-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet der Ermittlung der Pulswellengeschwindigkeit (PWG) und der Pulstransitzeit (PTZ) zur Überwachung des Blutstroms und des Blutdrucks in einem Lebewesen. Im Besonderen betrifft die vorliegende Offenbarung das Gebiet der Ermittlung der Pulswellengeschwindigkeit und der Pulstransitzeit unter Verwendung von Hochfrequenzwellen.
-
Hintergrund
-
Der Blutdruck, also der Druck, der von zirkulierendem Blut auf die Wände z.B. einer Arterie ausgeübt wird, kann zusammen mit z.B. der Körpertemperatur, der Herzfrequenz (Puls) und der Atemfrequenz als wichtiger Vitalparameter bezeichnet werden. Ein Blutdruck, der von seinem normalen Bereich abweicht, kann auf ein oder mehrere bestehende oder drohende gesundheitliche Probleme eines Lebewesens (wie z.B. eines Menschen) hinweisen, und kann zu weiteren Problemen führen, wenn er nicht in angemessener Weise festgestellt wird und/oder unbehandelt bleibt. So kann beispielsweise ein niedriger Blutdruck (Hypotonie) auf eine innere Blutung oder eine Sepsis hinweisen. Ein hoher Blutdruck (Hypertonie) kann beispielsweise von Stress herrühren und zu einem erhöhten Risiko z.B. für Herzerkrankungen, Schlaganfall und/oder Nierenversagen beitragen. Wie von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) bestätigt, kann ein großer Prozentsatz von Erwachsenen weltweit Hypertonie erleiden, was sowohl zu einer erhöhten Morbidität als auch zu erhöhten Kosten führt.
-
Um den Blutdruck zu ermitteln, können invasive Verfahren wie z.B. intraarterielle Messungen durch eine Kanüle durchgeführt werden. Zu weiteren, nichtinvasiven Verfahren können z.B. auskultatorische oder oszillometrische Messungen unter Verwendung von externen Manschetten (Sphygmomanometern) und beispielsweise Stethoskopen zählen. Darüber hinaus können auch nichtinvasive Verfahren basierend auf dem Prinzip der Pulswellengeschwindigkeit (oder der entsprechenden Pulstransitzeit) durchgeführt werden, wobei der Blutdruck in einer Arterie (oder einem Arterienbaum) mit der Geschwindigkeit einer Druckpulswelle, die entlang der Arterie (oder dem Arterienbaum) läuft, in Zusammenhang gebracht wird.
-
Eine häufige Ermittlung des Blutdrucks kann für den Einzelnen lästig und/oder unpraktisch sein. Unter Berücksichtigung der obigen Ausführungen wird eine verbesserte, flexiblere, nichtinvasive und bequemere Art der Ermittlung der Pulswellengeschwindigkeit des Blutes (und z.B. des Blutdrucks) benötigt.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Der vorliegenden Offenbarung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die vorgenannten Anforderungen zumindest teilweise zu erfüllen. Diese und weitere Aufgaben werden durch ein System und eine Sitz- oder Liegeanordnung erfüllt, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen definiert sind. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
-
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann das System mindestens einen kapazitiven Sensor aufweisen, um ein erstes Signal zu liefern, das zumindest einen Teil einer elektrokardiographischen Wellenform eines Benutzers anzeigt.
-
Das System kann einen Hochfrequenzsender zum Senden einer Hochfrequenzwelle in den Körper des Benutzers aufweisen.
-
Das System kann einen Hochfrequenzempfänger aufweisen, um zumindest einen Teil der Hochfrequenzwelle zu empfangen, die von einer Arterie im Körper des Benutzers reflektiert wird, und um ein zweites Signal zu liefern, das die Ankunft einer Pulswelle an einer Stelle in der Arterie anzeigt.
-
Eine Pulstransitzeit des Benutzers kann durch das System gemäß der vorliegenden Offenbarung bestimmt (oder geschätzt) werden. Der mindestens eine kapazitive Sensor kann funktionieren, ohne dass er mit der Haut des Benutzers in physischem Kontakt steht, und er kann selbst dann das erste Signal liefern, wenn der Benutzer Kleidungsstücke wie ein T-Shirt, einen Pullover, eine Jacke oder Ähnliches trägt. Aus dem ersten Signal kann eine Zeit der Erzeugung einer Pulswelle beispielsweise durch einen ventrikulären Muskel bestimmt werden. Aus dem zweiten Signal kann eine Zeit der Ankunft der Pulswelle an einer Stelle in der Arterie bestimmt werden. Durch den Vergleich der Zeit der Erzeugung mit der Ankunft des Pulses kann die Pulstransitzeit bestimmt (oder geschätzt) werden, wenn die durch den Puls zurückgelegte Strecke bekannt oder in etwa bekannt ist.
-
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann das System eine Verarbeitungseinheit aufweisen, die ausgebildet ist, um basierend auf dem ersten Signal und dem zweiten Signal eine Pulstransitzeit (PTZ) zu bestimmen. Die Verarbeitungseinheit kann beispielsweise eine Software, eine Hardware oder eine Kombination hieraus enthalten, die sie zur Bestimmung der PTZ verwenden kann.
-
Durch die vorliegende Offenbarung kann die Pulstransitzeit des Benutzers bestimmt werden, ohne dass der Benutzer eines oder mehrere Kleidungsstücke abnehmen muss, und mit geringer Störung der weiteren Aktivitäten des Benutzers.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die Sitz- oder Liegeanordnung eine Stütze zum Stützen eines Benutzers aufweisen, wenn der Benutzer auf der Sitz- oder Liegeanordnung sitzt oder liegt.
-
Die Sitz- oder Liegeanordnung kann außerdem mindestens einen kapazitiven Sensor aufweisen, der an der Stütze vorgesehen ist, um ein erstes Signal zu liefern, das zumindest einen Teil einer elektrokardiographischen Wellenform des Benutzers anzeigt.
