DE19832361A1

DE19832361A1 - Body function monitor measures bodily conditions, determines environmental stresses, pauses and computes probabilities, before pronouncing on criticality with high confidence level

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Publication number: DE19832361A1
Application number: DE19832361A
Authority: DE
Inventors: Steffen Noethe; Reinhard Maenner
Original assignee: MANNHEIM, University of
Current assignee: MANNHEIM, University of
Priority date: 1998-07-20
Filing date: 1998-07-20
Publication date: 2000-02-03

Abstract

Sensor signal evaluation includes comparison between inter-related measurements to determine criticality. Preferred features: A first sensor measures directly or indirectly: blood pressure, pulse, body temperature, stomach pH, blood oxygen saturation, perspiration, skin color, blood carbon dioxide concentration or breathing rate. A second sensor measures conditions stressing the body: ambient temperature, air pressure, omnidirectional intensity of artificial, natural and/or UVB light, sound intensity, pollen count, ozone, nitrous oxide, nitrogen dioxide, hydrocarbons and/or workplace solvents. Accelerations in the range 2-20 kHz, preferably 2-15 kHz are measured at the trunk and stored for comparison. Further techniques employed similarly, include pulsoximetry. Signals are transmitted for remote reception and interpretation. Displays are read directly or acoustic signals are given. Results are evaluated as a function of time, criticality being established with respect to results stored in memory. An interval of critical state may elapse, and/or a probability analysis takes place, before display or alarm.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Körperfunktionsmoni tor mit einer Sensoranordnung mit wenigstens einem ersten Sensormittel zur Erfassung physiologischer Meßwerte, einer Sensorsignalauswertestufe mit einer Prüfstufe zur Überprü fung, ob der mit dem ersten Sensormittel erfaßte physiologi sche Meßwert für einen kritischen oder einen unkritischen Körperzustand repräsentativ ist, und einem Anzeigemittel zur Anzeige, daß der physiologische Meßwert für einen kritischen Körperzustand repräsentativ ist.The present invention relates to a body function monitor gate with a sensor arrangement with at least a first Sensor means for recording physiological measured values, one Sensor signal evaluation stage with a test stage for checking whether the physiological sensed with the first sensor means cal measured value for a critical or an uncritical Body condition is representative, and a display means for Indicates that the physiological reading for a critical Body condition is representative.

Die Überwachung von Körperfunktionen mittels Körperfunktions monitoren ist per se bekannt. So müssen etwa auf Intensivsta tionen mit einer Vielzahl von Sensoren Körperfunktionen wie Herzschlag, Sauerstoffsättigung des Blutes, Körpertemperatur usw. dauernd überwacht werden. Aber auch bei Gesunden werden bereits bestimmte Körperfunktionen überwacht, um den Gesund heitszustand zu bestimmen, etwa mit Blutdruckmeßgeräten, Pulsmeßgeräten, Fieberthermometern und dergl. Mit einigen Ge räten können die jeweilige Körperfunktion auch schon kontinu ierlich oder quasikontinuierlich überwacht werden; dies wird möglich beispielsweise durch bereits kommerziell erhältliche Multifunktionsgeräte, welche wie eine Armbanduhr getragen werden und neben dem Blutdruck oder Puls noch andere Meßwerte wie die Umgebungstemperatur oder den Luftdruck anzeigen.Monitoring of body functions using body functions monitoring is known per se. For example, on Intensivsta functions with a variety of sensors such as body functions Heartbeat, blood oxygen saturation, body temperature etc. are continuously monitored. But also with healthy people Already certain body functions are monitored to keep you healthy state of health, for example with blood pressure monitors, Heart rate monitors, clinical thermometers and the like. With some Ge can advise the respective body function already continuously be monitored locally or quasi-continuously; this will possible for example by already commercially available Multifunctional devices, which are worn like a wristwatch and other measurements besides blood pressure or pulse such as the ambient temperature or the air pressure.

