EP0849716A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung gefährdeter Personen mit automatischer Alarmierung - Google Patents
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- EP0849716A2 EP0849716A2 EP97811003A EP97811003A EP0849716A2 EP 0849716 A2 EP0849716 A2 EP 0849716A2 EP 97811003 A EP97811003 A EP 97811003A EP 97811003 A EP97811003 A EP 97811003A EP 0849716 A2 EP0849716 A2 EP 0849716A2
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- monitored
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- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
- G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
- G08B21/0202—Child monitoring systems using a transmitter-receiver system carried by the parent and the child
- G08B21/0205—Specific application combined with child monitoring using a transmitter-receiver system
- G08B21/0211—Combination with medical sensor, e.g. for measuring heart rate, temperature
Definitions
- the invention relates to methods and devices for detection and processing of vital parameters, body movements and body position of monitored, endangered persons in emergency and Risk situations, in the event of accidents and the like, as well for automatic alarming.
- Telephone emergency call systems [TeleAlarm from Telectronic, Carouge (CH)] with the following mode of operation are known: Endangered persons carry a small device with an alarm button and a built-in radio transmitter on them. The associated receiver is located in a nearby, specially equipped telephone device. After the alarm has been triggered manually, help is automatically requested via the telephone network. A crucial disadvantage of these systems is that the alarm must be triggered by the accident or endangered person. Affected persons are often unable to do so due to injuries, fainting, panic or mental confusion. Monitoring by recording and evaluating vital parameters and body movements, as well as a location system for quickly finding the person are not available.
- PS-WO 93/16638 describes a method and a device in which a monitoring device worn on the wrist contains sensors for detecting physical parameters such as activity and temperature and / or electrical conductivity of a person's skin. An alarm is triggered either automatically upon detection of abnormal parameter states or by pressing a button and sent to one or more receivers via radio transmitters, which set a local alarm or forward the data via existing systems to a central alarm point.
- a disadvantage of this system is that the sensors described above and their arrangement cannot be used to make a reliable statement regarding the condition of a person being monitored and whether he is in an emergency situation and help must be requested.
- the activity sensor on the wrist for example, no statement can be made regarding the total body movements and position, such as when the person being monitored falls.
- the ability to monitor breathing, heart activity and blood pressure with the sensors used is also not available.
- there is no facility for locating the monitored person which means that it is not possible to find the monitored person quickly in an emergency situation.
- PS-WO 94/10902 describes a method and a device which monitors physiological parameters such as breathing and / or cardiac activity by means of ECG information. When irregularities are detected, an alarm is transmitted via radio to a local help center and can be forwarded from there, for example, to a pager.
- a disadvantage of this system is that its use is only intended for hospitals and homes and requires an appropriate infrastructure with a central office. Furthermore, only physiological parameters such as breathing and heart activity and not body movements and posture are monitored, which means that the fall, one of the most common emergency situations and accident events, is not recognized. A manual alarm trigger is also not possible. In addition, there is no facility for locating the monitored person, which means that it is not possible to find the monitored person quickly in an emergency situation.
- PS-DE-A1-3830655 describes a method and a device for a personal protection device with automatic and manual emergency alarm.
- a series of sensors permanently installed in the living room which are suitable for detecting movements in the room, switching on the lighting, loading furniture and certain noises, signal the utterance of life, the lack of which during the day and night triggers the emergency call.
- the disadvantage of this system is that all sensors are permanently installed in the room to be monitored and connected to a central unit via cable. This requires a complex installation and only one room can be monitored. It is not possible to assess the condition of the monitored person based on the signals from a motion detector. Monitoring and recording of vital parameters is not available. In addition, the monitored person has to give signs of life over and over again in certain periods of time. Furthermore, the possibility of triggering an alarm by means of noise or knocking is very susceptible to errors.
- the object of the present invention is methods and devices indicate with which various vital parameters and the Location recorded centrally and decentrally with sensors and one Alarm information can be processed. This includes information about Movement, fall and location and will trigger an automatic alarm fed.
- FIG. 1 shows a schematic representation of a method for a portable personal surveillance system, vital signs and Body movements recorded by persons to be monitored, evaluated, records and in emergency and risk situations and at Accident events automatically trigger an alarm.
- a central unit (1) which the person to be monitored carries, includes means for detection (3), means for signal processing (4), means for communication (2) and an input / output unit (8th).
- First electrical signals (115) lead from the detection means (3) to the signal processing means (4).
- Second electrical signals (114) connect the means for signal processing (4) with the means for communication (2).
- Data (116) connect the means for signal processing (4) the input / output unit (8).
- the input / output unit (8) is bidirectional with the external components (9) via data (118) connected.
- the input / output unit (8) is with the external Sensors (3.1) connected via third signals (117).
- the means for detection (3) are sensors, such as Acceleration sensors and the like, which body movements and vital parameters can capture.
- Sensors such as Acceleration sensors and the like, which body movements and vital parameters can capture.
- there is only one Sensor e.g. an acceleration sensor in front; in general but it is a variety of different sensors.
- sensors (3) are in the central unit (1) , these are referred to as so-called 'central recording'; if the means of detection (3) are external sensors (3.1), these are referred to as 'decentralized registration' designated. Both in the central and in the decentralized The sensors on the person to be monitored are recorded appropriate.
- sensors (3) are part of the Central unit (1), with this e.g. attached to a shoulder strap, or the external sensors (3.1) e.g. on the wrist with attached to a bracelet or implanted.
- the measured variables are converted into the first electrical signals (115) in the sensors (3) and are available as outputs of the sensors (3).
- the measured variables are converted to the third signals (117) and are available as outputs of the sensors (3.1).
- the signals (115) and (117) are supplied via a wire connection.
- the signals (117) are only supplied in exceptional cases via a wire connection; generally it is wireless, for which the external sensors (3.1) are equipped with a radio interface and are referred to as 'intelligent sensors'.
- This wireless connection leads to the output unit (8), which in turn is also equipped with a radio interface via which the sensor signals for signal processing (4) are carried as data (116).
- the means for signal processing (4) are bidirectionally connected to the means for communication (2) via the second electrical signals (114).
- Control signals in particular alarm signals, are fed to the signal processing via the means for communication (2); on the other hand, status signals which have been processed in the signal processing are optically made known to the means for communication (2), for example a display, of the monitored person. This can also be done acoustically. This results in a dialogue system with a possibility of dialogue between the person to be monitored and an expert system, which will be described later.
- the supplied signals 115 and 117 worked up with various methods, which will be described in detail later.
- Outputs of the signal processing (4) are the data (116) be guided bidirectionally to the input / output unit (8). Essentially, the data (118) is in the input / output unit (8) performed on different interfaces.
- the data (118) become ready for further use: be it via interfaces to be available to the external components (9). On the one hand, this enables data access via an external Computer, otherwise the transmission of data (118), or Parts of it, to an alarm unit and / or to a local one Location system, as will be described in more detail later.
- the monitored person can also be active in decision making be included. If the assessment of the recorded sizes suggests an emergency situation, this but actually not, the monitored person can clear the alarm status for a predetermined time to prevent a false alarm. Found during this predetermined No acknowledgment on the part of the monitored person instead, an alarm of an alarm unit is triggered via an interface forwarded, resp. fed into a public network or transmitted to a central office.
- the monitored one Person also through their own work through the means of communication (2) trigger the alarm. With the alarm, the triggering cause and optionally the location of the monitored Person submitted. This has the advantage of providing help accordingly the cause can occur and the monitored person immediately Is found.
- the central unit (1), the means for detection (3), the means for communication (2), the input / output unit (8) and the external sensors (3.1) correspond to FIG. 1.
- the means for signal processing (4) are divided here into a signal conditioning (4.10), a processor (4.20) with an expert system (4.21) and a signal evaluation (4.22) and an information memory (4.30).
- the input / output unit (8) is divided into a radio interface (8.1) and a serial interface (8.2).
- the external components here are a local positioning system (9.1), an alarm unit (9.2) and a computer (9.3).
- First electrical signals (115) lead from the means for detection (3) to signal conditioning (4.10), the output signal (105) of which is fed to the signal evaluation (4.22).
- Second electrical signals (114) connect the expert system (4.21) with the means for communication (2).
- the external sensors (3.1) are connected to the radio interface (8.1) via third signals (117), which are transmitted wirelessly.
- the data (116) of FIG. 1 are here divided into three different data lines; connect it: The radio interface (8.1) via data line (107) the signal evaluation (4.22), the radio interface (8.1) via data line (103) the expert system (4.21) and the serial interface (8.2) via data line (113) the expert system (4.21).
- the data (118) of FIG. 1 are here divided into three different data lines; connect it: The radio interface (8.1) via data line (111) the local location system (9.1) and the alarm unit (9.2) and the serial interface (8.2) via data line (112) the external computer (9.3).
- Fourth electrical signals (102) from the external location system (4.40) and data (108) from the signal evaluation (4.22) are also fed to the expert system (4.21).
