EP2409117A1 - Zustandserfassungseinrichtung zur befestigung an einem lebewesen - Google Patents
Zustandserfassungseinrichtung zur befestigung an einem lebewesenInfo
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- EP2409117A1 EP2409117A1 EP10703239A EP10703239A EP2409117A1 EP 2409117 A1 EP2409117 A1 EP 2409117A1 EP 10703239 A EP10703239 A EP 10703239A EP 10703239 A EP10703239 A EP 10703239A EP 2409117 A1 EP2409117 A1 EP 2409117A1
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- EP
- European Patent Office
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- detection device
- living
- state
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- G01C5/00—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels
- G01C5/06—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels by using barometric means
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- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
- A61B5/1116—Determining posture transitions
- A61B5/1117—Fall detection
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
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- 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
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- G08B21/04—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to non-activity, e.g. of elderly persons
- G08B21/0407—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to non-activity, e.g. of elderly persons based on behaviour analysis
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- G08B21/0438—Sensor means for detecting
- G08B21/0446—Sensor means for detecting worn on the body to detect changes of posture, e.g. a fall, inclination, acceleration, gait
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- A61B2560/0242—Operational features adapted to measure environmental factors, e.g. temperature, pollution
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- A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
- A61B2562/0219—Inertial sensors, e.g. accelerometers, gyroscopes, tilt switches
Definitions
- Condition detection device for attachment to a living being
- the invention relates to a condition detection device for attachment to a living being, in particular to a human, in order to detect the positional state of the body of the living being, according to the preamble of claim 1. Furthermore, a corresponding method is proposed.
- the acceleration values of the body in the longitudinal, transverse and / or vertical direction are detected by means of acceleration sensors attached to the body.
- the evaluation of such signals is typically done with pedometer algorithms.
- a differentiated classification of detected movements after "walking", “sitting", “standing” and “lying” is also desirable, such a classification in one Everyday environment without great expenditure on equipment should be possible in order not to restrict the affected men by an entrained equipment and multiple cabling. Since the appropriate group of people such devices possible should always carry with him, but at the same time is often limited in its mobility and motor skills, known from the prior art arrangements are unsuitable.
- the data determined by means of detection devices known from the prior art furthermore generally do not permit any reliable distinction between the states “sitting” and “standing” or no reliable recognition of a transition from sitting to standing or vice versa.
- a monitoring device for hospital beds which monitors the lying of a patient in a hospital bed by means of a three-dimensional sensor. This has the disadvantage that the arrangement has only a very limited field of application.
- condition detection device proposed according to the invention which makes possible a very universal use in the field of sports, fitness / wellness and medicine or therapy and rehabilitation.
- a state detection device for attachment to a living being, in particular to a human proposed to detect the positional state of the body of the living being, with a first sensor, which is designed as an acceleration sensor and / or gyroscope sensor.
- a further, second sensor is provided which is designed as a height-measuring sensor. With the help of the height measuring sensor, it is possible to verify changes in the state of the state of the body detected by the first sensor. For example, the transition from sitting to
- Stand which was detected by a first sensor, as described, verify by means of the height measuring sensor so that when rising a height difference is detected in about the thigh length. Although it is in principle possible to determine such transitions from sitting to standing or vice versa also from pure acceleration values, as they are detected by the first sensor.
- the height measuring sensor is an air pressure detection sensor.
- Barometric pressure sensors are known in the art as height measuring sensors.
- a height is determined indirectly via a change in the prevailing air pressure.
- micromechanically produced, very accurate height measuring sensors / air pressure detecting sensors are preferably used in order to be able to reliably detect even small differences in air pressure, as they correspond, for example, to changes in altitude in the region of a human's upper limb length.
- a compensation device of the air pressure detection sensor is provided for compensating for non-change in position-related air pressure fluctuations.
- the compensation device such air pressure fluctuations are detected and compensated with regard to the detection of a change in position state. As a result, an incorrect assumption of a change in position state is avoided.
- a preferred embodiment has a plausibility device which compares a change in the positional state of the body of the living being, which is sensed by the first sensor, with data coming from the height-measuring sensor.
- the state detection device is designed as a structural unit.
- the first and two sensors are combined in a single structural unit, preferably with further devices such as the plausibility device and the compensation device, so that only this one structural unit the entire functions of the state detection device, in particular a storage and / or evaluation and / or or the provision of interfaces or signaling (warning, warning) takes over.
- the state detection device in particular a storage and / or evaluation and / or or the provision of interfaces or signaling (warning, warning) takes over.
- a hip joint attached to the body of the living unit assembly a comfortable, not obstructing in daily use and / or limiting design possible.