Derartige Körperfunktionsmonitore sind jedoch nur in be schränktem Umfang einsetzbar, wenn laufend überprüft werden soll, ob ein Körperzustand eines Benutzers kritisch ist oder nicht. In Intensivstationen kann diese Beurteilung einem In tensivmediziner überlassen werden. Bei Körperfunktionsmonito ren für die dauerhafte Benutzung durch Gesunde insbesondere zur Warnung vor heranziehenden Krankheiten oder einer unge sunden körperlichen Überlastung ist dies jedoch nicht möglich oder sinnvoll. Zwar gibt es hier für physiologische Meßwerte Grenzen, deren Über- oder Unterschreiten als krankhafte Ab weichung einzustufen ist; diese Grenzwerte variieren aber von Mensch zu Mensch und sind zudem nicht konstant. So ist z. B. auch bei einem durchtrainierten Menschen ein sehr schneller Pulsschlag bei intensiver sportlicher Betätigung völlig nor mal, nicht jedoch dieselbe Pulsfrequenz, wenn nur eine kurze Treppe erklommen wird; hier könnte eine herannahenden Erkran kung vermutet werden. Bei einem schlecht durchtrainierten Menschen ist hingegen der Anstieg der Pulsfrequenz beim Trep pensteigen lediglich Ausdruck der allgemein schlechten kör perlichen Konstitution, aber nicht akut besorgniserregend.Such body function monitors are only in be limited use if checked continuously whether a user's physical condition is critical or Not. In intensive care units, this assessment can be be left to intensive care physicians. With body function monitor especially for long-term use by healthy people as a warning of emerging diseases or an untoward one However, healthy physical overload is not possible or sensible. There are indeed physiological measurements here Limits, their exceeding or falling below as pathological ab classification is to be classified; however, these limits vary from Person to person and are also not constant. So z. B. even with a well-trained person a very quick one Pulse rate completely normal during intensive sporting activities times, but not the same pulse rate if only a short one Climbing stairs; here could be an approaching crane be suspected. With a poorly trained People, on the other hand, is the increase in the pulse rate during trep only rising expresses the generally bad body physical constitution, but not acutely worrying.

Es ist wünschenswert, einen Körperfunktionsmonitor so zu ge stalten, daß er ohne Beeinträchtigung des Wohlbefindens sei nes Benutzers eine dauerhafte Überwachung der Körperfunktio nen ermöglicht, um ohne Erfordernis einer ärztlicher Analyse der Meßdaten selbsttätig vor einem kritischen Körperzustand zu warnen, wobei keine Gefahr häufiger Fehlmeldungen oder das Ausbleiben von Meldungen bei tatsächlich kritischen Gesund heitszuständen besteht. It is desirable to have a body function monitor like this design that he is without impairment of well-being permanent monitoring of body function NEN allows to do without a medical analysis the measurement data automatically before a critical body condition to warn, with no risk of frequent misreporting or that No reports of healthy people who are actually critical conditions exist.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf, Neues für die gewerb liche Anwendung zu schaffen.The present invention aims to innovate for the commercial create application.

Die Lösung dieser Aufgabe wird unabhängig beansprucht. Bevor zugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angege ben.The solution to this problem is claimed independently. Before preferred embodiments are given in the subclaims ben.

Es kann also gemäß der Erfindung bei einem tragbaren Körper funktionsmonitor mit einer Sensoranordnung mit wenigstens ei nem ersten Sensormittel zur nichtinvasiven Erfassung einer vitalen Körperfunktion, einer Sensorsignalauswertestufe mit einer Prüfstufe zur Überprüfung, ob der mit dem ersten Sen sormittel erfaßte physiologische Meßwert für einen kritischen oder einen unkritischen Körperzustand repräsentativ ist, und einem Anzeigemittel zur Anzeige, daß der physiologische Meß wert für einen kritischen Körperzustand repräsentativ ist, vorgesehen sein, daß die Sensorsignalauswertestufe wenigstens mit einem zweiten Sensorsignal beaufschlagt ist, welches für einen vom mit dem ersten Sensormittel erfaßten physiologi schen Meßwert verschiedenen Meßwert repräsentativ ist, und die Prüfstufe dazu ausgebildet ist, die Überprüfung des am ersten Sensor erfaßten physiologischen Meßwertes auf Reprä sentierung eines kritischen oder unkritischen Körperzustandes unter Berücksichtigung zumindest des zweiten Sensorsignals durchzuführen, wobei insbesondere der kurz-, mittel- und/oder langfristige Zeitverlauf wenigstens eines und vorzugsweise jedes der ersten und zweiten sowie gegebenenfalls weiterer, bevorzugt aller Sensorsignale berücksichtigt wird und wobei bevorzugt alle Sensoren zumindest zur Bestimmung der physio logischen Parameter an einer Stelle aufgenommen werden. So it can according to the invention in a portable body Function monitor with a sensor arrangement with at least one egg nem first sensor means for non-invasive detection of a vital body function, with a sensor signal evaluation stage a test level to check whether the first Sen physiological measured value for a critical or is representative of an uncritical state of the body, and a display means for indicating that the physiological measurement is representative of a critical state of the body, be provided that the sensor signal evaluation stage at least is acted upon by a second sensor signal which for one from the physiology detected by the first sensor means the measured value is representative of the measured value, and the test level is designed to check the am first sensor detected physiological measured value on Reprä presentation of a critical or uncritical state of the body taking into account at least the second sensor signal perform, in particular the short, medium and / or long-term time course at least one and preferably each of the first and second and possibly further preferably all sensor signals are taken into account and wherein preferably all sensors at least to determine the physio logical parameters are recorded in one place.

