DE69729494T2

DE69729494T2 - Tragbares Gerät zur Überwachung von Lebenszeichen

Info

Publication number: DE69729494T2
Application number: DE69729494T
Authority: DE
Inventors: Itzhak Tavori
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-02-14
Filing date: 1997-02-12
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2017-02-13
Also published as: DE69729494D1; EP0790034A3; EP0790034A2; EP0790034B1; US5724025A

Description

GEBIET UND HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung, Datenerfassung und Alarmmeldung bezüglich des Zustands eines lebenden Körpers. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer solchen Vorrichtung als Online-Gerät zur Überwachung von Lebenszeichen für medizinische und persönliche Erfordernisse.
Mutmaßliche gesundheitliche Probleme erfordern es normalerweise, dass ein Arzt einen Patienten täglich oder wöchentlich überwacht. Heutzutage muss der Patient, um überwacht zu werden, zu einer bestimmten Gesundheitseinrichtung gehen, was einen Aufwand an Zeit, Bettenplätzen und der Zeit von hochqualifiziertem Personal erfordert.
In typischen Krankenhäusern werden allgemeine Patienteninformationen, einschließlich Puls, Blutdruck und Temperatur, bei allen Patienten zweimal pro Tag erfasst. Die Informationen werden als Grundlage für medizinische Entscheidungen verwendet. Die Zeit, die zur Durchführung einer solchen Aufgabe erforderlich ist, ist gewaltig. Um zum Beispiel die Temperaturen der Patienten zu messen, müssen Thermometer sterilisiert und dann an die Patientenschaft ausgeteilt werden. Die Thermometer müssen dann eingesammelt und abgelesen und die Akte des Patienten entsprechend aktualisiert werden. Der Vorgang ist zeitaufwendig und während der Datenerfassungs- und -verarbeitungsphase fehleranfällig aufgrund der Abwesenheit bestimmter Patienten von der Station, ungenauen Ablesens von Quecksilber-Thermometern und fehlender Aufmerksamkeit von überarbeitetem Personal.
Als weiteres Beispiel ist es für schwangere Frauen heutzutage erforderlich, den Fötuspuls und Schwangerschaftsfortschritt während des letzten Drittels der Schwangerschaft zu überwachen. Eine solche Überwachung erfordert relativ häufige regelmäßige Arztbesuche und weiterhin den Anschluss an ein Überwachungsgerät über einen Zeitraum von mindestens 30 Minuten, was sehr unbequem und zeitaufwendig ist. Außerdem vergeuden solche Besuche medizinische Ressourcen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, die Überwachungsgeräte selbst und die Zeit von Fachpersonal.
Zahlreiche Überwachungs- und/oder Messvorrichtungen sind im Handel erhältlich. Sie schließen Thermometer ein, welche die letzten zehn Ablesungen speichern, tragbare EKG-Überwachungsgeräte, tragbare Blutdruckmessgeräte und sogar eine Armbanduhr, welche die Pulsrate und den Blutdruck misst und speichert. Alle oben genannten Vorrichtungen sind teuer und auf bestimmte Messungen spezialisiert, die im Herstellungsstadium elektronisch implementiert werden. Diese Geräte ermöglichen es dem zuständigen Arzt entweder nicht, gesammelte historische Daten mit elektronischen Mitteln abzurufen, oder sie schränken seine Möglichkeit hierzu stark ein. Außerdem ermöglichen die Geräte es dem Arzt nicht, sich auf bestimmte Daten von Interesse zu konzentrieren.
So kann ein tragbares EKG-Gerät z. B. in der Lage sein, die Pulsrate mit einer vordefinierten Sequenz zu messen, während eine komplexe Vorrichtung auch den Blutdruck misst. Weitere Informationen, wie z. B. Temperatur, Atemfrequenz, Haut-pH und/oder -salzgehalt, Konzentration von Sauerstoff im Blut und dergleichen werden weder gemessen noch gespeichert.
Das Erfassen und Speichern solcher zusätzlicher Daten erfordert zusätzliche Mess- und Datenerfassungsgeräte, die sperrig sind und die Zeit, Aufwand und manchmal Bettenplätze erfordern und die eventuell die finanziellen Möglichkeiten des Patienten übersteigen. Außerdem erfordert die Interpretation solcher Messungen das Urteil und die Interpretation durch qualifiziertes Personal, was eine Vergeudung der Zeit von qualifiziertem Personal und eine Vergeudung von Geldern darstellt.
Außerdem ermöglichen die vorhandenen Systeme nicht die Kombination der Ablesung mehrerer Sensoren zur Stellung einer definitiveren Diagnose. Wenn z. B. nur der Blutdruck gemessen und als anormal erkannt wird, können keine definitiven Schlüsse gezogen werden. Wenn jedoch, als nicht einschränkendes Beispiel, Blutdruck und Temperatur gleichzeitig gemessen werden, sind de finitivere Diagnosen auf Grundlage der beiden Messungen möglich. Ein niedriger Blutdruck in Verbindung mit einer hohen Temperatur könnte z. B. zu einer anderen Diagnose führen als ein niedriger Blutdruck in Verbindung mit einer niedrigen Temperatur.
Mehrere Patente offenbaren verschiedene Überwachungsvorrichtungen; z. B. offenbart IL 37218 ein tragbares Herz-Überwachungsgerät, das ein spezielles Gerät zur Messung elektrischer Impulse des Herzens ist. Es gibt keine Möglichkeit, geeignete Software herunterzuladen oder zu speichern und mit festen Sollwerten zu vergleichen. Das Gleiche gilt für IL 86010, das eine Vorrichtung zur Blutdruckmessung offenbart.
IL 82888 offenbart eine automatische Vorrichtung zur Messung des Blutdrucks, die eine Pumpe, einen aufblasbaren Ärmel und ein Tisch-Messgerät beinhaltet. Das Gerät ist sperrig und nicht tragbar und hat keine Fähigkeit zur Daten-Protokollierung. Auf das Gerät kann keine Software für erzwungene Messungen und Alarm-Sollwerte heruntergeladen werden, und es ist auf spezifische Funktionen spezialisiert.
IL 68613 offenbart einen Einweg-Detektor, der auf die Durchführung von Wärmemessungen spezialisiert ist. Das offenbarte Gerät enthält ein Thermoelement, einen zellularen Isolator und eine Klebstoffschicht.
IL 75274 offenbart eine am Körper anliegende Geräteweste, die ausgelegt ist, um über dem gesamten Rumpf getragen zu werden, und in die beliebige Sensoren eingebaut werden können. Ein solches Gerät kann keine Daten-Protokollierung und keinen Alarm durchführen und ist sperrig und unbequem für den Benutzer.
IL 63889 offenbart eine Vorrichtung zur automatischen Positionierung von Körperleistungssensoren.
IL 52973 offenbart ein Identifizierungsarmband, an das Daten durch Schreiben angefügt werden sollen.
EP-A-0553372 offenbart ein System zur Überwachung von Lebenszeichen eines lebenden Körpers, das jedoch keine eigenständige tragbare Einheit umfasst, die voll integriert ist, die Fähigkeit zur Signalauswertung hat und mit dem Benutzer interagiert.
US-A-5,474,090 offenbart die Überwachung von Lebenszeichen bei körperlichen Übungen, offenbart jedoch nicht eine eigenständige tragbare Überwachungsvorrichtung mit Datenverarbeitungsfähigkeiten.
