DE202019103671U1 - Portable brain function monitor - Google Patents

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Abstract

Tragbares und transportables Gerät zur Überwachung von Gehirnfunktionen, das ein Kopfband und eine Muskelschlaufe aufweist, in denen eine Vielzahl an Graphen- und/oder photonische Sensoren in Textilstoff oder Edelstahl eingebettet sind, zum Detektieren zumindest von Veränderungen der Amplitude und Frequenz von Hirnströmen (Elektroenzephalogramm (EEG)) und Durchblutung vor Anfällen, wobei das Gerät dazu eingerichtet ist, vor bevorstehenden Anfällen zu warnen.

Figure DE202019103671U1_0000
Portable and portable brain function monitoring device having a headband and a muscle loop in which a plurality of graphene and / or photonic sensors are embedded in fabric or stainless steel for detecting at least changes in the amplitude and frequency of brain waves (electroencephalogram ( EEG)) and circulation before seizures, the device being set up to warn of impending seizures.
Figure DE202019103671U1_0000

Description

Dies ist eine kostengünstige, umweltfreundliche und nichtinvasive medizinische Erfindung, die dazu entwickelt ist, die Hirnfunktion und Hirndurchblutung festzustellen und zu überwachen. Sie ist sowohl transportierbar als auch tragbar.This is a low cost, environmentally friendly and non-invasive medical invention designed to detect and monitor brain function and cerebral blood flow. It is both portable and portable.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ermöglichen photonische Sensoren und Graphen-Sensoren, die auf der Kopfhaut platziert werden, die Detektion und Beschreibung von Hirnströmen und Durchblutung, die mit Leiden assoziiert sind.In this embodiment of the invention, photonic sensors and graphene sensors placed on the scalp allow the detection and description of brain currents and blood flow associated with ailments.

Außerdem wird diese Erfindung durch die Detektion von Muskelkontraktionen, Blutsauerstoffspiegeln, Herz- und Atemfrequenz mittels Graphen-Sensoren unterstützt.In addition, this invention is supported by the detection of muscle contractions, blood oxygen levels, cardiac and respiratory rates using graphene sensors.

Photonische und Graphen-Sensoren in einem von einem Individuum getragen Ring messen Muskelbewegungen, Blutsauerstoffspiegel, Herz- und Atemfrequenz. Eine solche Vorrichtung detektiert die Auswirkung abnormaler Hirnaktivität, wie zum Beispiel bei Anfällen oder einem Schlaganfall.Photonic and graphene sensors in a ring worn by an individual measure muscle movements, blood oxygen levels, cardiac and respiratory rates. Such a device detects the effect of abnormal brain activity, such as seizures or stroke.

Eine solche Ausführungsform ermöglicht Multimedia-Aufzeichnung der Auswirkung abnormaler Hirnaktivität auf den Träger und stellt damit einen visuellen Beweis eines Ereignisses, wie zum Beispiel eines Schlaganfalls oder eines Anfalls, bereit. Graphen-Sensoren detektieren, wenn sie auf beiden Seiten der Stirn platziert werden, Veränderungen in den Hirnströmen, die mit Schläfrigkeit assoziiert sind, und lösen einen hörbaren Vibrationsalarm und eine visuelle Aufzeichnung aus.Such an embodiment allows multimedia recording of the impact of abnormal brain activity on the wearer, thereby providing visual evidence of an event, such as a stroke or seizure. Graphene sensors, when placed on either side of the forehead, detect changes in the brainwaves associated with drowsiness and trigger an audible vibrating alarm and a visual record.

Medizinischer Hintergrund:Medical background:

Es gibt ungefähr einhundert Milliarden Neuronen. Sie kommunizieren miteinander, indem sie Elektrizität in der Größenordnung von Mikrovolt erzeugen. Das Elektroenzephalogramm (EEG) ist eine Aufzeichnung davon in einem Kurvenverlauf, doch zuerst müssen sie verstärkt werden. Die resultierende Aufzeichnung weist ein bestimmtes diagnostisches Muster auf. Ein EEG wird als eine Hilfestellung für eine gute Anamnese bei der Diagnose und Nachsorge von Personen mit Epilepsie verwendet. Es findet andere Verwendung, wie zum Beispiel beim Überwachen von jenen, die eine Kopfverletzung oder einen Schlaganfall erlitten haben, an einen Hirntumor leiden sowie bei der Diagnose von Hirntot.There are about one hundred billion neurons. They communicate with each other by generating electricity on the order of microvolts. The electroencephalogram (EEG) is a record of it in a curve, but first they need to be amplified. The resulting record has a particular diagnostic pattern. An EEG is used as an aid to a good history in the diagnosis and follow-up of people with epilepsy. It has other uses, such as monitoring brain tumors or strokes, suffering from a brain tumor, and diagnosing brain dead.

Bei dem herkömmlichen Verfahren zum Aufzeichnen in EEG-Abteilungen werden gewöhnlich etwa zwanzig oder mehr Elektroden auf die Kopfhaut des Patienten geklebt. Sie werden in einem international angewendeten Muster von der Stirn zum Hinterkopf angeordnet. Eine solche Aufzeichnung wird von Wellenmustern, die durch Rauschen und Körperbewegungen verursacht werden, verfälscht. Die resultierende Aufzeichnung wird von einem erfahrenen Neurophysiologen, der in der EEG-Technik ausgebildet ist, bewertet.In the conventional method for recording in EEG departments, usually about twenty or more electrodes are adhered to the patient's scalp. They are arranged in an internationally applied pattern from the forehead to the back of the head. Such a recording is corrupted by wave patterns caused by noise and body movement. The resulting record is evaluated by an experienced neurophysiologist trained in the EEG technique.

Dr. Carton, ein britischer Arzt in Liverpool, hat 1875 unter Verwendung eines Galvanometers bei Tieren entdeckt, dass das Hirn elektrische Signale erzeugt.Dr. Carton, a British physician in Liverpool, discovered in 1875 using an animal galvanometer that the brain produces electrical signals.

1929 entwickelte Dr. Hans Berger, ein deutscher Arzt, eine Aufzeichnung menschlicher Hirnströme, das Elektroenzephalogramm (EEG), unter Bezug auf Catons Forschung. Adrian und Mathews aus Cambridge im Vereinigten Königreich (VK) haben Bergers Arbeit bestätigt.In 1929, Dr. Hans Berger, a German physician, a record of human brain waves, the electroencephalogram (EEG), referring to Caton's research. Adrian and Mathews from Cambridge in the United Kingdom (UK) have confirmed Berger's work.

Unter den neurologischen Erkrankungen, die das Hirn betreffen, ist Epilepsie die häufigste. Anfälle sind das Resultat von Epilepsie, was 600.000 Menschen im VK, 5 Millionen in Europa, 2,6 Millionen in den USA und 50 Millionen weltweit betrifft. Bei einem Anfall kommt es zu einem plötzlichen Ausbruch elektrischer Aktivität, was zu Störungen des Bewusstseins, bei manchen zu Muskelkontraktionen, was als tonisch-klonische Bewegungen beschrieben wird, oder Grand-Mal -schweren epileptischen - Anfällen führen kann. Im VK allein sterben ungefähr 600 Menschen an Epilepsie. Bei einer Form von Epilepsie, die Absenceepilepsie oder Petit Mal genannt wird, treten Bewusstseinsstörungen auf, die nur ein paar wenige Sekunden andauern und somit oft nicht erkannt werden. Sie tritt häufiger bei Kindern auf. Veränderungen des Blutstroms, in einem Ausmaß, dass Hirnzellen mit Sauerstoff unterversorgt sind, wird von einer Vielfalt an Leiden ausgelöst. Bei schweren Leiden, wie zum Beispiel Status epilepticus, können andauernde Anfälle aufgrund des reduzierten Blutstroms, der Hirnschäden verursacht, zu Hirnschäden führen.Among the neurological diseases affecting the brain, epilepsy is the most common. Seizures are the result of epilepsy, affecting 600,000 people in the UK, 5 million in Europe, 2.6 million in the US and 50 million worldwide. A seizure causes a sudden burst of electrical activity, which can lead to disturbances of consciousness, in some to muscle contractions, what is described as tonic-clonic movements, or grand-times-severe epileptic seizures. In the UK alone, approximately 600 people die from epilepsy. In a form of epilepsy called Absence Epilepsy or Petit Mal, disturbances of consciousness occur that last only a few seconds and are therefore often not recognized. It occurs more often in children. Changes in blood flow, to the extent that brain cells are depleted of oxygen, are triggered by a variety of ailments. In severe conditions, such as status epilepticus, persistent seizures may cause brain damage due to reduced blood flow causing brain damage.