- injured, sick or aging patients it is simply possible to carry the condition detection device in an advantageous manner comfortable with it.
- a warning device can be realized, for example, a fall of the patient who wears the state detection device detects and, for example, an emergency call device (mobile phone, radio) calling an emergency physician or emergency services.
- a fall detection can for example be very advantageous in that the position state change of the body (in particular as altitude change) is compared with a time base, as it can be integrated in a very simple manner by digital time measuring devices in the state detection device.
- a fall occurs, as opposed to a deliberate, intentional getting up or setting, with a different movement / time profile, so that over the time period determined for the height change a very secure distinction between an intended
- Sit lie down or get up and fall is possible.
- a method for detecting a positional state of a body of a living being, wherein by means of a first, attached to the body sensor, an acceleration and / or an angular position of the body is detected. It is provided that an altitude of the body is determined by means of a further sensor.
- data of a further sensor are determined with respect to an altitude of the body.
- changes in the state of the body can be determined, made plausible and verified by comparing and comparing the data of the first sensor with those of the further, second sensor. Accelerations, changes in angle and changes in the altitude of the body can be used to a motion profile and a motion evaluation in a very advantageous manner.
- FIG. 1 shows a schematic illustration of a condition detection device according to the invention
- FIG. 2 is a schematic representation of the mode of operation of the condition detection device.
- the state detection device 1 shows a state detection device 1 for attachment to a living being, not shown, by means of fastening means 2, for example, belt bands 3.
- the state detection device 1 is designed as a structural unit 4, which has a first sensor 6 in a compact housing 5, in the present case of an acceleration sensor 7, namely a multi-axis acceleration sensor 8, and a gyroscope sensor 9 is formed, and a further sensor 10, namely a second sensor 1 1, the one Beerdruckerfas- tion sensor 12 which acts as a height measuring sensor 13 by indirect height measurement via an ambient air pressure P.
- the acceleration sensor 7 as a multi-axis acceleration sensor 8 detects accelerations acting on it in its axes (not shown here), in particular in the three axes of the space.
- the gyroscope sensor 9 detects changes in an angular position, which are caused by movement of the assembly 4 or the living being, which carries the unit 4, not shown.
- embodiments are also possible, which have as the first sensor 6 only the acceleration sensor 8 (without the gyroscope sensor 9).
- the data of the first sensor 6 are fed to an evaluation device 14 by means of suitable electrical connections 15, for example printed conductors 16, which evaluates the changes in position of the module 4 on the basis of the data from the first sensor 6 and records them via an interface 17 for evaluations taking place outside the state detection device 1 , for example via a not shown computer system makes available.
- a display 17 for indicating state or alarm messages is connected via suitable electrical connections 15. Data coming from the first sensor 6 and evaluated by the evaluation device 14 as movement data are not reliable in all circumstances.
- the second sensor 1 1 as
- Height measuring sensor 13 therefore supplies further data, namely height data relating to the altitude of state detection device 1 (module 4) to evaluation device 14, which are compared with the data originating from first sensor 6.
- the evaluation device 14 is assigned a compensation device 18 which signals non-positional air fluctuations in the ambient air pressure P of the evaluation device 14 and thereby compensates (for example via a pressure profile profile and / or a further air pressure sensor). This avoids that changes in the ambient air pressure P erroneously detected a change in the altitude by the air pressure detection sensor 12.
- Sensor 1 1 no change in the altitude detected (especially after compen- sation by the compensation device 18), it is not to assume a change in altitude. If a change in the angular position is detected by the first sensor 6, in particular by the gyroscope sensor 9, then, unless the second sensor 1 1 notifies a change in height, it is likewise not to assume a change in height. In this way, the accuracy of the overall system in
- the state detection device 1 With regard to changes in the altitude as a state of the body (not shown), where the state detection device 1 is arranged, for example, for diagnostic purposes, significantly increased. If the height measuring sensor 13 supplies data to the evaluation device 14, which means a change in the altitude, this is (possibly also without compensating device 18) attributed to changes in air pressure, provided that at least (at least) a change in the angular position via the gyroscope sensor 9 of the first sensor 6 and / or or an acceleration via the acceleration sensor 7 of the first sensor 6 to the evaluation device 14 is reported.
- the evaluation device 14 is further an accurate time detection device 19, for example, as a digital clock 20, associated with the statements about the temporal sequence of the state changes / changes of altitude and angular position and / or acceleration, allows. For example, it is thereby easily possible to distinguish a fall from a conscious sitting down, since the fall usually takes place within a much shorter time.