Der Artikel "The Modern Medical Battlefield: Sequitur On Advanced Medical Technology", IEEE ROBOTICS & AUTOMATION MAGAZINE, Vol. 1, Nr. 3, 1. September 1994, Seiten 21–25 offenbart ein tragbares Gerät zur Überwachung von Lebenszeichen, das mit Basisstationen kommuniziert und eine eingebaute GPS-Stellung-Ortungsfähigkeit hat.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist ein tragbares Multisensor-Überwachungsgerät für Lebenszeichen, das Mess- oder Rohdaten lesen und speichern kann, die mit dazugehörigen Daten heruntergeladen werden können, wie z. B. persönliche Identifizierungsparameter, Betriebssoftware, Software für erzwungene Messungen, Alarm-Sollwerte, und das die Fähigkeit hat, seine protokollierten Daten bequem an ein anderes Datenabrufsystem zu übertragen. Das Gerät hat weiterhin die Fähigkeit, bequem an einem überwachten Körper angebracht zu werden, z. B. mit einem Streifen Heftpflasterverband oder mit einer Klebstoffschicht, die auf dem Gerät implementiert ist, worin
die Vorrichtung bequem auf der Person oder dem Tier, das überwacht wird, angebracht werden kann, kleine Maße hat und die Fähigkeit hat, am Körper anzuliegen. Die Vorrichtung kann an einer Gliedmaße, am Rumpf, Hals oder Bauch oder am Rücken oder einer beliebigen Stelle des überwachten Körpers angebracht werden. Die Vorrichtung kann über den gesamten Körper bewegt werden, um verschiedene medizinische Diagnoseverfahren zu ermöglichen. Weiterhin werden Messungen kontinuierlich oder mit Unterbrechungen vorgenommen, je nach Voreinstellung der Betriebssoftware. Die Daten werden entweder kontinuierlich oder mit Unterbrechungen an ein stationäres Datenabrufsystem übertragen oder für Weiterverarbeitung oder spätere Verarbeitung gespeichert. Vorzugsweise hat die Vorrichtung die Möglichkeit, Software herunterzuladen, um Anweisungen und obere/untere Grenzwerte zu ändern, bei deren Über- bzw. Unterschreitung, entweder augen blicklich oder integral, ein Alarm ausgelöst wird, der dem Benutzer oder sich in der Nähe befindlichem Personal anzeigt, dass professionelle medizinische Aufmerksamkeit erforderlich ist. Die Daten können an eine zuvor gespeicherte Datenbank von Symptomen übermittelt werden, die es dem Arzt oder anderem behandelndem Personal ermöglicht, den aktuellen Datenstatus, die Geschichte, Symptome, mögliche Diagnose und vorgeschlagene Abhilfe einzusehen und/oder anzuzeigen. Alternativ oder zusätzlich können die Daten genutzt werden, um eine Datenbank mit gesammelten Ist-Daten für den einzelnen Patienten und/oder für die Patientenschaft als Ganzes aufzubauen. Eine solche Datenbank macht es möglich, später verschiedene Analysen des Patienten und/oder einer großen Patientenschaft durchzuführen. In bestimmten Anwendungen kann es wünschenswert sein, dem Arzt außerdem das Ergebnis vorgeschlagener Abhilfemaßnahmen und das voraussichtliche Verhalten des Körpers während der Genesung anzuzeigen. Schließlich zeigen die gemessenen Signale, wann und wie der Körper auf medizinische Behandlung reagiert, und helfen bei der Überwachung des Heilungsprozesses. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann ein Patient mit hohem Blutdruck Medikamente mit vorgeschriebener Dosierung und Zeitabfolge erhalten. In diesem Fall arbeitet der Arzt in einem Modus mit offenem Regelkreis und ist für die korrekte Verabreichung des Medikaments ganz auf den Patienten angewiesen. Der Arzt hat keine Möglichkeit festzustellen, ob der Patient die korrekte Dosierung und Zeitabfolge ein gehalten hat, außer wenn physiologische Messungen durchgeführt werden, die den ansonsten offenen Regelkreis schließen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung auch als Simulator zur Schulung von medizinischem Personal verwendet werden, indem sie verschiedene Daten auslöst, die von Sensoren "kommen", die Diagnose des medizinischen Personals mit der Datenbank der Symptome und der Diagnose-Software vergleicht und "Ergebnisse" der Anzeigen von Sensoren auf Grundlage der vom medizinischen Personal ergriffenen Maßnahmen sendet.
Weiterhin kann die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auch als persönliches Trainings-/Überwachungsgerät für die körperliche Fitness benutzt werden, entweder für körperliche Fitness, kardiale Rehabilitation und dergleichen. Da die Belastung bei einer Person, die trainiert wird, allmählich erhöht werden kann, basierend auf einer individuellen Anpassung, dargestellt durch Echtzeitmessungen oder frühere Messungen, an eine vorgeschriebene Übung.
Weiterhin wird doppelte Schreibarbeit, die beim Einchecken durchgeführt wird, minimiert. Wenn Erste Hilfe geleistet wird, werden persönliche Daten des Patienten in das Überwachungsgerät eingegeben und an jedes abfragende Datenerfassungssystem weitergeleitet, wenn der Patient von der Intensivstation auf eine andere Station und zwischen Stationen transportiert wird.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die ein interaktives Expertensystem ist, speziell eingerichtet für das Messen von Lebenszeichen des menschlichen Körpers, während es in Kontakt mit dem Körper ist. Es ist anzumerken, dass eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf Anwendungen, die den menschlichen Körper betreffen, beschränkt ist, sondern auch zur Überwachung von Lebenszeichen jedes Lebewesens, z. B. lebender Rinder, verwendet werden kann.
Ein System gemäß der Erfindung ist in Anspruch 1 bestimmt. Vorzugsweise wird ein Gerät zum Messen von Lebenszeichen zur Verfügung gestellt, das eine elektrische Schaltung hat, die einen Controller oder Prozessor, verschiedene Sensoren, ein Schaltungs-Element zum alternativen Verbinden und Trennen von Sensoren, ein Alarmgerät, ein Kommunikationsmittel oder einen Kommunikationskanal, Gehäuse- und Montagemittel und eine Stromversorgung einschließt.
Die elektrische Schaltung ist mit verschiedenen Sensoren verbunden, wodurch ihre Ausgabe je nach der Physik ihrer Messung verändert wird.
Die elektrische Schaltung hat Datenspeicherfähigkeit, um Ausgaben zu speichern, die von verschiedenen Sensoren kommen, wodurch ihre Ausgabe verändert wird.
Das Gerät schließt weiterhin ein Alarmgerät ein, das aktiviert wird, wenn ein vorbestimmter Sollwert oder vorbestimmte Sollwerte, der/die in der Datenspeicherfähigkeit gespeichert ist/sind, überschritten wird/werden.
Das Gerät schließt ein Kommunikationsmittel oder einen Kommunikationskanal ein, der/das die Übermittlung von gespeicherten Daten oder Online-Messdaten an ein Abfragesystem ermöglicht und der/das es dem Bediener ermöglicht, die Messlogik und -sequenz herunterzuladen und Sollwert(e) des Alarmgeräts zu ändern. Die Datenübertragung kann durch jedes geeignete Mittel stattfinden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, die Verwendung optischer Impulse oder elektronischer Funkübertragung oder Audiosignale.
Das Gerät schließt eine substantielle Basis mit mindestens zwei Elektroden ein, die ein Mittel darstellt, um eine Vielzahl von Sensoren in Kontakt mit dem Körper zu montieren, an dem Messungen vorgenommen werden.
Schließlich schließt das Gerät Gehäuse- und Montagemittel ein, welche die elektrische Schaltung mit den Sensoren, dem Kommunikationsmittel oder -kanal, dem Alarmgerät und der Stromversorgung bequem am Körper hält, an dem Messungen vorgenommen werden, um die erforderlichen Aufgaben auszuführen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird hier, allein als nicht einschränkendes Beispiel, im besonderen Hinblick auf ein Gerät zur Messung, Überwachung und Datenerfassung von Lebenszeichen beschrieben, mit einem System und einem Verfahren zur Verwendung damit und zur Bereitstellung einer Warn- oder Alarmmeldung für den Patienten im Falle der wahrscheinlichen Notwendigkeit medizinischer Hilfe oder Beratung, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, worin:
1 schematisch ein Blockdiagramm zeigt, das den Grundaufbau des Geräts zur Überwachung von Lebenszeichen der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 schematisch ein Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 schematisch ein Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung und einen Befehlssatz zeigt;
4 schematisch die Seite des Geräts zeigt, die in Kontakt mit dem überwachten Körper ist;
5 schematisch ein Blockdiagramm eines Schaltung-Koppel-Messelements zeigt;
6 schematisch eine Verbindung externer Sensoren mit dem Gerät zeigt;
7 schematisch eine typische Montageform von Gerät und externen Sensoren an einem überwachten Körper zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist ein Blockdiagramm eines Einzelgeräts gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, allgemein als 10 dargestellt, das Folgendes umfasst:
einen Teil eines Schaltung-Koppel-Mess-Messungs-Subsystems 42, der verwendet wird zum Verbinden, Trennen und Messen von Sensorausgaben;
ein Controller-Gerät 45, das z. B. implementiert werden kann durch Verwendung eines CHIPS F8680, erhältlich bei CHIPS, Kalifornien, USA, das die Fähigkeit hat, Folgendes direkt zu unterstützen: eine Tastatur, LCD-Anzeige, Modemkommunikation, Speicher und andere Computer-Peripheriegeräte; das programmierbare Pinlogik (pins logic) und Konfigurations- und Statusdaten hat, oder durch Verwendung eines Intel 80C196, der seinen eigenen A/D-Wandler und Multiplexer hat, als Latch-Register zur Aktivierung von Sensoren verwendet werden kann, RS-232-Kommunikation, Speicher, Hochgeschwindigkeit-E/A unterstützt und ein Dual-Puls-Breitenmodulator-System hat, von denen beide als Controller des Geräts 10, fungieren können, das mit einem Satz von Anweisungen zur Betreiben ausgestattet wird durch Herunterladen des Anweisungssatzes auf das Gerät 10, und Speichern des Anweisungssatzes im Gerät 10, wobei der Controller 45 wirksam ist, um das Gerät 10 zu betreiben;
Speicher mit Datenspeicherungsfähigkeit 44, der als Flash-Speicher, erhältlich von Intel Corporation, implementiert werden kann, und zwar als dynamischer RAM (D-RAM) oder statischer RAM (S-RAM), erhältlich von führenden Herstellern, oder andere Speichersysteme, die bekannt sind im Stand der Technik, zum Erfassen von Ereignissen und zum Speichern des Anweisungssatzes, und der herausnehmbar sein kann, wie z. B. batteriegesicherter Speicher, PCMCIA-Karten oder drehende magnetische Medien wie z. B. eine Platte, eine Diskette oder ein Band, oder der eine Kombination von beliebigen Arten dieser Speicher oder eine Kombination von ROM-Arten und RAM sein kann;
Kommunikationsmittel oder -kanal 13, z. B. eine RS-232-Schnittstelle, die zum Senden und Empfangen von Daten und Anweisungssätzen verwendet wird; und ein Alarmgerät 23, das ein Melder sein kann, zur Ausgabe einer hörbaren Warnung, dass ein Ereignis aufgetreten ist. Die RS-232-Schnittstelle kann durch einen von vielen handelsüblichen integrierten Schaltungen realisiert werden, die diese Funktion ausführen, wie z. B. den LT1133. Außerdem kann mehr als eine tragbare Vorrichtung zur Überwachung von Lebenszeichen 10, der vorliegenden Erfindung an einem Patienten angebracht werden; in diesem Fall kann die RS-232-Schnittstelle zur Kommunikation zwischen den Überwachungsvorrichtungen verwendet werden, z. B. in einem "Mehrpunkt"-Verhältnis, in dem jede der Vorrichtungen mit der Abfragevorrichtung 24 oder 40, kommunizieren kann.
