die Zeitdifferenz zwischen der J_z2-Spitze 316 der Wellenform 302 und der Spitze 306 der Wellenform 304 die Massendurchlaufzeit (MTT). Als noch eine weitere Ausführungsform enthält die Zeitdifferenz zwischen der J_z3-Spitze 318 der Wellenform 302 und der Spitze 306 der Wellenform 304 die Massendurchlaufzeit (MTT).
Das Zeitintervall zwischen der J_z-Spitze der Dorsoventralachse und der J_x-Spitze der Kopf-Fuß-Achse kennzeichnet die Zeit, welche das Herz vom Beginn der Kontraktion bis zu dem Zeitpunkt, an welchem der Blutfluss die Bögen der Aorta erreicht, benötigt. Dieses J_z-J_x-Zeitintervall kann dazu verwendet werden, den Blutdruck oder den relativen Blutdruck zu überwachen. Das Zeitintervall kann auch dazu verwendet werden, andere kardiovaskuläre Parameter, wie zum Beispiel die arterielle Gefäßsteifigkeit als ein Beispiel oder das Herzzeitvolumen als ein anderes Beispiel, zu überwachen.
Wie oben beschrieben kann der Blutdruck durch Messen des Blutflussgeschwindigkeitsprofils von zwei PPG-Signalen an zwei verschiedenen Stellen in den Zeitintervallen überwacht werden. Alternativ dazu kann die Blutflussgeschwindigkeit durch Verwendung eines Doppler-Ultraschallwandlers gemessen werden. Dieses Verfahren verwendet die Reflexion von Ultraschallbestrahlung der Frequenz f0 durch das Blut in den Arterien, z.B. der Aorta, wobei zusätzliche Ultraschallfrequenzen im reflektierten Wellenspektrum als Seitenbänder an der Spektralposition f0 +/- Δf erscheinen, wobei Δf eine zeitabhängige Funktion der Blutgeschwindigkeit v(t) ist: $Δ f (t) = Δ f (v) = Δ f (v (t))$
Der Mindestwert von Δf zwischen 2 Maxima ΔfA, nämlich Δfmin, weist eine Korrelation mit der Mindestblutgeschwindigkeit vmin sowie dem Blutdruck auf. Der Ausdruck Δfmin oder vmin entspricht dem diastolischen Blutdruck.
Die Messung von Δf kann durch synchrone Demodulation des reflektierten Ultraschallsignalspektrums mit der Mittelfrequenz f0 in das Basisband, durch eine Kombination von Mischstufe und Tiefpassfilter, oder durch eine beliebige geeignete FM-Demodulationstechnik erfolgen. Phasenstarre Schleifendemodulatoren, Verhältnisdetektoren und beliebige andere geeignete aktive Komponenten können abhängig von den Anwendungen verwendet werden.
In noch einer weiteren Ausführungsform kann das Sensor-Bauelement irgendein geeigneter piezoelektrischer oder elektrostatischer/kapazitiver Biegewandler oder Bimorph sein, der dafür ausgelegt ist, ein elektrisches Trägerfrequenzsignal auf f0 in eine Ultraschallwelle umzuwandeln, und ein eingehendes Ultraschallspektrum wird zur weiteren Analyse zurück in ein elektrisches Signalspektrum umgewandelt. Darüber hinaus kann abhängig von der Anwendung mindestens ein Beschleunigungsmessersignal verwendet werden, um die Ultraschallbestrahlung und die Auswertungsschleife auszulösen, zum Kreuzkorrelieren der Daten und zum Bereitstellen von Kontexterfassungsinformationen. Mehr als ein Beschleunigungsmesser des Systems 200 kann auch dazu verwendet werden, zu erfassen, ob sich der Benutzer bewegt beziehungsweise die Art von Aktivität, welcher sich der Benutzer widmet, um dem Benutzer zusätzliche Informationen bereitzustellen. Der zusätzliche Beschleunigungsmesser kann auch dazu verwendet werden, Bewegungsartefakte in den Jx- oder Jz-Daten zu verringern oder auszufiltern.
5 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Systems zur Überwachung von Vitalfunktionen 100 im Einklang mit einer beispielhaften Ausführungsform einer Offenbarung. Das System 100 umfasst einen oder mehrere Sensoren 102, eine Benutzerschnittstelle 104 und ein adaptives Kontrollsystem zur Blutdruckberechnung 500.