Zerebrovaskuläre Erkrankungen, wie zum Beispiel Schlaganfall, sind nach koronarer Herzkrankheit weltweit die häufigste Todesursache. Schätzungen der WHO ergeben über 5 Millionen Todesfälle aufgrund von zerebrovaskulären Unfällen, wie zum Beispiel einem Schlaganfall, was als eine lokale oder generalisierte Störung der Hirnfunktion über 24 Stunden oder länger, ohne eine offensichtliche Ursache außer dem zerebral vaskulären Ursprung, zum Tod führt, definiert ist.Cerebrovascular diseases, such as stroke, are the leading cause of death worldwide after coronary heart disease. WHO estimates that there are over 5 million deaths from cerebrovascular accidents, such as stroke, which is defined as a local or generalized disorder of brain function over 24 hours or more, with no apparent cause other than cerebral vascular origin causing death ,

Eine Blutung im Hirn kann zu Schäden in den betroffenen Bereichen führen, und eine solche Blutung zerstört bei Ausbreitung die Struktur und Funktion benachbarter Hirnbereiche. Subarachnoidalblutung ist eine Blutung in der Hirnhaut. Eine intraventrikuläre Blutung, die in der Höhle zwischen den zwei Hirnhälften auftritt, ist besonders häufig bei Frühgeborenen. Transitorische ischämische Attacken (TIA) sind eine mildere Form und können einem Schlaganfall vorausgehen. Die Erkennung ist wichtig, da sie die Möglichkeit bietet, einem Schlaganfall vorzubeugen.Hemorrhage in the brain can cause damage to the affected areas, and such bleeding, when spread, destroys the structure and function of adjacent areas of the brain. Subarachnoid hemorrhage is a hemorrhage in the meninges. Intraventricular hemorrhage, which occurs in the cavity between the two halves of the brain, is particularly common Preterm infants. Transient ischemic attacks (TIA) are a milder form and may precede a stroke. Recognition is important because it provides the opportunity to prevent a stroke.

Graphen-Sensoren und photonische Sensorenen sind die zwei Arten von Sensoren, die in dieser Erfindung verwendet werden. Während Graphen-Sensoren gut für die Detektion von Funktionen sind, sind photonische Sensoren besser für die Detektion der Blutzirkulation.Graphene sensors and photonic sensors are the two types of sensors used in this invention. While graphene sensors are good for detecting functions, photonic sensors are better for detecting blood circulation.

Bezüglich Photonik (Phos Griechisch für Licht) wird dem französischen Physiker Becquerel die Entwicklung der ersten photovoltaischen Zelle 1839 zugeschrieben. Maxwell aus Schottland beschreibt in „Eine dynamische Theorie des elektromagnetischen Feldes“ Licht als ein elektromagnetisches Feld. Im Energiespektrum befinden sich Photonen in der Mitte, wobei Radiowellen und Mikrowellen an dem unteren Ende und Röntgenstrahlen und Gammastrahlen an dem oberen Ende von Strahlung zu finden sind. Photon hat in der Medizin breite Anwendung gefunden, wie zum Beispiel in Lasern.Concerning photonics (Phos Greek for light), the French physicist Becquerel becomes the first photovoltaic cell 1839 attributed. Maxwell from Scotland describes light as an electromagnetic field in "A Dynamic Theory of the Electromagnetic Field". In the energy spectrum, photons are in the middle, with radio waves and microwaves at the bottom and X-rays and gamma rays at the top of the radiation. Photon has found wide application in medicine, such as in lasers.

Graphen ist ein Material aus Kohlenstoffatomen, das dünn, stark und ein sehr guter elektrischer Leiter ist. Es wurde an der University of Manchester von Professor Andre Geim und Professor Kostaya Novoselov entdeckt. Sie wurden 2004 mit dem Nobelpreis für ihre Erfindung ausgezeichnet. Es wurde wegen seiner Widerstandsfähigkeit und Leitfähigkeit für Verwendung in dieser Ausführungsform ausgewählt. Schlaganfall und Epilepsie sind zwei häufige Leiden, die sich auf das Hirn auswirken. Die Durchblutungsänderungen im Hirn sind schwer in den frühen Stadien einer Krankheit zu diagnostizieren. Schwere Epilepsie kann zu Schäden an Blutgefäßen führen und Hirnbereiche schädigen.Graphene is a carbon material that is thin, strong and a very good conductor of electricity. It was discovered at the University of Manchester by Professor Andre Geim and Professor Kostaya Novoselov. They were awarded the 2004 Nobel Prize for their invention. It was chosen for its resistance and conductivity for use in this embodiment. Stroke and epilepsy are two common conditions that affect the brain. Circulatory changes in the brain are difficult to diagnose in the early stages of a disease. Severe epilepsy can damage blood vessels and damage brain areas.

Stand der TechnikState of the art

Viglione et al haben 1975 ein Anfallwarnsystem beschrieben, das eine Mustererkennungstechnik basierend auf Fast-Fourier-Transformation (FFT) verwendet. Cohen et al beschreiben eine Spektralanalyse und das Erstellen von vier Basisbändern und Detektionsverfahren während operativer Eingriffe. Terry Thomas Jones beschreibt Detektionsverfahren unter Verwendung bestehender Software aus Handgeräten von Texas Instruments und Toshiba. Chenna Kesavalu Rajagopal, der Autor dieser Erfindung, hat eine tragbare, aber angeschlossene Hirnalarmvorrichtung beschrieben. Die Erfindung von Dracup et al, ein Vorhersage- und Detektionssystem beinhaltet einen Bewegungsdetektor und Beschleunigungsmesser. Das Verfahren, das von Litt und Kollegen beschrieben wurde, bezüglich Signalen, die von einem implantierten System erhalten werden, verwendet einen vorbestimmten Prozess des Identifizierens eines Vektors, um Anfälle vorherzusagen und zu detektieren. Leyde et all beschreiben eine implantierte Vorrichtung in ihrem Patent. Frei und Osario adaptieren eine Feedback-Steuervorrichtung mit „geschlossenem Kreislauf“ zum Detektieren von Störungen bei der Überwachung von neurologischen Signalen. Es ist eine Vorrichtung zum Eleminieren von Signalen schlechter Qualität.Viglione et al. In 1975 described a seizure warning system using a pattern recognition technique based on fast Fourier transform (FFT). Cohen et al describe spectral analysis and the construction of four baseband and detection techniques during surgical procedures. Terry Thomas Jones describes detection methods using existing handheld software from Texas Instruments and Toshiba. Chenna Kesavalu Rajagopal, the author of this invention, has described a wearable but attached brain alert device. The Dracup et al invention, a prediction and detection system, includes a motion detector and accelerometer. The method described by Litt and colleagues regarding signals obtained from an implanted system uses a predetermined process of identifying a vector to predict and detect seizures. Leyde et al describe an implanted device in their patent. Frei and Osario adapt a closed loop feedback control device to detect disturbances in the monitoring of neurological signals. It is a device for eliminating poor quality signals.

Die Erfindung von Kramer et al analysiert die Verwendung von Bewegungssensorsystemen, generischen Bewegungsmodellen und Beschleunigungsmessern. Das Vorhersage- und Detektionssystem von Echauz et al basiert auf einem Implantat. Warwick und Kollegen beschreiben ein vereinfachtes EEG-System, das eine Kopfbedeckung zum Überwachen und Melden, dass ein Schwellenwert für epileptiforme Aktivität erreicht wurde, ohne eine lesbare Anzeige aufweist. Eschauz et all beschreiben ein Reaktionssystem mit geschlossenem Kreislauf, das ein komplettes oder teilweises System beinhaltet. Die Erfindung von Kramer et all ist ein Epilepsiewarnsystem mit einem Detektions- und Analysesystem und einem Bewegungsdetektor. Die Erfindung von Warwick und Team integriert eine Basiseinheit mit einem vereinfachten EEG-System mit Elektroden in ihrem Anfallalarmsystem.The Kramer et al invention analyzes the use of motion sensor systems, generic motion models, and accelerometers. The Echauz et al prediction and detection system is based on an implant. Warwick and colleagues describe a simplified EEG system that has a headgear to monitor and report that an epileptiform activity threshold has been reached without a readable display. Eschauz et al describe a closed-loop reaction system that involves a complete or partial system. The Kramer et al invention is an epilepsy warning system with a detection and analysis system and a motion detector. The Warwick and Team invention integrates a base unit with a simplified EEG system with electrodes in its onset alarm system.