- the information store (4.30) connects the expert system (4.21) via data (109).
- the signals from the internal sensors (3) are processed via signal conditioning (4.10) so that they can be processed in the processor (4.20).
- the signals from the external sensors (3.1) are already processed decentrally and transmitted via radio to the radio interface (8.1) of the central unit (1), and there directly to the processor (4.20) or via the data line (107) of the signal evaluation (4.22) fed.
- the sensor data (115, 105; 117, 107) are processed using various methods such as statistics, threshold value detectors, digital filtering, fast Fourier transformation and correlation functions.
- the data (108) processed in this way are fed to an expert system (4.21) based on fuzzy logic, which assesses the condition of the person being monitored using links between the data from different sensors (3, 3.1).
- the evaluation algorithms include the subsequent measurement values in the evaluation in order to be able to better assess the event. If, for example, a fall of the monitored person is determined, the expert system waits for the coming measured values and determines whether the monitored person gets up again or not. In addition, the monitored person can be actively involved in the decision-making function by querying the monitored person about their condition in unclear situations. Not only current sensor data but also previous sensor data (previous history) are included in the assessment in order to determine trends that could endanger the monitored person. If trends are identified that could endanger the person being monitored, such as rapid breathing and a lack of physical activity, early warnings are given to the person to be monitored so that they can take appropriate countermeasures.
- a further assessment of the sensor data is made by comparing the current patterns that result from the recorded sensor data and with different patterns that are already stored in the information memory (4.30) and are typical for certain situations. such as for the fall behavior.
- the method has adaptive properties in that the expert system (4.21) is equipped with a neural network that learns from the behavior of the person being monitored and adapts the expert system accordingly or optimizes it itself. With a computer (9.3) and appropriate software, the expert knowledge can also be adapted from outside via a serial interface (8.2) to the person being monitored. In order to improve the assessment of the condition of the monitored person, their whereabouts can also be consulted. For example, different assessment criteria apply to the bedroom than to the basement.
- a system (9.1) which is available on the market and with which communication can take place via a radio interface (8.1), is used for local location of the monitored person in buildings and their immediate surroundings.
- a positioning system (4.40) based on the 'Global Positioning System' or the like is used for global positioning outside of buildings.
- the data continuously stored in the information memory (4.30) can be read via a serial interface (8.2) with a computer (9.3) and appropriate software and used for diagnosis, therapy, training and prevention.
- Fig. 3 shows a schematic representation of a first embodiment to the procedure described.
- the central unit points a separation into a registration unit (1.1) and an evaluation unit (1.2).
- the means of communication (2), the means for detection (3), the external sensors (3.1) with third electrical signals (117), signal processing (4) and external components (9) correspond to those described in FIG. 1.
- the means of communication (2) are here via second ones electrical signals (120) with an interface (8.3) bidirectional connected.
- the external components (9) are about data (123) bidirectionally connected to an interface (8.4), which in turn uses signal processing (4) via data (122) connected is.
- the measurement variables are recorded via the sensors (3) with the first electrical signals (115) in the same way as in the previously described method.
- the sensors or external sensors (3.1) for detecting body movements, body position, breathing, cardiac activity and blood pressure and the like are provided as means for recording measured variables (3).
- Some of the sensors (3) are located in the central unit (1), which the monitored person carries on them, such as sensors for detecting body movements and body position, and / or are partially attached to the body of the monitored person, such as sensors to record breathing, heart activity and blood pressure.
- a wireless connection for the continuous transmission of the measurement data (117) to the central unit (1), or the acquisition unit (1.1), is provided for the measurement quantities detected by the external sensors (3.1).
- the data (115, 117) are not evaluated in the registration unit (1.1) which the monitored person carries on them, but via an intelligent interface (8.3) via an integrated radio transmitter from the registration unit (1.1) to an evaluation unit (1.2) with a radio receiver located in an intelligent interface (8.4), transmitted as data (121).
- the evaluation unit (1.2) is located in the vicinity, for example in the living areas in old people's homes, and can be connected to the mains for power supply.
- the means for signal processing, which are provided for processing the data (122), are arranged in the evaluation unit (1.2).
- the means for communication (2) are designed as operating and display elements. Means for triggering the alarm are available for operating the device, which can be intervened by the monitored person's own active action, such as resetting the alarm status.
- the various device stages can be displayed optically and / or acoustically. This results in the device being able to communicate.
- the intelligent interface (8.3) has the task of processing the sensor signals so that they can be transmitted to the intelligent interface (8.4) by radio using the asynchronous start / stop bit method with an error detection code.
- the data (121) are transmitted with frequency modulation, since the susceptibility to interference is smaller than with amplitude modulation.
- the evaluation unit (1.2) the data (121) is decoded again in the intelligent interface (8.4), checked for errors, and the data is requested again if the transmission is faulty. If no error-free transmission is possible, the monitored person will be informed. If there is no perfect transmission within a certain time, an alarm is automatically triggered. If the transmission is error-free, the data (122) are fed to the signal processing (4) for evaluation, where they are evaluated as in the previously described method.
- Fig. 4 shows a schematic representation of a second Embodiment as a fall detector with localization.
- a multiplex method is used to operate the acceleration sensors provided to reduce electricity consumption.
- For the Power supply is a common battery powered unit provided, which is not described in detail.
- the sensor signals (115) are led to signal conditioning (4.10) where they are amplified, filtered and converted into digital signals (105) for the subsequent processing in the processor (4.20) or in the signal evaluation (4.22) contained therein can be converted.
- the acceleration sensors (3) also detect static accelerations, such as gravitational acceleration, making it possible to use the g-vector to make a reliable statement about the body position of the person being monitored.
- the signals (105) are preprocessed in the signal evaluation (4.22) in two different ways. Low-pass filters separate the signals from parts of high frequencies, so that only the quasi-static parts are allowed to pass through and statements about the body position can be made. Bandpasses suppress the constant component of the signals in order to make statements about the dynamics of the signal and thus about body movements.
- These data are then processed in the signal evaluation (4.22) using various methods such as statistics and digital filtering and compared in an expert system (4.21) based on fuzzy logic with typical movement patterns that occur in the event of a fall.
- the expert system checks whether the situation has changed at this moment, whether the monitored person then behaves motionless, a new change in the body position occurs and where the monitored person is located. If all signs indicate a fall, the device is automatically set to the alarm status. The monitored person can then delete the alarm status by his own action for a predetermined time if this has been set in error. Otherwise an alarm with the location of the person being monitored is fed into a public network via the radio interface (8.1) via alarm unit (9.2) or forwarded to a house control center. Of course, the monitored person can also trigger an alarm himself at any time through his own actions.
- the data line (111) carries the alarm information, which is present as an alarm profile, ie not only the alarm yes / no information is available, but a qualified validation of the alarm status.
- the alarm status contains a diagnostic part that can be used to determine the cause of the alarm and to take appropriate measures.
- the alarm status can also include the location.
- an interface (8.1) to an existing location system (9.1) is installed.
- the measurement data are stored in an information memory (4.30) as a 'memory with memory' so that they can later be used with a computer (9.3) and appropriate software via a serial interface (8.2) for further use such as research into causes and prevention.
- the present invention proves to be particularly advantageous in that the person to be monitored permanently carries the device on him, vital parameters are permanently recorded without the device restricting the person being monitored in any way or having a stigmatizing effect and, as a result, no complex, expensive and fixed, on-site installations being necessary are, that the alarm is triggered automatically when an emergency situation is detected by the expert system, such as in the event of a fall, and an alarm status is checked for plausibility in various ways before it is forwarded in order to avoid false alarms, that the location of the monitored person can also be taken into account when evaluating the sensor signals and, in the event of an alarm, the location of the monitored person with the cause of the alarm is transmitted to the alerting point so that the monitored person can be found as quickly as possible and efficient help can be provided, and that the device for the respective application, such as for diabetic people, can be configured in a modular manner in the means for recording the measured variables; the hardware part remains essentially the same, while the software (expert knowledge) can be easily adapted.
- the location of the person being monitored is also taken into account for the evaluation, that different sensor signals are linked for decision making, that for the decision-making process, a combination of various vital parameters detected by sensors, such as breathing and / or cardiac activity with body activity and location, takes place in a fuzzy expert system, that the signal evaluation takes place with the inclusion of intelligent algorithms, which allow reliable decision-making, especially in the event of falls, when using precise sensors, that the decision is made by comparing the current patterns recorded by the sensors with stored experience patterns (movement and energy patterns) that are typical of certain dangerous situations, that the monitored person's expert knowledge can be adapted externally via a computer or with an internal, self-learning neural network, and that trends that can lead to a hazard are recognized and the monitored person is warned.