Die Sensoren 102, welche dafür ausgelegt sind, Rohdaten zu sammeln, umfassen Beschleunigungsmessersensoren, Hilfssensoren, Umgebungssensoren oder beliebige andere Sensoren, welche für das System geeignet sind. In einer Ausführungsform kann der Beschleunigungsmessersensor ein einachsiger oder mehrachsiger Beschleunigungsmesser sein, welcher die Beschleunigung in mindestens zwei Achsen misst. In einigen Ausführungsformen können Sensoren, wie zum Beispiel Hilfssensoren und Umgebungssensoren zur Erfassung von Vitalfunktionen und Umgebungsbedingungen, verwendet werden. Das System wird wie zuvor gezeigt an der Brust des Subjekts angeordnet. In einem Beispiel ist die Ausgabe der Sensoren die Primärquelle der vom System verwendeten Rohdaten. Zusätzliche Daten, welche vom statistischen Modell als Eingang verwendet werden können, können von anderen Sensoren erlangt werden, unter anderem, aber nicht beschränkt auf, Bewegungssensoren, optischen Sensoren, akustischen Sensoren, Wandlern, Elektrokardiogramm- (EKG-) Sensoren, Ausrichtungs- und globalen Positionierungssensoren, Sonarsensoren, Wärmesensoren, Umgebungssensoren etc. Externe Datenquellen, wie zum Beispiel Wetterdaten, können ebenfalls dazu verwendet werden, das Modell zu verbessern. Darüber hinaus können Kalibrierungsdaten einbezogen werden, um den Blutdruckwert zu kalibrieren.
Daten von den Beschleunigungsmessern, welche an der Brust des Patienten angeordnet sind, erfassen zum Beispiel implizit oder explizit eine zeitabhängige Bewegungswellenformdarstellung des Blutflusses des Subjekts und kontraktiler Eigenschaften des Herzens des Subjekts. Die Merkmalsextraktionskomponente der Struktur führt die notwendigen Datenumwandlungen aus, um Datenmerkmale zu erhalten, welche dazu verwendet werden können, die berechneten Blutdruckmessungen zu modellieren. Um in der Lage zu sein, relevante Merkmale aus dem Rauschen in den Daten zu extrahieren, ist eine Vorverarbeitung der Rohmerkmale erforderlich. Die Vorverarbeitungsfunktion entfernt Umgebungsrauschen, lineare Trends, Driften, Ausreißer, Bewegungsartefakte, etc. aus den Rohdaten, bevor die Struktur zahlreiche Merkmale extrahieren kann, welche als Eingang in das Blutdruckberechnungsmodell eingelesen werden können. Frequenzdomänenfilterung unter Verwendung von Hoch-/Tiefpassfiltern, Erkennung von Anomalien, Normalisierung, Gleitfenster sowie Tendenz- und Driftkompensation sind einige der beliebten Ansätze, welche zur Rauschentfernung verwendet werden.
Das Steuersystem weist einen Prozessor (104, 1) und einen Speicher 106 auf. Software- und/oder Hardwarekomponenten des Steuersystems 106 sind dafür ausgelegt, ein Vorverarbeitungsmodell (welches Merkmale aus Rohdaten extrahiert), ein statistisches Modell (welches Echtzeit-Blutdruckmessungen als Ausgabe ausgibt), ein Nachbearbeitungsmodell (welches Kontexterfassung und Konzeptanpassungsfähigkeit in die statistischen Modellergebnisse integriert) und eine Ausgabekomponente, welche die Ergebnisse aus den Modellen in einem relevanten Format, welches für das überwachte Subjekt von Interesse ist, wiedergeben, umzusetzen.
Das statistische Modell ist ein adaptives, benutzerspezifisches, datengesteuertes Modell zur Überwachung von Blutdruckmessungen, welches Streaming-Daten als Eingang aufnimmt und Echtzeitergebnisse des berechneten Blutdrucks wiedergibt. Das statistische Modell zur Überwachung des Blutdrucks kann ausschließlich unter Verwendung von Daten von Beschleunigungsmessern ausgeführt werden, welche erfassen, wenn sich das Herz zusammenzieht und wenn das Blut durch die Bögen des Aorta-Blutgefäßes strömt, da dieses Zeitintervall umgekehrt mit dem Blutdruck korreliert. Somit sind Merkmale vom Beschleunigungsmesser wertvoll und werden von der Struktur verwendet. Daten von Sensoren, welche Vitalfunktionen (wie zum Beispiel kontraktile Eigenschaften des Herzens des Subjekts und Blutfluss) erfassen, und Sensoren, welche Umgebungsmessungen, wie zum Beispiel Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, Bewegung und die Höhe über dem Meeresspiegel erfassen, werden dazu verwendet die vorhersagende Stärke der statistischen Modelle zu verbessern und diese robuster und unempfindlicher gegen Rauschen in den gesammelten Rohdaten zu machen. Das statistische Modell ist nicht auf Blutdrucküberwachung beschränkt. Es kann andere Funktionen, wie zum Beispiel Herzleistung oder Herzgesundheit und andere auf Gesundheit und Wohlbefinden bezogene Parameter, umfassen.