Das Trockensensor-EEG/EMG (Elektromyographie) und Bewegungserfassungssystem, das von Luo und Team erfunden wurde, detektiert Anfälle mittels GPS, Bewegungsdetektion unter Verwendung der Beschleunigungsmesstechnik. Es wird eine Brille verwendet, um die Anfalldetektionseinheit zusätzlich zu der Elektrodenplatzierung anzubringen. Die Verwendung bei einer Form von Epilepsie, die photosensitive Epilepsie genannt wird, bei der Anfälle durch helles Licht ausgelöst werden, ist beschrieben. Das EMG wird verwendet, um elektrische Ströme zu messen, die bei Muskelkontraktion erzeugt werden. Die vorliegende Erfindung, die hierin beschrieben ist, verwendet keine Bewegungsdetektion oder Elektromyographie, sondern eine amplitudenbasierte Detektion von ganzer Muskelkontraktion mittels Photonik- oder GraphenSensoren. Das Anfallüberwachungssystem von Kidmose et al ist für Anfälle resultierend von Hypoglykämie ausgelegt und verwendet eine implantierte Vorrichtung und ein Warnsystem für niedrigen Blutzuckerspiegel, als Hypoglykämie bezeichnet.The dry-sensor EEG / EMG (electromyography) and motion detection system invented by Luo and Team detects seizures using GPS, motion detection using accelerometer technology. Glasses are used to attach the seizure detection unit in addition to the electrode placement. Use in a form of epilepsy called photosensitive epilepsy, in which seizures are caused by bright light, is described. The EMG is used to measure electrical currents generated during muscle contraction. The present invention described herein does not use motion detection or electromyography, but amplitude based detection of whole muscle contraction using photonics or graphene sensors. The seizure monitoring system of Kidmose et al is designed for seizures resulting from hypoglycemia and uses an implanted device and a low blood glucose warning system called hypoglycemia.

Der waschbare, tragbare Biosensor von Picard et al basiert auf integrierter Photoplethysmographie und Detektion von Hautleitfähigkeit und Bewegungsdetektionstechnologie. Die Verwendung von Photonik- oder Graphen-Sensoren zum Detektieren von Durchblutung, Muskelkontraktionen in größeren oder kleineren Handmuskeln zum Detektieren von tonisch-klonischen Anfällen findet sich nicht im Stand der Technik.The Picard et al washable portable biosensor is based on integrated photoplethysmography and detection of skin conductance and motion detection technology. The use of photonics or graphene sensors to detect blood flow, muscle contractions in larger or smaller hand muscles to detect tonic-clonic seizures is not found in the prior art.

Beschreibung der Technologie der Erfindung: Description of the technology of the invention:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere eine tragbare und transportable Vorrichtung, die ein Kopfband und eine Muskelschlaufe mit einer Vielzahl von Graphen- und photonischen-Sensoren, die in Textilstoff oder Edelstahl eingebettet sind, aufweist. Solche Sensoren könnten auch in ein Kissen eingebettet sein, um eine Überwachung in der Schlafposition einer Person zu gestatten.The present invention relates to a device, in particular a portable and portable device comprising a headband and a muscle loop having a plurality of graphene and photonic sensors embedded in fabric or stainless steel. Such sensors could also be embedded in a pillow to allow monitoring in a person's sleeping position.

Die Auswahl an Sensoren, Graphen, photonisch, Anzahl und Platzierung solcher Sensoren, kann gemäß dem Patienten und der klinischen Bedingungen variieren.The choice of sensors, graphs, photonics, number and placement of such sensors may vary according to the patient and the clinical conditions.

Als ein Beispiel können zwei Graphen-Sensoren um den Kopf von Patienten mit Epilepsie platziert werden; zwei Graphen-Sensoren auf der Stirn können zum Überwachen von Wachheit verwendet werden.As an example, two graphene sensors can be placed around the head of patients with epilepsy; Two graphene sensors on the forehead can be used to monitor wakefulness.

Bei einer Ausführungsform können ein oder zwei photonische Sensoren verwendet werden, um allein die Durchblutung des Hirns zu überwachen.In one embodiment, one or two photonic sensors may be used to monitor solely the blood flow to the brain.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden ein Graphen- und ein photonischer Sensor in Kontakt mit Muskeln in den oberen und unteren Armen, inklusive Handgelenke und Finger, Oberschenkel, Bein oder Fußgelenk platziert, um die Muskelkontraktionen, Herzfrequenz, Atemfrequenz und Blutsauerstoffgehalt zu überwachen. Dies gestattet das Überwachen einer Form von Epilepsie, die als Grand-Mal-Anfälle bekannt ist, und einer Form eines Schlaganfalls, bei der Muskelschwäche (transitorische ischämische Attacke TIA) oder Paralyse dem Schlaganfall vorausgehen können. Eine verlangsamte Herzfrequenz und Atemstillstand (Apnoe) können zum Todführen. Bei einer Ausführungsform ist das Kissen mit Sensoren gesäumt. Solche Graphen- und photonische Sensoren um den Kopf, das Kissen und andere Körperregionen sind mittels Bluetooth oder anderen drahtlosen Mitteln mit einer Hardware verbunden, wobei eine Software mit künstlicher Intelligenz (KI), im Folgenden KI genannt, dazu in der Lage ist, die Hirnströme (EEG) und Durchblutung des Hirns zu lesen. Sie ist dazu programmiert, Muster, die mit Leiden assoziiert sind, zu erkennen. Die resultierende Maßnahme wird von der Art des Leiden, das von der KI identifiziert wird, bestimmt.In a preferred embodiment, a graphene and a photonic sensor are placed in contact with muscles in the upper and lower arms, including wrists and fingers, thighs, leg or ankle, to monitor muscle contractions, heart rate, respiratory rate and blood oxygen content. This allows monitoring of a form of epilepsy known as grand mal seizures and a form of stroke in which muscle weakness (transient ischemic attack TIA) or paralysis may precede the stroke. A slow heart rate and respiratory arrest (apnea) can lead to death. In one embodiment, the cushion is lined with sensors. Such graphene and photonic sensors around the head, pillow, and other body regions are connected to hardware via Bluetooth or other wireless means, with Artificial Intelligence (AI) software, hereafter referred to as KI, capable of controlling the brainwaves (EEG) and blood flow to the brain. It is programmed to recognize patterns associated with suffering. The resulting measure will be determined by the nature of the condition identified by the AI.

Die Graphen- und photonischen Sensoren sind effizienter in der Herstellung von Kontakt mit der Haut und sind für die Patienten komfortabler. Sie können in Textil- oder Edelstahlnetz-Kopfbänder eingebettet sein. Solche Materialien sind kostengünstig und können recycelt werden. Kleinste Spannungen eines elektrischen Strom, die an die Sensoren übertragen werden, werden verstärkt, Rauschen und andere Störungen werden gefiltert. Diese Erfindung weist ein Logikmodul auf, das in der Hardware enthalten ist, die an dem Kopfband, dem Kissen und anderen Körperbereichen, wie zum Beispiel den Gliedmaßen, positioniert ist.Graphene and photonic sensors are more efficient in making contact with the skin and are more comfortable for patients. They can be embedded in textile or stainless steel mesh headbands. Such materials are inexpensive and can be recycled. Smallest voltages of an electric current transmitted to the sensors are amplified, noise and other disturbances are filtered. This invention has a logic module included in the hardware that is positioned on the headband, the pillow, and other body portions, such as the limbs.

Die verstärkten Signale, die übertragen werden, erfahren weitere Verstärkung durch eine Abfolge von Vorverstärkern, Verstärkern und Filterung unter Verwendung von Doppel-Bandsperren, um Artefakte zu entfernen. Artefakte sind Signale, die von sich von den Signalen unterscheiden, die durch Gehirnaktivitäten hervorgerufen werden, zum Beispiel durch Bewegung verursacht, Geräusche aus der Umgebung oder wenn eine Elektrode entfernt wurde. Die Signale werden dann in der Hardware verarbeitet, wobei die KI die Hirnströme (EEG) und Durchblutung des Hirns ausliest, um das Folgende zu detektieren:

  1. a) Detektieren eines Vor-Anfall-Musters; die KI in dem System in dem Logikmodul erkennt intuitiv das Wellenmuster, das Anfällen vorherging, und sammelte diese in einer Wissensbasis. Es ist eine solche eingebaute Wissensbasis der Erkennung eines EEG-Musters eines Patienten, die das hörbare, vibrierende und visuelle Aufzeichnen in Erwartung von Anfällen auslöst;
  2. b) Detektieren von Anfällen, wenn voreingestellte Parameter von Amplitude und Frequenz länger als fünf Sekunden gegenwärtig sind;
  3. c) Zusammenfügen von Informationen von den photonischen- und Graphen-Sensoren, die auf dem Kopf, an Muskeln um die Arme, das Handgelenk, die Finger, die Beine und die Fußgelenke platziert sind.
The amplified signals that are transmitted undergo further amplification through a series of preamplifiers, amplifiers and filtering using double bandstop filters to remove artifacts. Artifacts are signals that are different from the signals that are caused by brain activity, such as movement, ambient noise, or when an electrode has been removed. The signals are then processed in hardware, with the AI reading the brain waves (EEG) and blood flow to the brain to detect the following:
  1. a) detecting a pre-seizure pattern; the AI in the system in the logic module intuitively recognizes the wave pattern that preceded seizures and collected them in a knowledge base. It is such a built-in knowledge base of recognizing a patient's EEG pattern that triggers audible, vibratory and visual recording in anticipation of seizures;
  2. b) detecting seizures when preset parameters of amplitude and frequency are present for more than five seconds;
  3. c) Merging information from the photonic and graphene sensors placed on the head, muscles around the arms, wrist, fingers, legs and ankles.