Durch die erfindungsgemäße Auswertung wenigstens noch eines weiteren Sensorsignals kann eine wesentlich verbesserte Prü fung des mit dem ersten Sensor bestimmten Meßwertes vorgenom men werden. Es wird damit vermieden, daß ein kritischer Zu stand, wie eine heranziehende Krankheit, eine massive und wo möglich im Einzelfall gefährliche körperliche Überlastung oder ein Schockzustand nur deshalb angezeigt wird, weil ein einzelner Sensor, womöglich kurzfristig, einen atypischen Wert andeutet. Wichtig ist dabei, daß nicht einfach ein dem ersten Sensor identischer zweiter Sensor vorgesehen wird, oder ein zweiter Sensor, der zwar verschieden vom ersten auf gebaut ist, jedoch die gleiche physiologische Größe bestimmt, sondern statt dessen eine Auswertung unter Heranziehung einer vollkommen anderen Variablen erfolgt. Wenn dann der erste Sensor einen an sich kritischen Körperzustand andeutet, kann durch Berücksichtigung dieser zweiten Größe leicht festge stellt werden, ob dieser angeblich kritische Körperzustand überhaupt plausibel und gegebenenfalls kritisch ist. Gleich zeitig ist eine frühere Warnung sichergestellt, wenn eine Mehrzahl ausgewerteter Meßwerte gemeinsam dafür spricht, daß eine kritische Abweichung vorliegt. Durch die vorgeschlagene gemeinsame Auswertung mehrerer Sensorsignale, die sich auf verschiedene Meßgrößen beziehen, wird zudem ein ärztliches Eingreifen zur Bewertung der Einzelmessungen entbehrlich und nur noch erforderlich, um auf einen als kritisch erkannten Körperzustand geeignete Abwehr- oder Heilmaßnahmen einzulei ten.Through the evaluation according to the invention at least one more further sensor signal can a significantly improved test tion of the measured value determined with the first sensor men. It is avoided that a critical approach stood like an onset disease, a massive and where possible in individual cases dangerous physical overload or a shock condition is only displayed because a single sensor, possibly at short notice, an atypical one Value implies. It is important that not just one first sensor identical second sensor is provided, or a second sensor, which is different from the first is built, but determines the same physiological size, instead an evaluation using one completely different variables. Then if the first Sensor indicates a critical body condition easily determined by taking this second size into account be asked whether this supposedly critical physical condition is at all plausible and possibly critical. Soon an earlier warning is ensured at an early stage if a A large number of evaluated measured values together suggest that there is a critical deviation. By the proposed joint evaluation of several sensor signals that are based on get different measures, also becomes a medical Intervention to evaluate the individual measurements is unnecessary and only needed to be recognized as critical on one Appropriate defense or curative measures to be taken ten.