Von einigen der Eingangsdatenmerkmale, welche die folgenden Informationen erfassen, ist bekannt, das sie eine höhere vorhersagende Kraft für das statistische Modell aufweisen, unter anderem Änderungen des elektrischen Potentials aufgrund der Depolarisierung des Herzmuskels (EKG-Signal), Änderungen im Schwerpunkt der Körpermasse aufgrund des Blutflusses oder der Herzaktivität (Ballistokardiogramm (BKG)), Beschleunigung des Brustbeins oder anderer Körperteile verursacht durch die kardiale Aktivität des Herzens (Seismokardiogramm (SKG)) und Bewegung des Körpers aufgrund der Atmung (SKG).
Das durch das Steuersystem umgesetzte statistische Modell kann Spitzenerfassung, Blutdruckvorhersagemodellierung, Kontexterfassung und Konzeptdrifterfassung sowie Anpassungsfähigkeit ausführen.
Die Spitzenerfassungsfunktion des statistischen Modells identifiziert relevante Spitzen in den EKG-, BKG- und SKG-Signalen, welche dazu verwendet werden können, den exakten Zeitstempel, wenn sich das Herz zusammenzieht und wenn das Blut durch die Bögen des Aorta Blutgefäßes strömt, zu identifizieren. Diese Informationen werden dann vom Blutdruckvorhersagemodell verwendet, um den Blutdruck zu berechnen. Abhängig von den Verwendungsfällen kann optional die EKG-Spitzenerfassung verwendet werden, z.B. als ein Auslöser für die SKG-Erfassung. Für den Rest dieses Dokuments werden Spitzen von Interesse, welche entweder durch SKG oder BKG erlangt werden, als J-Spitzen bezeichnet. Drei der wichtigen Arten von Spitzen innerhalb der zeitabhängigen Bewegungswellenform, welche SKG und BKG darstellt, sind: J_x-Spitze für die Beschleunigung in der X-Achse (auch als Kopf-Fuß-Achse bezeichnet), J_y-Spitze für die Beschleunigung in der Y-Achse (auch als Links-Rechts-Achse bezeichnet) und J_z-Spitze für die Beschleunigung in der Z-Achse (auch als Dorsoventralachse bezeichnet). Die J_z-Spitze steht für die Zeit, wenn sich das Herz zusammenzieht. Sie kann auch zusammen mit dem EKG-Signal dazu verwendet werden, wichtige kardiale Aktivitäten, wie zum Beispiel das Vorausstoßintervall (PEP) und die dieses beeinflussenden Parameters, wie zum Beispiel Hormone, Vorlast, Nachlast etc. zu untersuchen. Die J_x-Spitze bezeichnet den Zeitpunkt, an welchem das Blut aus dem Herzen gepumpt wird und die Bögen des Aorta-Blutgefäßes erreicht. Die J_z-Spitze des Beschleunigungsmessers kann auch dazu verwendet werden, den Start der Messung auszulösen. Einige der informativeren Merkmale, welche das Spitzenerfassungsmodell dazu verwendet, Spitzen von Wichtigkeit in den BKG-, EKG- und SKG-Signalen zu identifizieren, umfassen Rohwerte, abgeleitete Werte, Steigungen, Änderungsraten der Signalamplitude, Motive, Merkmale mit gleitendem Durchschnitt, Abstände zu verschiedenen Spitzen des Signals und so weiter. Lineare und nichtlineare Klassifikationsmodelle, wie zum Beispiel logistische Regression, Unterstützungsvektormaschinen (SVM), Klassifikations- und Regressionsbäume (CART), neuronale Netzwerk, etc., verwenden die obigen Merkmale als Eingang, um die Spitzen vorherzusagen. 6 zeigt ein Beispiel eines Graphen, welcher die Spitzen in einem EKG-Signal und die entsprechenden vorhergesagten Spitzen anzeigt. 7 ist ein Beispielgraph, welcher die Spitzenvorhersage für die Z-Achse von einem EKG-Signal zeigt. 8 ist ein Beispielgraph, welcher die Spitzenvorhersage für die X-Achse unter Verwendung der Z-Achsen-Daten zeigt.
Die Blutdruckvorhersage des statistischen Modells benutzt die Zeitstempel, welche die verschiedenen Spitzen in den Rohzeitseriensignalen identifizieren, als Eingang, um den Blutdruck zu berechnen. Die vom Modell verwendete Erkenntnis besteht darin, dass das Zeitintervall (von der Kontraktion des Herzens zu dem Zeitpunkt, an welchem das Blut durch die Bögen des Aorta-Blutgefäßes strömt) umgekehrt mit dem Blutdruck korreliert. Eine lineares oder nichtlineares Regressionsmodell, wie zum Beispiel eine Konturenregression, kann dazu verwendet werden, diese Funktion zu modellieren.
