WO2013091613A1 - Mobiles überwachungs-, analyse- und therapieassistenzgerät - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device for mobile sleep monitoring of a subject or patient, in particular for the analysis and therapy of sleep-related respiratory disorders by means of at least one bioacoustic signals detecting and means for torson position fixation
- associated sensor for detecting intracorporeal sound produced, with at least one power supply and a processing unit for processing the signals, and a number of through the
- Control unit activatable provocation units by which the test person on detection of a predetermined acoustic noise pattern by the control unit a respiratory disturbance counteracting stimulus is provoked.
- a common sleep-disordered breathing disorder is obstructive sleep apnea syndrome (respiratory arrest). Such apneas occur
- This decrease in the oxygen content can be measured, for example, with a device which is already known from DE 10 2008 063 231 A1.
- the device can be found especially in the field of home care application, where the
- Oxygen saturation the pulse rate, the raw pulse waves, the quality index of oxygen saturation and optionally the nasal respiratory flow and the
- Atemschnschnchnasenbrille and provided on the patient's finger pulse oximetry sensor are provided on the patient's finger pulse oximetry sensor.
- the nasal cannula in the patient's face is a hindrance to a measurement in the usual
- bracelet devices are known to alert the user in the detection of snoring sounds by transcutaneous electrical nerve stimulation.
- Snoring is not critical from a medical point of view, because as long as the
- a device of the type mentioned is already known from WO 2008/098 365 A1.
- a bio-acoustic sensor is used to detect snoring or apnea by measuring body noise within the trachea.
- a provocation unit is provided for stimulation of the trachea by Gleichling. AC. The energization of the patient should thereby the
- the invention is therefore based on the object to provide a device of the type mentioned, in addition to the exclusive diagnosis of sleep-disordered breathing and a medically relevant
- This object is achieved in a device for mobile sleep monitoring of a subject or patient according to the invention in that the number of provocation units is at least two, and that the at least one provocation as a mechanical on the
- Test person acting mechanical provocation unit and the other provocation unit are formed as an electrically acting on the subject electrical provocation.
- the invention has the advantage that the subject or patient is induced by the stimulus, for example, to change its position during an apnea. This change of position causes a collapse
- the bioacoustic sensor itself can preferably be arranged at the height of the trachea, where it detects the noise of the air flow to and from the lungs. However, the sensor can also be arranged at other relevant, torso-close points of the subject body, at which noise is generated, which make a respiratory disturbance acoustically detectable.
- the control unit checks continuously or at certain intervals and / or
- the control unit activates one or both, preferably several of the provocation units.
- the acoustic signals detected by the sensor may correlate with the oxygen saturation of the blood. Therefore, it is possible with the invention to detect by means of acoustic signal detection, the oxygen saturation of the blood waiving a complex, optical
- Pulse oximetry The bioacoustic measurement of apnea, which results in a reduction of oxygen and an accumulation of carbon dioxide in the blood, is also faster than the optical one
- Pulse oximetry By a arranged on the trachea bio-acoustic sensor can be quickly determined whether a gas flow takes place to and from the lungs. If this is interrupted, then only gradually decreases the oxygen saturation in the blood and it passes more precious time until the oxygen-poor blood was pumped to the finger of the patient, at which the apnea can be detected by a pulse oximetry sensor.
- the mechanical provocation unit as a vibrator and / or a mechanical
- Striking unit and / or joint unit and / or picking unit formed This ensures that each test subject can be equipped with the mechanical provocation unit that is relevant for him, since patients or test persons react to different mechanical stimuli to different degrees.
- the electrostimulation is not used in people with cardiac or arrhythmia and persons with
- Pacemakers or in pregnant women can also be a like in
- the electrical provocation unit is formed as an EMS / TENS device for stimulus formation by means of transcutaneous electrical nerve stimulation and / or electrical muscle stimulation.
- This type of nerve or muscle stimulation is well suited to counteract a relaxation of the upper annular respiratory muscles.
- the EMS / TENS device can also be arranged at other locations of the subject's body, preferably on the extremities.
- the EMS / TENS device has electrodes that can be applied to the subject body, wherein it is advantageous to integrate the electrodes in the means for fixing the position to compact the device for mobile sleep monitoring. It is also possible to assign the EMS / TENS device to an arm and / or leg strap for attachment to the extremities.
- the Stimulation therapy provides a particularly quiet and effective mechanism to alert the subject or patient to a respiratory disorder.
- people with the EMS / TENS device can also be arranged at other locations of the subject's body, preferably on the extremities.
- the EMS / TENS device has electrodes that can be applied to the subject body
- the provocation units can be activated at different times when the predefinable acoustic noise pattern is detected.
- a predefinable acoustic noise pattern for example, a
- a vibrator could be the first
- Breathing disorder try to counteract before an electrical provocation unit begins after a predetermined time window. It is advantageous if a housing is provided, and if a selector switch associated with the housing is provided for selecting an operating mode "electrical", “mechanical” or “electromechanical.” This has the advantage that the user or test person can choose himself How he wants to operate the device according to the invention: Exclusively with the mechanical provocation unit, exclusively with the
- inventive device can be selected.
- the irritation can initially be done very gently. If the gentle irritation of the respiratory disorder can not be counteracted, then this is recognized by the device according to the invention, whereby the irritation is enhanced.
- the means for determining the body fat content by the electrical provocation unit are formed for bioelectrical impedance analysis (BIA).
- BIA bioelectrical impedance analysis
- electrodes of the electrical provocation unit can be used to perform the bioimpedance measurement.
- the electrical provocation unit can thus fulfill two functions.
- the housing having the sensor has on its side close to the subject body a transmission surface for the transmission of the bioacoustic signals and on the side remote from the subject body an insulation surface serving for sound insulation having. This ensures that the ambient noise is attenuated as much as possible and predominantly or exclusively the sounds from the subject body are detected by the bio-acoustic sensor. Therefore, it is also useful if the at least one sensor is assigned to the transmission surface, since the
- Stethoscopes of a doctor can be optimally captured.
- Insulation surface is assigned.
- Subject body remote sensor detected before the sound from
- Probe body near sensor is detected.
- the thus measurable path difference of the two detected noise patterns suggests ambient noise.
- a body noise can be clearly identified as such, as a
- Body noise signal on the subject body sensor is detected earlier detected than the subject body remote sensor.
- a sound channel is formed in the insulation surface and / or in the transmission surface, because this significantly facilitates the detection of ambient noise.
- this sound channel can be considered a simple hole in the
- Housing be formed. Furthermore, it makes sense if a sound partition wall is arranged in the housing. So a subject body near sensor can be good against
- Ambient noise and a subject body sensor can be isolated well against subject body noise.
- the sound separation wall is preferably formed from a foam and / or a plastic. There are also other preferred known from the prior art
- Materials for the sound partition can be used.
- Communication connection can be conventionally wired or wireless by means of Bluetooth, wireless LAN, radio or the like.
- the provocation units are realized as a component that is separate from the other components, because then the provocation units can be arranged without contact at different points of the subject body or even with it. It is also advantageous if the provocation units are arranged in the housing or integrated into the means formed as a belt system for torso-positional fixation. This ensures that the device is made very compact and thus the sleep of the subject or patient is not affected by the device.
- the housing itself may be made of materials known to a person skilled in the art, preferably from a plastic, made of aluminum or a skin-friendly alloy.
- the mechanical provocation unit is formed as an actuator of the bed. So it is possible that the patient's position is changed by adjusting the bed in the event of a respiratory disorder, to free the airways.