Das erste Sensormittel kann zur nichtinvasiven direkten oder indirekten Messung von einem der physiologischen Meßwerte aus der Gruppe Blutdruck, Puls, Körpertemperatur, Magen-pH, Blut- Sauerstoffsättigung, Hautfeuchte, Hautfarbe, Blut- Kohlendioxid-Konzentration, Atemfrequenz ausgebildet sein. Die nichtinvasive Messung von außen ist hierbei bevorzugt, weil sie das Wohlbefinden des Körperfunktionsmonitor- Benutzteres allenfalls minimal beeinträchtigt.The first sensor means can be used for direct or non-invasive indirect measurement from one of the physiological measured values the group blood pressure, pulse, body temperature, gastric pH, blood Oxygen saturation, skin moisture, skin color, blood Carbon dioxide concentration, respiratory rate should be formed. The non-invasive measurement from outside is preferred here because it improves the well-being of the body function monitor The most used used minimally affected.

Das zweite Sensorsignal kann aus einem Sensor an die Sensor signalauswertestufe geführt sein, der zur Messung eines für eine Körperbelastung repräsentativen Wertes ausgebildet ist. Bei der Körperbelastung- kann es sich zunächst um eine rein durch externe Einflüsse hervorgerufene Belastung handeln. Hierzu zählen besonders jene Größen, die Streß und allgemei nes körperliches Unwohlsein verursachen, wie hohe Lautstärken in der Umgebung, hohe Pflanzen-Pollenkonzentrationen bei All ergikern, hohe Konzentrationen an schädlichen Spurengasen wie Ozon, Stickoxiden, Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen, lang andauernder Aufenthalt in Neon-Licht usw., welches mit Photo sensoren unter Anwendung geeigneter spektraler Filter und un ter Berücksichtigung der mit der Netzfrequenz zeitlich vari ierenden Intensität von natürlichem Licht unterschieden wer den kann.The second sensor signal can be sent from a sensor to the sensor be signal evaluation stage, which is used to measure a for a physical strain of representative value is formed. With the physical strain - it can initially be a pure one act as a result of external influences. These include especially those sizes that are stress and general cause physical discomfort, such as high volume in the area, high plant pollen concentrations in all high concentrations of harmful trace gases such as Ozone, nitrogen oxides, carbon monoxide, hydrocarbons, long permanent stay in neon light, etc., which with photo sensors using suitable spectral filters and un ter taking into account the temporally variable with the network frequency intensity of natural light that can.

Derartige Faktoren erhöhen, wenn sie lange andauern, oft die Krankheits-Empfindlichkeit des gestreßten Menschen. Daher kann die Prüfstufe so ausgebildet sein, daß ein kritischer Körperzustand bei Benutzern des Körperfunktionsmonitors, die z. B. dauerhaft Lärm ausgesetzt sind, eher angezeigt wird als im Regelfall. Auf diese Weise wird das Ansprechverhaltens zu gleich an den jeweiligen Träger adaptiert.Such factors, when they last for a long time, often increase them Disease sensitivity of the stressed person. Therefore the test level can be designed so that a critical Body condition in users of the body function monitor who e.g. B. are permanently exposed to noise, is displayed rather than as a general rule. In this way, the responsiveness becomes too immediately adapted to the respective wearer.

Es sei aber darauf hingewiesen, daß die Berücksichtigung des zweiten Sensorsignals sogar bei ein und demselben Träger auf unterschiedliche Weise erfolgen kann und insbesondere auch der zeitliche verlauf der Sensorsignale für die Auswertung von Bedeutung ist. So ist ein Asthmatiker sehr viel früher vor einem Asthmaanfall zu warnen, wenn eine einsetzende Kurz atmigkeit mit einem Atemfrequenzsensor wie einem Pulsoximeter erfaßt wird und gleichzeitig die Ozonkonzentrationen, insbe sondere bei hohen, gleichfalls berücksichtigten Umgebungstem peraturen über einen längeren Zeitraum sehr hoch sind; dieses Bild spricht für eine hochsommerliche Schönwetterphase, in welcher der Organismus ohnehin stark belastet ist und der Asthmatiker ist hier früh zu warnen. Hingegen kann ein kurz fristiger Anstieg der Ozonkonzentration, insbesondere bei gleichzeitigem Anstieg der UV-B-Strahlung und einem Abfall des Luftdrucks auch andeuten, daß sich der Benutzer des trag baren Körperfunktionsmonitors in das Reizklima der Alpen be geben hat, so daß eine Kurzatmigkeit nicht besorgniserregend sein muß.However, it should be noted that the consideration of the second sensor signal even on one and the same carrier can be done in different ways and in particular also the time course of the sensor signals for the evaluation is important. So an asthma sufferer is much earlier to warn of an asthma attack if an onset short Breathability with a breath rate sensor like a pulse oximeter is detected and at the same time the ozone concentrations, esp especially with high, also taken into account environmental conditions temperatures are very high over a longer period of time; this Picture speaks for a midsummer fair weather phase, in which the organism is already heavily burdened and which Asthmatics should be warned here early. On the other hand, a short early increase in ozone concentration, especially at simultaneous increase in UV-B radiation and a decrease of the air pressure also indicate that the user of the trag physical function monitor in the stimulating climate of the Alps has given, so that shortness of breath is not worrying have to be.