- intelligent algorithms which allow reliable decision-making, especially in the event of falls, when using precise sensors, that the decision is made by comparing the current patterns recorded by the sensors with stored experience patterns (movement and energy patterns) that are typical of certain dangerous situations, that the monitored person's expert knowledge can be adapted
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Abstract
Verfahren zur Erfassung und Verarbeitung von Vitalparametern, Körperbewegungen und Körperlage sowie des Aufenthaltsortes von zu überwachenden, gefährdeten Personen in Not- und Risikosituationen und bei Unfallereignissen, sowie zur automatischen Alarmierung. Die Messgrössen werden über Mittel zur Erfassung (3, 3.1) zentral und gegebenenfalls dezentral in einer Zentraleinheit (1) erfasst und werden einer Signalverarbeitung (4) zugeführt, die unter dem Einbezug intelligenter Algorithmen eine zuverlässige Entscheidungsfindung, insbesondere bei Stürzen, erlaubt. Die Entscheidungsfindung wird durch einen Informationsspeicher und ein Expertensystem unterstützt, wobei aktuelle von den Sensoren erfasste Muster mit abgespeicherten typischen Erfahrungsmustern verglichen werden. Die aufbereitete Alarminformation (116) enthält als Alarmzustand einen Diagnoseteil, der auf die Ursache des Alarms schliessen lässt und entsprechende Massnahmen zu treffen erlaubt. Zusätzlich kann der Alarmzustand die Ortsangabe enthalten. Vorteilhafte Ausführungen werden beschrieben, insbesondere für einen Sturzdetektor in Verbindung mit einem lokalen Ortungssystem. Anwendungen finden sich bei betagten Personen, die infolge von Stürzen auf einen automatischen Notruf angewiesen sind, bei Rekonvaleszenten, Berufsleuten und Sportlern. <IMAGE>
Description
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Erfassung
und Verarbeitung von Vitalparametern, Körperbewegungen und Körperlage
von zu überwachenden, gefährdeten Personen in Not- und
Risikosituationen, bei Unfallereignissen und dergleichen, sowie
zur automatischen Alarmierung.
Bekannt sind Telefonnotrufsysteme [TeleAlarm von Telectronic,
Carouge (CH)] mit der folgenden Funktionsweise: Gefährdete
Personen tragen ein kleines Gerät mit einer Alarmtaste und einem
eingebauten Radiosender auf sich. Der zugehörige Empfänger befindet
sich in einem, in der Nähe fest installierten, besonders
ausgerüsteten Telefongerät. Nach manueller Auslösung des Alarms
wird, über das Telefonnetz, automatisch Hilfe angefordert.
Ein entscheidender Nachteil dieser Systeme besteht darin, dass der Alarm durch die verunfallte oder gefährdete Person eigenhändig ausgelöst werden muss. Betroffene Personen sind dazu cft infolge Verletzungen, Ohnmacht, Panik oder geistiger Verwirrung, nicht in der Lage. Eine Überwachung durch Erfassung und Auswertung von Vitalparametern und Körperbewegungen, sowie ein Ortungssystem zur schnellen Auffindung der Person sind nicht vorhanden.
Ein entscheidender Nachteil dieser Systeme besteht darin, dass der Alarm durch die verunfallte oder gefährdete Person eigenhändig ausgelöst werden muss. Betroffene Personen sind dazu cft infolge Verletzungen, Ohnmacht, Panik oder geistiger Verwirrung, nicht in der Lage. Eine Überwachung durch Erfassung und Auswertung von Vitalparametern und Körperbewegungen, sowie ein Ortungssystem zur schnellen Auffindung der Person sind nicht vorhanden.
Weiter bekannt sind Personenschutzsysteme [DiriCALL von Nira,
Brüttisellen (CH); telePROTECT von Ascom, Dübendorf (CH)] mit der
folgenden Funktionsweise: Gefährdete Personen tragen ein kleines
Gerät mit einer Alarmtaste und einem eingebauten Radiosender auf
sich. Ein Alarm wird in folgenden Situationen ausgelöst:
Die Person betätigt eine Alarmtaste oder das Gerät bleibt längere Zeit in einer Ruhelage [DiriCALL] bzw. befindet sich in horizontaler Lage [telePROTECT]. Alarme werden via Funk an eine zentrale Alarmstelle übermittelt. Dort besteht die Möglichkeit, den Ort, von wo der Alarm ausgelöst wurde, auf einem Bildschirm anzuzeigen.
Ein entscheidender Nachteil dieser Systeme besteht darin, dass sie eine Hauszentrale benötigen und deshalb nur einen begrenzten Aktionsradius innerhalb eines Gebäudes und deren näheren Umgebung aufweisen. Zudem sind die obengenannten Kriterien für eine Überwachung zur automatischen Alarmierung in Notsituationen im täglichen, permanenten Gebrauch unzureichend. Eine Überwachung durch Erfassung und Auswertung von Vitalparametern und Körperbewegungen ist nicht vorhanden.
Die Person betätigt eine Alarmtaste oder das Gerät bleibt längere Zeit in einer Ruhelage [DiriCALL] bzw. befindet sich in horizontaler Lage [telePROTECT]. Alarme werden via Funk an eine zentrale Alarmstelle übermittelt. Dort besteht die Möglichkeit, den Ort, von wo der Alarm ausgelöst wurde, auf einem Bildschirm anzuzeigen.
Ein entscheidender Nachteil dieser Systeme besteht darin, dass sie eine Hauszentrale benötigen und deshalb nur einen begrenzten Aktionsradius innerhalb eines Gebäudes und deren näheren Umgebung aufweisen. Zudem sind die obengenannten Kriterien für eine Überwachung zur automatischen Alarmierung in Notsituationen im täglichen, permanenten Gebrauch unzureichend. Eine Überwachung durch Erfassung und Auswertung von Vitalparametern und Körperbewegungen ist nicht vorhanden.
In der PS-WO 93/16638 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung
beschrieben, in dem ein am Handgelenk getragenes Überwachungsgerät
Sensoren zur Erfassung physikalischer Parameter wie
Aktivität und Temperatur und/oder elektrische Leitfähigkeit der
Haut einer Person enthält. Ein Alarm wird entweder bei Erkennung
abnormalen Parameterzustände automatisch oder durch Drücken einer
Taste ausgelöst und via Funksender an einen oder mehrere Empfänger
gesendet, welche einen lokalen Alarm setzen oder die Daten
über bestehende Systeme an eine zentrale Alarmstelle weiterleiten.
Nachteilig bei diesem System ist, dass mit den oben beschriebenen Sensoren und deren Anordnung keine zuverlässige Aussage bezüglich des Zustandes einer überwachten Person gemacht werden kann und ob sie sich in einer Notsituation befindet und Hilfe angefordert werden muss. Über den Aktivitätssensor am Handgelenk lässt sich z.B. keine Aussage bezüglich der Gesamtkörperbewegungen und - lage, wie z.B. bei einem Sturz der überwachten Person machen. Die Möglichkeit Atmung, Herzaktivität und Blutdruck mit den verwendeten Sensoren zu überwachen ist ebenfalls nicht vorhanden. Zudem besteht keine Einrichtung für die Ortung der überwachten Person, wodurch eine schnelle Auffindung der überwachten Person in einer Notsituation nicht möglich ist.
Nachteilig bei diesem System ist, dass mit den oben beschriebenen Sensoren und deren Anordnung keine zuverlässige Aussage bezüglich des Zustandes einer überwachten Person gemacht werden kann und ob sie sich in einer Notsituation befindet und Hilfe angefordert werden muss. Über den Aktivitätssensor am Handgelenk lässt sich z.B. keine Aussage bezüglich der Gesamtkörperbewegungen und - lage, wie z.B. bei einem Sturz der überwachten Person machen. Die Möglichkeit Atmung, Herzaktivität und Blutdruck mit den verwendeten Sensoren zu überwachen ist ebenfalls nicht vorhanden. Zudem besteht keine Einrichtung für die Ortung der überwachten Person, wodurch eine schnelle Auffindung der überwachten Person in einer Notsituation nicht möglich ist.
In der PS-WO 94/10902 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung
beschrieben, welche physiologische Parameter, wie Atmung und/
oder Herzaktivität durch EKG-Informationen überwacht. Bei Erkennung
von Irregularitäten wird ein Alarm via Funk an eine
lokale Hilfestelle übermittelt und kann von dort z.B. auf einen
Pager weitergeleitet werden.
Nachteilig bei diesem System ist, dass dessen Einsatz nur für Spitäler und Heime gedacht ist und eine entsprechende Infrastruktur mit Hauszentrale voraussetzt. Weiter werden nur physiologische Parameter wie Atmung und Herzaktivität und nicht Körperbewegungen und -lage überwacht, wodurch der Sturz, einer der häufigsten Notsituationen und Unfallereignisse, nicht erkannt wird. Eine manuelle Alarmauslösung ist ebenfalls nicht möglich. Zudem besteht keine Einrichtung für die Ortung der überwachten Person, wodurch eine schnelle Auffindung der überwachten Person in einer Notsituation nicht möglich ist.