- An alarm device not shown here can in
- Cases of known falls serve to alert / cancel an emergency call.
- This is preferably in the state detection device, namely the assembly 4, integrated.
- FIG. 2 shows a human being 21 as a living being 22, who carries the state detection device 1 shown schematically on a hip belt in a comfortable position and manner of attachment.
- the human 21 is shown once in a standing position and once in a sitting position, the difference in the vertical extent ⁇ h corresponding to approximately one femoral length H of the human 21.
- the transition between standing and sitting state as the respective positional state of the body 23 of the human 21 in space is detected by the state detection device 1 via the first sensor 6 and second sensor 11 described in FIG. 1, where in particular the second sensor 1 1 has the task of to determine the difference of the height extension ⁇ h.
- the thigh length H is used, that of the state detecting device.
- the second sensor 1 1 detects (all reference numerals not shown in FIG. 2 can be taken from FIG. 1) a positive difference of the height extension ⁇ h, which corresponds approximately to the thigh length H of the human 21, which carries the respective state detection device 1.
- the state detection device 1 can therefore be calibrated with the respective individual thigh length H of the respective individual human 21, for example, it can
- Thigh length H programmed or entered in any other way, or by means of a one-time performed or repeatedly repeated rising and setting in a calibration mode of the state detection device 1 on the thus determined difference in the height extent .DELTA.h are determined.
- the state detection device 1 here not shown operating elements, such as buttons on.
- accelerations from the acceleration sensor 7 and / or angular position changes are determined by the gyroscope sensor 9, which are used for verification and plausibility check.
- the state detection device has memory elements which are not suitable for long-term detection and are associated with the evaluation device 14 and which permit online evaluation on the device itself in real time or on interrogation and also permit offline evaluation on a computer system not shown here , so that in particular training successes, deviations in the engine and in movement sequences as well as motor behavior patterns can be recorded and evaluated.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Zustandserfassungseinrichtung (1) zur Befestigung an einem Lebewesen (22), insbesondere an einem Menschen (21), um den Lagezustand des Körpers (23) des Lebewesens (22) zu erfassen, mit einem ersten Sensor (6), der als Beschleunigungssensor (7) und/oder Gyroskopsensor (9) ausgebildet ist. Hierbei ist ein weiterer, zweiter Sensor (11), der als Höhenmesssensor (13) ausgebildet ist, vorgesehen. Weiter betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren.
Description
Zustandserfassungseinrichtung zur Befestigung an einem Lebewesen
Die Erfindung betrifft eine Zustandserfassungseinrichtung zur Befestigung an einem Lebewesen, insbesondere an einem Menschen, um den Lagezustand des Körpers des Lebewesens zu erfassen, nach Oberbegriff des Anspruchs 1 . Ferner wird ein entsprechendes Verfahren vorgeschlagen.
Stand der Technik
Der Bewegungserfassung von Lebewesen, insbesondere von Menschen, kommt seit Jahren im Rahmen von Sport, Wellness, Fitness und auch insbesondere in der Medizin, beispielsweise bei Diagnose, Therapie und Rehabilitation, zuneh- mende Bedeutung zu. Es sind hierbei beispielsweise Systeme bekannt, die im
Bereich Sport und Fitness Bewegungszeiten und Schrittzahlen beziehungsweise Schrittfolgen messen, wie etwa in der WO 1998058236 vorgeschlagen. Insbesondere im medizinischen Bereich interessieren weiterhin Gangparameter wie etwa Trittzeiten, Gangsymmetrie linksseitig/rechtsseitig und Auftrittkraft, wobei heute Bewegungsmonitore mit Software erhältlich sind, die die Ermittlung solcher
Parameter ermöglichen. Hierzu werden mittels am Körper befestigter Beschleunigungssensoren die Beschleunigungswerte des Körpers in Längs-, Quer- und/oder Hochrichtung erfasst. Die Auswertung solcher Signale erfolgt typischerweise mit Schrittzähleralgorithmen. Insbesondere für spezifische medizini- sehe Untersuchungen, insbesondere in der Gerontologie oder beim Therapiemanagement chronischer Erkrankungen ist darüber hinaus eine differenzierte Klassifizierung von erfassten Bewegungen nach „gehen", „sitzen", „stehen" und „liegen" wünschenswert, wobei eine solche Klassifizierung in einer Alltagsumgebung ohne großen apparativen Aufwand möglich sein soll, um den betroffenen Men- sehen nicht durch eine mitzuführende Apparatur und vielfache Verkabelung einzuschränken. Da der entsprechende Personenkreis derartige Geräte möglichst
ständig bei sich tragen soll, gleichzeitig aber oft in seiner Beweglichkeit und Motorik eingeschränkt ist, sind aus dem Stand der Technik bekannte Anordnungen ungeeignet. Die mit aus dem Stand der Technik bekannten Erfassungseinrichtungen ermittelten Daten ermöglichen weiter im Allgemeinen keine sichere Un- terscheidung zwischen den Zuständen „sitzen" und „stehen" beziehungsweise keine sichere Erkennung eines Übergangs vom Sitzen in das Stehen oder umgekehrt. Weiter ist aus der JP-2004096457 eine Überwachungseinrichtung für Klinikbetten bekannt, die mittels eines dreidimensionalen Sensors das Liegen eines Patienten in einem Klinikbett überwacht. Hieran ist nachteilig, dass die Anord- nung nur einen sehr begrenzten Einsatzbereich hat.