-
Die Sitz- oder Liegeanordnung kann darüber hinaus einen Hochfrequenzsender aufweisen, der an der Stütze vorgesehen ist, um eine Hochfrequenzwelle in den Körper des Benutzers zu senden.
-
Die Sitz- oder Liegeanordnung kann darüber hinaus einen Hochfrequenzempfänger aufweisen, der an der Stütze vorgesehen ist, um zumindest einen Teil der Hochfrequenzwelle zu empfangen, die von einer Arterie im Körper des Benutzers reflektiert wird, und um ein zweites Signal zu liefern, das die Ankunft einer Pulswelle an einer Stelle in der Arterie anzeigt.
-
Die Sitz- oder Liegeanordnung kann somit dazu ausgebildet sein, es zu ermöglichen, ein erstes Signal, das zumindest einen Teil einer elektrokardiographischen Wellenform des Benutzers anzeigt, und ein zweites Signal, das die Ankunft einer Pulswelle an einer Stelle in der Arterie anzeigt, zu empfangen, während ein Benutzer auf der Sitz- oder Liegeanordnung sitzt oder liegt. Somit können die ersten und zweiten Signale, die zur Bestimmung einer Pulstransitzeit des Benutzers verwendet werden können, erhalten werden, während der Benutzer die Sitz- oder Liegeanordnung für andere Aktivitäten benutzt.
-
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann der kapazitive Sensor mindestens eine erste kapazitive Elektrode und eine zweite kapazitive Elektrode aufweisen. Das erste Signal kann basierend auf einer differenziellen Messung von Signalen aus der ersten kapazitiven Elektrode und der zweiten kapazitiven Elektrode abgegeben werden. Durch die Verwendung von mindestens zwei kapazitiven Elektroden und einer differenziellen Messung kann ein gemeinsamer Rauscheffekt, der bei beiden Elektroden auftritt, reduziert werden, und der Signal-Rausch-Abstand in dem ersten Signal kann verbessert werden.
-
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann das System eine erste Stütze zum Stützen eines oberen Teils des Körpers eines Benutzers aufweisen. Das System kann auch eine zweite Stütze zum Stützen eines unteren Teils des Körpers des Benutzers aufweisen. Die Pulstransitzeit des Benutzers kann bestimmt werden, während der Benutzer das System für andere Aktivitäten benutzt.
-
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die erste Stütze beispielsweise einen Teil einer Rückenlehne einer Sitzanordnung bilden, und die zweite Stütze kann beispielsweise einen Teil eines Sitzes der Sitzanordnung bilden. Die Sitzanordnung kann beispielsweise ein Bürostuhl sein, und die Pulstransitzeit des Benutzers kann bestimmt werden, während der Benutzer mit Büroarbeit beschäftigt ist. Als ein weiteres Beispiel kann die Sitzanordnung ein Autositz sein, und die Pulstransitzeit des Benutzers kann bestimmt werden, während der Benutzer fährt.
-
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können die erste Stütze und die zweite Stütze eine Einheit bilden und beispielsweise einen Teil eines Betts bilden, um einen Benutzer im Liegen zu stützen. Die Pulstransitzeit des Benutzers kann dann bestimmt werden, während der Benutzer in dem Bett liegt, z.B. während er ruht oder schläft.
-
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann der mindestens eine kapazitive Sensor an der ersten Stütze vorgesehen sein. Dadurch, dass der mindestens eine kapazitive Sensor an der ersten Stütze vorgesehen ist, kann das erste Signal geliefert werden, während der Rücken des Benutzers von der ersten Stütze gestützt wird (z.B. wenn die Haut des Benutzers in der Nähe, aber nicht notwendigerweise in physischem Kontakt mit dem mindestens einen kapazitiven Sensor ist). Der mindestens eine kapazitive Sensor kann sich beispielsweise an der ersten Stütze an einer Position der Schultern oder des oberen Rückens eines Benutzers befinden, der normal sitzt oder liegt.
-
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann der mindestens eine kapazitive Sensor an der zweiten Stütze vorgesehen sein (z.B. am Sitz einer Sitzanordnung oder am Teil eines Betts). Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn der Benutzer eine dickere Jacke (z.B. eine Winterjacke) trägt, da die Erfassung nur durch eine dünnere Stoffschicht einer Hose oder durch einen Rock erfolgen muss.
-
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann der mindestens eine kapazitive Sensor an der ersten Stütze vorgesehen sein, und von dem Hochfrequenzsender und dem Hochfrequenzempfänger kann zumindest einer an der ersten Stütze an einer Position vorgesehen sein, die näher an der zweiten Stütze liegt als der mindestens eine kapazitive Sensor. So kann beispielsweise der mindestens eine kapazitive Sensor an einer Stelle der Schultern oder des oberen Rückens eines Benutzers vorgesehen sein, der normal sitzt oder liegt, und von dem Hochfrequenzsender und dem Hochfrequenzempfänger kann zumindest einer an einer Stelle des unteren Rückens und der Aorta desselben Benutzers vorgesehen sein.
-
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann von dem Hochfrequenzsender und dem Hochfrequenzempfänger zumindest einer an der zweiten Stütze vorgesehen sein. Dass von dem Hochfrequenzsender und dem Hochfrequenzempfänger zumindest einer an der zweiten Stütze vorgesehen ist, kann es beispielsweise ermöglichen, einen Blutpuls zu erfassen, der z.B. durch ein oberes Bein läuft, beispielsweise in einer femoralen Arterie oder einem Zweig der femoralen Arterie.