Nachteilig bei diesem System ist, dass dessen Einsatz nur für Spitäler und Heime gedacht ist und eine entsprechende Infrastruktur mit Hauszentrale voraussetzt. Weiter werden nur physiologische Parameter wie Atmung und Herzaktivität und nicht Körperbewegungen und -lage überwacht, wodurch der Sturz, einer der häufigsten Notsituationen und Unfallereignisse, nicht erkannt wird. Eine manuelle Alarmauslösung ist ebenfalls nicht möglich. Zudem besteht keine Einrichtung für die Ortung der überwachten Person, wodurch eine schnelle Auffindung der überwachten Person in einer Notsituation nicht möglich ist.
In der PS-DE-A1-3830655 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung
für eine Personenschutzeinrichtung mit automatischen und manuellem
Notalarm beschrieben. Eine Reihe von im Wohnraum fest
installierten Sensoren, die geeignet sind, Bewegungen im Raum,
Einschalten der Beleuchtung, Belastung von Möbeln und bestimmte
Geräusche erkennen, signalisieren Lebensäusserungen, deren tagsüber
und nachts unterschiedlich langes Ausbleiben den Notruf
auslöst.
Nachteilig bei diesem System ist, dass alle Sensoren fest im zu überwachenden Raum installiert und mit einer zentralen Einheit via Kabel verbunden werden müssen. Dadurch ist eine aufwendige Installation erforderlich und es kann nur ein Raum überwacht werden. Eine Beurteilung des Zustandes der überwachten Person aufgrund der Signale eines Bewegungsmelders ist nicht möglich. Eine Überwachung und Aufzeichnung von Vitalparametern ist nicht vorhanden. Zudem muss die überwachte Person in bestimmten Zeitabschnitten immer wieder Lebenszeichen von sich geben. Weiter ist die Möglichkeit, durch Geräusche oder klopfen Alarm auszulösen, sehr Fehler anfällig.
Nachteilig bei diesem System ist, dass alle Sensoren fest im zu überwachenden Raum installiert und mit einer zentralen Einheit via Kabel verbunden werden müssen. Dadurch ist eine aufwendige Installation erforderlich und es kann nur ein Raum überwacht werden. Eine Beurteilung des Zustandes der überwachten Person aufgrund der Signale eines Bewegungsmelders ist nicht möglich. Eine Überwachung und Aufzeichnung von Vitalparametern ist nicht vorhanden. Zudem muss die überwachte Person in bestimmten Zeitabschnitten immer wieder Lebenszeichen von sich geben. Weiter ist die Möglichkeit, durch Geräusche oder klopfen Alarm auszulösen, sehr Fehler anfällig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren und Vorrichtungen
anzugeben, mit welchen verschiedene Vitalparameter und der
Standort mit Sensoren zentral und dezentral erfasst und zu einer
Alarminformation verarbeitet werden. Diese umfasst Angaben über
Bewegung, Sturz und Ort und wird einer automatischen Alarmauslösung
zugeführt.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit Verfahren gemäss dem
Wortlaut der Ansprüche 1 - 14 und Vorrichtungen gemäss dem Wortlaut
der Ansprüche 15 - 20 gelöst. Es zeigen:
- Fig. 1
- Erste schematische Darstellung des Verfahrens
- Fig. 2
- Zweite detailliertere, schematische Darstellung des Verfahrens
- Fig. 3
- Schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
- Fig. 4
- Schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels als Sturzdetektor mit lokaler Ortung
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Verfahren für ein
portables Personenüberwachungssystem, das Vitalparameter und
Körperbewegungen von zu überwachenden Personen erfasst, auswertet,
aufzeichnet und in Not- und Risikosituationen und bei
Unfallereignissen automatisch Alarm auslöst.
Eine Zentraleinheit (1), welche die zu überwachende Person auf
sich trägt, umfasst Mittel zur Erfassung (3), Mittel zur Signalverarbeitung
(4), Mittel zur Kommunikation (2) und eine Ein/Ausgabeeinheit
(8). Erste elektrische Signale (115) führen von
den Mitteln zur Erfassung (3) zu den Mitteln zur Signalverarbeitung
(4). Zweite elektrische Signale (114) verbinden die Mittel
zur Signalverarbeitung (4) mit den Mitteln zur Kommunikation (2).
Daten (116) verbinden die Mittel zur Signalverarbeitung (4) mit
der Ein-/Ausgabeeinheit (8). Die Ein-/Ausgabeeinheit (8) ist
bidirektional mit den externen Komponenten (9) über Daten (118)
verbunden. Die Ein-/Ausgabeeinheit (8) ist mit den externen
Sensoren (3.1) über dritte Signale (117) verbunden.
Die Funktionen werden in einer ersten allgemeinen Form beschrieben,
um später weitergehend detailliert zu werden.
Die Mittel zur Erfassung (3) sind Sensoren, wie z.B. Beschleunigungssensoren
und dgl., welche Körperbewegungen und Vitalparameter
erfassen können. Im einfachsten Fall liegt ein einziger
Sensor, z.B. ein Beschleunigungssensor vor; im allgemeinen
handelt es sich aber um eine Vielfalt verschiedenster Sensoren.
Falls die Mittel zur Erfassung (3) sich in der Zentraleinheit (1)
befinden, werden diese als sog. 'zentrale Erfassung' bezeichnet;
wenn es sich bei den Mitteln zur Erfassung (3) um externe Sensoren
(3.1) handelt, werden diese als sog. 'dezentrale Erfassung'
bezeichnet. Sowohl bei der zentralen wie auch bei der dezentralen
Erfassung werden die Sensoren an der zu überwachenden Person
angebracht. So werden beispielsweise Sensoren (3), als Teil der
Zentraleinheit (1), mit dieser z.B. an einem Traggurt befestigt,
oder es werden die externen Sensoren (3.1) z.B. am Handgelenk mit
einem Armband angebracht, oder implantiert.
In den Sensoren (3) werden die erfassten Messgrössen zu den
ersten elektrischen Signale (115) umgewandelt und stehen als
Ausgänge der Sensoren (3) zur Verfügung.
In den externen Sensoren (3.1) werden die erfassten Messgrössen zu den dritten Signalen (117) umgewandelt und stehen als Ausgänge der Sensoren (3.1) zur Verfügung.
In den externen Sensoren (3.1) werden die erfassten Messgrössen zu den dritten Signalen (117) umgewandelt und stehen als Ausgänge der Sensoren (3.1) zur Verfügung.
Hierunter fallen sämtliche Signale die der Signalverarbeitung (4)
als Eingänge zugeführt werden. Es sind dies: Die ersten elektrischen
Signale (115), die vierten elektrischen Signale (102) und
die dritten Signale (117).
Die Zuführung der Signale (115) und (117) erfolgt über eine Drahtverbindung. Die Zuführung der Signale (117) erfolgt nur in Ausnahmefällen über eine Drahtverbindung; im allgemeinen erfolgt sie drahtlos, wofür die externen Sensoren (3.1) mit einer Funkschnittstelle ausgerüstet sind und als 'intelligente Sensoren' bezeichnet werden. Diese drahtlose Verbindung führt zur Ausgabeeinheit (8), die ihrerseits ebenfalls mit einer Funkschnittstelle ausgerüstet ist, über welche die Sensorsignale zur Signalverarbeitung (4) als Daten (116) geführt werden.
Die Zuführung der Signale (115) und (117) erfolgt über eine Drahtverbindung. Die Zuführung der Signale (117) erfolgt nur in Ausnahmefällen über eine Drahtverbindung; im allgemeinen erfolgt sie drahtlos, wofür die externen Sensoren (3.1) mit einer Funkschnittstelle ausgerüstet sind und als 'intelligente Sensoren' bezeichnet werden. Diese drahtlose Verbindung führt zur Ausgabeeinheit (8), die ihrerseits ebenfalls mit einer Funkschnittstelle ausgerüstet ist, über welche die Sensorsignale zur Signalverarbeitung (4) als Daten (116) geführt werden.
Die Mittel zur Signalverarbeitung (4) werden mit den Mitteln zur
Kommunikation (2) über die zweiten elektrischen Signale (114)
bidirektional in Verbindung gebracht. Über die Mittel zur Kommunikation
(2) werden Steuersignale, insbesondere Alarmsignale, der
Signalverarbeitung zugeführt, andererseits werden Statussignale,
die in der Signalverarbeitung aufbereitet wurden, den Mitteln zur
Kommunikation (2), z.B. einer Anzeige, der überwachten Person
optisch bekanntgegeben. Dies kann auch akustisch erfolgen.
Damit ergibt sich ein Dialogsystem mit einer Dialogmöglichkeit zwischen der zu überwachenden Person und einem Expertensystem, welches später beschrieben wird.
Damit ergibt sich ein Dialogsystem mit einer Dialogmöglichkeit zwischen der zu überwachenden Person und einem Expertensystem, welches später beschrieben wird.
In der Signalverarbeitung (4) werden die zugeführten Signale 115
und 117 mit den verschiedensten Methoden aufgearbeitet, welche
später detailliert beschrieben werden.