Es ermöglicht zeitnahe Vorhersage und Erkennung von Anfällen, vaskulären Behinderungen, wie zum Beispiel eine Obstruktion, die durch Thrombose verursacht wird, eine Blutung in das Hirn, Blutung in Räume im Hirn, Ventrikel genannt, Subarachnoidalraum oder Verengung von Blutgefäßen, was transiente Ischämie verursacht. All diese Änderungen in der Durchblutung können zusammen oder einzeln zum Tod führen, wenn sieunbehandelt bleiben.It allows timely prediction and detection of seizures, vascular disabilities, such as obstruction caused by thrombosis, brain hemorrhage, brain hemorrhage, ventricular bleeding, subarachnoid space, or narrowing of blood vessels, causing transient ischemia. All of these changes in blood flow together or individually can result in death if left untreated.

Anfällen kann durch übliche Notfallmaßnahmen, wie zum Beispiel Tropfen von Medizin, die in den Mund des Patienten gegeben werden können, behandelt oder vorgebeugt werden.Seizures may be treated or prevented by standard emergency procedures, such as drops of medicine that can be placed in the patient's mouth.

Die Stromversorgung für die Hardware in dem Kopfband, dem Kissen und der Schlaufe um die Muskeln an den Gliedmaßen wird mittels aufladbarer Batterien vorgesehen. Es kann unter Verwendung von Funkfrequenzen oder Bluetooth mit einem Telefon, einem Handheld, wie zum Beispiel einem Smartphone, einer Pflegeperson, die Behandlung durchführen kann, oder einem Computer verbunden werden, wobei die Informationen für eine nachfolgende Analyse gespeichert werden. Aufgezeichnete Daten, Multimediadaten, wie audiovisuelle Daten, können mittels drahtloser Übertragung an eine medizinische Einrichtung oder einen Notalldienst für medizinische Behandlung übertragen werden.The power supply for the hardware in the headband, the pillow and the loop around the muscles on the limbs is provided by means of rechargeable batteries. It may be connected to a telephone, a handheld device such as a smartphone, a caregiver who can perform treatment, or a computer using radio frequencies or Bluetooth with the information stored for subsequent analysis. Recorded data, multimedia data such as audiovisual data may be transmitted by wireless transmission to a medical facility or a medical emergency response service.

Diese Vorwarnung ermöglicht eine Behandlung, wie zwischen dem Patienten und dem Arzt vereinbart, um Anfälle zu beenden. Es gestattet der Person, zu einem sicheren Ort zu gehen und/oder eine Selbstmedikation, wie mit dem Arzt vereinbart, durchzuführen.This alert allows for treatment as agreed between the patient and the doctor to stop seizures. It allows the person to go to a safe place and / or perform self-medication as agreed with the doctor.

Diese Ausführungsform ist in der Lage, eine Multimediavorrichtung in dem Handgerät oder einem Computer auszulösen. Die EEG-Aufzeichnungen und visuelles Auftreten während Anfällen werden in einem Handgerät, wie zum Beispiel einem Smartphone, aufgezeichnet. Eine solche Kombination von visuellem Erscheinungsbild und EEG-Aufzeichnung bietet einen eindeutigen Beweis für Anfälle. Eine Multimedia-Videoaufzeichnung des Individuums während Anfällen und gleichzeitige EEG-Aufzeichnung zu diesem Zeitpunkt wird als „der Maßstab“ (Goldstandard) in der Diagnose von Epilepsie zusätzlich zum Klassifizieren der Art der Epilepsie gesehen.This embodiment is capable of triggering a multimedia device in the handset or a computer. The EEG recordings and visual appearance during seizures are recorded in a handheld device, such as a smartphone. Such a combination of visual appearance and EEG record provides clear evidence of seizures. An individual's multimedia video recording during seizures and simultaneous EEG recording at this time is considered "the benchmark" (gold standard) in the diagnosis of epilepsy in addition to classifying the nature of epilepsy.

Eine solche Multimedia-Aufzeichnung bei einem Schlaganfall oder ähnlichen Zuständen oder TIA mit einhergehenden Veränderungen in der Durchblutung ermöglicht es der KI, solche Ereignisse mit genauer Diagnose zu beschreiben, um den Arzt zu unterstützen.Such a multi-media record of a stroke or similar condition, or TIA, with concomitant changes in blood flow allows the AI to accurately describe such events to aid the physician.

Eine wesentliche Erweiterung dieser weiter oben beschriebenen Ausführungsform ist dazu eingerichtet, alleine zu funktionieren oder mit den Kopfhautelektroden, umfasst photonische Sensoren in einem System, das um die Muskulatur befestigt ist. Solche Sensoren können in Textil- oder Edelstahlrahmen eingebettet sein. Ein solcher photonischer Sensor misst die Amplitude von abnormalen Muskelkontraktionen gefolgt von Relaxation während tonisch-klonischen Anfällen oder Grand-Mal-Anfällen. Ein anderer Sensor misst die Herz- und Atemfrequenz. Er kann an dem Oberarm, Unterarm, oberen Bein eines Erwachsenen oder dem Oberschenkel eines Säuglings oder jungem Kind befestigt werden und kommuniziert mit der KI im Logikmodul, das an diese Ausführungsform der Vorrichtung angeschlossen ist (4 und 5). Bei einer Ausführungsform misst ein Ring, der mit photonischen Sensoren ausgestattet ist und von dem Individuum getragen wird, den Sauerstoffgehalt, die Herz- und Atemfrequenz. Er detektiert die Muskelschwäche bei transienter Ischämie (TIA) oder Kontraktionen bei tonisch-klonischen Anfällen, wodurch unabhängige Bestätigung der Signale, die von den Sensoren, die an Muskeln platziert sind, detektiert werden, bereitgestellt wird. Die KI ist in der Lage, solche Informationen bei der Zusammenführung zu validieren. Ein solches Logikmodul ist mit einer aufladbaren Batterie ausgestattet und in der Lage, Muskelkontraktionen zu detektieren, die einen plötzlichen kollektiven Anstieg der Amplitude verursacht, und mit dem Logikmodul an dem Kopf oder direkt mit einer weiteren Vorrichtung mittels Funkfrequenz, Bluetooth oder drahtlos zu kommunizieren. Eine solche weitere Vorrichtung kann ein Telefon, Computer, Handgerät mit einer Multimediaeinheit, wie zum Beispiel eine Video- oder Audioalarmeinheit, oder das Logikmodul kommuniziert mit einer Pflegeperson, einer medizinischen Einrichtung oder einem Notalldienst sein. Eine solche Kommunikation kann mittels Bluetooth oder drahtlos erfolgen.A significant extension of this embodiment described above is configured to operate alone or with the scalp electrodes comprising photonic sensors in a system attached to the musculature. Such sensors may be embedded in textile or stainless steel frames. Such a photonic sensor measures the amplitude of abnormal muscle contractions followed by relaxation during tonic-clonic seizures or grand mal seizures. Another sensor measures heart rate and respiratory rate. It can be attached to the upper arm, forearm, upper leg of an adult, or the thigh of an infant or young child and communicates with the AI in the logic module connected to this embodiment of the device ( 4 and 5 ). In one embodiment, a ring equipped with photonic sensors and carried by the individual measures oxygen content, heart rate, and respiratory rate. It detects muscle weakness in transient ischemia (TIA) or contractions in tonic-clonic seizures, providing independent confirmation of the signals detected by the sensors placed on muscle. The AI is able to validate such information during the merge. Such a logic module is equipped with a rechargeable battery and capable of detecting muscle contractions causing a sudden collective increase in amplitude, and communicating with the logic module on the head or directly with another device via radio frequency, Bluetooth or wireless. Such another device may be a telephone, computer, handset with a multimedia device, such as a video or audio alarm unit, or the logic module communicating with a caregiver, medical facility, or emergency service. Such communication can be via Bluetooth or wireless.