Statt oder neben jenen Sensorsignalen, die für Körperbela stungen durch externe Einflüsse repräsentativ sind, können auch solche Sensorsignale ausgewertet werden, die eine Bewe gung oder andere Belastung des Körpers andeuten. Dazu zählen insbesondere Signale aus Beschleunigungsmessern, insbesondere 3D-Beschleuigungsmessern. Die Anbringung des Sensors am Rumpf oder rumpfnah ergibt dabei eine verbesserte Auswertbarkeit, insbesondere bei Bandpaßfilterung des Sensorsignals. Mit sol chen Sensoren kann aus dem typischen Zeitmuster festgestellt werden, ob der Benutzer etwa eine Treppe steigt, sich, wie beim Sport, schnell körperlich bewegt oder ruht. Abhängig vom aus dem typischen Zeitmuster erschlossenen Bewegungszustand des Trägers kann dann bestimmt werden, ob der Anstieg der Pulsfrequenz etwa durch kurzes Treppensteigen oder in Ruhe erfolgt und somit kritisch ist oder z. B. nach andauernder sportlicher Aktivität als unkritisch einzustufen ist. Weiter kann festgestellt werden, wann eine Bewegungsphase endet und ob die Pulsfrequenz nach der Belastung in einer angemessenen Zeit wieder abfällt.Instead of or next to those sensor signals that are used for body covering are representative of external influences also such sensor signals are evaluated that a movement hint or other stress on the body. These include especially signals from accelerometers, in particular 3D accelerometers. Attaching the sensor to the fuselage or close to the fuselage results in improved evaluability, especially with bandpass filtering of the sensor signal. With sol Chen sensors can be determined from the typical time pattern whether the user is climbing some stairs, himself, how when exercising, quickly moving or resting. Depending on the Movement state inferred from the typical time pattern the wearer can then determine whether the increase in Pulse rate, for example, by climbing stairs briefly or at rest takes place and is therefore critical or z. B. after ongoing sporting activity is to be classified as uncritical. Further can be determined when a movement phase ends and whether the pulse rate after exercise is reasonable Time is falling again.

Dies zeigt wiederum, daß die Berücksichtigung des Zeitverlau fes von Sensordaten bei der Auswertung sehr sinnvoll ist, um die Überprüfung auf Vorliegen eines kritischen Körperzustan des vorzunehmen. Es ist daher bevorzugt, die Bewertung jedes einzelnen Sensorwertes nicht einzeln vorzunehmen, sondern un ter Berücksichtigung einer Sensorwertzeitreihe festzustellen, ob der einzelne Meßwert eine plausible und normale Fortset zung der vorhergehenden Sensorsignale darstellt, einen schlichten Meßfehler signalisiert, was insbesondere bei ex tremen Änderungen und/oder extremen Absolutwerten der Fall sein kann, oder ob er eine einen kritischen Körperzustand ab zeichnende Änderung andeutet. Zugleich ist es bevorzugt, wenn eine dynamische Variation bzw. Veränderung der Schwellen vor genommen wird, ab denen ein Sensorwert als kritisch einge stuft wird. Dabei kann auch die Tageszeit bei der Auswertung herangezogen werden, um die Normwerte dynamisch anzupassen.This in turn shows that taking time lapse into account fes of sensor data in the evaluation is very useful to checking for a critical physical condition to make the. It is therefore preferred to evaluate each not to make individual sensor values individually, but un after considering a sensor value time series, whether the individual measured value is a plausible and normal continuation represents the previous sensor signals, one simple measurement error signals what is particularly the case with ex tremendous changes and / or extreme absolute values can be, or whether he is a critical body condition drawing change suggests. At the same time, it is preferred if a dynamic variation or change of the thresholds from which a sensor value is considered critical is classified. The time of day can also be evaluated can be used to dynamically adjust the norm values.