Offenbarung der Erfindung
In sehr vorteilhafter Weise werden die aus dem Stand der Technik bekannten Einschränkungen durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Zustandserfas- sungseinrichtung beseitigt, die eine sehr universelle Verwendung im Bereich des Sports, der Fitness/Wellness und der Medizin beziehungsweise Therapie und Rehabilitation ermöglicht. Hierzu wird eine Zustandserfassungseinrichtung zur Befestigung an einem Lebewesen, insbesondere an einem Menschen, vorge- schlagen, um den Lagezustand des Körpers des Lebewesens zu erfassen, mit einem ersten Sensor, der als Beschleunigungssensor und/oder Gyroskopsensor ausgebildet ist. Hierbei ist ein weiterer, zweiter Sensor vorgesehen, der als Hö- henmesssensor ausgebildet ist. Mit Hilfe des Höhenmesssensors ist es möglich, Änderungen des Lagezustands des Körpers, die von dem ersten Sensor erfasst wurden, zu verifizieren. Beispielsweise lässt sich der Übergang vom Sitzen zum
Stehen, der von einem ersten Sensor, wie beschrieben, erfasst wurde, mittels des Höhenmesssensors so verifizieren, dass beim Aufstehen eine Höhendifferenz in etwa der Oberschenkellänge erfasst wird. Zwar ist es prinzipiell möglich, solche Übergänge vom Sitzen in das Stehen oder umgekehrt auch aus reinen Beschleunigungswerten, wie sie vom ersten Sensor erfasst werden, zu ermitteln.
Es besteht allerdings hierbei eine erhöhte Unsicherheit, ob tatsächlich eine solche Lagezustandsänderung vorliegt. Zur reinen Verifikation einer solchen Lage- zustandsänderung kann beispielsweise ein einfacher und kostengünstiger, monolithischer Höhenmesser zur Verifikation der Lagezustandsänderung des Kör- pers herangezogen werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Höhenmesssensor ein Luftdruckerfassungssensor ist. Luftdruckerfassungssensoren sind im Stand der Technik als Höhenmesssensoren bekannt. Eine Höhe wird hierbei indirekt über eine Änderung des herrschenden Luftdrucks ermittelt. Bevorzugt werden hierbei mikromechanisch hergestellte, sehr genaue Höhenmesssenso- ren/Luftdruckerfassungssensoren verwendet, um auch geringe Luftdruckunterschiede, wie sie beispielsweise bei Höhenlageänderungen im Bereich einer O- berschenkellänge eines Menschen entsprechen, sicher erfassen zu können.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Kompensationseinrichtung des Luftdruckerfassungssensors zur Kompensation nicht lageänderungsbedingter Luftdruckschwankungen vorgesehen. Bei der indirekten Ermittlung der Höhe beziehungsweise von Höhenänderungen im Lagezustand über den Luftdruck können Fehlerquellen auftreten, die durch solche Luftdruckschwankungen verursacht werden, die nicht auf eine Lageänderung zurückzuführen sind, sondern auf andere Einflüsse in der Umgebung, beispielsweise auf das Öffnen von Fenstern oder Türen in klimatisierten Räumen, die regelmäßig eine Änderung des Umgebungsdrucks innerhalb einer kurzen Zeit zur Folge haben. Durch die Kompensationseinrichtung werden derartige Luftdruckschwankungen erfasst und in Hinblick auf die Erfassung einer Lagezustandsänderung kompensiert. Dadurch wird eine fehlerhafte Annahme einer Lagezustandsänderung vermieden.
Eine bevorzugte Ausführungsform weist eine Plausibilitätseinrichtung auf, die eine vom ersten Sensor sensorisierte Änderung des Lagezustands des Körpers des Lebewesens mit vom Höhenmesssensor kommenden Daten vergleicht.