Die Vorrichtung detektiert das Spitzen- und Wellenmuster von drei Zyklen pro Sekunde, das bei Absence-Anfällen, auch Petit-Mal-Epilepsie genannt, vorliegt. Solch eine frühe Detektion würde es Klinikern ermöglichen, zeitnah zu behandeln, wodurch Verlust von Bildung und Selbstwertgefühl verhindert wird. Am meisten betroffen von dieser Art von Epilepsie sind Kinder. Das Gerät dient als ein Diagnoseinstrument, wenn die Diagnose von Epilepsie uneindeutig ist und eine längere Beobachtung nötig ist, um die Diagnose von Epilepsie zu bestätigen oder zu verwerfen.The device detects the peak and wave pattern of three cycles per second present in absentee seizures, also called petit mal epilepsy. Such early detection would allow clinicians to treat promptly, thereby preventing loss of education and self-esteem. Children are most affected by this type of epilepsy. The device serves as a diagnostic tool when the diagnosis of epilepsy is ambiguous and longer observation is needed to confirm or reject the diagnosis of epilepsy.

Bei einem seltenen, aber belastenden Leiden, West-Syndrom (infantile Spasmen) genannt, wären ein EEG und Video ausschlaggebend bei der frühen Diagnose und Behandlung.In a rare but distressing condition called West Syndrome (infantile spasms), EEG and video would be crucial in early diagnosis and treatment.

Auch wenn es ein Zusatz zu Kopfhautsensoren ist, kann es als getrennte Einheit von Nutzen sein, wenn eine Diagnose mittels Kopfhautelektroden und Videoaufzeichnung gestellt wurde.Although it is an adjunct to scalp sensors, it can be useful as a separate unit when diagnosed using scalp electrodes and video recording.

Vorverstärkgung von Signalen zum Reduzieren von Rauschpegeln:Pre-amplification of signals to reduce noise levels:

Eine strategische Anordnung von Vorverstärkern, Verstärkern, Komparatormodul, Doppel-Bandsperre und Flipflop bietet eine Detektion von Veränderungen in Amplitude, Frequenz und klinischen Funktionen, wie zum Beispiel Herzfrequenz, Atmung und Muskelkontraktionen, während der Anfallaktivität und erzeugt einen hörbaren oder visuellen Alarm. Eine solche Anordnung bietet eine Grafikschnittstelle zum Speichern in Android- oder Smartphones, Cloud-Anordnungen oder eine Weiterleitung zu einer Pflegeperson und/oder medizinischen Diensten.A strategic arrangement of preamplifiers, amplifiers, comparator module, double band-stop filter and flip-flop provides detection of changes in amplitude, frequency and clinical functions, such as heart rate, respiration and muscle contractions, during seizure activity and produces an audible or visual alarm. Such an arrangement provides a graphics interface for storage in Android or smartphones, cloud arrangements or forwarding to a caregiver and / or medical services.

Der DC/DC-Wandler isoliert den Patienten komplett vom Stromnetz, auch wenn das Individuum während der Überwachung auf Anfälle mit dem Stromnetz verbunden ist. Die Hardware ist mit einer aufladbaren Batterie ausgestattet.The DC / DC converter completely isolates the patient from the mains, even when the individual is connected to the mains during monitoring for seizures. The hardware is equipped with a rechargeable battery.

ANFALL- UND SCHLAGANALLWARNSYSTEME: ANGLE AND HITCH ALLOWANCES:

Die künstliche Intelligenz KI in dem Logikmodul ist in der Lage, vor dem Auftreten und bei Einsetzen eines Anfalls oder bei Einsetzen eines Schlaganfalls zu warnen, was einen hörbaren, vibrierenden und/oder visuellen Alarm und eine Multimedia-Videoaufzeichnung auslöst.The artificial intelligence AI in the logic module is able to warn against the onset and onset of a seizure or onset of a stroke, triggering an audible, vibrating and / or visual alarm and multimedia video recording.

Die Auswirkungen von abnormaler Hirnaktivität oder Durchblutung in dem Muskel und vitaler Funktionen wie der Atmung, Herzfrequenz und Gewebeoxygenierung werden von der KI in den Logikmodulen zusätzlich zu Veränderungen der Amplitude, Frequenz der Hirnströme, Durchblutung in den Hirngefäßen, analysiert. Die KI in dem Logikmodul ist dazu programmiert, bei den folgenden Zuständen auszulösen:

  1. a. wenn die tonisch-klonische Muskelaktivität detektiert wird;
  2. b. wenn die Herzfrequenz weniger als 60 Schläge pro Minute ist;
  3. c. wenn die Atemfrequenz weniger als 20 pro Minute ist;
  4. d. Wenn eine Reduktion der Blutoxygenierung vorliegt, die von den photonischen Sensoren, die in dem Ring platziert sind, gemessen wird. Die KI in dem Modul ist dazu eingerichtet, altersbedingte Sauerstoffgehalte zu detektieren.
  5. e. Sie ist dazu ausgelegt, Vorrang vor anderen Parametern, wie zum Beispiel Amplitude und Frequenz oder Durchblutung, von den Kopfhautsensoren und Muskelsensoren zu haben, wenn die vitalen Funktionen, wie niedrige Herzfrequenz (Bradykardie) und/oder gesenkte Atemfrequenz wie bei Apnoe und niedriger Blutsauerstoffgehalt (Hypoxämie), von den Sensoren in den Fingern detektiert werden.
The effects of abnormal brain activity or blood flow in the muscle and vital functions such as breathing, heart rate and tissue oxygenation are analyzed by the AI in the logic modules in addition to changes in amplitude, frequency of brain waves, blood flow in the cerebral vessels. The AI in the logic module is programmed to trigger on the following states:
  1. a. when the tonic-clonic muscle activity is detected;
  2. b. when the heart rate is less than 60 beats per minute;
  3. c. if the respiratory rate is less than 20 per minute;
  4. d. When there is a reduction in blood oxygenation measured by the photonic sensors placed in the ring. The AI in the module is designed to detect age-related oxygen levels.
  5. e. It is designed to take precedence over other parameters, such as amplitude and frequency or perfusion, from the scalp sensors and muscle sensors when the vital functions, such as low heart rate (bradycardia) and / or decreased respiratory rate, as in apnea and low blood oxygen content ( Hypoxemia), are detected by the sensors in the fingers.

Zwei Trockenelektroden, die auf beiden Seiten der Stirn platziert werden, detektieren das Einsetzen von Schlaf oder Schläfrigkeit (1). Wenn vorbestimmte Parameter erreicht werden, wird ein hörbarer und visueller Alarm von der KI ausgelöst, um den Fahrer, Piloten, Maschinenführer oder andere Personen, die dieses Gerät tragen, zu warnen (2). Durch Warnen des Fahrers, Piloten oder Maschinenführers bei Einsetzen von Schläfrigkeit verhindert diese Ausführungsform Unfälle und den Verlust von Leben, des Fahrers und anderen. Sie zeichnet solche Ereignisse auch für einen Nachweis des Ereignisses auf.Two dry electrodes placed on either side of the forehead detect the onset of sleep or drowsiness ( 1 ). When predetermined parameters are reached, an audible and visual alarm is triggered by the AI to alert the driver, pilot, operator or other persons carrying this device ( 2 ). By warning the driver, pilot or operator of the onset of drowsiness, this embodiment prevents accidents and loss of life, the driver and others. It also records such events for proof of the event.

KURZFASSUNGSHORT VERSION

Bei der vorliegenden Erfindung wird die Detektion von Veränderungen in den Hirnströmen vor und während Anfällen beschrieben. Während Anfällen kommt es zu einem plötzlichen Anstieg der Amplitude und Frequenz. Der Zusatz eines Mechanismus zum Detektieren der Auswirkung eines solchen Anstiegs an Hirnaktivität auf den Muskel, die Herzfrequenz und Atemfrequenz stellt einen Überwachungsmechanismus für Epilepsie bereit.The present invention describes the detection of changes in the brain currents before and during seizures. During seizures, there is a sudden increase in amplitude and frequency. The addition of a mechanism to detect the effect of such an increase in brain activity on the muscle, heart rate and respiratory rate provides a monitoring mechanism for epilepsy.