Ein Ereignis ist definiert als ein überwachter einzelner oder eine Kombination gemessener Parameter, die einen Sollwert überschreiten und dadurch die mögliche Notwendigkeit medizinischer Hilfe oder Beratung anzeigen.
Ein Ereignis kann auch ein Zustand ohne kritische Bedeutung sein, z. B. die Aktivierung eines Alarmmechanismus jedes Mal, wenn ein Herzschlag erfasst wird. Ein solcher Vorgang ist von Bedeutung bei der Überwachung des fötalen Herzschlags.
Das Steuerregister und der Decoder 54, der als ein beliebiger Standard-TTL-Decoder, z. B. 74HC238, implementiert werden kann, werden verwendet, um Steuersignale an das Schaltungs-Kopplungs-Messteil 42, und an Sensoren zu senden, die an das Gerät 10 angeschlossen sind. Eine Stromversorgung 14, wird bereitgestellt.
Der Anweisungssatz ist im Wesentlichen eine höhere Programmiersprache, wie sie in einer elektrischen Prüfanordnung zu finden ist, wie sie von Teradyne, Boston, Amerika, erhältlich ist. Der Anweisungssatz programmiert die Sequenz durchzufüh render Messungen, welche Anregungsquelle gegebenenfalls zu verwenden ist, welches Messgerät zu verwenden ist, die Verbindungen, die über Schalter- oder Relais-Verbindungsmatrix durchzuführen sind, Test-Grenzwerte, einschließlich, hier, Kombinationen von Test-Grenzwerten, auf deren Grundlage logische Entscheidungen getroffen werden, ob ein Warnalarm ausgegeben werden soll, und welcher Schweregrad einer Warnalarmmeldung ausgegeben werden soll. Der Anweisungssatz liefert implizit die Diagnose-Software der tragbaren Vorrichtung zur Überwachung von Lebenszeichen; daher arbeitet der Anweisungssatz logisch auf Basis der Messungen "zu diagnostizierender Symptome", um zu ermitteln, ob eine Warnalarmmeldung ausgegeben werden soll und welcher Schweregrad einer Warnalarmmeldung ausgegeben werden soll, oder um eine Behandlung vorzuschlagen und das Ergebnis der Behandlung zu überwachen.
Die Komponenten, die verwendet werden, um die oben genannten Funktionen zu implementieren, sind durch einen elektronischen Schaltkreis 43, verbunden, mit dessen Hilfe Strom von der Stromversorgung 14, und direkte elektrische Impulse zwischen den oben genannten Funktionen verteilt werden.
Ein "stationäres" abfragendes Datenabrufsystem 24, das als Computer für allgemeine Zwecke implementiert werden kann, wird mit einer einem Kabel entsprechenden Vorrichtung 25, an das Kommunikationsmittel oder den Kommunikationskanal 13 angeschlossen, was die bidirektionale Kommunikation und Übertragung von Daten und Anweisungssatz von der Abfragevorrichtung 24 an den Speicher 44 im Gerät 10 sowie das Hinaufladen und Herunterladen von Daten und Anweisungssatz ermöglicht, die im Speicher 44 gespeichert werden sollen.
Die "stationäre" Abfragevorrichtung 24 wird bereitgestellt zum Herunterladen des Anweisungssatzes in die tragbare Vorrichtung zur Überwachung von Lebenszeichen 10, und zum Empfangen von Messdaten von der Vorrichtung 10, und zur Durchführung detaillierterer Diagnosen, als sie normalerweise in der tragbaren Vorrichtung 10 durchgeführt werden. Ein "tragbares" Datenabrufsystem 40, z. B. ein Palmtop-Computer, kann alternativ verwendet werden, um die Aufgaben des "stationären" Datenabrufsystems 24 durchzuführen.
Die einem Kabel entsprechende Vorrichtung 25, kann einfach als Kabeldraht oder als eine Leiterplattenstruktur implementiert werden; es können jedoch andere im Stand der Technik bekannte Verbindungstechniken verwendet werden, wie z. B. optische Kommunikation zur Übertragung von Daten zwischen Computer-Peripheriegeräten, Kabelmodem oder zellulares Modem, elektromagnetische drahtlose Kommunikation wie z. B. Funk, optische (z. B. IR, sichtbar) und dergleichen oder Audiokommunikation, entweder durch verbale Befehle, durchgeführt mit NATIONAL Digitalker oder Rockwell-Chips oder Toncodierung, wie sie in Telefonen zu finden ist, oder ein beliebiges Audiosystem, das genutzt werden kann, um Daten in Zweiweg-Kommunikation zu übertragen und den Zustand des Patienten anzuzeigen. Weiterhin können verbale Anweisungen über diesen Weg übertragen werden und auch Videoanweisungen über die LCD-Anzeige. Die drahtlose Kommunikation kann auch den Anschluss an ein Global Positioning System (GPS) einschließen, um die Abfragevorrichtung 24 oder 40 über die genaue Position des Patienten zu informieren. Dies ist nützlich, um einen behinderten Patienten zu finden.
Die Alarmvorrichtung 23 kann als Audioalarm, z. B. als Lautsprecher oder als piezoelektrischer Summer, implementiert werden. Die Alarmvorrichtung 23 kann verwendet werden, um verschiedene hörbare Signale oder mechanische Vibrationen oder Hochspannungsimpulse auszulösen, z. B. für Hör- oder Sehbehinderte, mit verschiedenen Raten und/oder Tonhöhen je nach erfasstem Zustand des überwachten Körpers; visuell durch farbcodierte Miniatur-Lampenanordnungen, Bardiagramme oder alphanumerische Anzeigen, wie sie von H. P., USA erhältlich sind, oder L. C. D.-Anzeigen, wie sie von Seiko, Japan, erhältlich sind.
Die Sensoren 28–39 werden verwendet, um physikalische Phänomene in leicht zu handhabende Werte umzuwandeln, wie z. B. Kapazität, induktiver Widerstand, Spannung, Strom, Frequenz, TTL-Pegel und dergleichen. Diese Daten werden an das Schaltungs-Kopplungs-Messelement 42 weitergeleitet, in dem die Daten in digitale Daten umgewandelt werden. Das Element 42 kann ein ohne weiteres gekauftes Objekt sein, z. B. ein Keithley-Modell DAS-20 High-Performance Analog & Digital Interface Board o. Ä., wie sie im Handel seit vielen Jahren erhältlich sind. Diese bieten Eingabe-Multiplexen, Verstärkung, Abtast-Halte-Verfahren, Analog-Digital- und Digital-Analog-Umsetzung; außerdem schließen sie Zeitmessungs- und Datenpuffer- und Steuerungsfunktionen ein, wie sie für die Ankopplung zu PC-Computern erforderlich sind.