Die Kontexterfassungsfunktion des datengesteuerten Modells ermöglicht eine fortgesetzte Blutdrucküberwachung, indem der Einfluss der Änderung der Umgebungsbedingungen und der Änderung der Aktivität des Subjekts auf die zeitabhängige Bewegungswellenform erfasst wird. Die Kontexterfassungsfunktion integriert heterogene Datenquellen von Umgebungssensoren, Sensoren, welche das Subjekt überwachen, um in Echtzeit Änderungen der Benutzeraktivität und auch externer Daten zu erfassen. Änderungen können häufig die Notwendigkeit mit sich bringen, verschiedene Spitzenerfassungsalgorithmen oder Parameter für kontinuierliche und exakte Überwachung des Blutdrucks zu verwenden, da verschiedene Arten von Mustern in der zeitabhängigen Bewegungswellenform erfasst werden.
Um die Notwendigkeit zur Neukalibrierung des datengesteuerten Modells zur Berücksichtigung von Änderungen im Lebensstil des überwachten Subjekts zu umgehen, wird eine Konzeptdrifterfassung und Anpassungsfunktion integriert. Konzeptdrift bezieht sich auf die Beziehung zwischen der unabhängigen Eingangsvariablen und der modellierten Reaktionsvariablen. Die Konzeptdrifterfassungsfunktion ermöglicht dem datengesteuerten Modell, die Sachdienlichkeit zu gewährleisten, indem Änderungen im modellierten Konzept verfolgt werden. Dies ist wichtig in einer Streaming-Struktur, welche für Erfahrungskonzeptdrifts anfällig ist. In dieser Anwendung wird voraussichtlich eine Konzeptdrift beobachtet, wenn das überwachte Subjekt seinen Lebensstil abrupt oder allmählich im Laufe der Zeit verändert. Neben Lebensstiländerungen können auch Alterungserscheinungen des Sensors kompensiert werden. Dies kann in festgelegten Zeitintervallen basierend auf bekannten Alterungsdaten des Sensors erfolgen, oder zum Beispiel dann, wenn die Erfassungsgenauigkeit abnimmt.
Ansätze basierend auf dem Testen von Hypothesen, welche Änderungen in der Verteilung von Eingangs- und Ausgangsdatenströmen verfolgen, und Modellparameter werden dazu verwendet, das Auftreten einer Konzeptdrift zu erkennen. Die Erfassung einer Konzeptdrift wird dazu verwendet, das überwachte Subjekt über den Einfluss der Änderungen seines/ihres Lebensstils auf den Blutdruck und das kardiale System zu informieren. Konzeptdrifterfassung und Anpassungsansätze, wie zum Beispiel der hierarchische, lineare Vier-Raten- (HLFR- ) Ansatz, welcher adaptive SVM in der Struktur verwendet, können dazu verwendet werden, das datengesteuerte Modell dynamisch zu adaptieren, damit es weiterhin exakte Blutdruckmessungen liefert, ohne eine explizite Neukalibrierung zu benötigen, wenn es Änderungen im Lebensstil oder Eigenschaften des überwachten Subjekts gibt. The I/O-Schnittstelle präsentiert die Ergebnisse aus den Modellen in einem relevanten Format, welches für das Subjekt von Interesse ist. Die Ausgabe kann relevante Blutdruckwerte oder andere Gesundheitswerte, Kontexterfassungswerte, Kalibrierungswerte, etc. umfassen.
Im System 500 von 5 sind die Aktivitäts- und Kontexterfassungs-, die Blutdruckberechnungs-, die Spitzenmusterberechnungs- und die Konzeptdrifterfassungsfunktionen als Module umgesetzt. Wie in 5 abgebildet, weist das statistische Modell, welches durch das Steuersystem umgesetzt wird, ein Aktivitäts- und Kontexterkennungs- (ACD-) Modul 502, ein Blutdruckberechnungs-(BPE-) Modul 504, ein Spitzenmustererfassungs- (PPD-) Modul 506 und ein Konzeptdrifterfassungs- (CDD-) Modul 508 auf.
Das PPD-Modul ist ein multivariater Zeitspitzenmustererfasser. Ein Algorithmus, welcher im PPD-Modul umgesetzt wird, ist in 11 abgebildet. Das PPD-Modul erfasst x- und z-Spitzen unter Verwendung von Beschleunigungsmesserwerten als Eingang. Die erfassten Spitzen von z und x entsprechen den Spitzen in Signal z und x, welche vom Modul BPE verwendet werden, um die Massendurchlaufzeit (MTT) zu berechnen. Das PPD-Modul ist ein deterministisches Model, das eine Funktion des Wahrscheinlichkeitsvektors (ρ(x) und ^(z)) ist, welcher aus dem Beschleunigungsmessersignal x beziehungsweise z erzeugt wird. Das Element von ρ(x) und ρ(z) entspricht einem Score-Vektor, welcher unter Verwendung der vorhergehenden ‚i‘ Verzögerungs-Messungen vom Beschleunigungsmessersensor berechnet wird, um Spitzen von Interesse zu erfassen. Der Score-Vektor erfasst die Wahrscheinlichkeit, ob die jeweilige Instanz des Beschleunigungsmessersignals die lokale und globale Spitze ist, ob sie eine Mindest- oder Maximalspitze ist, den Abstand zu Referenz- und benachbarten Spitzen in x und z, und Ableitungen des Gradienten der Spitze quer über ein ‚i‘ Verzögerungsfenster.