-
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann sich eine Mittellinie der ersten Stütze entlang einer Längsrichtung der ersten Stütze erstrecken, und von dem Hochfrequenzsender und dem Hochfrequenzempfänger kann zumindest einer an der ersten Stütze an einer Stelle innerhalb eines Abstands von der Mittellinie vorgesehen sein. Der Abstand von der Mittellinie kann z.B. 10 cm betragen. Der Abstand kann beispielsweise so gewählt werden, dass von dem Sender und dem Empfänger zumindest einer in ausreichender Nähe zur Aorta eines Benutzers vorgesehen ist, der normal sitzt oder liegt. Der Abstand kann auch größer sein als 10 cm, wenn der Sender und/oder der Empfänger so vorliegt bzw. vorliegen, dass das zweite Signal, welches die Ankunft der Pulswelle an einer Stelle in der Arterie anzeigt, immer noch ausgegeben werden kann.
-
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Verarbeitungseinheit so ausgebildet sein, dass sie die Pulstransitzeit als Differenz zwischen einer Ankunftszeit der Pulswelle an der Stelle in der Arterie und einer Zeit, die einem Peak in der elektrokardiographischen Welle des Benutzers entspricht, bestimmt. Der Peak in der elektrokardiographischen Welle kann beispielsweise eine R-Zacke (oder QRS-Zacke) sein. Es ist auch vorstellbar, dass andere Merkmale der elektrokardiographischen Welle des Benutzers verwendet werden können, um die Pulstransitzeit zu bestimmen.
-
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Verarbeitungseinheit außerdem dazu ausgebildet sein, einen Blutdruck des Benutzers basierend auf der bestimmten Pulstransitzeit zu ermitteln. Durch die Ermittlung des Blutdrucks kann es die vorliegende Offenbarung ermöglichen, einen Vitalparameter des Benutzers auf bequemere und weniger störende Weise zu überwachen, während der Benutzer z.B. andere Aktivitäten unter Verwendung des Systems (beispielsweise als Sitzanordnung oder als Bett) durchführt. Der ermittelte Blutdruck kann dem Benutzer beispielsweise auf einem Display präsentiert werden, oder kann unter Verwendung anderer Formen von interaktiven Vorrichtungen, wie z.B. eines Lautsprechers, eines haptischen Feedback-Systems, eines mechanischen Signals, eines elektromagnetischen Signals oder Ähnlichem, dem Benutzer präsentiert werden. Der ermittelte Blutdruck kann so protokolliert und gespeichert werden, dass er zu einem späteren Zeitpunkt empfangen (und analysiert) werden kann. Der Blutdruck kann kontinuierlich ermittelt werden, oder auf Anforderung des Benutzers, oder in ähnlicher Weise. Der Blutdruck kann aus der Pulstransitzeit (oder der Pulswellengeschwindigkeit, die umgekehrt proportional zur Pulstransitzeit sein kann) ermittelt werden, indem z.B. die Pulswellengeschwindigkeit mit der Dehnbarkeit eines Blutgefäßes in Zusammenhang gebracht wird.
-
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann der ermittelte Blutdruck ein relativer Blutdruck sein, d.h. er kann eine Erhöhung oder Senkung ausgehend von einer früheren Blutdruckmessung anzeigen, anstatt eines absoluten Maßes des Blutdrucks. Dies kann vorteilhaft sein, wenn z.B. ein Trend des Blutdrucks für relevanter gehalten wird als absolute Werte, oder wenn z.B. absolute Werte zusätzliche Kalibriervorgänge erfordern würden.
-
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Verarbeitungseinheit Zugriff auf ein Kalibrierprotokoll haben, das vorher bestimmte Pulstransitzeiten mit gleichzeitig aufgezeichneten, entsprechenden Blutdrücken in Zusammenhang bringt. Durch die Verwendung des Kalibrierprotokolls kann die Verarbeitungseinheit basierend auf den bestimmten Pulstransitzeiten z.B. den Blutdruck für den Benutzer bestimmen (oder schätzen), indem ein Tabellensuchvorgang (und z.B. auch ein oder mehrere Interpolationsschritte, falls erforderlich) durchgeführt wird.
-
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Kalibrierprotokoll auf bestimmten Pulstransitzeiten und entsprechenden Blutdrücken für den Benutzer basieren.
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft alle möglichen Kombinationen von hier erwähnten Merkmalen, einschließlich derer, die oben aufgelistet wurden sowie anderer Merkmale, die nachfolgend unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen noch beschrieben werden. Jede hier beschriebene Ausführungsform kann mit anderen, ebenfalls hier beschriebenen Ausführungsformen kombinierbar sein, und die vorliegende Offenbarung bezieht sich auch auf alle derartigen Kombinationen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnung
-
Die vorgenannten und weitere Aufgaben, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Sitzanordnung werden nachfolgend anhand der veranschaulichenden und keine Beschränkung darstellenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsformen erläutert, wobei auf die angehängte Zeichnung Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:
-
1 eine Ausführungsform eines Systems nach einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
-
2 eine Ausführungsform eines Systems nach einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
-
3 eine Ausführungsform eines Systems nach einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung; und
-
4 repräsentative, beispielhafte Signale für die Bestimmung/Ermittlung der Pulstransitzeit nach einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
-
In der Zeichnung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente verwendet, falls es nicht anders angegeben ist. Falls nicht ausdrücklich gegenteilig angegeben, zeigen die Zeichnungen nur solche Elemente, die notwendig sind, um die beispielhaften Ausführungsformen zu veranschaulichen, während andere Elemente im Interesse der Klarheit ausgelassen oder nur angedeutet sein können.
-
Ausführliche Beschreibung
-
Als Beispiele dienende Ausführungsformen werden nachfolgend ausführlicher unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen derzeit bevorzugte Ausführungsformen, doch die Erfindung kann in vielen unterschiedlichen Formen ausgeführt sein und sollte nicht als auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ausgelegt werden; vielmehr sind diese Ausführungsformen aus Gründen der Vollständigkeit und Gründlichkeit vorgesehen und vermitteln dem Fachmann vollständig den Umfang der Erfindung.