Epilepsie ist eine häufige Erkrankung, die durch Veränderungen des Bewusstseinszustands und Hirnströmen gekennzeichnet ist. Es ist kein einzelnes Leiden. Bei einer Form, die als Petit Mal bekannt ist, kommt es zu einem kurzen Bewusstseinsverlust, der kaum wahrnehmbar ist. Bei einer anderen Form von Epilepsie, tonisch-klonischen oder Grand-Mal-Anfällen, kommt es zu einer erhöhten Tonizität oder Kontraktur und Relaxation von Muskeln.Epilepsy is a common disease characterized by changes in state of consciousness and brainwaves. It is not a single suffering. In a form known as Petit Mal, there is a brief loss of consciousness that is barely perceptible. Another type of epilepsy, tonic-clonic or grand-mal seizures, results in increased tonicity or contracture and muscle relaxation.

Unter Verwendung von Trockenelektroden, die an unterschiedlichen Stellen einer Person platziert werden, erhält dieses Gerät Informationen über Wellenmuster, die verschiedene Formen von Epilepsie, wie zum Beispiel tonisch-klonische und Petit Mal, vor und während Anfällen kennzeichnen.Using dry electrodes placed in different places on a person, this device receives information about wave patterns that characterize various forms of epilepsy, such as tonic-clonic and petit mal, before and during seizures.

Außerdem detektiert das Platzieren von Elektroden auf der Stirn die Verlangsamung von Hirnströmen während Schläfrigkeit oder frühen Schlafs.In addition, placement of electrodes on the forehead detects the slowing of brain waves during drowsiness or early sleep.

Die Technologie der Ausführungsform besteht aus Trockensensoren, die in kostengünstigen Materialen enthalten sind, um Hirnströme, Muskelkontraktionen, Herz- und Atemfrequenz zu detektieren. Solche verstärkten Hirnströme werden weiter verstärkt, von Artefakten gefiltert und charakterisiert. Diese Signale werden über Bluetooth, WiFi oder Funkfrequenz übertragen, um in der angeschlossenen Hardware analysiert zu werden, und die resultierenden Informationen werden an eine Pflegeperson, einen medizinischen Dienst und einen Notfalldienst für weitere Maßnahmen übermittelt. Hörbare und visuelle Alarmsysteme werden dem Warnsystem der Erfindung hinzugefügt. Zusätzlich stellt eine Videoaufzeichnung einen weiteren Nachweis von Anfällen bereit.The technology of the embodiment consists of dry sensors contained in inexpensive materials to detect brain waves, muscle contractions, cardiac and respiratory rates. Such enhanced brain waves are further enhanced, filtered and characterized by artifacts. These signals are transmitted via Bluetooth, WiFi or radio frequency to be analyzed in the connected hardware, and the resulting information is transmitted to a caregiver, a medical service and an emergency service for further action. Audible and visual alarm systems are added to the warning system of the invention. In addition, video recording provides further evidence of seizures.

Figurenlistelist of figures

  • 1 und 2 zeigen eine Vorderansicht und eine Seitenansicht eines tragbaren Geräts gemäß der Erfindung, das auf dem Kopf einer Person angeordnet ist; 1 and 2 show a front view and a side view of a portable device according to the invention, which is arranged on the head of a person;
  • 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Funktionslayouts des tragbaren Geräts; 3 shows a flowchart of a functional layout of the portable device;
  • 4 zeigt eine schematische Ansicht von hinten einer Wade einer Person, die eine Muskelschlaufe trägt; 4 shows a schematic view from behind a calf of a person who wears a muscle loop;
  • 5 veranschaulicht ein Kind, das ein Gerät gemäß der Erfindung auf dem Oberschenkelbereich trägt. 5 illustrates a child wearing a device according to the invention on the thigh area.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung: Detailed description of the invention:

1 und 2 zeigen eine Vorderansicht und eine Seitenansicht eines tragbaren und transportablen Geräts 1 gemäß der Erfindung, das auf einem Kopf 2 einer Person angeordnet ist. Das Gerät 1 weist ein Kopfband 3 auf, in dem eine Vielzahl an Graphensensoren und/oder photonische Sensoren 4 in Textilstoff oder Edelstahl eingebettet sind, zum Detektieren von Veränderungen der Amplitude und Frequenz von Hirnströmen (Elektroenzephalogramm (EEG)) und Durchblutung vor Anfällen, wobei das Gerät dazu eingerichtet ist, vor bevorstehenden Anfällen zu warnen. Ein Sensor 4, der in dem Kopfband 3 eingebettet ist, ist temporal angeordnet, der andere Sensor 4 ist parietal angeordnet. Solche Graphensensoren und/oder photonische Sensoren 4 um den Kopf 2, auf einem Kissen und/oder anderen Körperregionen sind mittels Bluetooth oder drahtlosen Mitteln mit einer externen Rechenvorrichtung verbunden, die mindestens einen Prozessor, eine Steuervorrichtung und eine Kommunikationsvorrichtung aufweist. Ein entsprechendes Hardwaremodul 5 kann Teil des Geräts 1 sein. Die Rechenvorrichtung verarbeitet eine KI (künstliche Intelligenz) -Software, die dazu in der Lage ist, die Hirnströme (EEG) und Durchblutung des Hirns, die von dem Gerät 1 mittels der Sensoren 4 erfasst und übertragen werden, zu analysieren. 1 and 2 show a front view and a side view of a portable and portable device 1 according to the invention, on one head 2 a person is arranged. The device 1 has a headband 3 in which a plurality of graphene sensors and / or photonic sensors 4 embedded in fabric or stainless steel, for detecting changes in the amplitude and frequency of brain waves (electroencephalogram (EEG)) and blood flow from seizures, the device being adapted to warn of impending seizures. A sensor 4 in the headband 3 is embedded, is temporally arranged, the other sensor 4 is arranged parietal. Such graphene sensors and / or photonic sensors 4 around the head 2 , on a cushion and / or other body regions are connected by Bluetooth or wireless means to an external computing device having at least a processor, a controller and a communication device. An appropriate hardware module 5 can be part of the device 1 his. The computing device processes an AI (artificial intelligence) software that is capable of detecting the brain waves (EEG) and blood flow of the brain coming from the device 1 by means of the sensors 4 be recorded and transmitted, analyzed.

3 zeigt ein Flussdiagramm eines Funktionslayouts, wie das tragbare und transportable Gerät 1 und die Kl- (künstliche Intelligenz) Software Informationen, die von Sensoren 4 und/oder Sensoren 8 gesammelt werden, verarbeitet. Das Flussdiagramm zeigt auf der linken Seite die Detektionsfunktion von zumindest einem Sensor 8, um Muskelschwäche, Paralyse und/oder Muskelkontraktion durch das Muskelmodul MM zu detektieren. Entsprechende Daten, die von den Sensoren 8 detektiert werden, werden von einem Muskellogikmodul MLM verarbeitet. Wenn vorbestimmte Parameter erreicht werden, wird ein hörbarer und/oder ein visueller Alarm von dem Muskellogikmodul MLM ausgelöst. Inder Mitte zeigt das Flussdiagramm wie elektrische Signale, die die Hirndurchblutung wiedergeben, die von den Graphensensoren und/oder photonischen Sensoren 4, 8 erfasst werden, von einem Gehirnmodul BM verarbeitet werden. 3 shows a flowchart of a functional layout, such as the portable and portable device 1 and the Kl (artificial intelligence) software information provided by sensors 4 and / or sensors 8th be collected, processed. The flowchart shows on the left side the detection function of at least one sensor 8th to muscle weakness, paralysis and / or muscle contraction through the muscle module MM to detect. Corresponding data provided by the sensors 8th are detected by a muscle logic module MLM processed. When predetermined parameters are reached, an audible and / or visual alarm is issued by the muscle logic module MLM triggered. In the center, the flow chart shows electrical signals representing cerebral blood flow from the graphene sensors and / or photonic sensors 4 . 8th be detected by a brain module BM are processed.