Der Controller 45 verwaltet die empfangenen digitalen Daten und führt die Anweisungen aus, die im Speicher 44 als Anweisungssatz gespeichert sind. Controller 45 verwaltet die Daten und verteilt sie über die elektronische Datenerfassungsschaltung 43 per Anweisungssatz an den Speicher 44, damit sie für spätere Verarbeitung erfasst werden. Der Controller kann Daten an das Kommunikationsmittel oder den Kommunikationskanal 13 versenden, zur Übertragung an das "stationäre" Datenabrufabfragesystem 24 oder über das "tragbare" Datenabrufabfragesystem 40. Mit Hilfe des Controllers 45, können Messdaten für andere Skalen konvertiert werden, z. B. Widerstandsdaten eines RtD-Temperaturfühlers in Temperatur in °C oder in °F. Der Controller 45 kann auch benutzt werden, um im Anweisungssatz nach vorgeschlagenen Möglichkeiten für Sensorenausgaben zu suchen und auf der Grundlage angezeigter Vorschläge und durchgeführter Maßnahmen interaktiv ihre Änderungen vorauszusehen.
Im Falle eines Sensorsignals, das nicht zuvor im Anweisungssatz definiert wurde, kann der Controller ein Signal an die Alarmvorrichtung 23 schicken, um zu melden, dass ein Signal die jeweiligen Sollwerte oder die jeweilige Kombination von Sollwerten überschreitet, die in den Befehlen bereitgestellt werden, die im Anweisungssatz geladen sind.
Der Controller verwaltet auch das Steuerregister 54, das die Matrixverbindungen zu den Sensoren 28–39 über den korrekten Pfad im Schaltungs-Kopplungs-Messelement 42 per den geladenen Anweisungssatz koordiniert.
2 zeigt ein Einzelgerät gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, allgemein dargestellt als 10, die ein Gehäuse 11 umfasst, mit Montagemittel 12 an einer ersten Seite davon, die das Gehäuse 11 überhängt, einem nach außen ragenden Kommunikationsmittel oder Kommunikationskanal 13, einem Port (Anschluss) für den Stromversorgungsanschluss 14, Sensorenausgabeanschlüssen 15–22, und einer Alarmvorrichtung 23.
Das Gehäuse 11 enthält eine elektrische Schaltung (nicht in der 2 dargestellt), die Controllermittel und Datenspeicherungsfähigkeit umfasst und an die Sensorenausgabeanschlüsse 15–22, die Alarmvorrichtung 23, die Stromversorgung 14, und das Kommunikationsmittel oder den Kommunikationskanal 13 angeschlossen ist.
Der zuständige Arzt kann mit der Vorrichtung 10, und mit dem Download-Anweisungssatz kommunizieren wie in der 3 dargestellt.
3 zeigt ein mögliches Flussdiagramm für die Bestimmung der Funktion eines einzelnen Sensors, wie sie im Anweisungssatz festgelegt werden kann.
Der Sensoraufbau, Schritt 46, schließt Sensorfunktionsinformationen für einen Sensor und eine Sensornummer ein. Zum Beispiel wird jetzt Sensor 35 bestimmt. Diese Vorgehensweise ist gültig für jeden beliebigen der Sensoren 28–39. Der Sensortyp, Schritt 47, bestimmt, welche Informationen von diesem Sensor erhältlich sind, z. B. Puls, Blutdruck, Temperatur usw. Betriebsparameter, Schritt 48, schließt ein, in welche Einheiten 59 dieser Sensor physikalische Phänomene umwandelt, d. h. Kapazität, induktiven Widerstand, Spannung, Strom, Frequenz, TTL-Pegel und dergleichen, die voraussichtlichen Normalwerte 55, den oberen Grenzwert des Signals 56, den unteren Grenzwert 57, und mindestens einen Wert, z. B. Delta 58, der vom Normalwert 55 und den oberen/unteren Grenzwerten 56 bzw. 57 abhängt. Delta kann die Form eines einfachen Wertes haben oder eine mathematische Gleichung sein. Der Messzyklus, Schritt 49, kann Anweisungen einschließen, den Sensor 35, abzulesen: nach jedem vordefinierten Zeitintervall, z. B. nach einer bestimmten Anzahl von Stunden:Minuten:Sekunden (HH:MM:SS), oder zu einer bestimmten Uhrzeit, wie z. B. 2:00 Uhr früh, oder mit einer anderen Messfrequenz, oder nach einem anderen passenden Muster der Zeitmessung, nach dem der Sensor 35 abgelesen werden sollte.
Die Systeminstallation, Schritt 50, kann persönliche Informationen des Patienten und Informationen enthalten, wo der Sensor anzuschließen ist und was mit dem Messsignal des Sensors 35 gemacht werden soll. Die Anschlusszuweisung, Schritt 51, schließt Informationen ein, an welche Sensorenanschlüsse 15–22, dargestellt in der 2, der Sensor 35 angeschlossen werden soll. Verknüpfungsglieder, Schritt 52, schließt logisches IF, IF-THEN, AND, OR, NOR, NOT und ähnliche Anweisungen ein, die es ermöglichen, eine Kombination der Ausgaben mehrerer Sensoren in einer einzigen Schlussfolgerung zusammenzufassen. Wenn wir logische Verknüpfungen als Großbuchstaben schreiben, auf deren linker und rechter Seite Punkte stehen, dann könnten wir z. B. Folgendes haben: ".IF. --Sensor 35 Signal .AND. Sensor 36 Signal-- ist .GREATER THAN. -- ein bestimmter Grenzwert --, EQUALS. .TRUE. .THEN. -- es wird bestimmt, dass ein Ereignis erfolgt ist, und eine Warn-Alarm-Anzeige wird gegeben --". Der Patient kann dann ins Krankenhaus oder zum Arzt gehen oder zur detaillierteren Diagnose Daten an die Abfragevorrichtung übermitteln, je nach Schweregrad der Warnalarmmeldung, die von der tragbaren Überwachungsvorrichtung als Reaktion auf das Ereignis ausgegeben wurde.
Das Ergebnis in Schritt 53 bestimmt, was mit den Daten geschehen soll; ob sie an den Speicher 44 gesendet und dort zur späteren Verarbeitung eingetragen werden sollen, oder ob sie an das Kommunikationsmittel oder den Kommunikationskanal 13 geschickt werden sollen zur Übertragung an das stationäre oder das tragbare Datenabfrageabrufsystem 24 oder 40, zwecks Sendung des Signals an die Alarmvorrichtung 23.
Der Controller 45 vergleicht die Messdaten des Sensors 35 mit den normalen, den oberen und unteren Grenzwerten 55, 56 bzw. 57. Signale, die den oberen oder unteren Grenzwert über- bzw. unterschreiten, werden nach den Ergebnissen 53 sortiert, definiert durch einen zuständigen Arzt, im eigenen Anweisungssatz des Patienten oder im Anweisungssatz eines "normalen Patienten", d. h. in den Speicher 44 eingetragen, an das Kommunikations mittel oder den Kommunikationskanal 13 geschickt, um vom stationären oder vom tragbaren Datenabfrageabrufsystem 24 oder 40, abgerufen zu werden, oder ein Signal wird an die Alarmvorrichtung 23 geschickt, um den Träger oder die Passanten darauf aufmerksam zu machen, dass ein gemessener Parameter oder eine Kombination gemessener Parameter die im Anweisungssatz angegebenen Grenzwerte überschritten hat.
Ein Signal, das innerhalb der Test-Grenzwerte des normalen Signals 55 plus Delta 58 liegt, wird entweder an den Speicher 44 gesendet oder ignoriert, per Anweisungssatz. Ein Signal, das den Normalwert 55 plus Delta 58 überschreitet, wird zur Erfassung an den Speicher 44 und für weitere Anweisungen an die logischen Verknüpfungen 52 geschickt. Angenommen, zum Beispiel, der Anweisungssatz des zuständigen Arztes enthält eine Bedingung, ".IF. -- Sensor 35 Signal-- .IS GREATER THAN. (-- normal 55 -- plus -- Delta 58 des Sensors 35 --) .AND. -- Sensor 36 Signal-- .IS GREATER THAN. (-- normal 55 -- plus -- Delta 58 des Sensors 36 --) .THEN. -- sende Signal an Alarmvorrichtung 23--". Auf diese Art können mehrere Sensorenausgaben, von denen jede einzelne einen oberen oder unteren Grenzwert(aufbau) nicht überschreitet, deren Kombination aber den Normalwert plus Delta überschreitet, zu einem signifikanten Ergebnis kombiniert werden.