- Triangulation measurement are performed.
- control unit In order to make the control unit particularly compact and small, it has proven to be particularly useful to the control unit as a microcontroller or ASIC (application-specific integrated circuit) or FPGA
- FPAA Field Programmable Analog Array
- At least one storage unit serving for storing and / or reading data is provided. This makes it possible to record overnight data in order to evaluate them the next day, for example by means of an external PC.
- interfaces may be provided on the device, which allow a reading of the data or provide a telemedicine. These can be formed as USB or LAN ports or the like, wherein the
- the storage unit as
- Removable disk for example, as flash EEPROM (Flash-electrically erasable programmable read-only memory), preferably as a Secure Digital Memory Card (SD card), as a Compact Flash card, as a SmartMedia card (SM card) or the like.
- flash EEPROM Flash-electrically erasable programmable read-only memory
- SD card Secure Digital Memory Card
- SM card SmartMedia card
- Microcontroller provided and the housing has a
- microcontroller is assigned at least one filter system for noise artifact filtering. This allows ambient noise in the room, which covers the respiratory flow
- Body sounds such as the heartbeat and the heartbeat
- Noise resulting from the subject's movement during respiration and inspiration, is filtered out.
- the filter system is formed as a single- or multi-channel, hard- and / or software-based filter.
- the noise artifact filtering can be done via a correspondingly configured field-programmed analog arrangement (FPAA).
- FPAA field-programmed analog arrangement
- CABs FPAA configurable analog blogs
- CABs are positioned in a one-dimensional or multi-dimensional array, having one input and one output, and at least one operational amplifier, configurable capacitances and resistors, configurable connection resources (conductors,
- Each CAB of the FPAA is configured as a bandpass or as a band-stop filter to filter out certain frequency ranges of the input signal previously defined as artifact frequency ranges. For example, the FPAA input noises generated by the patient as they move during sleep are filtered out by one of the CABs, causing the patient to experience the same
- Output signal of the FPAA is freed from motion artifacts. It is also advantageous if an internal or external analog-to-digital converter connected to the microcontroller or ASIC or FPGA or FPAA is provided. Thus, the evaluation of the data can already be performed in the device for mobile sleep monitoring.
- the bioacoustic sensor can be formed integrally with the analog-to-digital converter. This also increases the compatibility of the device according to the invention with a multiplicity of different microcontrollers. Of the
- Microcontroller in turn can also be integral with a
- FPGA field programmable gate array
- At least one operating element is provided, which is preferably arranged on the housing.
- This control element can serve to switch on or off the device, wherein furthermore a calibration is carried out by, for example, a longer press of the device.
- control element as
- One-button control is formed.
- the device remains compact and the control element can be formed as a simple rotary, sliding, tactile or other known from the prior art switch. Be particularly favorable, it has also proved, if the
- Provocation unit by means of the control element is switched on or off, because sometimes you do not want to trigger a stimulus that counteracts the respiratory disorder in the diagnosis or in the patient or a subject in order to be able to determine a sleep-related respiratory disturbance.
- bioacoustic sensor can be optimally attached to the body of the subject. Textile materials feel more comfortable on the skin, such as plastic materials, so that the means for fixing the position of the subject are comfortable to wear. Also, textile materials are optimal when sweating occurs, especially when worn for long periods. Also, biocides, fungi and bacteria can not arise so quickly in textile breast straps. It is particularly advantageous if the means for torso-position fixation is removable and washable.
- Cleaning option offers hygienic benefits for the subject.
- they are formed adjustable in length and the determination of the length serving closing, for example in the form of buckles or other
- a REM sleep phase rapid eye movement
- a muscle sensor to monitor the subject's muscle contractions.
- the device also has a cardiac activity unit that, because of cardiac activity detection, ensures that the carrying unit is properly attached to the subject. In this way it is possible that the subject is already warned when putting the device that this is not properly attached to the body. In addition, the subject can be warned if the device should slip during sleep.
- Fig. 1 shows a first embodiment of the invention
- Fig. 2 shows the device of Figure 1 in a side view, shown partially cut and Fig. 3, a further embodiment of the device arranged on
- the device according to the invention is mobile
- Power supply and a control unit 3 serving to process the signals are arranged in a housing 1.
- Power supply is formed here as an accumulator, but may also be formed as a simple and replaceable battery or as another known from the prior art electrical storage cell.
- One of the sensors 2 is assigned for detection of intracorporally generated sound to a means 17 formed as a chest belt 15 for torso-like position fixing 9. This can in particular be formed by a chest strap, a bra or sports bra with device receptacle, shirt with device receptacle or pajamas with device receptacle.
- precisely two provocation units 4 which can be activated by the control unit 3 are provided, by means of which a stimulus counteracting the respiratory disturbance can be elicited by the subject. This is caused when recognizing a predetermined acoustic noise pattern. It is a mechanical acting on the subjects mechanical
- Provocation unit 21 and an electrically acting on the subject electrical provocation unit 22 is provided.
- control unit 3 From the control unit 3 to the electrical provocation unit 22, which is here formed as an EMS / TENS device 1 for stimulation by means of transcutaneous electrical nerve stimulation, is a unidirectional
- a unidirectional communication link is effective between the control unit 3 and the mechanical provocation unit 21 formed as a vibrator.
- the electrodes 16 of the EMS / TENS device 11 are integrated in the chest belt 15, while the vibrator is arranged in the housing 1. The two shown
- Embodiments each have a display unit 17, on which the currently measured acoustic parameters, the energy charge of the arranged in the housing 1 electric memory cell, the measuring mode - such as the operation of the device with or connected
- the housing 1 shown is formed on its side close to the subject's body with a transmission surface 5 for the transmission of the bioacoustic signals. Im shown
- a sound separation wall 8 is disposed within the housing 1, which absorbs the ambient noise, that is from the outside, and the body noise from the subject body inside.
- the control unit 3 is formed as a microcontroller 12, and the apparatus further includes a memory unit 13 serving to store and read out data.
- a memory unit 13 serving to store and read out data.
- stochastic adaptive filters are provided which filter out noise artifacts.
- one operating element 14 is provided, which is formed as a one-button operating element. This can be pressed and / or rotated, whereby the device or the provocation 4 itself can be turned on and off.
- the electrical provocation unit 22 is realized as a separate component from the other components, whereas the mechanical provocation unit 21 is in turn arranged in the housing 1 and formed as a vibrator.
- the electrical provocation unit 21 is a multi-part of one, on a bracelet 18 and a leg strap 19th arranged, EMS / TENS device 11 formed.
- Wrist are formed in the embodiment shown as a bracelet or a clock.
- a sound generator 10 in the form of a headphone 20 is arranged in the immediate vicinity of the auditory canal of the subject.
- an acoustic provocation unit 4 is provided, in addition to the mechanical provocation unit 21 and the electrical provocation unit 22.
- the patient may thus be irritated by electrostimulation via the electrodes 16 of the EMS / TENS device 11, by the vibration alarm of the vibrator and by alarm sounds via the headphone 20 as soon as a sleep-related respiratory disturbance occurs.
- the EMS / TENS device 11 is equipped with electrodes 16 which can also be used for electronic muscle stimulation (EMS) on the arm or leg of the patient.
- EMS electronic muscle stimulation
- the two acoustic sensors 2/7 continuously detect noises, it being possible to distinguish between the sounds of the sound
- the sensor near the sensor 2 detects the sounds of the body of the subject and the sensor body remote sensor 7 the
- a filter system formed as a stochastic adaptive filter filters out previously known noise patterns, such as, for example, noises of the position change.