Das Flussdiagramm zeigt Graphensensoren und photonische Sensoren 4, 8, welche die Funktion und den Blutstrom in dem Gehirn durch das Gehirnmodul BM detektieren und solche Daten mit denen, die von Muskeln durch das Muskelmodul MM erhalten werden, verbinden. Die künstliche Intelligenz (KI) in der Steuerlogik sowohl des Muskellogikmoduls MLM als auch eines Gehirnlogikmoduls BLM ermöglicht mehrere Aktionen, zum Beispiel zum Erzeugen eines hörbaren und/oder visuellen Alarms. Die Hirn- und Muskelmodule BM, MM sind dazu eingerichtet, zusammen oder unabhängig zu arbeiten. Die Alarmfunktion der Logikmodule MLM und BLM gestattet des Weiteren das Informieren von Institutionen und/oder das Auslösen von Multimedia-Aufzeichnung, wie auf der rechten Seite des Flussdiagramms gezeigt.The flow chart shows graphene sensors and photonic sensors 4 . 8th Showing the function and blood flow in the brain through the brain module BM Detect and transfer such data with those of muscles through the muscle module MM be obtained, connect. The artificial intelligence (AI) in the control logic of both the muscle logic module MLM as well as a brain logic module BLM allows several actions, for example to generate an audible and / or visual alarm. The brain and muscle modules BM . MM are set up to work together or independently. The alarm function of the logic modules MLM and BLM also allows informing institutions and / or triggering multimedia recording as shown on the right side of the flowchart.

Mit Bezug auf 4 ist eine schematische Ansicht einer Wade 10 einer Person von hinten, die eine Muskelschlaufe 6 trägt, gezeigt. Die Muskelschlaufe 6 weist ein Band 9 auf, in dem eine Vielzahl an Graphen- und/oder photonischen Sensoren 4, 8 in Textilstoff oder Edelstahl eingebettet sind. Zusätzlich ist ein Hardwaremodul 7, das das Muskellogikmodul aufweist, Teil der Muskelschlaufe 6. Die Muskelschlaufe 6 ist zwischen dem Musculus gastrocnemius 11 und der Achillessehne 12 der Wade 10 angeordnet. Mittels der photonischen Sensoren 8, die in Kontakt mit Muskeln platziert sind, können die Muskelkontraktionen, Herzfrequenz, Atemfrequenz und der Blutsauerstoffgehalt überwacht werden.Regarding 4 is a schematic view of a calf 10 a person from behind who has a muscle loop 6 wears, shown. The muscle loop 6 has a band 9 in which a variety of graphene and / or photonic sensors 4 . 8th embedded in fabric or stainless steel. In addition, there is a hardware module 7 that has the muscle logic module, part of the muscle loop 6 , The muscle loop 6 is between the gastrocnemius muscle 11 and the Achilles tendon 12 the calf 10 arranged. By means of photonic sensors 8th Muscle contractions, heart rate, respiratory rate, and blood oxygen levels can be monitored.

5 veranschaulicht ein Kind, das ein Gerät 1 gemäß der Erfindung im Oberschenkelbereich 13 trägt. 5 Illustrates a kid holding a device 1 according to the invention in the thigh area 13 wearing.

Liste Stand der Technik:List prior art:

  1. 1. Epileptic Seizure Warning System: Viglione, Sam S. et al: US 3,863,625 .1. Epileptic Seizure Warning System: Viglione, Sam S. et al: US 3,863,625 ,
  2. 2. Real Time EEG Spectral Analyser: Cohen, Daniel E. et al: EP 85300427.3 .2. Real Time EEG Spectral Analyzer: Cohen, Daniel E. et al: EP 85300427.3 ,
  3. 3. Portable Epileptic Attack Warning and Recording Device: Terry Thomas Jones: GB 2335046.3. Portable Epileptic Attack Warning and Recording Device: Terry Thomas Jones: GB 2335046.
  4. 4. Brain Monitor: Chenna Kesavalu Rajagopal: GB 2336211.4. Brain Monitor: Chenna Kesavalu Rajagopal: GB 2336211.
  5. 5. Method for Prediction, detection, monitoring, analysis and alerting of Seizures: Dracup, Jeffrey Albert: US 200130060167.5. Method for Prediction, Detection, Monitoring, Analysis and Alerting of Seizures: Dracup, Jeffrey Albert: US 200130060167.
  6. 6. Method and Apparatus for Predicting the Onset of Seizures based on features derived from Signals Indicative of Brain Activity: Litt, Brian et al: US 6658287 .6. Method and Apparatus for Predicting the Onset of Seizures Based on Signals from Indicative Activity: Litt, Brian et al: US 6658287 ,
  7. 7. Methods and systems for Measuring a Subject's Susceptibility to a Seizure: Leyde, Kent W et al: US 2008/0183097 .7. Methods and Systems for Measuring a Subject's Susceptibility to a Seizure: Leyde, Kent W et al: US 2008/0183097 ,
  8. 8. Signal Quality Monitoring and Control for a Medical Device System: Frei Mark G. et al: US 7146211 .8. Signal Quality Monitoring and Control for a Medical Device System: Free Mark G. et al: US 7146211 ,
  9. 9. Device and Method for Detecting an Epileptic Event: Kramer, Uri et al: US8109891.9. Device and Method for Detecting Epileptic Event: Kramer, Uri et al .: US8109891.
  10. 10. Dry Sensor EEG/EMG and Motion sensing System for Seizure Detection and Monitoring: Luo et al: US 2012/0197092.10. Dry Sensor EEG / EMG and Seismic Detection and Monitoring: Luo et al: US 2012/0197092.
  11. 11. Unified Probabilistic Framework for Predicting and Detecting Seizure Onsets in the Brain and Multitherapeutic Device: Echauz, Javier Ramon et al: US 2008/0021342. 11. Unified Probabilistic Framework for Predicting and Detecting Seizure Onsets in the Brain and Multitherapeutic Devices: Echauz, Javier Ramon et al: US 2008/0021342.
  12. 12. Abnormal Motion Detector and Monitor: Nathan et al: US 2015/0190085.12. Abnormal Motion Detector and Monitor: Nathan et al: US 2015/0190085.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Gerätdevice
22
Kopfhead
33
Kopfbandheadband
44
Sensorsensor
55
Hardwaremodulhardware module
66
Muskelschlaufemuscle loop
77
Hardwaremodulhardware module
88th
Sensorsensor
99
Bandtape
1010
Wadecalf
1111
Musculus gastrocnemiusGastrocnemius muscle
1212
AchillessehneAchilles tendon
1313
Bein leg
BMBM
Gehirnmodulbrain module
MMMM
Muskelmodulmuscle module
BLMBLM
GehirnlogikmodulBrain logic module
MLMMLM
MuskellogikmodulMuscle logic module

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (26)