Das Ergebnis kann auch die Anweisung sein, die Belastung über einen gemessenen Parameter oder gemessene Parameter zu verändern. Wenn zum Beispiel die Bitrate einer Person niedriger ist als der normale Wert bei einer sportlichen Übung, dann kann die Last höher sein, und eine anstrengendere Übung kann ausgeführt werden.
3 enthält mehrere Grafiken, die Anweisungen, Daten und Ergebnisse von Vorrichtung 10 darstellen. Die Grafiken in 3 können auf mehrere Arten interpretiert werden: Als nicht einschränkendes Beispiel kann eine der Grafiken folgendes darstellen: eine tatsächliche Sensorausgabe, deren Normalwert 55, Delta 58, den oberen Grenzwert 56, und den unteren Grenzwert 57; und die zweite Grafik zeigt dasselbe.
Durch die Kombination beider Ausgaben kann eine andere Schlussfolgerung gezogen werden, einer der wichtigsten Vorteile nicht determinierter Systeme, wie Neuronensysteme, Fuzzy-Logic, Neu-fuzz und chaotischer Systeme.
Ein anderes nicht einschränkendes Beispiel kann sein, dass eine der Grafiken die tatsächliche Sensorenausgabe darstellt und die andere die voraussichtliche Reaktion des Körpers auf eine verschriebene Behandlung. Dies kann auch nützlich sein bei Sport oder kardialer Rehabilitation, wenn ein Trainierender ein vorgeschriebenes lastäquivalentes Fitnessprogramm absolviert, wobei eine der Grafiken die Sensorenausgabe anzeigt und die andere die Entsprechung der Last. Wenn es über einen längeren Zeitraum durchgeführt wird, kann die zweite Grafik verwendet werden, um den Fortschritt in körperlicher Fitness anzuzeigen. Natürlich kann die zweite Grafik ein Fitnessprogramm darstellen, das auf einen Trainierenden abgestimmt ist, und wenn das Ziel des Programms erreicht ist, basierend auf individuellen oder Gruppenparametern, wird ein neues Programm oder eine neue Grafik eingeführt, um den Trainierenden zu ermuntern, seine Leistung zu steigern, während weiterhin die tatsächliche Reaktion des Körpers auf die oben genannte vorgeschriebene Lastentsprechung überwacht wird.
Als nicht einschränkendes Beispiel können beide Grafiken das voraussichtliche Verhalten darstellen. Im Falle einer schwangeren Frau, die sich mit Glukose oder Zucker belastet, kann zum Beispiel in der einen Grafik der Zeitpunkt dargestellt werden, zu dem sich der Herzschlag des Fötus verändern wird, und in der anderen der Zeitpunkt, zu dem sich die Intensität der Bewegungen verändern wird, während die Grenzwerte 56 und 57, der Normalwert 55 und Delta 58 weiter beibehalten werden.
Eine andere Möglichkeit ist, das voraussichtliche Verhalten anzuzeigen, während die tatsächliche Sensorenausgabe kontinuierlich überwacht wird.
Natürlich können eine einzelne Grafik oder mehrere Grafiken dargestellt werden.
In der Vorrichtung 10 gesammelte Daten können verwendet werden, um eine Datenbank mit an einem überwachten Körper gemessenen Parametern aufzubauen. Der zuständige Arzt kann bei Bedarf ein medizinisches Diagnoseprogramm wie z. B. MEDICAL DOCTOR verwenden, das von PIXEL PERFECT CORPORATION, Florida, erhältlich ist, und gemessene Parameter in ein Diagnosemodul integrieren, das in dem Abfragesystem 24, 40, und in der Vorrichtung 10 installiert werden kann. Dieses Modul kann jede Art von Speicher mit Stand der Technik sein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, jede Art von ROM, die mit neueren Software-Versionen aktualisiert werden kann, oder unterschiedliche segmentierte Module können anstatt des vorhergehenden Speichers installiert werden. Dieses Modul kann qualitative Informationen anfordern, wie z. B. die Größe der Pupillen, die, in Verbindung mit niedrigem Blutdruck, eine Gehirnverletzung anzeigen kann. Ein anderes Beispiel wäre das Vorhandensein eines Ausschlags im Zusammenhang mit einer Behandlung mit bestimmten Medikamenten, was die Notwendigkeit anzeigen kann, einen Arzt zu Rate zu ziehen.
Informationen wie diese zu Gegenanzeigen bei Medikamenten im Zusammenhang mit körperlichen Symptomen sind z. B. veröffentlicht in "Guide to Prescriptions and Over the Counter Drugs", Copyright '88 von Dorling Kindersley Limited, London, ISBN 965-448-001-8. Solche Informationen können vom Arzt in ein Diagnosemodul integriert werden, das in dem Abfragesystem 24, 40, und der Vorrichtung 10 installiert werden kann.
Die Diagnosedatenbank von Symptomen kann auch in segmentierte Module unterteilt werden wie z. B. "Simulator", Pädiatrie, innere Medizin, kardiale Rehabilitation, Trauma, Trainingsprogramm und dergleichen, und sie kann weiter aufgeteilt werden in Alter, Geschlecht, Beruf, Rasse und dergleichen.
Die Vorrichtung 10 kann auf eine von mehreren Arten eingesetzt werden. Zum Überwachen allgemeiner Lebenszeichen einer Person wird die Vorrichtung 10 am Körper angebracht und beginnt mit der Überwachung und dem Sammeln von Daten. Wenn die Datenerfassung abgeschlossen ist, muss die Person sich zu einem stationären Datenabfragesystem 24, z. B. einem Computer, oder einem tragbaren Datenabfragesystem 40, begeben, in dem die Patienten-Verwaltungssoftware übertragene Daten über das Kommunika tionsmittel oder den Kommunikationskanal 13, und das Verbindungskabel 25, erfasst und die Darstellung für einen zuständigen Arzt oder für Einsicht durch das Personal vorbereitet.
Nachdem die Daten abgerufen wurden, können zuvor gespeicherte Daten gelöscht werden, und eine neue Protokollierung beginnt.
In Fällen, in denen rasche Änderungen erwartet werden, kann die Vorrichtung 10 für Online-Überwachung verwendet werden; dafür führt die Vorrichtung 10 die erforderliche Überwachung durch und überträgt kontinuierlich Daten an ein Datenabfragesystem 24 oder 40, über ein Kommunikationsmittel oder einen Kommunikationskanal 13, und ein Kabel 25.
Falls ein bestimmter Schwerpunkt auf Datenerfassung oder Messung gesetzt werden muss, kann ein zuständiger Arzt seinen Interessenschwerpunkt über das Kommunikationsmittel oder den Kommunikationskanal 13 übermitteln, so dass die Vorrichtung 10 die angegebenen Aufgaben durchführt. Weiterhin können Alarm-Sollwerte festgelegt werden, so dass beim Überschreiten eines oder mehrerer vordefinierter Sollwerte oder einer Kombination von Sollwerten ein Alarm von einer Alarmvorrichtung 23 ausgegeben wird.
Weiterhin kann ein Sollwert durch Kombination von Daten, die von verschiedenen Sensoren kommen, bestimmt werden, selbst wenn Daten von einem einzelnen Sensor unterhalb des voreingestellten Sollwerts für diesen spezifischen einzelnen Sensor liegen. Diese Vorgehensweise ermöglicht die Verwendung einer Kombination von Sensoren zur Auslösung eines Alarms, der nicht ausgelöst worden wäre, wenn jeder Sensor allein unabhängig von den anderen überwacht worden wäre.
Das Fachpersonal kann von der Vorrichtung 10 durch ein stationäres Datenabfragesystem 24, oder ein tragbares Datenabfragesystem 40, den aktuellen Status ablesen, Identifikationsparameter eingeben oder abrufen, Histogramme anzeigen, mögliche Ursachen und die vorgeschlagene Abhilfemaßnahme abfragen und Änderungen des überwachten Körpers als Ergebnis der durchgeführten Maßnahmen ablesen. Das Fachpersonal möchte eventuell Anweisungen an die tragbare Vorrichtung schicken, entweder Audioanweisungen oder per Videomodus, um mindestens Erste Hilfe zu ermöglichen.