Der Wert von ‚i‘ ist abhängig von der Abtastrate (SR) des Beschleunigungsmessersignals und dem erwarteten Wert für die Herzfrequenz $(\hat{H R})$
des Benutzers, sodass $\frac{\hat{H R} * S R}{60} > i > \frac{\hat{H R} * S R}{2 * 60} .$
Das PPD-Modul erfasst ein betreffendes Spitzenmuster im Signal x zum Zeitpunkt ‚t‘, wenn die Wahrscheinlichkeit P(ρ_t-Δ(z)) > τ, und die Wahrscheinlichkeit P(ρ_t(x)) > τ, sodass $Δ \sim \frac{\hat{H R} * S R}{60 * δ} .$
Die Abhängigkeit stellt sicher, dass das betreffende Muster in z vorangestellt ist und ungefähr im Abstand $\frac{\hat{H R} * S R}{60 * δ}$
vom Auftreten des betreffenden Spitzenmusters im Signal z angeordnet ist. δ ist >2 und stellt die erwartete Frequenz der Massendurchlaufzeit (MTT) dar.
Die Berechnung der Wahrscheinlichkeit wird offline erlernt und als ein Modell im PPD-Modul gespeichert. Der bivariate Ausgangsstrom des PPD-Moduls (f(z, x)) wird zum Blutdruckberechnungsmodul (BPE) und zum Konzeptdrifterfassungsmodul (CDD) gesendet. Zusätzlich zum Beschleunigungsmesser kann das PPD-Modul optional auch Signale vom Aktivitäts- und Kontexterfassungsmodul (ACD) und vom Konzeptdrifterfassungsmodul (CDD), Hilfsumgebungssensorsignale und von einem Eingangskanal zum Modifizieren von Gewichtungen und Konstanten, welche das Modell im PPD darstellen, empfangen. Eingaben vom ACD-Modul signalisieren eine Änderung in Aktivitäts- oder Umgebungsfaktoren, welche den Benutzer betreffen. Eine bedeutende Änderung würde die Verwendung unterschiedlicher Einstellungen des Modells im PPD-Modul für eine fortlaufende optimale Erfassung der betreffenden Spitzenmuster im z- und im x-Signal notwendig machen.
Das CDD-Modul ist ein Konzeptdriftdetektor, welcher Änderungen in den Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen p(z), p(x), der gemeinsamen Wahrscheinlichkeit P(z, x) des z- und des x-Signals des Beschleunigungsmessers und der Verteilung des Ausgangs vom PPD P(f(z, x)), erfasst. Die Idee besteht darin, dass die Änderungen in der gemeinsamen Wahrscheinlichkeit P(f_z(z,x),z), P(f_x(z, x), x) oder P(f(z, x)) eine Änderung im Konzept, welches die Beziehung zwischen z und x beschreibt, signalisieren würde. Teststatistiken werden dazu verwendet, die Fehlerrate der gemeinsamen Verteilungen zu überwachen. Der Zweck des CDD-Moduls besteht darin, den Blutdruckberechner wissen zu lassen, falls eine Änderung der Position/des Kontakts/der Effizienz/der Leistung der Beschleunigungsmessersensoren und anderer Eingangssensoren aufgetreten ist, welche in einer Abweichung der Messungen, welche von diesen Sensoren ausgegeben werden, resultieren kann. Zum Beispiel kann aufgrund der allmählichen Neupositionierung der Verschlechterung der Sensoren eine allmähliche Drift der Messungen in 9 auftreten.