Ausgänge der Signalverarbeitung (4) sind die Daten (116) die
bidirektional auf die Ein-/Ausgabeeinheit (8) geführt werden.
Im Wesentlichen werden die Daten (118) in der Ein-/Ausgabeeinheit
(8) auf verschiedenen Schnittstellen geführt.
In der Ein-/Ausgabeeinheit (8) werden die Daten (118) zur
weiteren Verwendung bereitgehalten: sei dies um über Schnittstellen
den externen Komponenten (9) zur Verfügung zu stehen.
Dies ermöglicht einerseits den Datenzugriff über einen externen
Computer, andereseits die Übermittlung der Daten (118), oder
Teile davon, an eine Alarmeinheit und/oder an ein lokales
Ortungssystem, wie später detallierter beschrieben wird.
Bei Erkennung einer Notsituation oder einer sich abzeichnenden
Gefährdung der überwachten Person, wird der Gefährdungszustand
auf seine Plausibilität geprüft und, wenn erforderlich, das Gerät
in einen Alarmstatus gesetzt. Dabei kann zwischen verschiedenen
Alarmstadien je nach Gefährdungsgrad und Notsituation unterschieden
werden. Die überwachte Person kann auch aktiv in die Entscheidungsfindung
miteinbezogen werden. Falls die Beurteilung der
erfassten Grössen auf eine Notsituation schliessen lässt, dies
aber tatsächlich nicht der Fall ist, kann die überwachte Person
den Alarmstatus während einer vorher bestimmten Zeit löschen, um
einen Fehlalarm zu verhindern. Fand während dieser vorher bestimmten
Zeit seitens der überwachten Person keine Quittierung
statt, wird über eine Schnittstelle ein Alarm einer Alarmeinheit
weitergeleitet, resp. in ein öffentliches Netz eingespiesen oder
an eine Zentrale übermittelt. Natürlich kann die überwachte
Person auch durch eigenes Wirken über die Mittel zur Kommunikation
(2) den Alarm auslösen. Mit dem Alarm wird auch die
auslösende Ursache und optional der Standort der überwachten
Person übermittelt. Dies hat den Vorteil, dass die Hilfe entsprechend
der Ursache erfolgen kann und die überwachte Person sofort
gefunden wird.
Fig. 2 zeigt eine zweite detailliertere, schematische Darstellung
des Verfahrens.
Die Zentraleinheit (1), die Mittel zur Erfassung (3), die Mittel zur Kommunikation (2), die Ein-/Ausgabeeinheit (8) und die externen Sensoren (3.1) entsprechen Fig. 1.
Die Mittel zur Signalverarbeitung (4) sind hier unterteilt in eine Signalkonditionierung (4.10), in einen Prozessor (4.20) mit einem Expertensystem (4.21) und einer Signalauswertung (4.22) und in einen Informationsspeicher (4.30).
Die Ein-/Ausgabeeinheit (8) ist unterteilt in eine Funkschnittstelle (8.1) und eine serielle Schnittstelle (8.2).
Die externen Komponenten sind hier ein lokales Ortungssystem (9.1), eine Alarmeinheit (9.2) und ein Computer (9.3).
Erste elektrische Signale (115) führen von den Mitteln zur Erfassung (3) zur Signalkonditionierung (4.10), deren Ausgangssignal (105) der Signalauswertung (4.22) zugeführt wird.
Zweite elektrische Signale (114) verbinden das Expertensystem (4.21) mit den Mitteln zur Kommunikation (2).
Die externen Sensoren (3.1) sind mit der Funkschnittstelle (8.1) über dritte Signale (117) verbunden, deren Übermittlung drahtlos erfolgt.
Die Daten (116) der Fig. 1 sind hier in drei verschiedene Datenleitungen aufgeteilt; es verbinden:
Die Funkschnittstelle (8.1) über Datenleitung (107) die Signalauswertung (4.22), die Funkschnittstelle (8.1) über Datenleitung (103) das Expertensystem (4.21) und die serielle Schnittstelle (8.2) über Datenleitung (113) das Expertensystem (4.21).
Die Daten (118) der Fig. 1 sind hier in drei verschiedene Datenleitungen aufgeteilt; es verbinden:
Die Funkschnittstelle (8.1) über Datenleitung (111) das lokale Ortungssystem (9.1) und die Alarmeinheit (9.2) und die serielle Schnittstelle (8.2) über Datenleitung (112) den externen Computer (9.3).
Ferner werden vierte elektrische Signale (102) des externen Ortungssystems (4.40) und Daten (108) der Signalauswertung (4.22) dem Expertensystem (4.21) zugeführt.
Ferner verbindet den Informationsspeicher (4.30) über Daten (109) das Expertensystem (4.21).
Die Zentraleinheit (1), die Mittel zur Erfassung (3), die Mittel zur Kommunikation (2), die Ein-/Ausgabeeinheit (8) und die externen Sensoren (3.1) entsprechen Fig. 1.
Die Mittel zur Signalverarbeitung (4) sind hier unterteilt in eine Signalkonditionierung (4.10), in einen Prozessor (4.20) mit einem Expertensystem (4.21) und einer Signalauswertung (4.22) und in einen Informationsspeicher (4.30).
Die Ein-/Ausgabeeinheit (8) ist unterteilt in eine Funkschnittstelle (8.1) und eine serielle Schnittstelle (8.2).
Die externen Komponenten sind hier ein lokales Ortungssystem (9.1), eine Alarmeinheit (9.2) und ein Computer (9.3).
Erste elektrische Signale (115) führen von den Mitteln zur Erfassung (3) zur Signalkonditionierung (4.10), deren Ausgangssignal (105) der Signalauswertung (4.22) zugeführt wird.
Zweite elektrische Signale (114) verbinden das Expertensystem (4.21) mit den Mitteln zur Kommunikation (2).
Die externen Sensoren (3.1) sind mit der Funkschnittstelle (8.1) über dritte Signale (117) verbunden, deren Übermittlung drahtlos erfolgt.
Die Daten (116) der Fig. 1 sind hier in drei verschiedene Datenleitungen aufgeteilt; es verbinden:
Die Funkschnittstelle (8.1) über Datenleitung (107) die Signalauswertung (4.22), die Funkschnittstelle (8.1) über Datenleitung (103) das Expertensystem (4.21) und die serielle Schnittstelle (8.2) über Datenleitung (113) das Expertensystem (4.21).
Die Daten (118) der Fig. 1 sind hier in drei verschiedene Datenleitungen aufgeteilt; es verbinden:
Die Funkschnittstelle (8.1) über Datenleitung (111) das lokale Ortungssystem (9.1) und die Alarmeinheit (9.2) und die serielle Schnittstelle (8.2) über Datenleitung (112) den externen Computer (9.3).
Ferner werden vierte elektrische Signale (102) des externen Ortungssystems (4.40) und Daten (108) der Signalauswertung (4.22) dem Expertensystem (4.21) zugeführt.
Ferner verbindet den Informationsspeicher (4.30) über Daten (109) das Expertensystem (4.21).
Die Funktionen der Signalverarbeitung, der Ein-/Ausgabeeinheit
und der externen Komponenten werden im Folgenden detailliert
beschrieben.
Die Signale der internen Sensoren (3) werden über eine Signalkonditionierung
(4.10) so aufbereitet, dass sie im Prozessor
(4.20) verarbeitet werden können. Die Signale der externen
Sensoren (3.1) werden bereits dezentral aufbereitet und via Funk
an die Funkschnittstelle (8.1) der Zentraleinheit (1) übermittelt,
und dort direkt dem Prozessor (4.20), bzw. über die Datenleitung
(107) der Signalauswertung (4.22) zugeführt. In der
Signalauswertung (4.22) werden die Sensordaten (115, 105; 117,
107) mit verschiedenen Methoden wie z.B. Statistik, Schwellwertdetektoren,
digitale Filterung, Fast-Fouriertransformation und
Korrelationsfunktionen verarbeitet. Die so verarbeiteten Daten
(108) werden einem auf Fuzzy Logic basierenden Expertensystem
(4.21) zugeführt, welches den Zustand der überwachten Person
anhand von Verknüpfungen der Daten unterschiedlicher Sensoren (3,
3.1) beurteilt. Je nach eingetroffenen Sensordaten (115, 105;
117, 107) ziehen die Auswertealgorithmen, die darauf folgenden
Messwerte in die Auswertung mit ein, um das Ereignis besser zu
beurteilen können. Wird z.B. ein Sturz der überwachten Person
festgestellt, wartet das Expertensytem die kommenden Messwerte ab
und stellt fest, ob die überwachte Person wieder aufsteht oder
nicht. Zudem kann die überwachte Person aktiv in die Entscheidungsfunktion
miteinbezogen werden, indem das Gerät bei unklaren
Situationen die überwachte Person nach ihrem Befinden abfragt. In
die Beurteilung fliessen nicht nur die aktuellen Sensordaten
sondern auch frühere Sensordaten (Vorgeschichte) ein, um dadurch
Trends zu bestimmen, die zu einer Gefährdung für die überwachte
Person führen könnten. Bei Erkennung von Trends, die zu einer
Gefährdung der überwachten Person führen könnte, beispielsweise
schnelle Atmung und Ausbleiben der körperlichen Aktivität, werden
Frühwarnungen an die zu überwachende Person abgegeben, damit
diese noch entsprechende Gegenmassnahmen ergreifen kann. Eine
weitere Beurteilung der Sensordaten geschieht mit dem Vergleich
der aktuellen Muster, welche aus den erfassten Sensordaten resultieren
und mit verschiedenen, im Informationsspeicher (4.30)
bereits vorher abgespeicherten, für gewisse Situationen typischen
Mustern. wie z.B. für das Sturzverhalten.
