DE3324957A1

DE3324957A1 - Verfahren zur stromversorgung einer tragbaren nebenstation eines datenuebermittlungssystems

Info

Publication number: DE3324957A1
Application number: DE19833324957
Authority: DE
Inventors: Erhard Dr. 3031 Hademsdorf Werner
Original assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 1983-07-11
Filing date: 1983-07-11
Publication date: 1985-01-31

Description

Verfahren zur Stromversorgung einer tragbaren Nebenstation
eines Dateritibermittl ungssystems Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Stromversorgung mindestens einer tragbaren Nebenstation, welche mit einer fest angeordneten Hauptstation ein Nahfeldübertragungssystem zur Datenübermittiung bildet.
Besonders auf dem Gebiet der medizinischen Datenübertragung besteht oft die Aufgabe, über kurze Entfernungen hinweg physiologische Daten wie Atemfrequenz, Pulsfrequenz, Körpertemperatur, Blutdruck und andere von einem Patienten oder Probanden zu einem Aufzeichnungsgerät zu übertragen. Um die Personen nicht allzu stark durch Leitungen zu behindern, werden die von Sensoren aufgenommenen Daten drahtlos zu einem Registriergerät übermittelt. Es ist zum Beispiel bekannt, physiologische Daten von Sportlern am aktiven Einsatz durch tragbare Hochfrequenz-Sender zu übertragen.
Es sind weiterhin tragbare Geräte bekannt, die als Notrufgeber arbeiten. So werden zum Beispiel Skiläufer mit Notfallsendern ausgerüstet, die im Falle eines Lawinenunglucks eine Ortung der verunglückten Personen ermöglichen. Auch sind Notrufgeber bekannt, die entweder mit einem Hochfrequenzsender oder mit einem Infrarotsender ausgerüstet sind und im Notfall eine drahtlose Auslösung beispielsweise eines Telefonnotrufs steuern.
Diese bekannten Geräte arbeiten drahtlos, um die Träger in ihrer Bewegungsfreiheit möglichst wenig zu beeinträchtigen und entnehmen die #ur die Datenübertragung notwendige elektrische Energie eingebauten Batterien. Da es durch die moderne Halbleitertechnologie möglich ist, den elektronischen Teil dieser Geräte sehr klein zu fertigen, wird das Volumen und das Gewicht im wesentlichen von der Stromversorgung nachteilig beeinflußt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, tragbare kleine Geräte vorzugsweise zur Übertragung physiologischer Daten zu ermöglichen, die als Nebenstation diese Daten zu einer aufzeichnenden Hauptstation übertragen und von einer eigenen eingebauten Energiequelle unabhängig sind. Entfällt diesselbe, so können die Geräte außerordentlich klein gehalten werden und belasten den Träger desselben nur noch geringfügig.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die keine eigene Stromversorgungsquelle aufweisende Nebenstation die zur Nachrichtenübertragung erforderliche Energie dem elektromagnetischen Feld der Hauptstation entzieht.
Diese Lösung ist besonders vorteilhaft einsetzbar bei Nahfeldübertragungssystemen bei der Überwachung von bettlägerigen Patienten, wie sie zum Beispiel in Intensivstationen vorgenommen wird. Eine drahtlose Übertragung der physiologischen Daten vom Patienten zu einer Einrichtung am Bett befreit denselben von allen elektrischen Leitungsanschlüssen.
Die kurze Entfernung von der am Patienten angebrachten Nebenstation, die die Daten übermittelt, zu einer am Bett angebrachten aufzeichnenden Hauptstation bedingt nur eine äußerst geringe Sendeenergie, die nach der Erfindung dem Feld der Hauptstation entnommen werden kann.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Anhand der nachfolgenden Beschreibung und einer Zeichnung wird die Erfindung erläutert.
Die Zeichnung zeigt im einzelnen in Abb. 1 im Prinzip die übertragungswege zwischen einer Hauptstation und einer Nebenstation.