-
Einige Ausführungsformen eines Systems nach der vorliegenden Offenbarung werden nachfolgend hauptsächlich unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
-
1 zeigt eine Ausführungsform eines Systems 100 in Form eines Bürostuhls (eine Sitzanordnung). Das System 100 kann eine erste Stütze 110 und eine zweite Stütze 112 besitzen, die so angeordnet sein können, dass sie den Oberkörper und den Unterkörper eines Benutzers, der normal auf dem Bürostuhl sitzt, stützen. Hierbei bildet die erste Stütze 110 einen Teil der Rückenlehne des Bürostuhls und die zweite Stütze 112 bildet einen Teil des Sitzes des Bürostuhls. Der Bürostuhl bei dieser Ausführungsform ist auch mit Armlehnen, einer Kopfstütze und Rädern ausgestattet, aber einige oder alle dieser Elemente werden als optional verstanden und bilden nicht notwendigerweise einen Teil des Systems 100.
-
Das System 100 kann mindestens einen kapazitiven Sensor 120 aufweisen. Bei dieser Ausführungsform ist der mindestens eine kapazitive Sensor 120 an der ersten Stütze 110 vorgesehen, doch es ist auch vorstellbar, dass der mindestens eine kapazitive Sensor 120 an anderen Stellen vorgesehen sein kann, beispielsweise an der zweiten Stütze 112. Der kapazitive Sensor 120 weist eine erste kapazitive Elektrode 122 und eine zweite kapazitive Elektrode 124 auf, die in symmetrischer Anordnung zu beiden Seiten einer Mittellinie L vorgesehen sind, welche sich entlang einer Längsrichtung der ersten Stütze 110 erstreckt. Die Mittellinie L ist vorzugsweise auf eine Längsrichtung der Wirbelsäule eines Benutzers ausgerichtet, der normal auf der Sitzanordnung sitzt. Mit „normal sitzt“ soll hier gemeint sein, dass der Benutzer die Sitzanordnung 100 wie vorgesehen benutzt, d.h. dass er mehr oder weniger aufrecht sitzt, mit seinem Rücken zumindest teilweise an die erste Stütze 110 gelehnt, und seinem Gesäß zumindest teilweise durch die zweite Stütze 112 gestützt.
-
Das System 100 kann einen Hochfrequenzsender 132 und einen Hochfrequenzempfänger 134 aufweisen. Bei dieser Ausführungsform sind der Sender 132 und der Empfänger 134 an der ersten Stütze 110 vorgesehen, und zwar nahe beieinander und an einer Stelle auf der oder in der Nähe der Mittellinie L. Der Sender 132 und der Empfänger 134 sind als zwei separate Teile dargestellt, aber es ist vorstellbar, dass sie auch zu einem einzigen Teil, einem Transceiver, kombiniert sein können. Wenn sie als separate Teile vorliegen, müssen der Sender 132 und der Empfänger 134 nicht notwendigerweise nahe beieinander angeordnet sein, sondern können auch voneinander entfernt sein, solange die Hochfrequenzwelle, die von dem Sender 132 ausgegeben oder gesendet wird, noch von dem Empfänger 134 empfangen werden kann, nachdem sie von einer Arterie innerhalb des Körpers eines Benutzers, der normal auf der Sitzanordnung sitzt, reflektiert wurde. Es ist auch vorstellbar, dass von dem Sender 132 und dem Empfänger 134 zumindest einer an der ersten Stütze und von der Mittellinie L entfernt vorgesehen sein kann. So kann beispielsweise von dem Sender 132 und dem Empfänger 134 zumindest einer in einem Abstand von 10 cm von der Mittellinie L entfernt vorgesehen sein.
-
Hierbei kann ein Hochfrequenzempfänger und -sender beispielsweise Teil eines Continuous Wave-(CW-)Radars, eines modulierten (FM, PM, etc.) oder eines gepulsten (UWB-)Radars sein.
-
Das System 100 kann eine Verarbeitungseinheit 140 aufweisen. Die Verarbeitungseinheit 140 ist bei dieser Ausführungsform am unteren Teil der ersten Stütze 110 vorgesehen, doch es ist vorstellbar, dass die Verarbeitungseinheit 140 auch an anderen Stellen vorgesehen sein kann, beispielsweise an der zweiten Stütze 112, am Sockel, in einer Kopfstütze, Armlehne oder Ähnlichem, oder aber zusammen mit dem kapazitiven Sensor 120, dem Sender 132 oder dem Empfänger 134. Die Verarbeitungseinheit 140 kann beispielsweise in der ersten Stütze 110 verborgen sein, damit sie von außen nicht sichtbar ist, oder die Verarbeitungseinheit 140 kann von außen sichtbar sein. Es ist auch vorstellbar, dass die Verarbeitungseinheit 140 separat von dem in 1 dargestellten Bürostuhl vorgesehen ist.
-
Der mindestens eine kapazitive Sensor 120 (einschließlich z.B. der kapazitiven Elektroden 122 und 124) und/oder der Hochfrequenzsender 132 und -empfänger 134 (oder Transceiver) können derart vorgesehen sein, dass mindestens eines dieser Elemente von einer Außenseite des Stuhls sichtbar ist. Es ist auch vorstellbar, dass mindestens eines dieser Elemente so vorgesehen sein kann, dass es von der Außenseite des Stuhls nicht sichtbar ist und beispielsweise in der ersten Stütze 110 oder der zweiten Stütze 112 eingebettet ist.