Eine Ausführungsform eines Algorithmus, welcher im CDD-Modul umgesetzt wird, ist in 12 abgebildet. Das zugrundeliegende Konzept für die CDD-Strategie ist unkompliziert: Unter einem stabilen Konzept (d.h. P(x_t,y_t) bleibt unverändert) und den betreffenden vier Raten der Konfusionsmatrix (Wahr-positiv-Rate (TPR), Wahr-negativ-Rate (TNR), Falsch-positiv-Rate (FPR) und Falschnegativ-Rate (FNR) bleiben {P_TPR,P_TNR,P_PPV, P_NPV} im Laufe der Zeit gleich. Somit impliziert eine bedeutende Veränderung irgendeines der Werte P*( *∈ {TPR, TNR, PPV, NPV}), eine Änderung der zugrundeliegenden gemeinsamen Verteilung P(x_t,y_t) oder des Konzepts. Genauer gesagt führt LFR an jedem Zeitpunkt t statistische Tests mit der folgenden Null- und Alternativhypothese durch: $H_{0} : \forall_{*}, P ({\hat{P}}_{*}^{(t - 1)}) = P ({\hat{P}}_{*}^{(t)})$
$H_{A} : \forall_{*}, P ({\hat{P}}_{*}^{(t - 1)}) \neq P ({\hat{P}}_{*}^{(t)})$
$* \in {T P R, R N R P P V, N P V}$
Das Konzept ist unter H_O stabil und wird als eine potenzielle Drift aufweisend angesehen, falls H_A weiterhin gilt.
Die vier Raten {P_TPR , P_TNR , P_PPV , P_NPY } werden in irgendeiner geeigneten Weise berechnet. Als ein Beispiel können Hilfssensorsignale, wie zum Beispiel EKG, als die Referenzvariable (y) verwendet werden. Außerdem können die Teststatistiken unter Bezugnahme auf aus historischen Daten gelerntem ŷ← f(X,Ŵ) überwacht werden. Für die überwachten Teststatistiken unter Bezugnahme auf $\hat{Y_{1}} \leftarrow f_{1} (X, \hat{w})$
und $\hat{Y_{2}} \leftarrow f_{2} (X, \hat{w}),$
sind f₁ ,f₂ auf demselben X erlernte orthogonale Modelle. Die orthogonalen Modelle können in einem unverbundenen orthogonalen Raum der gekennzeichneten Daten erlernt werden. Diese Lösung erfordert keine Grundwahrheit und kein Pseudo-Äquivalent zur Nachverfolgung von Fehlern in der Vorhersage. Die orthogonalen Modelle werden unter Verwendung der ersten beiden orthogonalen Vektoren des Merkmalsraums (X) erlangt aus der Hauptkomponentenanalyse (PCA) erstellt.
Änderungspunkte im Eingangssignal, welche die Erfassung der Konzeptdrift unterstützen, wie zum Beispiel in 10 abgebildet, können durch Verfolgung der Änderung der Korrelation von Merkmalen (ρ(X)) und der Änderung in den Verteilungscharakteristika von Merkmalen (f_z (z, x), z), P(f_x(z,x),x) oder P(f(z,x)) naiv erfasst werden. Das CDD-Modul stellt dem PPD-Modul eine Rückmeldung bereit, um die Gewichtungen des Spitzenvorhersagemodels basierend auf den Änderungen der Konzeptdrift zu aktualisieren. Diese Aktualisierungen sind von inkrementeller Natur. Optional kann das CDD-Modul auch Aktualisierungen hinsichtlich der Kalibrierung empfangen, welche dazu verwendet werden können, eine Aktualisierung der Gewichtungen des PPD-Moduls auszulösen.
Das ACD-Modul ist ein Aktivitäts- oder Umgebungskontext-Änderungsdetektor. Der Zweck des Moduls ist es, die Haltung des Benutzers (auf der linken Seite liegend, auf der rechten Seite liegend, am Rücken liegend, sitzend, stehend, etc.) oder Änderungen der Aktivitäten des Benutzers (Laufen, Ergometer-Training, Joggen, etc.) oder bedeutender Umgebungsänderungen zu erfassen, welche die Leistung des PPD-Moduls möglicherweise beeinträchtigen würden. Das Modul kann entweder durch manuelle Eingaben des Benutzers oder durch Erfassung von Änderungen im Konzept der Umgebungs-/Hilfssensoren aktualisiert werden. Das Erfassen dieser Änderungen wird ähnlich wie beim CDD-Modul umgesetzt. Eine Ausführungsform eines Algorithmus, welcher im ACD-Modul umgesetzt wird, ist in 13 abgebildet.
Ein Algorithmus, welcher in den BPE-Modulen umgesetzt werden kann, ist in 14 abgebildet. Das BPE-Modul ist das Blutdruckberechnungsmodul, welches die identifizierten Spitzenmuster des z- und des x-Signals als Eingang verwendet, um den Blutdruck des Benutzers sowie die entsprechenden Statistiken und Vertrauensintervalle dieser Berechnungen zu berechnen. Die erfassten Spitzen von z und x werden von Modul BPE dazu verwendet, die Massendurchlaufzeit (MTT) zu berechnen. Ähnlich wie beim PPD-Modul begleitet abgesehen von den speziellen Eingangssignalen ein impliziertes Signal, welches den Zeitinformationen entspricht, die übrigen Eingangssignale. Das BPE-Modul berechnet Δ als Abstand zwischen den betreffenden Spitzen, welche in z und x erfasst werden, und überprüft, ob dieses Δ eine gültige MTT ist, wenn es vor dem Hintergrund zuvor berechneter MTT betrachtet wird. Die Ergebnisse von diesem Modul werden der Benutzerschnittstelle als das endgültige Ausgangssignal zugeführt.
Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der Offenbarung können auch nichtflüchtige computerlesbare Speichermedien oder ein maschinenlesbares Medium zum Tragen oder darauf Speichern computerausführbarer Anweisungen oder Datenstrukturen aufweisen. Solche nichtflüchtigen computerlesbaren Speichermedien oder maschinenlesbares Medium können beliebige verfügbare Medien sein, auf welche ein Computer für allgemeine Zwecke oder ein solcher für spezielle Zwecke zugreifen kann. Als Beispiel, aber nicht als Einschränkung, können solche nichtflüchtigen computerlesbaren Speichermedien oder ein solches maschinenlesbares Medium RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM oder andere optische Plattenspeicher, Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen oder ein beliebiges anderes Medium umfassen, welches dazu verwendet werden kann, gewünschte Programmkodemittel in der Form computerausführbarer Anweisungen oder Datenstrukturen zu tragen oder zu speichern. Kombinationen der obigen Beispiele sollten ebenfalls im Umfang der nichtflüchtigen computerlesbaren Speichermedien oder des maschinenlesbaren Mediums enthalten sein.
Ausführungsformen können auch in verteilten Datenverarbeitungsumgebungen praktiziert werden, in welchen Aufgaben durch lokale und entfernte Verarbeitungsvorrichtungen ausgeführt werden, welche durch ein Kommunikationsnetzwerk (entweder durch festverdrahtete Verbindungen, Drahtlosverbindungen oder eine Kombination daraus) miteinander verbunden sind.
Computerausführbare Anweisungen umfassen zum Beispiel Anweisungen und Daten, welche bewirken, dass ein Computer für allgemeine Zwecke, ein solcher für spezielle Zwecke, oder eine Verarbeitungsvorrichtung für spezielle Zwecke eine bestimmte Funktion oder Gruppe von Funktionen ausführt. Computerausführbare Anweisungen umfassen auch Programmmodule, welche von Computern in alleinstehenden oder in Netzwerk-Umgebungen ausgeführt werden. Im Allgemeinen umfassen Programmmodule Routinen, Programme, Objekte, Komponenten und Datenstrukturen etc., welche eine bestimmte Aufgabe ausführen oder bestimmte abstrakte Datentypen umsetzen. Computerausführbare Anweisungen, zugeordnete Datenstrukturen und Programmmodule stellen Beispiele der Programmkodemittel zum Ausführen von Schritten der hierin offenbarten Verfahren dar. Die bestimmte Reihenfolge solcher ausführbaren Anweisungen oder zugeordneten Datenstrukturen stellen Beispiele entsprechender Handlungen zur Umsetzung der in diesen Schritten beschriebenen Funktionen dar.
Während das Vorstehende unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht sich, dass diese Ausführungsformen der Veranschaulichung dienen und der Umfang der Offenbarung nicht auf diese beschränkt ist. Zahlreiche Variationen, Modifikationen, Hinzufügungen und Verbesserungen sind möglich. Ganz allgemein sind Ausführungsformen im Einklang mit den Patent im Zusammenhang mit bestimmten Ausführungsformen beschrieben worden. Der Funktionsumfang kann in verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung in Blöcken unterschiedlich getrennt oder kombiniert, oder unter Verwendung einer anderen Terminologie beschrieben werden. Diese und andere Variationen, Modifikationen, Hinzufügungen und Verbesserungen können im Umfang der Offenbarung gemäß ihrer Definition in den folgenden Ansprüchen enthalten sein.

Claims

System zur Überwachung von Vitalfunktionen, welches dafür ausgelegt ist, am Körper einer Person getragen zu werden, das System umfassend: mindestens einen Sensor, welcher dafür ausgelegt ist, mindestens einen Vitalfunktionsparameter in einer Person zu erfassen und Sensorsignale, welche den mindestens einen Vitalfunktionsparameter anzeigen, auszugeben; und ein adaptives Vitalfunktionsberechnungssystem, aufweisend: ein Spitzenmustererfassungsmodul, welches dafür ausgelegt ist, ein Spitzenmuster in den Sensorsignalen zu erfassen und ein Spitzenvorhersagesignal gemäß einem Spitzenvorhersagealgorithmus auszugeben; ein Vitalfunktionsberechnungsmodul, welches dafür ausgelegt ist, eine Vitalfunktion basierend auf dem durch das Spitzenmustererfassungsmodul erfassten Spitzenmuster zu berechnen; ein Aktivitäts- und Kontexterfassungsmodul, welches dafür ausgelegt ist, Änderungen in Umgebungsbedingungen und Aktivitätsniveaus der Person zu erfassen und ein Kontextsignal an das Spitzenmustererfassungsmodul auszugeben, wobei das Spitzenmustererfassungsmodul dafür ausgelegt ist, den Spitzenvorhersagealgorithmus basierend auf dem Kontextsignal zu aktualisieren; und ein Konzeptdrifterfassungsmodul, welches dafür ausgelegt ist, eine Drift in der berechneten Vitalfunktion zu erfassen und ein Driftsignal an das Spitzenmustererfassungsmodul auszugeben, wobei das Spitzenmustererfassungsmodul dafür ausgelegt ist, den Spitzenvorhersagealgorithmus basierend auf dem Driftsignal zu aktualisieren.