Außerdem kann die Vorrichtung 10 zur Schulung verwendet werden, indem verschiedene Datensignale ausgelöst werden, die von Sensoren "kommen", die Diagnose des medizinischen Personals mit der Datenbank von Symptomen und der Diagnose-Software verglichen wird und indem "Ergebnisse" der Sensorenausgaben auf der Grundlage von Maßnahmen, die vom medizinischen Personal ergriffen werden, versandt werden, ohne dass während der Schulung ein Patient beansprucht wird; stattdessen wird die Vorrichtung 10 mit einem Dummy verwendet.
Ein anderes Schulungsverfahren kann auf eine interaktive Art und Weise eingesetzt werden, da mit Hilfe eines Dummys, als nicht einschränkendes Beispiel, hyperaktiven Kindern Höflichkeit beigebracht werden kann, da der Dummy, ausgestattet mit einem Vibrations-/Amplitudenmelder, den Trainierenden über seinen Zustand informieren kann, indem er einen Satz aus dem "Diagnose"-Modul auswählt, um einerseits sein Unbehagen zum Ausdruck zu bringen, durch Schritte oder durch allmähliche Verstärkung der Strenge seines Satzes oder seines Tons, basierend auf der Vibrations-/Amplitudenausgabe des Sensors, und indem er andererseits zur Höflichkeit ermuntert und dem Kind, das geschult wird, applaudiert, wenn die Sensorenausgabe abnimmt. Eine Verbindung dieser Daten mit einem Drucksensor kann entweder einen Missbrauch oder eine Umarmung ausdrücken, basierend auf der Vielzahl der Sensorausgaben und der Reaktion des Kindes auf das vorgeschlagene Verhalten, das vom Diagnosemodul geliefert wird.
Die Vorrichtung 10 kann auch als interaktiver Schulungsleiter für körperliche Fitness oder kardiale Rehabilitation verwendet werden. Im Stand der Technik bestehen zahlreiche Schulungsprogramme, die hauptsächlich auf dem/der Alter/Berufsgruppe basieren. Der zuständige Arzt kann entscheiden, in die Datenbank von Symptomen ein Schulungsprogramm aufzunehmen, das auf dem Stand der Technik und auf der Messung basiert, die an der Person, die überwacht wird, vorgenommen wird. Während die Person trainiert, werden die durchgeführten Messungen auch mit dem Schulungsprogramm verglichen, das allmählich oder in Schritten die Trainingsbelastung erhöht und gleichzeitig die trainierende Person kontinuierlich überwacht. Das Training kann einer Last entsprechen, wie z. B. von Canadian Air Force 5BX veröffentlicht, oder es kann ein individuelles Programm sein, das für einen Trainierenden oder eine Gruppe von Trainierenden entwickelt wurde.
Unter Bezugnahme auf die 4 wird die Seite der Vorrichtung 10 gezeigt, die mit dem überwachten Körper in Kontakt ist. Die Vorrichtung ist als mit einer Vielzahl von Elektroden ausgestattet zu sehen. Zur Veranschaulichung werden zwei separate Elektroden gezeigt. Als nicht einschränkendes Beispiel ist eine Elektrode dick 26, während eine substantiell dünn ist 27. Die Elektroden stehen im Kontakt mit dem überwachten Körper und bilden eine substantielle Grundlage für die Montage eines oder mehrerer Sensoren. Folgendes ist ebenfalls dargestellt: Montagemittel 12 und eine Position, an der eine Klebstoffschicht 41 implementiert werden kann, um die Montage der Vorrichtung 10 an einer Körperfläche zu ermöglichen, an der Messungen durchgeführt werden.
Zur Verdeutlichung sind vier Sensoren dargestellt 28, 29, 30 und 31. Es muss klar sein, dass mehr oder weniger Sensoren verwendet werden können. Als nicht einschränkendes Beispiel kann der Sensor 28 das Herz-Elektropotential messen, wofür Potential- und Erdungselektroden notwendig sind; der Sensor 29 kann die Oberflächenleitfähigkeit messen, wofür Elektroden mit verschiedener Polarität notwendig sind; der Sensor 30 kann lokale Gefäßdrücke messen und nutzt die Elektrode 27 als Membrane oder Kondensatorplatte, während der Sensor 31 die Temperatur messen kann und die Elektrode 26 als Wärmeableiter benutzt.
Ein solcher Aufbau ist nicht leicht durchzuführen, da verschiedene Sensoren die Ausgabe anderer Sensoren beeinträchtigen können. Als nicht einschränkendes Beispiel bildet ein Sensor, der die Oberflächenleitfähigkeit misst 29, einen elektrischen Kurzschluss, der die Funktion eines Sensors 28, der das elektrische Potential misst, beeinträchtigt. Ein Schaltung-Koppel- Element 42 wird an den elektronischen Schaltkreis 43 angeschlossen und bietet so eine alternative Möglichkeit, Sensoren mit dem Schaltkreis zu verbinden und von ihm zu trennen, die einander in ihrer Funktion beeinträchtigen können.
Die Sensoren liefern ihre Ausgabe in allen passenden Werten, z. B. Spannung, Strom, Frequenz, Kapazität, Induktanz, Widerstand, TTL und dergleichen. Als nicht einschränkendes Beispiel kann ein Thermoelement Änderungen der äußeren Temperatur durch eine Spannungsänderung anzeigen. Ähnlich kann ein piezoelektrischer Kristall verwendet werden, um den lokalen Druck zu messen. Indem der zuständige Arzt die Art von Sensor bestimmt, der an die Vorrichtung 10 angeschlossen wird, wird eine Spannungsmessung erreicht, aber unterschiedlich interpretiert, je nach Art des Sensors/der Logik. Da außerdem die Stärke dieser Signale um eine Größenordnung oder mehr variieren kann, kann Out-of-Ranging (außerhalb des gültigen Wertebereichs) implementiert werden, um die Ergebnisse in leicht zu handhabende Wertebereiche zu verschieben.
5 zeigt das Schaltungs-Kopplungs-Messelement, 42. Wenn angenommen wird, dass Sensor 32 ein einfacher Sensor ist, kann die Schaltung von FET 62 in der Datenverbindung durch den Port 15 durchgeführt werden, wenn der Sensor aktiviert ist. Wenn angenommen wird, dass der Sensor 33, im aktivierten Zustand, Messungen beeinflussen kann, die gleichzeitig von anderen Sensoren vorgenommen werden, kann ein solcher Einfluss minimiert werden durch Verwendung dreier FETs 63, 64 und 65, zur Schaltung der Stromversorgungs-, Erd- und Datenleitungen. Mehrere FET-Schalter können parallel verwendet werden, um den Serienwiderstand bei Versorgungs- und Erdleitungen zu reduzieren. Natürlich kann die Schaltung bei allen Leitungen gleichzeitig oder nur bei einer Leitung zur Zeit vorgenommen werden. In dieser Anordnung dient Port 16 zur Stromversorgung des Sensors 33, Port 18 dient dem Anschluss der Erdung, und Port 17 dient der Datenübertragung. Der Sensor 34 ist an die Datenleitung durch den Port 20 angeschlossen und wird von FET 67 auf dieselbe Art geschaltet wie Sensor 32. Sensor 34 kann jedoch parallel zur Impedanz 60 angeschlossen werden, die mit dem Port 19 verbunden ist. Auf diese Art kann der Sensor 34 Rohdaten über den Port 20 und FET 67 oder über die Impedanz 60 durch Port 19 und FET 66 versenden. Eine Impedanz kann als Komponente, z. B. als Widerstand, bestimmt werden, oder sie kann eine RLC-Schaltung oder eine Integrierschaltung sein.
Sensor 35 wird auf dieselbe Art angeschlossen wie Sensor 34. Wenn ein Durchschnitt von Sensoren gefordert ist, können die Sensoren 34 und 35 gleichzeitig über die Ports 20 und 22, über FETs 67 und 69 oder über die Impedanz 60 über Ports 19 und 21 und FETs 66 und 68 angeschlossen werden. FETs 62–69 können implementiert werden mit Hilfe von NATIONAL AH0019 oder 5011 oder CD4066, was sowohl digitale als auch analoge Datenübertragung ermöglicht. Die Daten werden über einen programmierbaren Verstärker, PGA 61, an die relevante Messschaltung übertragen.
Die Spannungsmessschaltung 77, Strommessschaltung 78, Kapazitätsmessschaltung 79, Induktanzmessschaltung 80, und Widerstandsmessschaltung 81, werden jeweils durch die FETs 71–75 gekoppelt. Die Messschaltungen können implementiert werden mit Hilfe von Techniken, die im Stand der Technik offenbart sind, wie z. B. die Wheatstone-Brücke, mit Messung über einen Nebenschluss, oder mit Hilfe von Verfahren, die in allen Multimetern guter Qualität, z. B. von Fluke, verwendet werden. Die Ausgabe der Messschaltungen 77–81 wird an den A/D-Wandler 83 geleitet, der Daten in digitale Daten umwandelt, die vom Controller 45 gehandhabt werden können.