-
Der mindestens eine kapazitive Sensor 120, der Hochfrequenzsender 132 und -empfänger 134 und die Verarbeitungseinheit 140 können z.B. unter Verwendung eines oder mehrerer Drähte oder durch drahtlose Verbindungen (basierend auf Bluetooth, IEEE 802.11 oder anderen geeigneten Protokollen oder Abwandlungen hiervon) miteinander verbunden sein. Falls durch Drähte verbunden, können die Bauteile beispielsweise in einer sternförmigen Topologie, mit der Verarbeitungseinheit 140 in der Mitte, verbunden sein. Es ist auch vorstellbar, dass andere Topologien verwendet werden können, wie z.B. ein Bus- oder Ringnetzwerk. Falls erforderlich, können Bauteile (wie z.B. der mindestens eine kapazitive Sensor 120, der Empfänger 134 und die Verarbeitungseinheit 140) jeweils oder zusammen die benötigten Komponenten aufweisen, die für die drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation oder für beides gebraucht werden.
-
Nachdem sie ein erstes Signal (das zumindest einen Teil einer elektrokardiographischen Wellenform des Benutzers anzeigt und es hierdurch ermöglicht, eine zeitliche Abstimmung des Ausstoßens von Blut aus dem linken Ventrikel in die Aorta herzuleiten) von dem mindestens einen kapazitiven Sensor 120 und ein zweites Signal (das die Ankunft einer Pulswelle an einer Stelle innerhalb einer Arterie des Benutzers anzeigt) von dem Hochfrequenzempfänger 134 empfangen hat, kann die Verarbeitungseinheit 140 basierend auf dem ersten Signal und dem zweiten Signal eine Pulstransitzeit (PTZ) als Zeitdifferenz von Ereignissen bestimmen, die von dem ersten Signal und dem zweiten Signal hergeleitet werden. Die PTZ kann auch eine Pulswellengeschwindigkeit anzeigen oder in diese umgewandelt werden, indem die PTZ mit einer bekannten Strecke in Zusammenhang gebracht wird, die von dem Blutstrom von der Aortenklappe bis zu der Stelle in der Arterie, an der die Ankunft der Pulswelle gemessen wird, zurückgelegt wird. Diese Strecke kann einer Strecke entlang der Mittellinie L zwischen dem kapazitiven Sensor 120 und dem Hochfrequenzempfänger 134 entsprechen oder mit dieser in Zusammenhang gebracht werden.
-
Die bestimmte PTZ kann dadurch weiter kommuniziert werden, dass beispielsweise die Verarbeitungseinheit 140 ein drittes Signal ausgibt, das die PTZ anzeigt, wobei z.B. eine Drahtverbindung oder eine drahtlose Verbindung (nicht dargestellt) Verwendung findet. Das dritte Signal kann verwendet werden, um beispielsweise die bestimmte (oder ermittelte) PTZ dem Benutzer unter Verwendung eines Displays, eines Lautsprechers oder einer anderen mechanischen, elektrischen oder elektromagnetischen Vorrichtung (z.B. einer haptischen Feedback-Vorrichtung o.Ä.) zu präsentieren. Das dritte Signal kann auch einer Speichereinheit oder einer weiteren Verarbeitungseinheit zugeführt werden, mit oder ohne Präsentation für den Benutzer.
-
Die Verarbeitungseinheit 140 kann separat von dem Bürostuhl in 1 vorgesehen sein, und die Verarbeitungseinheit 140 kann dann (oder in anderen Situationen) z.B. ein Smartphone, ein PDA, ein Laptop/Notebook oder Desktop-Computer oder Ähnliches sein.
-
Durch die vorliegende Offenbarung kann es das System 100 ermöglichen, die PTZ eines Benutzers zu bestimmen, während der Benutzer das System 100 für andere Aktivitäten benutzt (d.h. der Benutzer kann seine PTZ ermitteln lassen, während er auf dem Bürostuhl der Sitzanordnung in 1 sitzt, um Büroarbeit zu erledigen). Durch die Kombination des mindestens einen kapazitiven Sensors und des Hochfrequenzsenders und -empfängers ist es für den Benutzer nicht erforderlich, Kleidungsstücke (wie z.B. ein T-Shirt, einen Pullover oder eine Jacke) abzulegen, und die PTZ des Benutzers kann bestimmt werden, ohne dass der Benutzer seine tägliche Arbeitsroutine darauf abstimmen oder von dieser abweichen muss (es ist z.B. für den Benutzer nicht erforderlich, aufzustehen und/oder seinen Raum zu verlassen, um seine PTZ zu bestimmen). Dadurch, dass die bestimmte PTZ mit einem Blutdruck in Zusammenhang gebracht wird, kann der Blutdruck des Benutzers in der gleichen Weise bestimmt werden, und ein Vitalparameter des Benutzers kann mit wenigen oder keinen zusätzlichen Unannehmlichkeiten oder Schwierigkeiten für den Benutzer bestimmt und überwacht werden.
-
Obwohl das System 100 in 1 mit einem Bürostuhl dargestellt ist, kann ein System gemäß der vorliegenden Offenbarung auch einen Teil anderer Anordnungen bilden und/oder in bzw. mit anderen Anordnungen verwendet werden.
-
2 zeigt eine Ausführungsform eines Systems 200 in Form eines Betts (eine Liegeanordnung). Das System 200 kann eine Stütze besitzen, welche einen ersten und einen zweiten Teil aufweisen kann, die eine erste Stütze 210 und eine zweite Stütze 212 bilden. Der erste und der zweite Teil können in einer gemeinsamen Stütze integriert sein, wie z.B. einer Matratze des Betts. Der erste und der zweite Teil können jedoch auch separate Teile einer Bettkonstruktion sein, wie z.B. in einem einstellbaren Bett. Wenn die erste Stütze und die zweite Stütze einen Teil eines Betts bilden, können die vorstehend beschriebenen Vorteile stattdessen erreicht werden, wenn der Benutzer beispielsweise in dem Bett liegt, um zu ruhen oder beispielsweise zu schlafen. Es ist vorstellbar, dass ein derartiges Bett beispielsweise ein Krankenhausbett sein kann.