Das Verfahren besitzt adaptive Eigenschaften, indem das Expertensystem (4.21) mit einem neuronalen Netzwerk ausgestattet ist, das vom Verhalten der überwachten Person selbst lernt und das Expertensystem entsprechend anpasst, bzw. selbst optimiert. Mit einem Computer (9.3) und entsprechender Software kann das Expertenwissen auch von aussen über eine serielle Schnittstelle (8.2) der überwachten Person angepasst werden. Um die Beurteilung des Zustandes der überwachten Person zu verbessern, kann auch deren Aufenthaltsort beigezogen werden. So gelten etwa für das Schlafzimmer andere Beurteilungskriterien als für den Keller. Für die lokale Ortung der überwachten Person in Gebäuden und deren näheren Umgebung kommt ein auf dem Markt erhältliches System (9.1) zum Einsatz, mit dem über eine Funkschnittstelle (8.1) kommuniziert werden kann. Für die globale Ortung ausserhalb von Gebäuden kommt ein Ortungssystem (4.40) basierend auf dem 'Global Positioning System' oder dergleichen zum Einsatz. Die im Informationsspeicher (4.30) laufend abgespeicherten Daten können über eine serielle Schnittstelle (8.2) mit einem Computer (9.3) und entsprechender Software gelesen und zu Diagnose, Therapie, Training und Prävention genutzt werden.
Das Verfahren besitzt adaptive Eigenschaften, indem das Expertensystem (4.21) mit einem neuronalen Netzwerk ausgestattet ist, das vom Verhalten der überwachten Person selbst lernt und das Expertensystem entsprechend anpasst, bzw. selbst optimiert. Mit einem Computer (9.3) und entsprechender Software kann das Expertenwissen auch von aussen über eine serielle Schnittstelle (8.2) der überwachten Person angepasst werden. Um die Beurteilung des Zustandes der überwachten Person zu verbessern, kann auch deren Aufenthaltsort beigezogen werden. So gelten etwa für das Schlafzimmer andere Beurteilungskriterien als für den Keller. Für die lokale Ortung der überwachten Person in Gebäuden und deren näheren Umgebung kommt ein auf dem Markt erhältliches System (9.1) zum Einsatz, mit dem über eine Funkschnittstelle (8.1) kommuniziert werden kann. Für die globale Ortung ausserhalb von Gebäuden kommt ein Ortungssystem (4.40) basierend auf dem 'Global Positioning System' oder dergleichen zum Einsatz. Die im Informationsspeicher (4.30) laufend abgespeicherten Daten können über eine serielle Schnittstelle (8.2) mit einem Computer (9.3) und entsprechender Software gelesen und zu Diagnose, Therapie, Training und Prävention genutzt werden.
Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel
zum beschriebenen Verfahren. Die Zentraleinheit weist
eine Trennung in eine Erfassungseinheit (1.1) und eine Auswerteeinheit
(1.2) auf. Die Mittel zur Kommunikation (2), die Mittel
zur Erfassung (3), die externen Sensoren (3.1) mit dritten
elektrischen Signalen (117), die Signalverarbeitung (4) und die
externen Komponenten (9) entsprechen den in Fig. 1 beschriebenen.
Die Mittel zur Kommunikation (2) sind hier aber über zweite
elektrische Signale (120) mit einer Schnittstelle (8.3) bidirektional
verbunden. Die externen Komponenten (9) sind über Daten
(123) mit einer Schnittstelle (8.4) bidirektional verbunden,
welche ihrerseits mit der Signalverarbeitung (4) über Daten (122)
verbunden ist.
Die Erfassung der Messgrössen über die Sensoren (3) mit ersten
elektrischen Signalen (115) erfolgt auf die gleiche Weise wie im
bisher beschriebenen Verfahren.
Als Mittel zur Erfassung von Messgrössen (3) sind die Sensoren, bzw. externen Sensoren (3.1) zur Erfassung von Körperbewegungen, Körperlage, Atmung, Herztätigkeit und Blutdruck und dergleichen vorgesehen. Die Sensoren (3) befinden sich z.T. in der Zentraleinheit (1), die von der überwachten Person auf sich getragen wird, wie vorteilhafterweise Sensoren zur Erfassung von Körperbewegungen und Körperlage, und/oder sind z.T. am Körper der überwachten Person angebracht, wie vorteilhafterweise Sensoren zur Erfassung von Atmung, Herztätigkeit und Blutdruck.
Für die von den externen Sensoren (3.1) erfassten Messgrössen ist eine drahtlose Verbindung zur dauernden Übermittlung der anfallenden Messdaten (117) an die Zentraleinheit (1), bzw. die Erfassungseinheit (1.1), vorgesehen.
Als Mittel zur Erfassung von Messgrössen (3) sind die Sensoren, bzw. externen Sensoren (3.1) zur Erfassung von Körperbewegungen, Körperlage, Atmung, Herztätigkeit und Blutdruck und dergleichen vorgesehen. Die Sensoren (3) befinden sich z.T. in der Zentraleinheit (1), die von der überwachten Person auf sich getragen wird, wie vorteilhafterweise Sensoren zur Erfassung von Körperbewegungen und Körperlage, und/oder sind z.T. am Körper der überwachten Person angebracht, wie vorteilhafterweise Sensoren zur Erfassung von Atmung, Herztätigkeit und Blutdruck.
Für die von den externen Sensoren (3.1) erfassten Messgrössen ist eine drahtlose Verbindung zur dauernden Übermittlung der anfallenden Messdaten (117) an die Zentraleinheit (1), bzw. die Erfassungseinheit (1.1), vorgesehen.
Die Daten (115, 117) werden jedoch nicht in der Erfassungseinheit
(1.1), welche die überwachte Person auf sich trägt, ausgewertet,
sondern über eine intelligente Schnittstelle (8.3) via integriertem
Funksender von der Erfassungseinheit (1.1) an eine Auswerteeinheit
(1.2) mit einem in einer intelligenten Schnittstelle
(8.4) befindlichen Funkempfänger, als Daten (121) übermittelt.
Die Auswerteeinheit (1.2) befindet sich in der näheren Umgebung,
z.B. in den Wohnbereichen in Altersheimen, und kann zur Stromversorgung
ans Netz angeschlossen werden. In der Auswerteeinheit
(1.2) sind die Mittel zur Signalverarbeitung angeordnet, welche
für Verarbeitung der Daten (122) vorgesehen sind.
Die Mittel zur Kommunikation (2) sind als Bedien- und Anzeigeelemente ausgebildet. Für die Bedienung des Gerätes stehen Mittel zur Alarmauslösung zur Verfügung, über welche durch eigenes, aktives Wirken der überwachten Person eingriffen werden kann, wie z.B. zur Rücksetzung des Alarmstatus. Die verschiedenen Gerätestadien können optisch und/oder akustisch angezeigt werden. Damit ergibt sich eine Dialogfähigkeit des Gerätes.
Die intelligente Schnittstelle (8.3) hat die Aufgabe die Sensorsignale so aufzubereiten, dass sie im asynchronen Start-/Stopbit-Verfahren mit Fehlererkennungscode via Funk an die intelligente Schnittstelle (8.4) übertragen werden können. Die Daten (121) werden mit Frequenzmodulation übermittelt, da so die Störanfälligkeit kleiner als bei einer Amplitudenmodulation ist. In der Auswerteeinheit (1.2) werden die Daten (121) in der intelligenten Schnittstelle (8.4) wieder dekodiert, auf Fehler geprüft und bei fehlerbehafteter Übertragung werden die Daten erneut angefordert. Ist keine fehlerlose Übertragung möglich, wird dies der überwachten Person mitgeteilt. Erfolgt danach innerhalb einer bestimmten Zeit keine einwandfreie Übertragung, wird automatisch ein Alarm ausgelöst. Bei fehlerloser Übertragung werden die Daten (122) der Signalverarbeitung (4) zur Auswertung zugeführt, wo sie wie nach dem bisher beschriebenen Verfahren ausgewertet werden.