Die Frequenzmessung wird über FET 76 an den Zähler 82 geleitet und an den Controller 45 geschickt. FET 70 schaltet Daten vom Sensor 36 oder 37 über den Datenpuffer 84 an den Controller 45. Die FETs 62–76 und PGA 61 werden vom Steuerregister 54 gesteuert, das alle FETs 62–69 alternativ oder gleichzeitig ein- und ausschalten kann, und einen FET von der Gruppe 71–76 in der gleichen Zeit, und auf diese Art Sensoren mit der erforderlichen Verstärkung und der erforderlichen Messschaltung koordiniert und den Controller 45 über die Art und den Ursprung der Daten informiert. FET 70 funktioniert mit jedem der FETs aus der Gruppe 71–76.
Als nicht einschränkendes Beispiel können kompliziertere Messungen durchgeführt werden, da Sensor 36, mit oder ohne Sensor 37, über FET 70, als Referenz verwendet werden kann und gemessene Signale vom Sensor 34 die Variable sein können. Natürlich ist die Anzahl der Sensoren und Schaltung-Koppel-Elemente nicht auf 5 begrenzt, da eine oder mehrere Anordnungen einer Komponente oder eines ganzen Schaltkreises verwendet werden können. Chemische Sensoren wie z. B. Schwangerschafts-Kits, Labortests, Uringlukose und dergleichen können über das Kommunikationsmittel 13 oder den Sensortyp 36 ebenfalls einbezogen werden.
Die in 5 erwähnte Anordnung kann implementiert werden, indem als FETs 62–76 NATIONAL AH0019, AH5011 oder CD 4066 verwendet werden, die für die Vermittlung analoger und digitaler Daten geeignet sind. Die Entsprechung eines PGA 61 kann auch durch Verwendung von FET-Schaltern für die Verstärkungsschaltung implementiert werden. Ein A/D-Wandler 83, wie z. B. der handelsübliche ADC1210, ist für die oben genannten Anwendungen geeignet. Die A/D-Schaltung kann auch implementiert werden durch Messung der Frequenzausgabe eines Spannungs-Frequenz-(V/F)-Wandlers, z. B. eines LM131, mit dem analoge Signale in Frequenzen umgewandelt werden können. Natürlich kann das Element 42 in eine Einzelkomponenten-IS integriert werden; es kann auch mit Hilfe der ASIC-Technologie mit dem Controller 45 integriert werden.
Wenn der Anweisungssatz abgeschlossen ist, werden die Sensoren verdrahtet, um Portanschlüsse bereitzustellen, die den Portzuweisungen im Anweisungssatz entsprechen, z. B. wie in 5.
Diese Anordnung ermöglicht die Minimierung der Gesamtmaße der Vorrichtung 10 und verringert deren Kosten erheblich.
In 6 wird dargestellt, dass die externen Sensoren 32 bis 39 an die Vorrichtung 10 auch über die Sensorausgabenports 15 bis 22 angeschlossen werden und in Verbindung mit den Sensoren 28, 29, 30 und 31 arbeiten können.
7 zeigt eine typische Montage an einem überwachten Körper, wobei dargestellt ist, dass die Vorrichtung 10 mit dazugehörigen externen Sensoren, 32 bis 39, an einem Körper angebracht ist. Die Sensoren 28 bis 31 sind nicht dargestellt.
Die tragbare Überwachungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann also unter der Haut implantiert sein, mit einem passenden transkutanen Kommunikationskanal, ausgestattet für die Kommunikation mit der fragenden Vorrichtung.
Wenn technische Merkmale in den Ansprüchen mit Bezugszeichen versehen sind, so sind diese Bezugszeichen lediglich zum besseren Verständnis der Ansprüche vorhanden. Dementsprechend stellen solche Bezugszeichen keine Einschränkungen des Schutzumfangs solcher Elemente dar, die nur exemplarisch durch solche Bezugszeichen gekennzeichnet sind.

Claims

Ein System zur Überwachung von Lebenszeichen eines lebenden Körpers, das folgendes umfasst: (a) eine Abfragevorrichtung (24, 40); (b) eine selbständige tragbare Überwachungsvorrichtung (10), die ausgebildet ist, um von einem Patienten getragen zu werden, wobei die Vorrichtung folgendes einschließt: (i) eine elektrische Schaltung, die einen Controller (45), Datenspeicherungsfähigkeit (44), und Eingabeanschlüsse einschließt, wobei die elektrische Schaltung aufgebaut ist, um Eingaben zu lesen und um Daten zu speichern; (ii) eine Vielzahl von Sensoren (29–39), die mit den Eingaben der elektrischen Schaltung verbunden sind, wobei jeder der Sensoren die entsprechende Sensorausgabe (15–22) der Sensoren bereitstellt; (iii) einen Alarmmechanismus (23); (iv) einen Kommunikationskanal (13) zur Überführung der Daten an die Abfragevorrichtung und zum Herunterladen von zugehörigen Daten; (v) einen Satz von Software-Anweisungen zum Betreiben der tragbaren Überwachungsvorrichtung; und (c) Software für die medizinische Diagnose, wobei die Software für die medizinische Diagnose ausgebildet ist, um eine automatische medizinische Diagnose aufgrund einer Vielzahl der Sensorausgaben durchzuführen; dadurch gekennzeichnet, dass der Alarmmechanismus (23) aufgebaut ist, um aktiviert zu werden, wenn ein vorbestimmter Alarm-Sollwert in der Datenspeicherungsfähigkeit übertroffen wird, wobei der Sollwert auf einer Kombination der Sensorausgaben (15–22) basiert, wobei jede der einzelnen Sensorausgaben nicht ausreichend ist, um die Sensorausgabe zu übertreffen, die dem Alarm-Sollwert entspricht.
Das System nach Anspruch 1, das weiterhin eine LCD-Videovorrichtung einschließt, um Videoanweisungen an die tragbare Überwachungsvorrichtung (10) zu senden.
Das System nach Anspruch 1, worin die elektrische Schaltung weiterhin ein Sensor-Schaltung-Koppel-Element, (42) einschließt, das fähig ist, um alternierend Sensoren von der Vielzahl von Sensoren, die miteinander interferieren könnten, zu verbinden und zu trennen.
Das System nach Anspruch 1, das weiterhin Anweisungen umfasst, die an die tragbare Vorrichtung (10) gesendet werden, und zwar entweder Audioanweisungen oder Videoanweisungen, um mindestens erste Hilfe zu ermöglichen.
Das System nach Anspruch 1, worin die selbständige tragbare Überwachungsvorrichtung (10) unter der Haut eines Dummys implantiert ist.
Das System nach Anspruch 1 und 3, das weiterhin eine GPS-Stellung-Ordnungsfähigkeit umfasst.
Das System nach Anspruch 1, worin die Datenspeicherungsfähigkeit (44) einen entnehmbaren Speicher einschließt, wobei der entnehmbare Speicher eine Datenbank einschließt, die in einem Diagnostik-Modul gespeichert ist, wobei das Diagnostik-Modul im Speicher der tragbaren Vorrichtung (10) installiert ist.
Das System nach Anspruch 1, das weiterhin zellulare Kommunikation für die Kommunikation zwischen der Abfragevorrichtung (24, 40) und der tragbaren Überwachungsvorrichtung (10) umfasst.
Das System nach Anspruch 1, das weiterhin Audiokommunikationsmittel umfasst, die die verbale Kommunikation mit der Abfragevorrichtung (24, 40) ermöglichen.
Das System nach Anspruch 1, worin die Software für die medizinische Diagnose Simulationsanweisungen zur Simulation von Lebenszeichen eines lebenden Körpers einschließt, wodurch ein System zum Schulen von medizinischem Personal in der Diagnose von Patienten bereitgestellt wird.
Das System nach Anspruch 1, worin die Software für die medizinische Diagnose mindestens ein Programm für die körperliche Fitness einschließt, und weiterhin die Fähigkeit einschließt, um geeignete Programme für die körperliche Fitness aufgrund der Sensorausgaben zu empfehlen, wodurch ein System für das Schulen von körperlicher Fitness bereitgestellt wird.
Das System nach Anspruch 1, worin der Sollwert, der auf einer Vielzahl von Sensorausgaben basiert, die Kombination einer Vielzahl von Sensorausgaben einschließt, um einen Sollwert zu erreichen.