-
Die erste Stütze 210 kann einen Oberkörper des Benutzers stützen, und die zweite Stütze 212 kann einen Unterkörper des Benutzers stützen, wenn der Benutzer liegt.
-
Bei dieser Ausführungsform ist der mindestens eine kapazitive Sensor 220 an der ersten Stütze 210 vorgesehen, doch es ist vorstellbar, dass der mindestens eine kapazitive Sensor 220 auch an anderen Stellen vorgesehen sein kann, wobei er in der Lage ist, ein erstes Signal zu empfangen, das zumindest einen Teil einer elektrokardiographischen Wellenform des Benutzers anzeigt und es hierdurch ermöglicht, eine zeitliche Abstimmung des Ausstoßens von Blut aus dem linken Ventrikel in die Aorta herzuleiten.
-
Bei dieser Ausführungsform sind der Hochfrequenzsender 232 und der Hochfrequenzempfänger 234 an der ersten Stütze 210 vorgesehen, und zwar nahe beieinander und an einer Stelle auf der oder in der Nähe einer Mittellinie L‘, die sich entlang einer Längsrichtung der ersten Stütze 210 erstreckt. Der Sender 232 und der Empfänger 234 können an einer Position der ersten Stütze 210 angeordnet sein, wo ein unterer Rücken des Benutzers positioniert sein kann, wenn dieser liegt. Es versteht sich, dass der Sender 232 und der Empfänger 234 auch in einer alternativen Weise positioniert sein können, solange die Hochfrequenzwelle, die von dem Sender 232 ausgegeben oder gesendet wird, noch von dem Empfänger 234 empfangen werden kann, nachdem sie von einer Arterie innerhalb des Körpers eines Benutzers, der auf der Liegeanordnung liegt, reflektiert wurde. So können beispielsweise der Sender 232 und der Empfänger 234 in der ersten Stütze 210 angeordnet sein. Es ist auch vorstellbar, dass der Sender 232 und der Empfänger 234 zu einem einzigen Teil, einem Transceiver, kombiniert werden können.
-
Die Verarbeitungseinheit 240 ist bei dieser Ausführungsform am unteren Teil der ersten Stütze 210 vorgesehen, aber es ist vorstellbar, dass die Verarbeitungseinheit 240 auch an anderen Stellen vorgesehen sein kann, wie z.B. an der zweiten Stütze 212, an einem Bettgestell oder Ähnlichem, oder zusammen mit dem kapazitiven Sensor 220, dem Sender 232 oder dem Empfänger 234. Die Verarbeitungseinheit 240 kann separat von dem Bett in 2 vorgesehen sein, und die Verarbeitungseinheit 240 kann dann (oder in anderen Situationen) z.B. ein Smartphone, ein PDA, ein Laptop/Notebook oder Desktop-Computer oder Ähnliches sein.
-
3 zeigt eine Ausführungsform eines Systems 300 in Form eines Autositzes (eine Sitzanordnung). Das System 300 kann eine erste Stütze 310 (in Form einer Rückenlehne) und eine zweite Stütze 312 (in Form eines Sitzes) aufweisen, die dazu ausgebildet sein können, das Gesäß und den Rücken eines normal auf dem Autositz sitzenden Benutzers zu stützen, während dieser z.B. ein Auto fährt oder während er in einem Auto als Beifahrer mitfährt. Hierbei soll mit „Auto“ auch jegliches andere Fahrzeug gemeint sein, in dem ein Benutzer während der Benutzung sitzen kann (wie z.B. ein Boot, ein Zug oder ein Flugzeug).
-
Der Autositz bei dieser Ausführungsform ist mit einer Kopfstütze ausgestattet, was jedoch als optional verstanden wird.
-
Das System 300 kann mindestens einen kapazitiven Sensor 320 aufweisen. Bei dieser Ausführungsform ist der mindestens eine kapazitive Sensor 320 an der zweiten Stütze 312 vorgesehen, doch es ist vorstellbar, dass der mindestens eine kapazitive Sensor 320 auch an anderen Stellen vorgesehen sein kann, wie z.B. an der ersten Stütze 310. Der kapazitive Sensor 320 weist eine erste kapazitive Elektrode 322 und eine zweite kapazitive Elektrode 324 auf, die zumindest einen Teil einer elektrokardiographischen Wellenform des Benutzers, der normal auf dem Autositz sitzt, erfassen und messen kann. Hier und bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann der mindestens eine kapazitive Sensor 320 auch weniger oder mehr als zwei kapazitive Elektroden aufweisen.
-
Das System 300 kann einen Hochfrequenztransceiver 330 aufweisen. Bei dieser Ausführungsform ist der Transceiver 330 an der ersten Stütze 310 an einer Position vorgesehen, die sich ungefähr auf einer Mittellinie L‘‘ befindet, welche sich entlang einer Längsrichtung der ersten Stütze 310 erstreckt. Der Transceiver 330 weist einen Hochfrequenzsender und -empfänger auf (nicht dargestellt), und eine Hochfrequenzwelle, die von dem Transceiver 330 ausgegeben wird und von dem Transceiver 330 empfangen wird, nachdem sie von einer Arterie im Körper eines normal auf dem Autositz sitzenden Benutzers reflektiert wurde. Wie vorstehend bereits erwähnt, ist es vorstellbar, dass der Transceiver an einer Position vorgesehen ist, die nicht in etwa auf der Mittellinie L‘‘ liegt, sondern beispielsweise in einem Abstand von 10 cm von der Mittellinie L‘‘. Wie ebenfalls bereits erwähnt, kann dieser Abstand auch größer sein, wenn die Funktion des Transceivers immer noch aufrechterhalten werden kann.