Die Mittel zur Kommunikation (2) sind als Bedien- und Anzeigeelemente ausgebildet. Für die Bedienung des Gerätes stehen Mittel zur Alarmauslösung zur Verfügung, über welche durch eigenes, aktives Wirken der überwachten Person eingriffen werden kann, wie z.B. zur Rücksetzung des Alarmstatus. Die verschiedenen Gerätestadien können optisch und/oder akustisch angezeigt werden. Damit ergibt sich eine Dialogfähigkeit des Gerätes.
Die intelligente Schnittstelle (8.3) hat die Aufgabe die Sensorsignale so aufzubereiten, dass sie im asynchronen Start-/Stopbit-Verfahren mit Fehlererkennungscode via Funk an die intelligente Schnittstelle (8.4) übertragen werden können. Die Daten (121) werden mit Frequenzmodulation übermittelt, da so die Störanfälligkeit kleiner als bei einer Amplitudenmodulation ist. In der Auswerteeinheit (1.2) werden die Daten (121) in der intelligenten Schnittstelle (8.4) wieder dekodiert, auf Fehler geprüft und bei fehlerbehafteter Übertragung werden die Daten erneut angefordert. Ist keine fehlerlose Übertragung möglich, wird dies der überwachten Person mitgeteilt. Erfolgt danach innerhalb einer bestimmten Zeit keine einwandfreie Übertragung, wird automatisch ein Alarm ausgelöst. Bei fehlerloser Übertragung werden die Daten (122) der Signalverarbeitung (4) zur Auswertung zugeführt, wo sie wie nach dem bisher beschriebenen Verfahren ausgewertet werden.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten
Ausführungsbeispiels als Sturzdetektor mit lokaler Ortung.
Durch die Erfassung von Körperbewegungen und Körperlage mit
Beschleunigungssensoren und deren Auswertung werden Stürze der
überwachten Person erkannt und, falls erforderlich, automatisch
ein Alarm ausgelöst.
In der Zentraleinheit (1), welche die zu überwachende Person mit
sich trägt, sind vorgesehen:
- Mittel zur Erfassung der Messgrössen, die als drei orthogonal angeordnete Beschleunigungssensoren ausgebildet sind,
- Mittel zur Signalverarbeitung, wie eine Signalkonditionierung (4.10), ein Prozessor (4.20) mit einem Expertensystem (4.21) und einer Signalauswertung (4.22) und ein Informationsspeicher (4.30),
- Mittel zur Kommunikation, wie eine Bedien- und Anzeigeeinheit (2)
- Ein-/Ausgabeeinheit, bestehend aus einer Funkschnittstelle (8.1) und einer seriellen Schnittstelle (8.2),
- externe Komponenten, wie ein lokales Ortungssystem (9.1), eine Alarmeinheit (9.2) und ein externer Computer (9.3), und
- die Signale (114), (105), die Datenleitungen (107), (103), (113), (111), (112) und die Daten (108), (109), wie in Fig. 2 bereits vorbeschrieben.
Zum Betrieb der Beschleunigungssensoren ist ein Multiplexverfahren
vorgesehen, um den Stromverbrauch zu senken. Für die
Stromversorgung ist eine übliche batteriebetriebene Einheit
vorgesehen, die nicht näher beschrieben wird. Die Sensorsignale
(115) werden auf eine Signalkonditionierung (4.10) geführt, wo
sie verstärkt, gefiltert und in digitale Signale (105) für die
anschliessende Verarbeitung im Prozessor (4.20), bzw. in der
darin sich befindenden Signalauswertung (4.22), gewandelt werden.
Die Beschleunigungssensoren (3) erfassen auch statische Beschleunigungen,
wie z.B. die Erdbeschleunigung, dadurch ist es möglich
anhand des g-Vektors eine zuverlässige Aussage über die Körperlage
der überwachten Person zu machen. Die Signale (105) werden
in der Signalauswertung (4.22) auf zwei unterschiedliche Arten
vorverarbeitet. Tiefpässe trennen die Signale von Anteilen hoher
Frequenzen, so dass nur noch die quasi-statischen Anteile
durchgelassen werden und damit Aussagen über die Körperlage
gemacht werden können. Bandpässe unterdrücken den Gleichanteil
der Signale, um Aussagen über die Dynamik des Signals und so zu
den Körperbewegungen zu machen. Diese Daten werden anschliessend
in der Signalauswertung (4.22) mit verschiedenen Methoden wie
Statistik und digitaler Filterung verarbeitet und in einem
Expertensystem (4.21), basierend auf Fuzzy Logic, mit typischen
Bewegungsmustern, wie sie bei Stürzen auftreten, verglichen.
Werden sturzähnliche Muster erkannt, überprüft das Expertensystem,
ob sich die Lage in diesem Moment auch geändert hat, ob
die überwachte Person sich danach regungslos verhält, eine
erneute Änderung der Körperlage auftritt und wo sich die
überwachte Person befindet. Weisen alle Anzeichen auf einen Sturz
hin, wird das Gerät automatisch in den Alarmstatus versetzt. Die
überwachte Person kann danach während einer vorher bestimmtem
Zeit durch eigenes Wirken den Alarmstatus löschen, falls dieser
irrtümlicher Weise gesetzt wurde. Ansonsten wird ein Alarm mit
dem Standort der überwachten Person über die Funkschnittstelle
(8.1) via Alarmiereinheit (9.2) in ein öffentliches Netz eingespiesen
oder an eine Hauszentrale weitergeleitet. Natürlich kann
die überwachte Person jederzeit auch selber durch eigenes Wirken
Alarm auslösen. Die Datenleitung (111) führt die Alarminformation,
welche als Alarmprofil vorliegt, d.h. es liegt nicht nur
die Information Alarm ja/nein vor, sondern eine qualifizierte
Validierung des Alarmzustandes. So enthält der Alarmzustand einen
Diagnoseteil, der auf die Ursache des Alarms schliessen lässt und
entsprechende Massnahmen zu treffen erlaubt. Zusätzlich kann der
Alarmzustand die Ortsangabe enthalten.
Für die lokale Ortung der überwachten Person in Gebäuden ist eine Schnittstelle (8.1) zu einem auf dem Markt bestehenden Ortungssystem (9.1) eingebaut.
Die Messdaten werden in einem Informationsspeicher (4.30) als 'Speicher mit Gedächtnis' abgelegt, damit sie später mit einem Computer (9.3) und entsprechender Software über eine serielle Schnittstelle (8.2) zur weiteren Verwendung wie Ursachenforschung und Prävention genutzt werden können.
Für die lokale Ortung der überwachten Person in Gebäuden ist eine Schnittstelle (8.1) zu einem auf dem Markt bestehenden Ortungssystem (9.1) eingebaut.
Die Messdaten werden in einem Informationsspeicher (4.30) als 'Speicher mit Gedächtnis' abgelegt, damit sie später mit einem Computer (9.3) und entsprechender Software über eine serielle Schnittstelle (8.2) zur weiteren Verwendung wie Ursachenforschung und Prävention genutzt werden können.
Besonders vorteilhaft erweist die vorliegende Erfindung dadurch
dass die zu überwachende Person die Vorrichtung permanent auf
sich trägt, Vitalparameter permanent erfasst werden ohne, dass
die Vorrichtung die überwachte Person in irgendeiner Weise einschränkt
oder stigmatisierend wirkt und dadurch keine aufwendigen,
teuren und festen, bauseitigen Installationen notwendig
sind,
dass die Alarmauslösung automatisch bei Erkennung einer Notsituation durch das Expertensystem, wie z.B. bei einem Sturz, erfolgt und ein Alarmstatus auf verschiedene Weise auf seine Plausibilität geprüft wird, bevor er weitergeleitet wird, um dadurch Fehlalarme zu vermeiden,
dass bei der Auswertung der Sensorsignale auch der Standort der überwachten Person berücksichtigt werden kann und bei einem Alarm der Standort der überwachten Person mit der Alarmursache an die Alarmierungsstelle übermittelt wird, damit die überwachte Person möglichst schnell aufgefunden werden kann und effiziente Hilfe geleistet werden kann, und
dass das Gerät für die jeweilige Anwendung, wie z.B. für zuckerkranke Personen, in den Mitteln zur Erfassung der Messgrössen speziell modular konfiguriert werden kann; im Wesentlichen bleibt der Hardware-Teil identisch, während die Software (Expertenwissen) einfach angepasst werden kann.
dass die Alarmauslösung automatisch bei Erkennung einer Notsituation durch das Expertensystem, wie z.B. bei einem Sturz, erfolgt und ein Alarmstatus auf verschiedene Weise auf seine Plausibilität geprüft wird, bevor er weitergeleitet wird, um dadurch Fehlalarme zu vermeiden,
dass bei der Auswertung der Sensorsignale auch der Standort der überwachten Person berücksichtigt werden kann und bei einem Alarm der Standort der überwachten Person mit der Alarmursache an die Alarmierungsstelle übermittelt wird, damit die überwachte Person möglichst schnell aufgefunden werden kann und effiziente Hilfe geleistet werden kann, und
dass das Gerät für die jeweilige Anwendung, wie z.B. für zuckerkranke Personen, in den Mitteln zur Erfassung der Messgrössen speziell modular konfiguriert werden kann; im Wesentlichen bleibt der Hardware-Teil identisch, während die Software (Expertenwissen) einfach angepasst werden kann.