- noise patterns such as, for example, noises of the position change.
- Memory unit 13 are deposited.
- the internal sensor 2 mainly detects the intracorporeal noise of the trachea.
- a previously known and stored in the memory unit 13 noise pattern for example, a certain rest, detected by the inner sensor 2.
- This noise pattern is detected by the microcontroller 12, whereupon it first activates the vibrator via the unidirectional communication connection. If the respiratory disorder is not eliminated within a given period of time, then the
- Subject body via the electrodes 6 of the EMS / TENS device 11 a counteracting to the subjects of the respiratory disturbance stimulus is exercised, whereby he then, for example, changes his position. This simple change of position of the subject often already results in an airway clearance.
- the frequency of the mechanical provocation unit 22 can be varied. This allows you to adjust the strength of the stimulus. Furthermore, it often makes sense to vary the voltage or the current of the electrical provocation unit 22.
- the voltage waveform can be sinusoidal, rectangular, triangular, sawtooth-shaped or formed from any other superposition of several waves. LIST OF REFERENCE NUMBERS
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur mobilen Schlafüberwachung eines Probanden oder Patienten, insbesondere zur Analyse und Therapie von schlafbezogenen Atmungsstörungen mittels mindestens einem bioakustische Signale detektierenden und Mitteln zur torsonahen Lagefixierung (9) zugeordneten Sensor (2) zur Detektion intrakorporal erzeugten Schalls, mitmindestens einer Spannungsversorgung und einer dem Verarbeiten der Signale dienenden Kontrolleinheit (3), und mit einer Anzahl an durch die Kontrolleinheit (3) aktivierbaren Provokationseinheiten (4), durch welche beim Probanden bei Erkennen eines vorgebbaren akustischen Geräuschmusters durch die Kontrolleinheit (3) ein der Atmungsstörung entgegenwirkender Reiz hervorrufbar ist. Die Anzahl an Provokationseinheiten (4) beträgt mindestens zwei, und die mindestens eine Provokationseinheit (4) ist als eine mechanisch auf den Probanden einwirkende mechanische Provokationseinheit (21) und die andere Provokationseinheit (4) ist als eine elektrisch auf den Probanden einwirkende elektrische Provokationseinheit (22) gebildet.
Description
Mobiles Überwachungs-, Analyse- und Therapieassistenzgerät
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur mobilen Schlaf Überwachung eines Probanden oder Patienten, insbesondere zur Analyse und Therapie von schlafbezogenen Atmungsstörungen mittels mindestens einem bioakustische Signale detektierenden und Mitteln zur torsonahen Lagefixierung
zugeordneten Sensor zur Detektion intrakorporal erzeugten Schalls, mit mindestens einer Spannungsversorgung und einer dem Verarbeiten der Signale dienenden Kontrolleinheit, und mit einer Anzahl an durch die
Kontrolleinheit aktivierbaren Provokationseinheiten, durch welche beim Probanden bei Erkennen eines vorgebbaren akustischen Geräuschmusters durch die Kontrolleinheit ein der Atmungsstörung entgegenwirkender Reiz hervorrufbar ist. Eine häufig auftretende schlafbezogene Atmungsstörung ist das obstruktive Schlafapnoe-Syndrom (Atemstillstand). Derartige Apnoen treten
beispielsweise bei einer starken Entspannung der ringförmigen Muskulatur um die oberen Atemwege auf. Durch den Atemfluss entsteht ein Unterdruck an der Luftröhre, wobei der obere Teil der Luftröhre aufgrund der
entspannten Muskulatur nicht mehr in der Lage ist, dem Unterdruck genug Widerstand entgegenzusetzen. Infolgedessen fällt der obere Teil der
Luftröhre zusammen, es kommt zu einer Behinderung der Atemwege und der Sauerstoffgehalt des Blutes fällt ab.
Dieses Absinken des Sauerstoffgehalts ist beispielsweise mit einem Gerät messbar, welches bereits aus der DE 10 2008 063 231 A1 bekannt ist.
Hierbei sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen von
Biosignalen an einem Patienten offenbart, die der Diagnose von
schlafbezogenen Atmungsstörungen dienen. Das Gerät kann speziell im Bereich der häuslichen Pflege Anwendung finden, wobei die
Sauerstoffsättigung, die Pulsfrequenz, die Rohpulswellen, der Qualitätsindex der Sauerstoffsättigung und optional der nasale Atemfluss und das
Schnarchen erfasst werden.
Von Nachteil an diesem Gerät ist die Vielzahl an Messgeräten, die am
Patienten angebracht werden müssen, um die vorgenannten Parameter zu erfassen. Denn mit dieser Art der Schlafüberwachung ist immer eine
Verkabelung des Patienten verbunden, was dessen Schlafqualität und damit das Messergebnis ungewollt beeinflusst. Es sind dabei eine
Atemflussschnarchnasenbrille und ein am Patientenfinger anzuklemmender Pulsoximetriesensor vorgesehen. Dabei ist vor allem die Nasenbrille im Gesicht des Patienten hinderlich, um eine Messung in gewohnter
Schlafsituation durchzuführen. Diese Art der Schlafüberwachung liefert zwar gute Ergebnisse zur Diagnose von Schlafkrankheiten, jedoch treten im
Verlauf der Langzeitüberwachung immer wieder störende Messfehler auf, die zum Beispiel aus einer Veränderung der Lage des schlafenden Patienten resultieren. Auch wenn das Gerät für den Heimgebrauch deklariert ist, so ist es immer noch notwendig, die vom Gerät aufgezeichneten Daten in einem Klinikum
auszulesen und auswerten zu lassen. Erst anschließend werden von einem Arzt Maßnahmen zur Behandlung der diagnostizierten schlafbezogenen Atmungsstörung getroffen, um den Patienten zu kurieren.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik als Armband gebildete Geräte bekannt, die den Benutzer bei der Detektion von Schnarchgeräuschen mittels Transkutaner Elektrischer Nervenstimulation alarmieren. Das
Schnarchen ist aus medizinischer Sicht unkritisch, denn solange der
Benutzer schnarcht, ist ein kontinuierlicher Gasfluss zu und von den
Atemorganen gewährleistet. Bei einem Atemstillstand ist dieser Gasfluss unterbrochen und auch das Schnarchen setzt aus, wodurch eine Alarmierung des Benutzers ausbleibt. Eine gefährliche Apnoe lässt sich somit mit diesen Geräten nicht feststellen und sie werden daher ausschließlich als Beseitiger des störenden, aber medizinisch unbedenklichen, Schnarchens betrachtet.
Ein Gerät der eingangs genannten Art ist bereits aus der WO 2008/098 365 A1 bekannt. Hierbei wird ein bioakustischer Sensor eingesetzt um das Schnarchen bzw. den Apnoefall durch die Messung der Körpergeräusche innerhalb der Luftröhre zu detektieren. An einem Halsband ist dabei eine Provokationseinheit vorgesehen zur Stimulation der Luftröhre mittels Gleichbzw. Wechselstrom. Die Bestromung des Patienten soll dabei dem
eingetreten Apnoefall und/oder dem Schnarchen entgegenwirken.
Leider ist es nicht möglich das in der vorgenannten Druckschrift gezeigte Gerät bei Patienten mit Herzleiden oder bei Schwangeren einzusetzen, da die der Atmungsstörung entgegenwirkende Reizgebung mittels elektrischer Energie hochgradig gefährlich für diese Risikogruppen ist.