-
Das System 300 kann eine Verarbeitungseinheit 340 aufweisen. Bei dieser Ausführungsform ist die Verarbeitungseinheit 340 an der Seite der zweiten Stütze 312 vorgesehen, obwohl es auch vorstellbar ist, dass die Verarbeitungseinheit 340 an anderen Stellen vorgesehen ist, wie z.B. an der ersten Stütze 310 oder dem Sockel des Autositzes. Die Bauteile (zumindest der mindestens eine kapazitive Sensor 320, der Transceiver 330 und die Verarbeitungseinheit 340) können drahtgebunden oder drahtlos miteinander verbunden sein (wie vorstehend bereits beschrieben).
-
Die Verarbeitungseinheit 340 kann ein separates Bauteil sein (wie z.B. ein Mikroprozessor o.Ä.), oder ein Bauteil, das bereits in einem Fahrzeug installiert ist, in das der Autositz gemäß dem System 300 eingebaut werden kann. Die Verarbeitungseinheit 340 kann beispielsweise ein Teil des Medien- und Entertainment-Systems des Fahrzeugs sein, oder ein Teil eines anderen Bordcomputers. Die Kommunikation zwischen den Bauteilen 320, 330 und 340 oder zwischen der Verarbeitungseinheit 340 und anderen Bordcomputern in einem Fahrzeug kann beispielsweise – zusätzlich oder als Alternative zu einer separaten drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikation – erfolgen, indem der in das Fahrzeug eingebaute Bus (z.B. über CAN, LIN, GMLAN o.Ä.) verwendet wird. Es ist vorstellbar, dass die Bauteile 320, 330 und 340 jeweils oder zusammen zusätzliche Komponenten aufweisen, die für eine derartige Kommunikation erforderlich sind.
-
Dadurch, dass die Sitzanordnung 300 mit einem Bus in dem Fahrzeug verbunden wird, ist es vorstellbar, dass beispielsweise die bestimmte PTZ auf dem Bus bereitgestellt und dem Benutzer unter Verwendung des Medien- und Entertainment-Systems des Fahrzeugs o.Ä. präsentiert werden kann. Dadurch, dass der Blutdruck mit der PTZ in Zusammenhang gebracht wird, gilt dies auch für den Blutdruck des Benutzers, der auch (oder stattdessen) dem Benutzer präsentiert werden kann.
-
Obwohl die Systeme 100 und 300 hier als Sitzanordnungen in Form eines Bürostuhls und eines Autositzes dargestellt wurden und das System 200 als Liegeanordnung dargestellt wurde, ist es vorstellbar, dass derartige Sitz- oder Liegeanordnungen nicht notwendigerweise Teil eines Systems gemäß der vorliegenden Offenbarung sind. Ein System kann beispielsweise lediglich mindestens eine kapazitive Elektrode, einen Hochfrequenzsender und einen Hochfrequenzempfänger aufweisen und in einer bereits existierenden Sitzanordnung oder z.B. einem Bett oder einer anderen geeigneten Liegeanordnung installiert werden.
-
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf 4 mehr Details über die Bestimmung/Ermittlung der PTZ beschrieben. 4 zeigt beispielhafte Signale 410 und 420, wie sie von einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ausgegeben werden.
-
Ein erstes Signal 410 kann durch den mindestens einen kapazitiven Sensor 120, 220, 320 ausgegeben werden und zeigt zumindest einen Teil einer elektrokardiographischen Wellenform des Benutzers an. In 3 zeigt das erste Signal 410 drei Peaks (R-Zacken) einer derartigen Wellenform an. Ein zweites Signal 420 kann durch einen Hochfrequenzempfänger 134, 234, 330 ausgegeben werden und zeigt die Ankunft einer Pulswelle an einer Stelle in einer Arterie des Benutzers an. In 4 zeigt das zweite Signal mindestens zwei Peaks, wobei jeder Peak in dem zweiten Signal 420 sich zwischen Peaks des ersten Signals 410 befindet. In 4 entspricht die horizontale Achse der Zeit, während die vertikale Achse den Amplituden der jeweiligen Signale 410 und 420 entspricht.
-
Das erste Signal 410 kann verwendet werden, um beispielsweise die Erzeugung eines Blutpulses durch einen ventrikulären Muskel im Herzen des Benutzers zu erfassen. Der mindestens eine kapazitive Sensor 120, 220, 320 kann beispielsweise die elektrischen Signale registrieren, die von einer Depolarisation des ventrikulären Muskels herrühren, und die Signalamplitude kann in dem ersten Signal 410 ausgegeben werden.
-
Das zweite Signal 420 kann beispielsweise die Amplitude einer Hochfrequenzwelle anzeigen, die von dem Hochfrequenzempfänger 134, 234, 330 empfangen wird, nachdem sie von der Wand einer Arterie reflektiert wurde. Wenn der Blutpuls die Arterie an einer Stelle der Reflexion der Hochfrequenzwelle erreicht, kann sich die Größe der Arterie (d.h. deren Durchmesser) erhöhen. Als Folge wird der Abstand zwischen dem Hochfrequenzempfänger 134, 234, 330 und der Wand der Arterie verringert, was zu einer Erhöhung der empfangenen Signalstärke (der reflektierten Hochfrequenzwelle) und zu einer Vergrößerung der Signalamplitude führt. Dies kann durch einen Peak in dem zweiten Signal 420 dargestellt werden. Nachdem der Blutpuls die Arterie an der Stelle der Reflexion passiert hat, kann der Abstand zwischen der Arterienwand und dem Hochfrequenzempfänger 134, 234, 330 wieder verringert werden, und die Amplitude kann kleiner werden. Von dem zweiten Signal 420 kann die Ankunft des Blutpulses (z.B. eine Pulsankunftszeit [pulse arrival time, PAT]) an der Stelle der Reflexion hergeleitet werden, z.B. durch Bestimmung der Position eines Peaks in dem zweiten Signal 420.