Hierbei findet ein Abgleich statt zwischen Daten, die der erste Sensor, der, wie beschrieben, als Beschleunigungssensor und/oder Gyroskopsensor ausgebildet ist, liefert, mit solchen Daten, die der Höhenmesssensor liefert. Der Vergleich der Daten vom ersten und vom zweiten Sensor erlaubt zuverlässige Aussagen über die Lagezustandsänderung des Körpers. Es wird hierbei nämlich eine Lagezustandsänderung, wie sie vom ersten Sensor erfasst wird, mit einer Datenerfassung des zweiten Sensors verglichen, oder umgekehrt, so dass nur dann tatsächlich eine Lagezustandsänderung angenommen wird, wenn die Daten beider Sensoren einer solche ausweisen. Gleichzeitig kann so eine genaue Quantifizie- rung der Lagezustandsänderung erfolgen.
Bevorzugt ist die Zustandserfassungseinrichtung als Baueinheit ausgebildet. Dies bedeutet, dass in einer einzelnen Baueinheit die ersten und beiden Sensoren zusammengefasst sind, bevorzugt mit weiteren Einrichtungen wie etwa der Plausibilitätseinrichtung und der Kompensationseinrichtung, so dass nur diese eine Baueinheit die gesamten Funktionen der Zustandserfassungseinrichtung, insbesondere auch eine Speicherung und/oder Auswertung und/oder die Bereitstellung von Schnittstellen oder auch Signalisierungen (Warntöne, Warnanzeigen) übernimmt. Hierdurch ist, beispielsweise als oberhalb eines Hüftgelenks am Körper des Lebewesens befestigte Baueinheit, eine komfortable, im alltäglichen Gebrauch nicht behindernde und/oder einschränkende Bauform möglich. Insbesondere Verletzten, Kranken oder alternden Patienten ist es hierbei einfach möglich, die Zustandserfassungseinrichtung in vorteilhafter weise bequem mit sich zu tragen. Durch die sehr zuverlässige Erkennung von Lagezustandsänderun- gen, insbesondere Höhenänderungen, kann beispielsweise auch sehr vorteilhaft eine Warneinrichtung verwirklicht werden, die beispielsweise einen Sturz des Patienten, der die Zustandserfassungseinrichtung trägt, erkennt und beispielsweise über eine Notrufeinrichtung (Mobiltelefon, Funk) das Herbeirufen eines Notarztes oder Rettungsdienstes veranlasst. Eine solche Sturzerkennung kann beispielsweise sehr vorteilhaft dadurch erfolgen, dass die Lagezustandsänderung des Körpers (insbesondere als Höhenänderung) mit einer Zeitbasis verglichen wird, wie sie in sehr einfacher Weise durch digitale Zeitmesseinrichtungen in der Zustandserfassungseinrichtung integriert werden kann. Ein Sturz erfolgt nämlich, im Gegensatz zu einem bewussten, gewollten Aufstehen oder Setzen, mit einem anderen Bewegungs-/Zeitprofil, so dass über die für die Höhenänderung ermittel- te Zeitdauer eine sehr sichere Unterscheidung zwischen einem beabsichtigten
Setzen, Hinlegen oder Aufstehen und einem Sturz möglich ist. Besonders bevorzugt ist hierbei möglich, nach einer solchen Sturzerfassung auf eine Quittierung, beispielsweise durch Knopfdruck, des Patienten zu warten. Erfolgt eine solche Quittierung nicht innerhalb einer vorgebbaren Zeitspanne, so wird ein Notruf ver- anlasst, weil davon ausgegangen werden muss, dass der Patient nicht mehr in der Lage ist, sich selbst zu helfen. Quittiert der Patient jedoch nach Aufforderung der Zustandserfassungseinrichtung innerhalb der Zeitspanne, wird kein Notruf abgesetzt, da, aufgrund der Quittierung, davon ausgegangen wird, dass der Patient in der Lage ist, sich selbst zu behelfen. Auf diese Weise kann ein fehlalarm- sicheres Notfall-Alarmsystem in günstiger Weise bereitgestellt werden.