Andererseits ist es jedoch für bestimmte Bevölkerungsgruppen, wie beispielsweise an Adipositas leidende Menschen, nahezu essentiell, eine Reizgebung mittels einer elektrischen Stimulation einzusetzen denn häufig ist diese die einzige Reizgebung auf die sie hinreichend reagieren. Somit kann bei diesen Bevölkerungsgruppen der Atmungsstörung oft nur mittels
Elektrostimulation entgegengewirkt werden.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs genannten Art bereitzustellen, das neben der ausschließlichen Diagnose von schlafbezogenen Atmungsstörungen auch eine medizinisch relevante
Therapie- oder eine Regenerationsmöglichkeit für Probanden oder Patienten unterschiedlichster Bevölkerungsgruppen bereitstellt.
Diese Aufgabe wird bei einem Gerät zur mobilen Schlaf Überwachung eines Probanden oder Patienten gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die Anzahl an Provokationseinheiten mindestens zwei beträgt, und dass die mindestens eine Provokationseinheit als eine mechanisch auf den
Probanden einwirkende mechanische Provokationseinheit und die andere Provokationseinheit als eine elektrisch auf den Probanden einwirkende elektrische Provokationseinheit gebildet sind.
Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass der Proband oder Patient bei einer Apnoe durch den Reiz beispielsweise veranlasst ist, seine Lage zu ändern. Durch diese Lageänderung wird einer zusammengefallenen
Luftröhre entgegengewirkt, wodurch die Atemwege wieder frei werden.
Außerdem ist es möglich, durch den der Atmungsstörung
entgegenwirkenden Reiz eine Stimulation der ringförmigen Muskulatur um die oberen Atemwege zu bewirken, so dass diese nicht erschlaffen und die Atemwege dadurch befreit werden beziehungsweise frei bleiben. Hierbei ist
es nicht notwendig, den Patienten durch den Reiz vollständig aufzuwecken, denn es genügt, ihn aus einer tiefen Schlafphase in eine Höhere zu bewegen, in welcher sein Körper über ausreichend, einer Atmungsstörung entgegenwirkenden, Muskelspannung verfügt. Der bioakustische Sensor selbst kann dabei vorzugsweise auf Höhe der Luftröhre angeordnet sein, wo er die Geräusche des Luftflusses zur und von der Lunge detektiert. Der Sensor kann jedoch auch an anderen relevanten, torsonahen Stellen des Probandenkörpers angeordnet werden, an denen Geräusche entstehen, die eine Atmungsstörung akustisch detektierbar machen. Die Kontrolleinheit überprüft kontinuierlich oder in bestimmten Zeitabschnitten und/oder
Zeitdauern, ob ein bestimmtes vorgebbares Geräuschmuster auftritt. Sollte beispielsweise das Geräusch des Gasflusses zur und von der Lunge für eine bestimmte Zeit verstummen, so aktiviert die Kontrolleinheit eine oder beide, vorzugsweise also mehrere der Provokationseinheiten. Die durch den Sensor detektierten akustischen Signale können in Korrelation mit der Sauerstoffsättigung des Blutes stehen. Daher ist es mit der Erfindung möglich, mittels akustischer Signaldetektion die Sauerstoffsättigung des Blutes festzustellen unter Verzicht auf eine aufwändige, optische
Pulsoximetriemessung. Die bioakustische Messung einer Apnoe, die in einer Reduktion des Sauerstoffs und in einer Anreicherung von Kohlenstoffdioxid im Blut resultiert, ist darüber hinaus auch schneller als die optische
Pulsoximetriemessung. Durch einen an der Luftröhre angeordneten bioakustischen Sensor kann schnell festgestellt werden, ob ein Gasfluss zur und von der Lunge stattfindet. Ist dieser unterbrochen, so sinkt erst nach und nach die Sauerstoffsättigung im Blut ab und es vergeht weitere kostbare Zeit, bis das sauerstoffarme Blut bis zum Finger des Patienten gepumpt wurde, an dem die Apnoe durch einen Pulsoximetriesensor detektiert werden kann.
Im Rahmen der Erfindung ist es auch bevorzugt, wenn die mechanische Provokationseinheit als ein Vibrator und/oder eine mechanische
Schlageinheit und/oder Stoßeinheit und/oder Pickeinheit gebildet. Somit ist gewährleistet, dass jeder Proband mit der für ihn relevanten mechanischen Provokationseinheit ausgestattet werden kann, da Patienten oder Probanden unterschiedlich stark auf bestimmte mechanische Reize reagieren.
Insbesondere ist beispielsweise die Elektrostimulation nicht einsetzbar bei Personen mit Herz- oder Herzrythmusstörungen und Personen mit
Herzschrittmachern oder bei Schwangeren. Es kann auch ein wie in
Mobiltelefonen verwendeter Vibrator Anwendung finden, da diese
zwischenzeitlich besonders geringe Abmessungen besitzen und damit das Gerät zur mobilen Schlafüberwachung selbst sehr platzsparend und kompakt bleibt. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Provokationseinheit als ein EMS-/TENS-Gerät zur Reizbildung mittels Transkutaner Elektrischer Nervenstimulation und/oder Elektrischer Muskelstimulation gebildet ist. Diese Art der Nerven- beziehungsweise Muskelstimulation ist gut geeignet, um einer Erschlaffung der oberen ringförmigen Atmungsmuskulatur entgegenzuwirken. Selbstverständlich kann das EMS-/TENS-Gerät auch an anderen Stellen des Probandenkörpers, vorzugsweise an den Extremitäten, angeordnet werden. Das EMS-/TENS- Gerät verfügt über Elektroden, die am Probandenkörper angelegt werden können, wobei es vorteilhaft ist, die Elektroden in das Mittel zur Lagefixierung zu integrieren, um das Gerät zur mobilen Schlafüberwachung kompakt zu bilden. Ebenso ist es möglich das EMS-/TENS-Gerät einem Arm- und/oder Beinband zur Befestigung an den Extremitäten zuzuordnen. Die
Reizstromtherapie stellt dabei einen besonders geräuscharmen und wirksamen Mechanismus bereit, um den Probanden oder Patienten auf eine Atmungsstörung hinzuweisen. Insbesondere Personen, die mit
mechanischen Provokationseinheiten nicht geweckt beziehungsweise gereizt werden können, reagieren auf die als EMS-/TENS-Gerät gebildete
elektrische Provokationseinheit sehr gut. Zu diesen Risikogruppen zählen unter anderem adipöse Personen, die auf die Reizgebung mittels Vibratoren nicht reagieren. Darüber hinaus erscheint vorteilhaft, dass andere mit dem Probanden oder Patienten in einem Raum schlafende Personen durch die Reizgebung nicht gestört oder sogar geweckt werden.
Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin sinnvoll, wenn bei Erkennen des vorgebbaren akustischen Geräuschmusters die Provokationseinheiten zeitlich versetzt aktivierbar sind. Somit kann beispielsweise eine
schonendere Provokationseinheit zuerst einsetzen, und erst wenn diese schonendere Provokationseinheit der Atmungsstörung nicht entgegenwirken kann wird eine weitere, stärkere Reize abgebende Provokationseinheit hinzugeschaltet. So könnte beispielsweise zunächst ein Vibrator der
Atmungsstörung versuchen entgegenzuwirken, bevor eine elektrische Provokationseinheit nach einem vorbestimmten Zeitfenster einsetzt. Es ist von Vorteil, wenn ein Gehäuse vorgesehen ist, und wenn ein dem Gehäuse zugeordneter Wahlschalter vorgesehen ist zur Auswahl eines Betriebsmodus„Elektrisch",„Mechanisch" oder„Elektromechanisch". Damit ist der Vorteil verbunden, dass der Benutzer oder Proband selbst wählen kann, wie er das erfindungsgemäße Gerät betreiben möchte: Ausschließlich mit der mechanischen Provokationseinheit, ausschließlich mit der
elektrischen Provokationseinheit, oder mit beiden Provokationseinheiten simultan bzw. aufeinanderfolgend. Es ist jedoch auch möglich, dass weitere
oder weniger Betriebsmodi in besonderen Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Gerätes auswählbar sind.
Günstig ist es, wenn der durch die Provokationseinheiten hervorrufbare, der Atmungsstörung entgegenwirkende Reiz, sukzessive stufenweise oder kontinuierlich verstärkbar ist. So kann die Reizgebung zunächst sehr schonend erfolgen. Sollte die schonende Reizgebung der Atmungsstörung nicht entgegenwirken können, so wird dies durch das erfindungsgemäße Gerät erkannt, wodurch die Reizgebung verstärkt wird.
Im Rahmen der Erfindung ist es außerdem bevorzugt, wenn Mittel zur Bestimmung des Körperfettanteils des Probanden vorgesehen sind.
Hierdurch kann festgestellt werden, ob der Proband oder Patient auf die mechaniche Provokationseinheit aufgrund seines Körperfettanteils überhaupt reagieren würde, oder ob nicht unmittelbarer Einsatz der elektrischen
Provokationseinheit notwendig ist.
Um das Gerät sehr kompakt zu halten ist es sinnvoll, wenn die Mittel zur Bestimmung des Körperfettanteils durch die elektrische Provokationseinheit gebildet sind zur bioelektrischen Impedanzanalayse (BIA). Es können also beispielsweise Elektroden der elektrischen Provokationseinheit dazu verwendet werden, die Bioimpedanzmessung durchzuführen. Somit kann die elektrische Provokationseinheit also zwei Funktionen erfüllen.
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn das den Sensor aufweisende Gehäuse auf seiner dem Probandenkörper nahen Seite eine Transmissionsoberfläche zur Transmission der bioakustischen Signale und auf der dem Probandenkörper abgewandten Seite eine der Schallisolation dienende Isolationsoberfläche
aufweist. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Umgebungsgeräusche möglichst stark gedämpft werden und vorwiegend oder ausschließlich die Geräusche aus dem Probandenkörper durch den bioakustischen Sensor detektiert werden. Daher ist es darüber hinaus sinnvoll, wenn der mindestens eine Sensor der Transmissionsoberfläche zugeordnet ist, da die
Körpergeräusche durch die Lage des Sensors, nach der Art eines
Stethoskops eines Arztes, optimal erfasst werden können.
Besonders günstig ist es, wenn mindestens ein weiterer Sensor der
Isolationsoberfläche zugeordnet ist. Somit kann einer der bioakustischen Sensoren nahe dem Probandenkörper und einer der bioakustischen
Sensoren vom Probandenkörper entfernt angeordnet werden. Hierdurch ist es möglich Geräusche, die nicht aus dem Probandenkörper stammen, eindeutig als Umgebungsgeräusche zu identifizieren. Tritt nämlich ein Umgebungsgeräusch auf, so wird das Geräusch zuerst vom
Probandenkörper fernen Sensor detektiert, bevor das Geräusch vom
Probandenkörper nahen Sensor erfasst wird. Der hierdurch messbare Gangunterschied der beiden detektierten Geräuschmuster lässt auf ein Umgebungsgeräusch schließen. Umgekehrt kann auf diese Weise auch ein Körpergeräusch eindeutig als ein solches identifiziert werden, da ein
Körpergeräuschsignal am Probandenkörper nahen Sensor früher detektiert wird, als am Probandenkörper fernen Sensor.
Desweiteren ist es bevorzugt, wenn in der Isolationsoberfläche und/oder in der Transmissionsoberfläche ein Schallkanal ausgebildet ist, denn hierdurch ist die Detektion der Umgebungsgeräusche deutlich erleichtert. Dieser Schallkanal kann beispielsweise als ein einfaches Loch in der
Gehäusewandung gebildet sein.
Weiterhin ist es sinnvoll, wenn im Gehäuse eine Schalltrennwand angeordnet ist. So kann ein Probandenkörper naher Sensor gut gegen
Umgebungsgeräusche und ein Probandenkörper ferner Sensor gut gegen Probandenkörpergeräusche isoliert werden. Die Schalltrennwand ist vorzugsweise aus einem Schaumstoff und/oder einem Kunststoff gebildet. Es sind auch sonstige bevorzugte aus dem Stand der Technik bekannte
Materialien für die Schalltrennwand einsetzbar.
Auch ist es vorteilhaft, wenn zwischen den Provokationseinheiten und der Kontrolleinheit eine zumindest unidirektionale Kommunikationsverbindung und/oder Ansteuerungsmöglichkeit vorgesehen ist. Hierdurch ist
gewährleistet, dass die Provokationseinheiten durch die Kontrolleinheit sicher und vor allem zuverlässig aktiviert werden können. Die
Kommunikationsverbindung kann dabei konventionell drahtgebunden oder drahtlos mittels Bluetooth, Wireless-LAN, Funk oder dergleichen gebildet sein.
Bevorzugt ist es weiterhin, wenn die Provokationseinheiten als ein von den übrigen Komponenten getrenntes Bauteil realisiert sind, denn so können die Provokationseinheiten an unterschiedlichen Stellen des Probandenkörpers oder gar mit diesem berührungslos angeordnet werden. Außerdem ist vorteilhaft, wenn die Provokationseinheiten im Gehäuse angeordnet oder in die als Gurtsystem gebildeten Mittel zur torsonahen Lagefixierung integriert sind. Hierdurch ist gewährleistet, dass das Gerät besonders kompakt gebildet und dadurch der Schlaf des Probanden oder Patienten durch das Gerät nicht beeinträchtigt ist. Das Gehäuse selbst kann dabei aus für einen Fachmann bekannten Materialien, vorzugsweise aus
einem Kunststoff, aus Aluminium oder einer hautverträglichen Legierung gebildet sein.
Besonders sinnvoll erscheint es, wenn die mechanische Provokationseinheit als ein Stellglied des Bettes gebildet ist. So ist es möglich, dass bei Eintreten einer Atmungsstörung die Lage des Patienten durch Verstellung des Bettes geändert wird, um die Atemwege zu befreien.
Um weitere Geräuschquellen im Raum für Störgeräusche lokalisieren zu können, hat es sich außerdem als bevorzugt gezeigt, wenn genau drei der Sensoren vorgesehen sind, denn hierdurch kann eine
Triangulationsmessung durchgeführt werden.
Um die Kontrolleinheit besonders kompakt und klein zu bilden, hat es sich als besonders sinnvoll erwiesen, die Kontrolleinheit als ein Mikrocontroller oder ASIC (anwendungs-spezifisch integrierte Schaltung) oder FPGA
(feldprogrammierbare Gatter-Anordnung) oder FPAA (feldprogrammierbare Analoganordnung) zu bilden.