Das System nach Anspruch 1, worin der Sollwert, der auf einer Vielzahl von Sensorausgaben basiert, die Kombination einer Vielzahl von Sollwerten von Sensorausgaben einschließt, um eine Alarmbedingung zu erreichen.
Das System nach Anspruch 1, worin der Sollwert integral übertroffen wird.
Verwendung eines Systems für die Simulation von Lebenszeichen eines lebenden Körpers und zum Schulen von medizinischem Personal in der Diagnose von Patienten, folgendes umfassend: ein System, das folgendes einschließt (a) eine Abfragevorrichtung (24, 40); (b) eine selbständige tragbare Überwachungsvorrichtung (10), wobei die Vorrichtung folgendes einschließt: (i) eine elektrische Schaltung, wobei die Schaltung einen Controller (45), Datenspeicherungsfähigkeit (44), und Eingabeanschlüsse einschließt, wobei die elektrische Schaltung aufgebaut ist, um Eingaben zu lesen und Daten zu speichern; (ii) eine Vielzahl von Sensoren (29–39), die mit den Eingaben der elektrischen Schaltung verbunden sind, wobei jeder der Sensoren die entsprechende Sensorausgabe (15–22, 29–39) der Sen soren bereitstellt; (iii) einen Alarmmechanismus (23), wobei der Alarmmechanismus ausgebildet ist, um aktiviert zu werden, wenn ein vorbestimmter Alarm-Sollwert in der Datenspeicherfähigkeit übertroffen wird, wobei der Sollwert auf einer Kombination von Sensorausgaben (15–22) basiert, wobei jede der einzelnen Sensorausgaben nicht ausreichend ist, um die Sensorausgabe zu übertreffen, die dem Alarm-Sollwert entspricht; (iv) einen Kommunikationskanal (13) zur Überführung der Daten an die Abfragevorrichtung und zum Herunterladen von zugehörigen Daten; (v) einen Satz von Softwareanweisungen zum Betrieb der tragbaren Überwachungsvorrichtung; und (c) wobei die Betriebssoftware an die Abfragevorrichtung (24, 40) und an die selbständige tragbare Überwachungsvorrichtung (10) bereitgestellt wird; (d) Software für die medizinische Diagnose, wobei die Software für die medizinische Diagnose ausgebildet ist, um automatische medizinische Diagnose aufgrund einer Vielzahl der Sensorenausgaben und der Alarm-Sollwerte durchzuführen, wobei die Software für die medizinische Diagnose und die Sollwerte der Abfragevorrichtung (24, 40) bereitgestellt werden; (e) wobei die Software für die medizinische Diagnose und die Alarm-Sollwerte an die selbständige tragbare Überwachungsvorrichtung (10) heruntergeladen werden; (f) Simulationsanweisungen, die als Teil der diagnostischen Software bereitgestellt werden, wobei die Simulationsanweisungen ausgebildet sind, für die Simulation von Lebenszeichen eines lebenden Körpers; (g) wobei die tragbare Überwachungsvorrichtung (10) mit einem Dummy, der überwacht werden soll, verbunden ist; und (h) wobei die selbständige tragbare Überwachungsvorrichtung in einem Simulationsmodus betrieben wird, wodurch automatisch Symptome diagnostiziert werden, die in das System durch medizinisches Personal eingegeben werden, das die Schulung empfängt, und Rückgabe der Ergebnisse der Diagnose an das medizinische Personal, wodurch die Simulation und die Schulung bereitge stellt werden.
Die Verwendung des Systems nach Anspruch 15, wobei das System weiterhin folgendes umfasst eine Datenbank, die in der Abfragevorrichtung (24, 40) gespeichert ist, wobei die Datenbank Symptome und Diagnosen zur Simulierung einer Diagnose eines lebenden Körpers aufgrund der Eingaben von den Sensoren einschließt, wobei die Datenbank zur Verwendung durch die Software für die medizinische Diagnose ausgebildet ist.
Verwendung des Systems nach Anspruch 16, wobei das System weiterhin Software umfasst, die die Daten und die Datenbank benutzt, um die Fähigkeit zur Anzeige von mindestens einem der folgenden Werte bereitzustellen: der Sensorausgaben, Personalidentifizierungparameter, Histogramme von angehäuften Daten, mögliche Gründe für nicht normale physikalische Daten, möglicher Grund für nicht normale Diagnose aufgrund von physikalischen Daten, vorgeschlagene Behandlung im Falle von nicht normaler Diagnose, voraussichtliches Verhalten des Körpers aufgrund der vorgeschlagenen Behandlung, und Überwachung der physikalischen Änderungen, die von der eigentlichen Behandlung resultieren.
Verwendung des Systems nach Anspruch 15, worin die diagnostische Datenbank von Symptomen in segmentierten Modulen aufgeteilt ist, wobei die Module mindestens ein Modul ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus "Simulator", Mutterschaft, Pediatrie, innere Medizin, kardiale Rehabilitation, Trauma, mentale Gesundheit, Beschäftigungstherapie, Schulungprogramme, Alter, Sex, Beschäftigung und ethnische Gruppe einschließt.
Verwendung des Systems nach Anspruch 15, wobei die Verwendung weiterhin folgendes umfasst: Anweisungen, die an die tragbare Vorrichtung (10) gesendet werden, und zwar entweder Audioanweisungen oder durch Videomodus oder durch Datenmodus.
Verwendung des Systems nach Anspruch 15, worin der Alarmmechanismus aktiviert wird, wenn die Software für die medizinische Diagnose die mögliche Notwendigkeit einen Arzt zu sehen anzeigt.
Verwendung des Systems nach Anspruch 15, worin das System weiterhin folgendes einschließt die Software für die medizinische Diagnose, die mindestens ein Übungsprogramm für die körperliche Fitness einschließt, wobei die Software für die medizinische Diagnose weiterhin die Fähigkeit einschließt, ein geeignetes Programm für die körperliche Fitness aufgrund der Sensorausgaben vorzuschlagen, und die Software für die medizinische Diagnose weiterhin ein Programm für die körperliche Fitness für die kardiale Rehabilitation einschließt.
Verwendung des Systems nach Anspruch 15, worin der Kommunikationskanal (13) mit einer Abfragevorrichtung (24, 40) mittels zellularer Kommunikation verbunden ist.
Verwendung des Systems nach Anspruch 15, worin das System weiterhin Audiokommunikationsmittel umfasst, um die verbale Kommunikation mit der Abfragevorrichtung (24, 40) zu ermöglichen.
Eine selbständige tragbare Überwachungsvorrichtung (10), die ausgebildet ist, um von einem Patienten getragen zu werden, wobei die Vorrichtung folgendes einschließt: (i) eine elektrische Schaltung, die einen Controller (45), Datenspeicherungsfähigkeit (44), und Eingabeanschlüsse einschließt, wobei die elektrische Schaltung aufgebaut ist, um Ein gaben zu lesen und um Daten zu speichern; (ii) eine Vielzahl von Sensoren (29–39), die mit den Eingaben der elektrischen Schaltung verbunden sind, wobei jeder der Sensoren eine entsprechende Sensorausgabe (15–22, 36–37) bereitstellt; (iii) einen Alarmmechanismus (23); (iv) einen Kommunikationskanal (13) zur Überführung der Daten an eine Abfragevorrichtung, und zum Runterladen von zugehörigen Daten; (v) einen Satz von Sofware-Anweisungen zum Betreiben der tragbaren Überwachungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Alarmmechanismus aufgebaut ist, um aktiviert zu werden, wenn ein vorbestimmter Alarm-Sollwert in der Datenspeicherungsfähigkeit übertroffen wird, wobei der Sollwert auf eine Kombination der Sensorausgaben (15–22) basiert, wobei jede der einzelnen Sensorausgaben nicht ausreichend ist, um die Sensorausgabe zu übertreffen, die dem Alarm-Sollwert entspricht.
Die Vorrichtung nach Anspruch 24, worin die elektrische Schaltung weiterhin ein Sensor-Schaltung-Koppel-Element (42) einschließt, das die Fähigkeit hat, alternierend Sensoren der Vielzahl von Sensoren, die miteinander interferieren könnten, zu verbinden und zu trennen.
Die Vorrichtung nach Anspruch 24, worin der Kommunikationskanal (13) mittels zellularer Kommunikation mit der Abfragevorrichtung (24, 40) verbunden ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 24, die weiterhin Audiokommunikationsmittel umfasst, die die verbale Kommunikation mit der Abfragevorrichtung (24, 40) ermöglichen.
Die Vorrichtung nach Anspruch 24 und 25, die weiterhin eine GPS-Stellung-Ordnungsfähigkeit umfasst.