Weiter wird ein Verfahren vorgeschlagen zur Erfassung eines Lagezustands eines Körpers eines Lebewesens, wobei mittels eines ersten, am Körper befestigten Sensors, eine Beschleunigung und/oder eine Winkellage des Körpers erfasst wird. Dabei ist vorgesehen, dass mittels eines weiteren Sensors eine Höhenlage des Körpers bestimmt wird. In vorteilhafter weise werden zusätzlich zu den La- gezustandsdaten, die der erste, am Körper befestigte Sensor in Hinblick auf eine Beschleunigung und/oder eine Winkellage eben dieses Körpers liefert, Daten eines weiteren Sensors hinsichtlich einer Höhenlage des Körpers bestimmt. Lage- zustandsänderungen des Körpers lassen sich demzufolge durch Abgleich und Vergleich der Daten des ersten Sensors mit denen des weiteren, zweiten Sensors ermitteln, plausibilisieren und verifizieren. Beschleunigungen, Winkeländerungen und Änderungen in der Höhenlage des Körpers können hierbei zu einem Bewegungsprofil und zu einer Bewegungsauswertung in sehr vorteilhafter weise herangezogen werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus Kombinationen derselben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläu- tert, ohne aber hierauf beschränkt zu sein.
Es zeigen
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Zustandser- fassungseinrichtung und
Figur 2 eine Prinzipdarstellung der Funktionsweise der Zustandserfassungsein- richtung.
Figur 1 zeigt eine Zustandserfassungseinrichtung 1 zur Befestigung an einem nicht dargestellten Lebewesen mittels Befestigungsmitteln 2, beispielsweise Riemenbändern 3. Die Zustandserfassungseinrichtung 1 ist als Baueinheit 4 ausgebildet, die in einem kompakten Gehäuse 5 einen ersten Sensor 6 aufweist, der vorliegend von einem Beschleunigungssensor 7, nämlich einem mehrachsigen Beschleunigungssensor 8, und einem Gyroskopsensor 9 gebildet ist, und einem weiteren Sensor 10, nämlich einem zweiten Sensor 1 1 , der ein Luftdruckerfas-
sungssensor 12 ist, der als Höhenmesssensor 13 durch indirekte Höhenmessung über einen Umgebungsluftdruck P wirkt. Der Beschleunigungssensor 7 als meh- rachsiger Beschleunigungssensor 8 erfasst hierbei auf ihn einwirkende Beschleunigungen in seinen (hier nicht dargestellten) Achsen, insbesondere näm- lieh in den drei Achsen des Raumes. Der Gyroskopsensor 9 erfasst Änderungen einer Winkellage, die durch Bewegung der Baueinheit 4 beziehungsweise des nicht dargestellten Lebewesens, das die Baueinheit 4 trägt, verursacht sind. Selbstverständlich sind auch Ausführungsformen möglich, die als ersten Sensor 6 nur den Beschleunigungssensor 8 (ohne den Gyroskopsensor 9) aufweisen.
Die Daten des ersten Sensors 6 werden einer Auswerteeinrichtung 14 mittels geeigneter elektrischer Verbindungen 15, beispielsweise Leiterbahnen 16, zugeleitet, die die Lageänderungen der Baueinheit 4 anhand der Daten vom ersten Sensor 6 auswertet, aufzeichnet und über eine Schnittstelle 17 für außerhalb der Zustandserfassungseinrichtung 1 erfolgende Auswertungen, beispielsweise über ein nicht dargestelltes Computersystem, verfügbar macht. Gleichzeitig ist über geeignete elektrische Verbindungen 15 ein Display 17 zur Anzeige von Zu- stands- oder Alarmmeldungen angeschlossen. Daten, die vom ersten Sensor 6 kommen und von der Auswerteeinrichtung 14 als Bewegungsdaten ausgewertet werden, sind nicht unter allen Umständen zuverlässig. Der zweite Sensor 1 1 als
Höhenmesssensor 13 liefert deswegen weitere Daten, nämlich Höhendaten hinsichtlich der Höhenlage der Zustandserfassungseinrichtung 1 (der Baueinheit 4) an die Auswerteeinrichtung 14, die mit den vom ersten Sensor 6 stammenden Daten verglichen werden. Zur Steigerung der Zuverlässigkeit der Höhendaten des Höhenmesssensors 13 ist der Auswerteeinrichtung 14 eine Kompensationseinrichtung 18 zugeordnet, die nicht lageänderungsbedingte Luftschwankungen des Umgebungsluftdrucks P der Auswerteeinrichtung 14 signalisiert und dadurch kompensiert (beispielsweise über ein Druckverlaufsprofil und/oder einen weiteren Luftdrucksensor). Somit wird vermieden, dass bei Änderungen im Umgebungs- luftdruck P fälschlich eine Änderung der Höhenlage durch den Luftdruckerfassungssensor 12 erkannt wird.