Erfindungswesentlich ist, dass für die Auswertung neben den
Sensorsignale für die Vitalparameter auch der Standort der überwachten
Person berücksichtigt wird,
dass für die Entscheidungsfindung eine Verknüpfung verschiedener Sensorsignale erfolgt,
dass für die Entscheidungsfindung eine Verknüpfung verschiedener von Sensoren erfassten Vitalparametern, wie z.B. Atmung und/oder Herztätigkeit mit der Körperaktivität und des Ortes, in einem Fuzzy Expertensystem erfolgt,
dass die Signalauswertung unter dem Einbezug intelligenter Algorithmen erfolgt, welche bei Verwendung präziser Sensoren eine zuverlässige Entscheidungsfindung, insbesondere bei Stürzen, erlauben,
dass die Entscheidungsfindung mit dem Vergleich der aktuellen von den Sensoren erfassten Mustern mit abgespeicherten, für gewisse Gefahrensituationen typischen Erfahrungsmustern (Bewegungs- und Energiemuster) erfolgt,
dass das Expertenwissen der überwachten Person von aussen über einen Computer oder mit einem internen, selbstlernenden neuronalen Netzwerk angepasst werden kann, und
dass Trends, die zu einer Gefährdung führen können, erkannt werden und die überwachte Person vorgewarnt wird.
dass für die Entscheidungsfindung eine Verknüpfung verschiedener Sensorsignale erfolgt,
dass für die Entscheidungsfindung eine Verknüpfung verschiedener von Sensoren erfassten Vitalparametern, wie z.B. Atmung und/oder Herztätigkeit mit der Körperaktivität und des Ortes, in einem Fuzzy Expertensystem erfolgt,
dass die Signalauswertung unter dem Einbezug intelligenter Algorithmen erfolgt, welche bei Verwendung präziser Sensoren eine zuverlässige Entscheidungsfindung, insbesondere bei Stürzen, erlauben,
dass die Entscheidungsfindung mit dem Vergleich der aktuellen von den Sensoren erfassten Mustern mit abgespeicherten, für gewisse Gefahrensituationen typischen Erfahrungsmustern (Bewegungs- und Energiemuster) erfolgt,
dass das Expertenwissen der überwachten Person von aussen über einen Computer oder mit einem internen, selbstlernenden neuronalen Netzwerk angepasst werden kann, und
dass Trends, die zu einer Gefährdung führen können, erkannt werden und die überwachte Person vorgewarnt wird.
Die vorliegende Erfindung findet Anwendungen überall dort, wo
eine permanente Überwachung, Aufzeichnung und Auswertung wichtiger
Vitalparameter und Körperbewegungen wünschenswert bzw.
nötig ist und wo in Notsituationen automatisch Alarm ausgelöst
und der Standort der überwachten Person übermittelt werden soll.
Es sind dies:
- Betagte Personen, die infolge von Stürzen auf einen automatischen Notruf angewiesen sind,
- Berufsleute, die in ihrer Arbeitsumgebung einer permanenten Gefahr ausgesetzt sind, ohne dass jemand bei einem Unfall etwas bemerken würde,
- Rekonvaleszente, die nach einer Operation vorzeitig aus dem Spital entlassen werden, aber noch einer Überwachung bedürfen,
- Sportler, die zur Unterstützung und Kontrolle des Trainings eine Aufzeichnung bestimmter Vitalparameter benötigen.
Claims (20)
- Verfahren zur Erfassung und Verarbeitung von Vitalparametern, Körperbewegungen und Körperlage von zu überwachenden, gefährdeten Personen in Not- und Risikosituationen, bei Unfallereignissen und dergleichen, sowie zur automatischer Alarmierung, dadurch gekennzeichnet, dass an einer zu überwachenden Person Mittel zur Erfassung (3) angebracht werden, über welche Messgrössen erfasst und in erste elektrische Signale (115) umgewandelt werden, dass die Signale (115) Mitteln einer Signalverarbeitung (4) zugeführt werden, wobei letztere mit Mitteln zur Kommunikation (2) zur zu überwachenden Person über zweite elektrische Signale (114) in Verbindung gebracht werden, dass durch die Mittel der Signalverarbeitung (4) Daten (116) aufgearbeitet werden, welche einer Ein-/Ausgabeeinheit (8) zugeführt werden und an dieser als Daten (118) zur Übermittlung zur weiteren Verwendung bereitgehalten werden.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messgrössen zentral und ggf. dezentral erfasst werden.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale (115) über die Ein-/Ausgabeeinheit (8) den Mitteln der Signalverarbeitung (4) zugeführt werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale (115) über eine Schnittstelle (8.3) drahtlos an eine Schnittstelle (8.4) und von dieser den Mitteln der Signalverarbeitung (4) zugeführt werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung der Signale (117) an die Ein/Ausgabeeinheit (8) über eine Kabelverbindung oder drahtlos erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufarbeitung der Daten (116) mittels einem Expertensystem (4.21) und einer Signalauswertung (4.22) in einem Prozessor (4.20), und mittels einer Signalkonditionierung (4.10), einem Informationsspeicher (4.30) und einem neuronalen, selbstlernenden Netzwerk erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermittlung der Daten (118) über eine Schnittstelle (8.2) an einen externen Computer (9.3) und über eine Schnittstelle (8.1) an eine Alarmeinheit (9.2) und ggf. an ein lokales Ortungssystem (9.1) erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Expertensystem (4.21) die Entscheidungsfindung mittels Fuzzy Logic unter Verwendung der abgespeicherten individuellen Daten der überwachten Person erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Expertensystem (4.21) die Entscheidungsfindung mittels Fuzzy Logic unter Verwendung des Ortes erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Expertensystem (4.21) neben den aktuellen Messdaten, resp. Signalen (115), und vergangenen Messdaten der letzten Minuten auch abgespeicherte individuelle Daten der überwachten Person zur Bestimmung von Trends und Frühwarnungen herangezogen werden, wobei letztere an die zu überwachende Person abgeben werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Informationsspeicher (4.30) typische Datenmuster abgespeichert und zum Vergleich mit den erfassten Datenmustern herangezogen sowie zur Entscheidungsfindung verwertet werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, das die Übermittlung der Daten (118) verzögert erfolgt, um unter Einbezug weiterer Signale (115) die Sicherheit der Beurteilung zu erhöhen.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zu überwachende Person aktiv in die Entscheidungsfindung miteinbezogen wird und dass über die Mittel zur Kommunikation (2) ein Dialog geführt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass neben den Signalen (115) vierte elektrische Signale (102) eines externen Ortungssystems (4.40) den Mitteln der Signalverarbeitung (4) zugeführt werden.
- Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Erfassung (3) von Messgrössen und deren Umwandlung in erste elektrische Signale (115), dass Mittel zur Kommunikation (2) mit zweiten elektrischen Signalen (114), dass Mittel zur Signalverarbeitung (4) mit Daten (116), sowie externe Komponenten (9) vorgesehen sind, und dass eine Ein-/Ausgabeeinheit (8) mit Mitteln zur Übermittlung vorgesehen ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erfassung (3) interne Sensoren und ggf. externe Sensoren umfassen.
- Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass als interne Sensoren Beschleunigungssensoren mit drei orthogonalen Achsen, bzw. drei orthogonal angeordnete Beschleunigungssensoren vorgesehen sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 - 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Kommunikation (2) Bedien- und Anzeigeelemente, sowie Mittel zur Steuerung durch Sprache vorgesehen sind, dass als Mittel zur Signalverarbeitung (4) eine Signalkonditionierung (4.10), ein Prozessor (4.20) mit einer Signalauswertung (4.22) und einem Expertensystem (4.21), und ein Informationsspeicher (4.30) vorgesehen sind, und dass als externe Komponenten (9) eine Alarmeinheit (9.2), ein externer Computer (9.3) und ggf. ein lokales Ortungssystem (9.1) vorgesehen sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 - 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Ein-/Ausgabeeinheit (8) eine serielle Schnittstelle (8.2), welche die Übermittlung zum externen Computer (9.3) ermöglicht, und eine Funkschnittstelle (8.1), welche die Übermittlung zur Alarmeinheit (9.2) und ggf. zum lokalen Ortungssystem (9.1) ermöglicht, und vorgesehen sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 - 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten (111) als Alarminformation mit der Ursache des Alarms und ggf. auch mit der Angabe des Ortes ausgebildet sind.
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|---|---|---|---|
| CH315696 | 1996-12-20 | ||
| CH315696 | 1996-12-20 | ||
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| EP0849716A3 EP0849716A3 (de) | 1999-08-04 |
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| EP (1) | EP0849716A3 (de) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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