Weiterhin ist sinnvoll, wenn mindestens eine dem Speichern und/oder Auslesen von Daten dienende Speichereinheit vorgesehen ist. Hierdurch ist es möglich, über Nacht Daten aufzuzeichnen, um diese am nächsten Tag beispielsweise mittels eines externen PCs auszuwerten. Auch können Schnittstellen am Gerät vorgesehen sein, die ein Auslesen der Daten ermöglichen bzw. eine Telemedizin bereit stellen. Diese können als USB- oder LAN-Anschlüsse oder dergleichen gebildet sein, wobei auch die
Verwendung einer drahtlosen Verbindung wie Bluetooth, W-LAN oder dergleichen möglich ist. Auch kann die Speichereinheit als
Wechseldatenträger beispielsweise als Flash-EEPROM (Flash-electrically
erasable programmable read-only memory) ausgeführt sein, vorzugsweise als Secure Digital Memory Karte (SD-Karte), als Compact Flash-Karte, als SmartMedia-Karte (SM-Karte) oder dergleichen. In einer derartigen
Ausführungsform ist ein Steckplatz für die entsprechende Karte am
Mikrocontroller vorgesehen und das Gehäuse verfügt über eine
entsprechende Kartenaufnahme.
Von Vorteil ist es außerdem, wenn der Mikrocontroller mindestens ein Filtersystem zur Geräuschartefaktefilterung zugeordnet ist. Hierdurch können Umgebungsgeräusche im Raum, die den Atemfluss überdeckenden
Körpergeräusche, wie beispielsweise der Herzschlag und auch die
Geräusche, die aus der Bewegung des Probanden bei der Respiration und der Inspiration entstehen, herausgefiltert werden.
Bevorzugt ist das Filtersystem als ein ein- oder mehrkanalig, hard- und/oder softwarebasierter Filter gebildet. Die Geräuschartefaktefilterung kann dabei über eine entsprechend konfigurierte feldprogrammierte Analoganordnung (FPAA) geschehen. Zur Artefaktebeseitigung werden verschiedene CAB („configurable analog blogs") der FPAA in einer ein- oder mehrdimensionalen Matrix positioniert. Diese CABs weisen einen Eingang und einen Ausgang, sowie mindestens einen Operationsverstärker, konfigurierbare Kapazitäten und Widerstände, konfigurierbare Verbindungsresourcen (Leiter,
Schaltungen) und einen Konfigurationsdatenspeicher auf. Jeder CAB der FPAA ist als ein Bandpass oder als eine Bandsperre konfiguriert, um bestimmte Frequenzbereiche des Eingangssignals herauszufiltern, die zuvor als artefakte Frequenzbereiche definiert wurden. Beispielsweise werden die FPAA-Eingangs-Geräusche, die der Patient bei der Bewegung im Schlaf generiert, durch einen der CABs herausgefiltert, wodurch das
Ausgangssignal der FPAA von Bewegungsartefakten befreit ist.
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn ein mit dem Mikrocontroller oder ASIC oder FPGA oder FPAA verbundener interner oder externer Analog-Digital-Wandler vorgesehen ist. Somit kann die Auswertung der Daten auch bereits im Gerät zur mobilen Schlafüberwachung durchgeführt werden. Der bioakustische Sensor kann dabei integral mit dem Analog-Digital-Wandler gebildet sein. Dies erhöht darüber hinaus die Kompatibilität des erfindungsgemäßen Geräts mit einer Vielzahl an unterschiedlichen Mikrocontrollern. Der
Mikrocontroller seinerseits kann auch integral mit einer
feldprogrammierbaren Gatter-Anordnung (FPGA) gebildet sein, wobei dieser digitale integrierte Schaltkreis derart konfiguriert werden kann, dass er auf Miniaturbasis aufwändige Rechenoperationen auf Grundlage eines
lernfähigen, einspielbaren und/oder ersetzbaren Algorithmus durchführt.
Weiterhin ist bevorzugt, wenn Mittel zur Kalibrierung vorgesehen sind, die vorzugsweise automatisch betreibbar sind. Hierdurch können im Vorhinein Umgebungsgeräusche aufgezeichnet werden, die bei der Messung am Probanden durch das Filtersystem herausgefiltert werden können.
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn mindestens ein Bedienelement vorgesehen ist, welches vorzugsweise am Gehäuse angeordnet ist. Dieses Bedienelement kann dem Ein- bzw. Ausschalten des Gerätes dienen, wobei desweiteren eine Kalibrierung durch beispielsweise längeres Drücken des Gerätes erfolgt.
Daher ist es auch sinnvoll, wenn das Bedienelement als
Einknopfbedienelement gebildet ist. Hierdurch bleibt das Gerät kompakt und das Bedienelement kann als ein einfacher Dreh-, Schiebe-, Tast- oder sonstiger aus dem Stand der Technik bekannter Schalter gebildet sein. Als besonders günstig hat es sich desweiteren erwiesen, wenn die
Provokationseinheit mittels des Bedienelementes ein- bzw. ausschaltbar ist,
denn manchmal möchte man im Rahmen einer Diagnose beim Patienten oder Probanden keinen der Atmungsstörung entgegenwirkenden Reiz auslösen, um eine schlaf bezogene Atmungsstörung feststellen zu können.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass aus textilem Material und vorzugsweise als Brustgurt gebildete Mittel zur
Lagefixierung vorgesehen sind. Damit ist sichergestellt, dass der
bioakustische Sensor optimal am Körper des Probanden befestigt werden kann. Textile Materialien fühlen sich auf der Haut angenehmer an, als beispielsweise Kunststoffmaterialen, so dass die Mittel zur Lagefixierung für den Probanden angenehm zu tragen sind. Auch sind textile Materialien optimal, wenn Schweißbildung, insbesondere bei langem Tragen auftritt. Auch Biozide, Pilze und Bakterien können bei textilen Brustgurten nicht so schnell entstehen. Besonders günstig ist es dabei, wenn das Mittel zur torsonahen Lagefixierung abnehmbar und waschbar ist. Diese
Reinigungsmöglichkeit bietet hygienische Vorteile für den Probanden. Bei den Mitteln zur Lagefixierung ist es besonders sinnvoll, wenn diese längenverstellbar gebildet sind und der Festlegung der Länge dienende Schließen, beispielsweise in Form von Schnallen oder anderen
Befestigungsmittel aufweisen. Um Geräusche zwischen dem Gerät zur mobilen Schlafüberwachung und der Bettdecke oder des Schlafanzuges des Probanden zu vermindern oder gänzlich zu unterdrücken, hat es sich als bevorzugt erwiesen, wenn das Gehäuse und/oder die Mittel zur torsonahen Lagefixierung auf der dem Probandenkörper abgewandten Seite mit einer Gleitoberfläche gebildet sind. Letztlich hat es sich auch als besonders sinnvoll erwiesen, wenn mindestens ein Biofeedbacksensor im Gehäuse und/oder an den Mittel zur Lagefixierung
vorgesehen ist. Hierdurch weitere Signale detektiert werden, wie z.B. die Körpertemperatur mittels eines Temperatursensors, die Feuchte mittels eines Feuchtesensors beim Schwitzen und die Okulomotorik mittels eines Augenbzw. Lidsensors. Insbesondere kann mit Letzterem eine REM-Schlafphase (Rapid-Eye-Movement) detektiert und untersucht werden. Darüber hinaus ist es möglich, einen Muskelsensor einzusetzen, um Muskelkontraktionen des Probanden zu überwachen. Das Gerät verfügt optional auch über eine Herz- Aktivitäten-Einheit, die aufgrund der Erkennung der Herzaktivitäten sicherstellt, dass die Trageeinheit richtig am Probanden angelegt ist. Auf diese Art und Weise ist es möglich, dass der Proband schon beim Anlegen des Gerätes gewarnt wird, dass dieses nicht ordnungsgemäß am Körper angebracht ist. Außerdem kann der Proband gewarnt werden, wenn das Gerät während des Schlafes verutschen sollte.