Wird vom ersten Sensor, insbesondere vom Beschleunigungssensor 7, eine Beschleunigung der Baueinheit 4 erkannt, kann dies in der Auswerteeinrichtung 14 als Lagezustandsänderung interpretiert werden. Wird gleichzeitig vom zweiten
Sensor 1 1 keine Änderung der Höhenlage erkannt (insbesondere nach Kompen-
sation durch die Kompensationseinrichtung 18), so ist nicht von einer Höhenänderung auszugehen. Wird vom ersten Sensor 6, insbesondere vom Gyroskopsensor 9, eine Änderung der Winkellage erkannt, so ist, wenn nicht der zweite Sensor 1 1 eine Höhenänderung mitteilt, ebenfalls nicht von einer Höhenände- rung auszugehen. Auf diese Weise wird die Genauigkeit des Gesamtsystems in
Hinblick auf Änderungen der Höhenlage als Zustand des Körpers (nicht dargestellt), an dem die Zustandserfassungseinrichtung 1 beispielsweise zu Diagnosezwecken angeordnet ist, deutlich erhöht. Liefert der Höhenmesssensor 13 Daten an die Auswerteeinrichtung 14, die eine Änderung der Höhenlage bedeuten, wird dies (gegebenenfalls auch ohne Kompensationseinrichtung 18) auf Luftdruckänderungen zurückgeführt, sofern nicht gleichzeitig (mindestens) eine Änderung der Winkellage über den Gyroskopsensor 9 des ersten Sensors 6 und/oder eine Beschleunigung über den Beschleunigungssensor 7 des ersten Sensors 6 an die Auswerteeinrichtung 14 berichtet wird. Der Auswerteeinrichtung 14 ist ferner eine genaue Zeiterfassungseinrichtung 19, beispielsweise als digitale Uhr 20, zugeordnet, die Aussagen über die zeitliche Abfolge der Zustandsänderun- gen/Änderungen von Höhen- und Winkellage und/oder Beschleunigung, zulässt. Beispielsweise ist es hierdurch leicht möglich, einen Sturz von einem bewussten Hinsetzen zu unterscheiden, da der Sturz üblicherweise innerhalb einer sehr viel kürzeren Zeit abläuft. Eine hier nicht dargestellte Alarmierungseinrichtung kann in
Fällen erkannter Stürze beispielsweise zur Alarmierung/Absetzung eines Notrufes dienen. Dieser ist bevorzugt in die Zustandserfassungseinrichtung, nämlich die Baueinheit 4, integriert.
Figur 2 zeigt einen Menschen 21 als Lebewesen 22, der an einem Hüftgurt in komfortabler Lage und Befestigungsweise die schematisch gezeigte Zustandserfassungseinrichtung 1 mit sich trägt. Der Mensch 21 ist einmal in stehender und einmal in sitzender Position gezeigt, wobei die Differenz in der Höhenerstreckung Δh ungefähr einer Oberschenkellänge H des Menschen 21 entspricht. Den Über- gang zwischen stehendem und sitzendem Zustand als jeweiligem Lagezustand des Körpers 23 des Menschen 21 im Raum erfasst die Zustandserfassungseinrichtung 1 über die zu Figur 1 beschriebenen ersten Sensor 6 und zweiten Sensor 1 1 , wo insbesondere dem zweiten Sensor 1 1 die Aufgabe zukommt, die Differenz der Höhenerstreckung Δh zu ermitteln. Zur Verifikation dieses Übergangs vom sitzenden in den stehenden Lagezustand beziehungsweise umgekehrt wird die Oberschenkellänge H herangezogen, die der Zustanderfassungseinrichtung 1
vorgebbar ist, beispielsweise in einem Speicherbereich der Auswerteeinrichtung 14 der Zustandserfassungseinrichtung 1 . Gerade diese Zustandsübergänge zwischen sitzender und stehender Position können auf diese Weise sehr genau er- fasst werden. Beim Aufstehen, dem sogenannten Sitzen-Stehen-Transfer, detek- tiert der zweite Sensor 1 1 (sämtliche nicht in Figur 2 gezeigten Bezugszeichen sind aus Figur 1 entnehmbar) eine positive Differenz der Höhenerstreckung Δh, die ungefähr der Oberschenkellänge H des Menschen 21 entspricht, der die jeweilige Zustandserfassungseinrichtung 1 trägt. Die Zustandserfassungseinrichtung 1 ist deswegen mit der jeweiligen, individuellen Oberschenkellänge H des jeweiligen, individuellen Menschen 21 kalibrierbar, beispielsweise kann diese