-
Durch das Ermitteln eines zeitlichen Abstands 430 zwischen einem Peak in dem ersten Signal 410 und einem Peak in dem zweiten Signal 420 kann die Zeit bestimmt werden, die der Blutpuls benötigt, um z.B. vom Herzen des Benutzers zu vorgenannter Stelle der Reflexion zu laufen. Dieser zeitliche Abstand 430 kann der Pulstransitzeit PTZ entsprechend oder diese anzeigen. Eine Verarbeitungseinheit 140, 240, 340 kann beispielsweise das erste Signal 410 und das zweite Signal 420 empfangen und die PTZ basierend auf dem ersten Signal 410 und dem zweiten Signal 420 bestimmen (oder ermitteln).
-
Basierend auf der bestimmten PTZ kann auch ein Blutdruck des Benutzers z.B. durch die Verarbeitungseinheit 140, 240, 340 ermittelt werden. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann der Blutdruck des Benutzers unter Verwendung eines Verhältnisses zwischen z.B. der Steifheit/Dehnbarkeit einer Arterie und der PTZ oder (PWG) ermittelt werden. Die Pulswellengeschwindigkeit (PWG) kann ermittelt werden, indem die Pulstransitzeit durch die Strecke geteilt wird, die der Blutpuls vom Herzen zu der vorgenannten Stelle der Reflexion zurücklegt. Diese zurückgelegte Strecke kann z.B. von der Position des Hochfrequenzempfängers 134, 234, 330 bekannt sein. Wenn beispielsweise die PWG ermittelt wird, kann der systolische Blutdruck (P) aus einem linearen Modell P = a × PWG + b ermittelt werden, wobei a und b Koeffizienten sind, die unter Verwendung von gemessenen Werten des Blutdrucks und der PWG für einen einzelnen Benutzer oder eine oder mehrere Gruppen von Benutzern hergeleitet werden können. Bei anderen Ausführungsformen können derartige Modelle nicht linear sein und weniger oder mehr Koeffizienten enthalten.
-
Bei einer oder vielen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Verarbeitungseinheit 140, 240, 340 Zugriff auf ein Kalibrierprotokoll haben, in dem Daten gespeichert sind, die vorher gemessene Werte des Blutdrucks mit gleichzeitig gemessenen Werten der PTZ (oder PWG) in Zusammenhang bringen. Diese Messwerte können unter Verwendung von anderen Vorrichtungen zur Messung des Blutdrucks, wie z.B. Manschetten, gesammelt werden.
-
Aus dem Kalibrierprotokoll können Koeffizienten (Parameter) für das Modell, das den Blutdruck und die PTZ (oder PWG) in Zusammenhang bringt, extrahiert werden. So können beispielsweise Daten, die in dem Kalibrierprotokoll gefunden werden, aus einer Gesamtzahl unterschiedlicher Benutzer gesammelt werden, und Durchschnittswerte oder andere repräsentative Größen können extrahiert werden. Hierdurch können Blutdruckermittlungen auch für neue Benutzer bereitgestellt werden, für die vorher keine Daten aufgezeichnet wurden. Bei anderen Ausführungsformen kann das Kalibrierprotokoll frühere Werte von Messungen des Blutdrucks und der PTZ (oder PWG) für den Benutzer enthalten, der die Sitzanordnung benutzt, und eine Kalibrierung des Modells kann dann für den speziellen Benutzer erreicht werden.
-
Es ist auch vorstellbar, dass die Kalibrierung auf regulärer Basis erfolgt und das Kalibrierprotokoll durch zusätzliche Messwerte in Form eines Updates ergänzt werden kann.
-
In einigen Situationen kann es schwierig sein, den absoluten Blutdruck aus der PTZ (oder der PWG) zu ermitteln, insbesondere, wenn für den speziellen Benutzer keine Kalibrierung durchgeführt wurde. Dies kann auf Änderungen der Größe, der Wanddicke der Arterien, des Alters und anderer physiologischer Aspekte zwischen unterschiedlichen Benutzern zurückzuführen sein, aber auch auf die spezielle räumliche Anordnung der Sensoren, die an der Bestimmung des Blutdrucks beteiligt sind. Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann der ermittelte Blutdruck stattdessen ein relativer Blutdruck sein. So kann beispielsweise der ermittelte Blutdruck nur relativ zu dem Wert eines vorher ermittelten Blutdrucks angegeben werden. Derartige relative Werte können aber immer noch nützlich sein, z.B. wenn der Trend des Blutdrucks wichtig ist und nicht dessen tatsächlicher Wert. Anders ausgedrückt, kann es interessant sein, zu wissen, ob ein Blutdruck ansteigt, sinkt oder unverändert bleibt, anstatt den exakten Wert zu kennen. Die kontaktfreie Durchführung der Bestimmung der Pulstransitzeit bei der Sitzanordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine derartige Verwendung attraktiv machen, da häufige, semikontinuierliche Messungen in unauffälliger Weise möglich sind, ohne dass der Benutzer zusätzlich spezielle Schritte unternehmen muss, um in der Nähe des Systems zu sein (während er z.B. in einer Sitzanordnung sitzt, in einem Bett liegt, o.Ä.).
-
Obwohl Merkmale und Elemente vorstehend in bestimmten Kombinationen beschrieben werden, kann jedes Merkmal oder Element auch ohne die anderen Merkmale und Elemente alleine verwendet werden, oder aber in verschiedenen Kombinationen mit oder ohne andere Merkmale und Elemente.
-
Darüber hinaus werden Variationen der offenbarten Ausführungsformen vom Fachmann, der die beanspruchte Erfindung in die Praxis umsetzt, verstanden und umgesetzt, indem er die Zeichnung, die Offenbarung und die angehängten Ansprüche studiert. In den Ansprüchen schließt das Wort „aufweisen“ keine anderen Elemente aus, und der unbestimmte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt keine Mehrzahl aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in voneinander unterschiedlichen abhängigen Ansprüchen genannt werden, weist nicht darauf hin, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch in vorteilhafter Weise verwendet werden könnte.