Tragbares und transportables Gerät zur Überwachung von Gehirnfunktionen, das ein Kopfband und eine Muskelschlaufe aufweist, in denen eine Vielzahl an Graphen- und/oder photonische Sensoren in Textilstoff oder Edelstahl eingebettet sind, zum Detektieren zumindest von Veränderungen der Amplitude und Frequenz von Hirnströmen (Elektroenzephalogramm (EEG)) und Durchblutung vor Anfällen, wobei das Gerät dazu eingerichtet ist, vor bevorstehenden Anfällen zu warnen.A portable and portable brain function monitoring device having a headband and a muscle loop in which a plurality of graphene and / or photonic sensors are embedded in fabric or stainless steel for detecting at least changes in the amplitude and frequency of brain waves (electroencephalogram ( EEG)) and circulation before seizures, the device being set up to warn of impending seizures. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät eine Speichereinheit zum Aufzeichnen des vorhergehenden Amplituden- und Frequenzmusters aufweist.Device after Claim 1 , characterized in that the device comprises a memory unit for recording the previous amplitude and frequency pattern. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät dazu eingerichtet ist, solche Informationen mittels künstlicher Intelligenz, die in einem Hardwaremodul des Gerätes hinterlegt ist, zu lernen.Device after Claim 1 or 2 , characterized in that the device is adapted to learn such information by means of artificial intelligence stored in a hardware module of the device. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät dazu eingerichtet ist, individualisierte Warnungen mittels der künstlichen Intelligenz zu erstellen.Device after Claim 2 , characterized in that the device is adapted to create individualized warnings by means of artificial intelligence. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät Mittel zum Alarmieren der Person, der Pflegeperson oder des verantwortlichen Erwachsenen und verbundenen Organisationen oder Notfalldiensten bei einem Einsetzen von Anfällen aufweist.Device according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the device comprises means for alerting the person, the caregiver or the responsible adult and affiliated organizations or emergency services at the onset of seizures. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät dazu eingerichtet ist, Spitzen- und Wellenmuster von drei Zyklen pro Sekunde, die bei Absence-Anfällen, auch Petit-Mal-Epilepsie genannt, auftreten, zu detektieren.Device according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the apparatus is adapted to detect peak and wave patterns of three cycles per second occurring in absentee seizures, also called petit mal epilepsy. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät eine Videoaufzeichnungsvorrichtung aufweist, wobei die Videoaufzeichnung des Ereignisses einen visuellen Nachweis für die Person, der Pflegeperson oder des verantwortlichen Erwachsenen und verbundenen Organisationen oder Notfalldiensten und/oder Klinikärzten bereitstellt.Device according to one of Claims 1 to 6 characterized in that the device comprises a video recording device, wherein the video recording of the event provides visual evidence to the person, the caregiver or the responsible adult and affiliated organizations or emergency services and / or clinicians. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät dazu eingerichtet ist, als ein Diagnoseinstrument zu dienen, wenn die Diagnose von Epilepsie uneindeutig ist und eine längere Beobachtung nötig ist, um die Diagnose von Epilepsie zu bestätigen oder zu verwerfen.Device according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the device is arranged to serve as a diagnostic tool when the diagnosis of epilepsy is ambiguous and a longer observation is needed to confirm or discard the diagnosis of epilepsy. Gerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination von EEG und Videoaufzeichnung die Historie für jene, die Behandlung erfahren, unterstützt.Device after Claim 7 or 8th , characterized in that the combination of EEG and video recording supports the history for those undergoing treatment. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät zum Detektieren des Einsetzens von Anfällen und Veränderungen der Herzfrequenz, Atmung und Muskelaktivität und des Blutsauerstoffgehalts mittels mindestens eines Graphen- und photonischen Sensors eingerichtet ist.Device according to one of Claims 1 to 9 , characterized in that the device is adapted to detect the onset of seizures and changes in heart rate, respiration and muscle activity and blood oxygen content by means of at least one graphene and photonic sensor. Gerät nach einem Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät zum Detektieren des Auftretens von rhythmischen Muskelkontraktionen gefolgt von Relaxation zusätzlich zu Atem- und Herzfrequenz eingerichtet ist.Device after one Claim 1 to 10 , characterized in that the device is adapted to detect the occurrence of rhythmic muscle contractions followed by relaxation in addition to respiratory and heart rate. Gerät nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät dazu eingerichtet ist, anhand von Durchblutungsänderungen, die mittels des Gerätes detektierbar sind, die Diagnose eines Schlaganfalls zu ermöglichen.Device after Claim 1 to 11 , characterized in that the device is adapted to allow on the basis of circulatory changes that are detectable by means of the device, the diagnosis of a stroke. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät dazu eingerichtet ist, durch die Detektion von Veränderungen der Blutmenge, der Strömungsgeschwindigkeit und des Sauerstoffgehalts im Hirn das Überwachen von Neugeborenen mit Risiko für intraventrikuläre Blutung durchzuführen, was es einem Kinderarzt gestatten würde, vorbeugende Maßnahmen anzuwenden.Device according to one of Claims 1 to 12 Characterized in that the device is adapted to perform the monitoring of neonates with risk for intraventricular hemorrhage by the detection of changes in the amount of blood flow rate and the oxygen content in the brain, which would allow a pediatrician applying preventive measures. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät dazu eingerichtet ist, den kurzen Verlust von Durchblutung zu detektieren und zusammen mit der Muskelüberwachung eine Vorhersage und Früherkennung von leichtem Schlaganfall und transitorischer ischämischer Attacke (TIA) zu gestatten.Device according to one of Claims 1 to 13 , characterized in that the device is adapted to detect the brief loss of perfusion and, together with muscle monitoring, to permit the prediction and early detection of mild stroke and transient ischemic attack (TIA). Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Muskelüberwachung zusammen mit dem Elektroenzephalogramm (EEG) und den Mitteln zum Detektieren von Durchblutungsveränderungen wertvolle Informationen über das Ausmaß und die Schwere eines Schlaganfalls bereitstellt.Device after Claim 14 , characterized in that the muscle monitoring together with the electroencephalogram (EEG) and the means for detecting circulatory changes provide valuable information about the extent and severity of a stroke. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das tragbare Gerät dazu eingerichtet ist, das Überwachen der Durchblutung und Hirnfunktion bei Patienten, die sich einer Hirn- und lebensnotwendigen Operation unterziehen, zu gestatten.Device according to one of Claims 1 to 15 , characterized in that the portable device is adapted to allow the monitoring of blood flow and brain function in patients undergoing brain and vital surgery. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass es aufgrund der mobilen Eigenschaft eines solchen Geräts und der Anzeige von vitalen Signalen, wie zum Beispiel Hirndurchblutung, -funktion und -sauerstoffgehalt, nützlich für das Überwachen intensivpflichtiger Patienten auf Normalstationen, in Kliniken und Ambulanzen ist.Device according to one of Claims 1 to 16 characterized in that, due to the mobile nature of such device and the display of vital signals, such as cerebral blood flow, function and oxygen content, useful for monitoring intensive care patients on standard wards, in clinics and outpatient clinics. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das tragbare Gerät dazu eingerichtet ist, zum Überwachen von jenen, die von einem leichten Schlaganfall betroffen sind, zu Hause oder bei früher Entlassung von jenen mit Epilepsie, Schlaganfall oder anderen zerebralen Ereignissen zu nutzen.Device according to one of Claims 1 to 17 characterized in that the portable device is adapted to be used for monitoring those affected by a mild stroke at home or early discharge from those with epilepsy, stroke or other cerebral events. Gerät nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät durch Detektieren des EEG-Musters, das von den Elektroden, die auf der Stirn platziert sind, erhalten wird, bei dem Einsetzen von Schläfrigkeit eingerichtet ist, Fahrer, Maschinenführer und Piloten beim Einsetzen von Schlaf zu alarmieren.Device after Claim 1 to eighteen characterized in that the device is set up by detecting the EEG pattern obtained from the electrodes placed on the forehead at the onset of drowsiness, alerting drivers, operators and pilots at the onset of sleep. Gerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät zum Empfang weiterer unterstützende Informationen durch eine Kamera eingerichtet ist, die vor dem Individuum platzierbar ist, um rasche Augenbewegung, die mit Schläfrigkeit assoziiert ist, zu detektieren.Device after Claim 19 characterized in that the apparatus is arranged to receive further supporting information by a camera that is placeable in front of the individual to detect rapid eye movement associated with drowsiness. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät mit Kopfhautelektroden und/oder Muskelkomponenten alleine bei der Nachsorge von jenen mit Anfällen und Schlaganfall verwendbar ist.Device according to one of Claims 1 to 20 , characterized in that the device with scalp electrodes and / or muscle components alone is useful in the follow-up of those with seizures and stroke. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät einen Herz- und Atemmonitor umfasst, wobei die Herz- und Atemfrequenzüberwachung unverzichtbar für den zeitnahen Eingriff in der Form von medizinischer Behandlung von Schlaganfall und zur Prävention von weiteren Schäden des Hirns und Tod durch Schlaganfall ist.Device according to one of Claims 1 to 21 , characterized in that the device comprises a cardiac and respiratory monitor, wherein cardiac and respiratory rate monitoring is indispensable for prompt intervention in the form of medical treatment of stroke and prevention of further damage to the brain and death from stroke. Gerät nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät Graphen- und photonische Sensoren in Textilstoff oder Edelstahl aufweist, die in einem Kissen eingebettet sind, um das Überwachen von Hirnströmen und Durchblutung des Gehirns in der Schlafposition einer Person zu gestatten.Device after Claim 1 to 22 characterized in that the device comprises graphene and photonic sensors in fabric or stainless steel embedded in a pad to allow monitoring of brain flow and blood flow to the brain in the sleeping position of a person. Gerät nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion von Muskelkontraktion durch photonische oder Graphen-Sensoren es diesem Gerät gestattet, es unabhängig von dem Kopfband oder der Kissenkomponente zu verwenden.Device after Claim 23 characterized in that the detection of muscle contraction by photonic or graphene sensors allows this device to use it independently of the headband or pad component. Gerät nach Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die photonische und Graphen-fähige Sensorringkomponente des Geräts dazu eingerichtet ist, Desoxygenierung, langsamen Puls, verlangsamte Atemfrequenz und Muskelkontraktion oder -schwäche in den Fingern während Anfällen oder Schlaganfall zu detektieren und unabhängig oder als Teil des gesamten Geräts verwendet zu werden.Device after Claim 1 to 24 characterized in that the photonic and graphene-enabled sensor ring component of the device is adapted to detect deoxygenation, slow pulse, slowed respiratory rate and muscle contraction or weakness in the fingers during seizures or stroke and to be used independently or as part of the overall device , Gerät nach Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät bei der Forschung über Durchblutung und Funktion des Gehirns bei jenen, die von Arten von Demenz betroffen sind, verwendbar ist.Device after Claim 1 to 24 , characterized in that the device is useful in research on blood flow and brain function in those affected by types of dementia.
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