System nach Anspruch 1, wobei das Driftsignal einem Sensorkalibrierungssystem bereitgestellt wird, wobei das Sensorkalibrierungssystem dafür ausgelegt ist, den mindestens einen Sensor basierend auf dem Driftsignal zu kalibrieren.
System nach Anspruch 1, wobei das Aktivitäts- und Kontexterfassungsmodul dafür ausgelegt ist, Eingaben über eine Benutzerschnittstelle zu empfangen, wobei die Eingaben mindestens eine Umgebungsbedingung und/oder ein Aktivitätsniveau angeben.
System nach Anspruch 1, wobei die Vitalfunktion der Blutdruck ist.
System nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Sensor mindestens einen Beschleunigungsmesser aufweist.
System nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Sensor dafür ausgelegt ist, mindestens eines oder mehrere der Signale aus der Gruppe umfassend ein Elektrokardiogramm- (EKG-) Signal, ein erstes Bewegungssignal, ein zweites Bewegungssignal, ein Photoplethysmogramm- (PPG-) Signal, ein Seismokardiogrammsignal (SKG) und ein Ballistokardiogramm- (BKG-) Signal zu erfassen.
System nach Anspruch 1, wobei das Spitzenmustererfassungsmodul dafür ausgelegt ist, Spitzen, welche exakte Zeitstempel, wenn sich das Herz der Person zusammenzieht und/oder wenn Blut durch die Aorta des Herzens strömt, anzeigen, zu erkennen.
System nach Anspruch 1, wobei das Konzeptdrifterfassungsmodul dafür ausgelegt ist, eine Drift unter Verwendung eines hierarchischen, linearen Vier-Raten-Ansatzes zu erfassen.
Verfahren zum Überwachen von Vitalfunktionen einer Person, das Verfahren umfassend: Erfassen mindestens eines Vitalfunktionsparameters in der Person unter Verwendung mindestens eines Sensors; Erzeugen eines Spitzenvorhersagesignals basierend auf dem erfassten Vitalfunktionsparameter gemäß einem Spitzenvorhersagealgorithmus unter Verwendung eines Prozessors; Berechnen einer Vitalfunktion der Person basierend auf dem Spitzenvorhersagesignal; Ausgeben eines berechneten Vitalfunktionssignals; Erzeugen eines Kontextsignals, welches mindestens eine erfasste Umgebungsbedingung und/oder ein Aktivitätsniveau angibt; Erzeugen eines Driftsignals, welches die im berechneten Vitalfunktionssignal erfasste Drift angibt; und Aktualisieren des Spitzenvorhersagealgorithmus basierend auf dem Kontextsignal und dem Driftsignal unter Verwendung des Prozessors.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: Zuführen des Driftsignals zu einem Sensorkalibrierungssystem; und Kalibrieren des mindestens einen Sensors basierend auf dem Driftsignal.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: Empfangen einer Eingabe, welche die mindestens eine Umgebungsbedingung und/oder das mindestens eine Aktivitätsniveau angibt, über eine Benutzerschnittstelle.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Vitalfunktion der Blutdruck ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der mindestens eine Sensor mindestens einen Beschleunigungsmesser aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der mindestens eine Sensor dafür ausgelegt ist, mindestens eines oder mehrere der Signale aus der Gruppe umfassend ein Elektrokardiogramm- (EKG-) Signal, ein erstes Bewegungssignal, ein zweites Bewegungssignal, ein Photoplethysmogramm- (PPG-) Signal, ein Seismokardiogrammsignal (SKG) und ein Ballistokardiogramm- (BKG-) Signal zu erfassen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Spitzenvorhersagealgorithmus dafür ausgelegt ist, Spitzen, welche exakte Zeitstempel, wenn sich das Herz der Person zusammenzieht und/oder wenn Blut durch die Aorta des Herzens strömt, anzeigen, zu erkennen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei eine Drift unter Verwendung eines hierarchischen, linearen Vier-Raten-Ansatzes erfasst wird.