Im Folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Gerätes angeordnet an einem Probanden in einer Frontansicht,
Fig. 2 das Gerät aus Figur 1 in einer Seitenansicht, teils geschnitten gezeigt und Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des Gerätes angeordnet an
einem Probanden in Frontansicht.
In den Figuren 1 bis 3 ist das erfindungsgemäße Gerät zur mobilen
Schlafüberwachung eines Probanden oder Patienten, insbesondere zur Analyse und Therapie von schlafbezogenen Atmungsstörungen gezeigt.
Zwei bioakustische Signale detektierende Sensoren 2/7, eine
Spannungsversorgung und eine dem Verarbeiten der Signale dienende Kontrolleinheit 3 sind in einem Gehäuse 1 angeordnet. Die
Spannungsversorgung ist hierbei als ein Akkumulator gebildet, kann aber auch als eine einfache und austauschbare Batterie oder als eine andere aus dem Stand der Technik bekannte elektrische Speicherzelle gebildet sein. Einer der Sensoren 2 ist zur Detektion intrakorporal erzeugten Schalls einem als ein Brustgurt 15 gebildeten Mittel zur torsonahen Lagefixierung 9 zugeordnet. Dieses kann insbesondere gebildet sein durch einen Brustgurt, einen BH oder Sport-BH mit Geräteaufnahme, Hemd mit Geräteaufnahme oder Pyjama mit Geräteaufnahme. Es sind im gezeigten Ausführungsbeispiel genau zwei durch die Kontrolleinheit 3 aktivierbare Provokationseinheiten 4 vorgesehen, durch welche beim Probanden ein der Atmungsstörung entgegenwirkender Reiz hervorrufbar ist. Dieser wird hervorgerufen bei Erkennen eines vorgebbaren akustischen Geräuschmusters. Es sind eine mechanische auf den Probanden einwirkende mechanische
Provokationseinheit 21 und eine elektrisch auf den Probanden einwirkende elektrische Provokationseinheit 22 vorgesehen.
Von der Kontrolleinheit 3 zu der elektrischen Provokationseinheit 22, welche hier als ein EMS-/TENS-Gerät 1 zur Reizbildung mittels transkutaner elektrischer Nervenstimulation gebildet ist, ist eine unidirektionale
Kommunikationsverbindung wirksam. Ebenso ist zwischen der Kontrolleinheit 3 und der als Vibrator gebildeten mechanischen Provokationseinheit 21 eine unidirektionale Kommunikationsverbindung wirksam. Die Elektroden 16 des EMS-/TENS-Gerätes 11 sind in den Brustgurt 15 integriert, während der Vibrator im Gehäuse 1 angeordnet ist. Die beiden gezeigten
Ausführungsbeispiele besitzen jeweils eine Anzeigeeinheit 17, auf der die momentan gemessenen akustischen Parameter, der Energieladestatus der
im Gehäuse 1 angeordneten elektrischen Speicherzelle, den Mess-Modus - so zum Beispiel der Betrieb des Geräts mit angeschalteter oder
ausgeschalter Provokationseinheit 4 - oder andere für den Fachmann in bekannter Weise anzuzeigenden Werte dargestellt werden. Wie aus der Figur 2 ersichtlich wird, ist das gezeigte Gehäuse 1 auf seiner dem Probandenkörper nahen Seite mit einer Transmissionsoberfiäche 5 zur Transmission der bioakustischen Signale gebildet. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel ist innerhalb des Gehäuses 1 eine Schalltrennwand 8 angeordnet, die die Umgebungsgeräusche, das heißt von außen, und die Körpergeräusche vom Probandenkörper innen, absorbiert. Hierbei ist der eine der beiden Sensoren 2 der Probandenkörper nahen
Transmissionsoberfiäche 5 und der andere Sensor 7 der Probandenkörper fernen Seite des Gehäuses 1 zugeordnet.
Die Kontrolleinheit 3 ist als ein Mikrocontroller 12 gebildet und das Gerät weist desweiteren eine dem Speichern und Auslesen von Daten dienende Speichereinheit 13 auf. Auf dem Mikrocontroller 12 sind stochastisch adaptive Filter vorgesehen, die Geräuschartefakte herausfiltern. An dem Gehäuse 1 ist genau ein Bedienelement 14 vorgesehen, welches als ein Einknopfbedienelement gebildet ist. Dieses kann gedrückt und/oder gedreht werden, wodurch das Gerät bzw. die Provokationseinheiten 4 selbst ein- und ausgeschaltet werden können.
Beim Gerät nach Figur 3 ist die elektrische Provokationseinheit 22 als ein von den übrigen Komponenten getrenntes Bauteil realisiert, wohingegen die mechanische Provokationseinheit 21 wiederum im Gehäuse 1 angeordnet und als Vibrator gebildet ist. Die elektrische Provokationseinheit 21 ist mehrteilig aus einem, an einem Armband 18 und einem Beinband 19
angeordneten, EMS-/TENS-Gerät 11 gebildet. Die Elektroden am
Handgelenk sind im gezeigten Ausführungsbeispiel wie ein Armband oder eine Uhr gebildet. In unmittelbarer Nähe des Gehörganges des Probanden ist ein Schallgeber 10 in Form eines Kopfhörers 20 angeordnet. Somit ist in diesem Ausführungsbeispiel eine akustische Provokationseinheit 4 vorgesehen, in Ergänzung zu der mechanischen Provokationseinheit 21 und der elektrischen Provokationseinheit 22.
Der Patient kann also durch Elektrostimulation über die Elektroden 16 des EMS-/TENS-Gerätes 11 , durch den Vibrationsalarm des Vibrators und durch Alarmgeräusche über den Kopfhörer 20 gereizt werden, sobald eine schlafbezogene Atmungsstörung auftritt. Das EMS-/TENS-Gerät 11 ist mit Elektroden 16 ausgerüstet, die auch zur Elektronischen Muskelstimulation (EMS) am Arm oder am Bein des Patienten genutzt werden können.
Nachfolgend soll die Betriebsweise des Gerätes zur mobilen
Schlaf Überwachung nach Figur 1 des Probanden erläutert werden.
Die beiden akustischen Sensoren 2/7 detektieren kontinuierlich Geräusche, wobei unterschieden werden kann, ob es sich um Geräusche des
Probandenkörpers oder um Umgebungsgeräusche handelt. Hier detektiert der dem Probandenkörper nahe Sensor 2 die Geräusche des Körpers des Probanden und der dem Probandenkörper ferne Sensor 7 die
Umgebungsgeräusche. Sollten Umgebungsgeräusche zum innenliegenden Sensor 2 gelangen, so filtert ein als stochastisch adaptiver Filter gebildetes Filtersystem vorbekannte Geräuschmuster, wie beispielsweise Geräusche der Lageänderung, heraus. In der Speichereinheit 13 ist hierzu eine
Datenbank hinterlegt, die die meisten Geräuschartefakte vorgespeichert hat.