In der Abb. 1 wird ein Verfahren nach der Erfindung prinzipiell dargestèllt. Bei der Überwachung von Patienten kann eine Hauptstation 1 am Bett des Patienten oder in dessen Nähe angeordnet werden. Die Hauptstation besteht aus einem Empfänger 2 zur Aufnahme der drahtlos von einer Nebenstation übermittelten physiologischen Daten. Diesem Empfänger 2 ist eine Registriereinrichtung 2.1 und gegebenenfalls eine Alarmeinrichtung 2.2 nachgeschaltet. Die Hauptstation 1 enthält ferner eine Sendeeinrichtung 3 zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes 4, in dem sich möglichst zentral die Nebenstation 5 befindet. Diese enthält zunächst einen Wandler 6, der auf das elektromagnetische Feld 4 abgestimmte geeignete Sensoren aufweist und die von denselben aufgenommene elektrische Energie in eine für die Stromversorgung eines Nachrichtensenders 7 geeignete elektrische Form umwandelt. Der Nachrichtensender 7 wird in bekannter Weise moduliert und übermittelt die von einem oder mehreren Sensoren 8 aufgenommenen Daten über einen Nachrichtenträger 9 zu dem Empfänger 2 der Hauptstation 1. Die einzelnen Baugruppen brauchen dabei nicht in der beispielsweise angegebenen Art nebeneinander zu bestehen, sondern es kann zum Beispiel die Gesamtfunktion der Anlage durch Elemente mit geeignetem Verhalten - z.B. mit nichtlinearer Kennlinie - erreicht werden.
Bei der beispielsweise genannten Anwendung der Nachrichtenübertragungseinrichtung im oder am Bett sind die benötigten Energien zur Nachrichtenübertragung sehr gering. Einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung gemäß empfiehlt es sich, die für die Stromversorgung der Nebenstation 5 benötigte Energie induktiv über eine Induktionsschleife zu übertragen, da eine sehr enge Kopplung zwischen der Hauptstation und der Nebenstation gegeben ist. Obwohl grundsätzlich die Übertragung dieser Energie auch über ein elektromagnetisches Strahlungsfeld im hochfrequenten Bereich möglich ist, empfiehlt sich zur Vermeidung von Störungen die angegebene Übertragung über eine Induktionsschleife mit Frequenzen, die je nach nationalen Regeln bis ca. 150 kHz betragen können.
Die Erfindung wird nicht durch einen besonderen Nachrichtenträger 9 zur Übermittlung der Nachrichten von der Nebenstation 5 zur Hauptstation 1 eingeschränkt. Alle Verfahren der Informationsübermittiung sind denkbar und insofern kann auch hier eine induktive Übertragungsart gewählt werden. Auch eine Übertragung der Nachrichten über einen hochfrequenten Nachrichtenträger wäre möglich, wobei jedoch die Hochfrequenzwellen nicht unbedingt auf den Raum beschränkt bleiben und auch nationale Funkgenehmigungsverfahren zu beachten sind. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht deshalb einen Nachrichtenträger in Form einer Lichtstrahlung, insbesondere einer im infraroten Bereich vor.
Durch diese drahtlose Übertragung ist der Patient nicht unbedingt an das Bett gebunden und kann sich als Rekonvaleszenter, ohne die Datenübertragung zu beeinträchtigen, im Raum bewegen. Bei geeigneter Anordnung der Induktionsschleife zur Energieübertragung im gesamten Raum wird auch dann die Nebenstation genügend mit Energie versorgt werden.
Um den elektronischen Aufwand und damit das Volumen der Nebenstation 5 gering zu halten, wird entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, auf eine interne Stabilisierung der Frequenz des Nachrichtensenders 7 zu verzichten und die erforderlichen Frequenzen von der Frequenz des elektromagnetischen Feldes der Sendeeinrichtung 3 abzuleiten oder zu kontrollieren.
Ober ein durch den Bypass lo dem Nachrichtensender 7 zugeführtes Signal, welches aus dem elektromagnetischen Feld 4 abgeleitet wird, kann ein interner Oszillator in bekannter Weise nachgeregelt werden. Wird für die Datenübermittiung von der Nebenstation zur Hauptstation als Nachrichtenträger eine Hochfrequenzstrahlung gewählt, so empfiehlt sich eine Phasen-oder Frequenzmodulation derselben, da diese Modulationsarten besonders unempfindlich gegenüber Störbeeinflussungen ist.
Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, können alle bekannten Verfahren, insbesondere Modulationsverfahren, zur Datenübermittiung über einen Nachrichtenträger angewendet werden. Die normalerweise zu übertragenden physiologischen Daten sind von keiner großen Bandbreite. Die Pulsfrequenz sowie die Atemfrequenz gehören dabei zu den Daten geringster Obertragungsrate. Ein vollständiges Elektrocardiogramm benötigt zwar eine höhere Datenmenge, ist aber mit den Kanal kapazitäten beispielsweise der Induktionstechnik ohne weiteres zu übertragen.
Es ergibt sich daher die Möglichkeit, auch bei der Übertragung mehrere Kanäle mit kontinuierlicher Modulation zu arbeiten.
Dabei kann die Information entweder mehreren Trägern getrennt oder durch eine Vielfachmodulation auf einen einzigen Nachrichtenträger übergeben werden.
Für den Fall einer diskontinuierlichen Übertragung kann auf die Anwendung von Zwischenspeicherungen verzichtet werden, solange die Übertragungsrate noch mindestens das Doppelte der höchsten Frequenz des Signals beträgt. Die genannten physiologischen Daten wie Pulsfrequenz, Atemfrequenz und Elektrocardiogramm besitzen Grenzfrequenzen, die äußerst niedrig liegen. Es ist aber noch eine weitere Verringerung der notwendigen Ubertragungsrate vorstellbar, wenn nur die Änderungen gegenüber einem Normal übertragen werden.
Durch getaktete Informationsübermittlung lassen sich dann auch mehrere Übertragungskanäle bündeln und eine bei kontinuierlichen Betrieb eventuell verbleibende Beeinflussung der Kanäle untereinander völlig ausschalten.
Bei einem Verfahren nach der Erfindung ist es auch möglich, mehrere Nebenstationen mit einer zentralen Hauptstation zusammenarbeiten zu lassen. Befinden sich zum Beispiel in einem Raum mehrere Patienten oder Probanden, die Nebenstationen tragen, so bewegen sich alle im elektromagnetischen Strahlungsfeld einer Hauptstation, die ihrerseits die verschiedenen von den Patienten abgeleiteten physiologischen Daten über entsprechende, in ihrer Frequenz gestaffelten, den jeweiligen Patienten-Nebenstationen zugeordneten Nachrichtenträger registriert.
Dadurch, daß durch ein Verfahren nach der Erfindung eigene Stromversorgungen der Nebenstationen entfallen, können Patientengeräte in bisher nicht bekannter Weise mit außerordentlich kleinen Abmessungen und von geringem Gewicht hergestellt werden. Da ein Auswechseln oder Laden von Stromversorgungsquellen entfällt, können die Geräte auch in äußerst hygienischer Weise gekapselt werden und bedingen nur einen geringen Service.

Claims

Patentansprüche 1.Verfahren zur Stromversorgung mindestens einer tragbaren Nebenstation, welche mit einer fest angeordneten Hauptstation ein Nahfeldübertragungssystem zur Datenubermittlung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die keine eigene Stromversorgungsquelle aufweisende Nebenstation die zur Nachrichtenübertragung erforderliche Energie dem von der Hauptstation erzeugten elektromagnetischen Feld entzieht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -zeichnet, daß sowohl die ein elektromagnetisches Feld erzeugende Hauptstation als auch die Nebenstation über Induktionsschleifen miteinander gekoppelt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -zeichnet, daß sowohl für das elektromagnetische Feld der Hauptstation als auch für den Nachrichtenträger der Nebenstation Wellenlängen im hochfrequenten Bereich oder im optischen Bereich eingesetzt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, da du r c h g e k e n n -zeichnet, daß das elektromagnetische Feld der Hauptstation über eine Induktionsschleife erzeugt wird und der Nachrichtenträger der Nebenstation Wellenlängen im hochfrequenten oder im optischen Bereich aufweist.
5. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i ch ne t , daß die Nachrichtenträgerfrequenz der Nebenstation von der Frequenz des Feldes der Hauptstation abgeleitet wird.