Oberschenkellänge H einprogrammiert oder in anderer Weise eingegeben werden, oder mittels eines einmalig durchgeführten oder mehrfach wiederholten Aufstehens und Setzens in einem Kalibriermodus der Zustandserfassungseinrichtung 1 über die so ermittelte Differenz in der Höhenerstreckung Δh ermittelt wer- den. Für derartige Kalibrierungen und andere Interaktionen weist die Zustandserfassungseinrichtung 1 hier nicht dargestellte Bedienelemente, beispielsweise Tasten, auf. Beim Hinsetzen aus einem stehenden Lagezustand (dem sogenannten Stehen-Sitzen-Transfer) wird eine entsprechende, negative Differenz in der Höhenerstreckung Δh ermittelt. Zusätzlich zu dieser Differenz in der Höhen- erstreckung Δh werden Beschleunigungen vom Beschleunigungssensor 7 und/oder Winkellageänderungen vom Gyroskopsensor 9 ermittelt, die zur Verifikation und Plausibilitätsprüfung herangezogen werden. Mit der vorgeschlagenen Zustandserfassungseinrichtung 1 mit den beschriebenen, erfindungsgemäßen Merkmalen ist eine Vielzahl von unterschiedlichen Bewegungsdaten und/oder Lagedaten des Körpers 23 des die Zustanderfassungseinrichtung jeweils tragenden Menschen 21 erfassbar, so dass die Zustandserfassungseinrichtung 1 sehr universell einsetzbar ist und neben der Versorgung älterer oder gebrechlicher Menschen insbesondere in den Bereichen Fitness und Wellness sowie im Sport einsetzbar ist. In bevorzugter Ausführungsform weist die Zustandserfassungsein- richtung hier nicht dargestellte, langzeiterfassungstaugliche Speicherelemente auf, die der Auswerteeinrichtung 14 zugeordnet sind und die eine Online- Auswertung am Gerät selbst in Echtzeit oder auf Abfrage zulassen und ebenso die Offline-Auswertung auf einem hier nicht dargestellten Computersystem gestatten, so dass insbesondere Trainigungserfolge, Abweichungen in der Moto- rik und in Bewegungsabläufen sowie motorische Verhaltensmuster erfasst und ausgewertet werden können. Weiter ist eine sehr gute Überwachung von ge-
brechlichen oder hilfslosen Personen möglich, dass beispielsweise Stürze sehr viel zuverlässiger erkannt werden können als mit aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen. Insbesondere in der vorgeschlagenen Variante, in der ein (hier nicht dargestelltes) Alarmierungssystem, beispielsweise über Funk oder Mobiltelefon, der Zustandserfassungseinrichtung 1 zugeordnet oder in dieser integriert ist, kann für den jeweiligen Träger eine sehr hohe Sicherheit erreicht werden. Beispielsweise kann ein solches System auch vor Alarmgabe innerhalb einer vorgebbaren Zeitspanne zur Quittierung auffordern, wenn es sich um eine bewusste Bewegung gehandelt haben sollte. Erfolgt eine Quittierung, wird kein Alarm gegeben, erfolgt die Quittierung nicht, geht die Zustandserfassungseinrichtung 1 von einem Sturz des Trägers aus und alarmiert die eingespeicherten Ziele. Auf diese Weise lässt sich eine sehr gute Überwachung bei sehr hoher Fehlalarmsicherheit bewirken.
Claims
1 . Zustandserfassungseinrichtung (1 ) zur Befestigung an einem Lebewesen (22), insbesondere an einem Menschen (21 ), um den Lagezustand des Körpers (23) des Lebewesens (22) zu erfassen, mit einem ersten Sensor (6), der als Beschleunigungssensor (7) und/oder Gyroskopsensor (9) ausgebildet ist, gekennzeichnet durch einen weiteren, zweiten Sensor (1 1 ), der als Hö- henmesssensor (13) ausgebildet ist.
2. Zustandserfassungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeich- net, dass der Höhenmesssensor (13) ein Luftdruckerfassungssensor (12) ist.
3. Zustandserfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kompensationseinrichtung (18) des Luftdruckerfassungssensors (12) zur Kompensation nicht lageänderungsbedingter Luftdruckschwankungen.
4. Zustandserfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Plausibilitätseinrichtung, die eine vom ersten Sensor (6) sensierte Änderung des Lagezustands des Körpers (23) des Le- bewesens (22) mit vom Höhenmesssensor (13) kommenden Daten vergleicht.
5. Zustandserfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Baueinheit (4) ausgebildet ist.
6. Verfahren zur Erfassung eines Lagezustandes eines Körpers eines Lebewesens, wobei mittels eines ersten, am Körper befestigten Sensors, eine Beschleunigung und/oder eine Winkellage des Körpers erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines weiteren Sensors eine Höhenlage des Körpers bestimmt wird.
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