Diese können aber auch durch eine vorherige Kalibrierung in der
Speichereinheit 13 hinterlegt werden.
Der innenliegende Sensor 2 detektiert vorwiegend die intrakorporal entstehenden Geräusche der Luftröhre. Wenn eine Apnoe auftritt, so wird vom inneren Sensor 2 ein vorbekanntes und in der Speichereinheit 13 gespeichertes Geräuschmuster, zum Beispiel eine bestimmte Ruhepause, detektiert. Dieses Geräuschmuster wird vom MikroController 12 erkannt, woraufhin er über die unidirektionale Kommunikationsverbindung zunächst den Vibrator aktiviert. Wird die Atmungsstörung nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums beseitigt, so wird anschließend über die
unidirektionale Kommunikationsverbindung das EMS-/TENS-Gerät 11 aktiviert. Durch die Vibration bzw. durch die Elektrostimulation des
Probandenkörpers über die Elektroden 6 des EMS-/TENS-Gerätes 11 wird ein auf den Probanden der Atmungsstörung entgegenwirkender Reiz ausgeübt, wodurch er dann beispielsweise seine Lage ändert. Diese einfache Lageänderung des Probanden resultiert häufig bereits in einer Befreiung der Atemwege.
Im Rahmen der Erfindung ist es dabei sinnvoll, wenn die Frequenz der mechanischen Provokationseinheit 22 variierbar ist. Dadurch lässt sich die Stärke der Reizgebung einstellen. Ferner ist es oft sinnvoll die Spannung bzw. den Strom der elektrischen Provokationseinheit 22 zu variieren. Hierbei kann die Spannungs-Wellenform sinusförmig, rechteckig, dreieckig, sägezahnförmig oder aus einer sonstigen Überlagerung von mehreren Wellen gebildet sein.
Bezugszeichenliste
1 Gehäuse
2 Sensor
3 Kontrolleinheit
4 Provokationseinheit
5 Transmissionsoberfläche
6 Isolationsoberfläche
7 weiterer Sensor
8 Schalltrennwand
9 Mittel zur torsonahen Lagefixierung
10 Schallgeber
11 EMS-/TENS-Gerät
12 Mikrocontrolier
13 Speichereinheit
14 Bedienelement
15 Brustgurt
16 Elektroden
17 Anzeigeeinheit
18 Armband
19 Beinband
20 Kopfhörer
21 mechanische Provokationseinheit
22 elektrische Provokationseinheit
Claims
1. Gerät zur mobilen Schlafüberwachung eines Probanden oder Patienten, insbesondere zur Analyse und Therapie von schlafbezogenen
Atmungsstörungen mittels mindestens einem bioakustische Signale detektierenden und Mitteln zur torsonahen Lagefixierung (9)
zugeordneten Sensor (2) zur Detektion intrakorporal erzeugten Schalls, mit mindestens einer Spannungsversorgung und einer dem Verarbeiten der Signale dienenden Kontrolleinheit (3), und mit einer Anzahl an durch die Kontrolleinheit (3) aktivierbaren Provokationseinheiten (4), durch welche beim Probanden bei Erkennen eines vorgebbaren akustischen Geräuschmusters durch die Kontrolleinheit (3) ein der Atmungsstörung entgegenwirkender Reiz hervorrufbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl an Provokationseinheiten (4) mindestens zwei beträgt, und dass die mindestens eine Provokationseinheit (4) als eine
mechanisch auf den Probanden einwirkende mechanische
Provokationseinheit (21) und die andere Provokationseinheit (4) als eine elektrisch auf den Probanden einwirkende elektrische Provokationseinheit (22) gebildet sind.
2. Gerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
mechanische Provokationseinheit (21) als ein Vibrator und/oder eine mechanische Schlageinheit und/oder Stoßeinheit und/oder Pickeinheit gebildet ist.
3. Gerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Provokationseinheit (22) als ein EMS-/TENS-Gerät (11) zur Reizbildung mittels Transkutaner Elektrischer Nervenstimulation und/oder Elektrischer Muskelstimulation gebildet ist.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen des vorgebbaren akustischen Geräuschmusters die Provokationseinheiten (4) zeitlich versetzt aktivierbar sind.
5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (1) vorgesehen ist, und dass ein dem Gehäuse (1) zugeordneter Wahlschalter vorgesehen ist zur Auswahl eines
Betriebsmodus„Elektrisch",„Mechanisch" oder„Elektromechanisch".
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Provokationseinheiten (4) hervorrufbare, der Atmungsstörung entgegenwirkende Reiz, sukzessive stufenweise oder kontinuierlich verstärkbar ist.
7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Bestimmung des Körperfettanteils des Probanden vorgesehen sind.
8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Bestimmung des Körperfettanteils durch die elektrische
Provokationseinheit (22) gebildet sind zur bioelektrischen
Impedanzanalayse (BIA).
9. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das den Sensor (2) aufweisende Gehäuse (1) auf seiner dem Probandenkörper nahen Seite eine Transmissionsoberfläche (5) zur Transmission der bioakustischen Signale und auf der der
Probandenkörper abgewandten Seite eine der Schallisolation dienende Isolationsoberfläche (6) aufweist.
10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (2) der Transmissionsoberfläche (5) zugeordnet ist.
11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer Sensor (7) der Isolationsoberfläche (6) zugeordnet ist.
12. Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Isolationsoberfläche (6) und/oder in der
Transmissionsoberfläche (5) ein Schallkanal ausgebildet ist.
13. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (1) eine Schalltrennwand (8) angeordnet ist.
14. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Provokationseinheiten (4) und der Kontrolleinheit (3) eine zumindest unidirektionale Kommunikationsverbindung und/oder Ansteuerungseinheit vorgesehen ist.
15. Gerät nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die
Provokationseinheiten (4) als ein von den übrigen Komponenten getrenntes Bauteil realisiert sind.
16. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Provokationseinheiten (4) im Gehäuse (1) angeordnet oder in die als ein Gurtsystem gebildeten Mittel zur torsonahen Lagefixierung (9) integriert sind.
17. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass genau drei der Sensoren (2) vorgesehen sind.
18. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (3) als ein Mikrocontroller (12) oder ASIC oder FPGA oder FPAA gebildet ist.
19. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine dem Speichern und/oder Auslesen von Daten dienende Speichereinheit (13) vorgesehen ist.
20. Gerät nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mikrocontroller (12) mindestens ein Filtersystem zur
Geräuschartefaktefilterung zugeordnet ist.
21. Gerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das
Filtersystem als ein ein- oder mehrkanalig, hard- und/oder
sofwarebasierter Filter gebildet ist.
22. Gerät nach einem der Ansprüche 18 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Mikrocontroller (12) oder ASIC oder FPGA oder FPAA verbundener interner oder externer Analog-Digital-Wandler vorgesehen ist.
23. Gerät nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Kalibrierung vorgesehen sind, welche vorzugsweise automatisch betreibbar sind.
24. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bedienelement (14) vorgesehen ist, welches vorzugsweise am Gehäuse (1) angeordnet ist.
25. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur torsonahen Lagefixierung (9) als ein aus textilem Material gebildeter Brustgurt (15) gebildet sind.
26. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) und/oder das Mittel zur torsonahen
Lagefixierung (9) auf der dem Probandenkörper abgewandten Seite mit einer Gleitoberfläche gebildet sind.
27. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Biofeedbacksensor im Gehäuse (1) und/oder an den Mitteln zur torsonahen Lagefixierung vorgesehen ist.
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