Der Körperfunktionsmonitor der vorliegenden Erfindung ist nicht beschränkt auf die Auswertung nur eines Sensorsignals unter Berücksichtigung eines zweiten Sensorsignals. Vielmehr ist es sogar vorteilhaft, wenn eine möglichst große Vielzahl von unterschiedlichen physiologischen und nicht- physiologischen Meßwerten gemeinsam ausgewertet wird, um auf einen kritischen Zustand zu schließen, denn durch die Auswer tung einer größeren Anzahl von Meßgrößen erhöht sich die Ge nauigkeit, mit welcher ein kritischer Körperzustand vorherge sagt werden kann. Dabei kann durch geeignete Wahl der gemes senen Größen sogar eine Vorhersage ermöglicht werden, weshalb ein bestimmter Zustand kritisch ist.The body function monitor of the present invention is not limited to the evaluation of only one sensor signal taking into account a second sensor signal. Much more it is even advantageous if as large a variety as possible of different physiological and non- physiological measurements are evaluated together to close a critical state because by the Auswer tation of a larger number of measured variables increases the Ge accuracy with which a critical physical condition predicted can be said. By appropriate choice of the measured its sizes can even be predicted why a certain condition is critical.

Bevorzugt werden nur nichtinvasive Messung vorgenommen. Dazu werden bei einer Vielzahl physiologischer Meßgrößen bevorzugt optische Meßverfahren eingesetzt. Dazu kann z. B. als Sensor ein - wegen des kompakteren Aufbaus vorzugsweise in Reflexion arbeitendes - optisches Pulsoximeter verwendet werden, in wel chem ein auf zwei unterschiedlichen Wellenlängen emittieren der Lichtsender sowie ein auf diesen Wellenlängen empfindli cher Empfänger vorgesehen ist. Ein Pulsoximeter ist besonders bevorzugt, weil die zeitliche Variation der Intensitäten an sich die Pulsfrequenz anzeigt, aus dem Verhältnis der Inten sitäten beider Wellenlängen auf die Sauerstoffsättigung des Blutes und aus dem zeitlichen Verlauf der Sauerstoffsättigung auf die Atemfrequenz geschlossen werden kann. So können, eine hinreichende zeitliche Auflösung der Meßwerte vorausgesetzt, mit einem einzigen Sensor bereits drei unterschiedliche phy siologische Meßgrößen ermittelt werden. Ein weiteres bevor zugtes optisches Meßgerät untersucht die Spektraleigenschaf ten der Haut, um auf schockartige Blässe, sonnenbrandartige Rötungen usw. anzusprechen.Only non-invasive measurements are preferably carried out. To are preferred for a large number of physiological parameters optical measuring methods used. For this, e.g. B. as a sensor a - because of the more compact design, preferably in reflection working - optical pulse oximeter are used, in which chem emit on two different wavelengths the light transmitter and a sensor sensitive to these wavelengths cher receiver is provided. A pulse oximeter is special preferred because of the temporal variation of the intensities the pulse rate is shown from the ratio of the Inten sities of both wavelengths to the oxygen saturation of the Blood and from the time course of oxygen saturation the breathing rate can be concluded. So, one assuming sufficient temporal resolution of the measured values, with a single sensor, three different phy siological measurands can be determined. Another before zugtes optical measuring device examines the spectral property skin to look at shock-like pallor, sunburn-like To address redness, etc.

Weiter sind bestimmte elektrische Sensoren bevorzugt. Hier ergeben neben der elektrischen Leitfähigkeit der Haut auch die dielektrischen Eigenschaften der hautnahen Zonen gut nichtinvasiv meßbare und dennoch aussagekräftige physiologi sche Kennwerte. Mit nebeneinander angeordneten Kondensator platten kann dabei aus der Variation des inhomogenen elektri schen Feldes eine Veränderung der dielektrischen Eigenschaf ten der benachbarten Körperpartien erschlossen werden, die für mit Nervenreizung einher gehenden Polarisationseffekte charakteristisch sind.Certain electrical sensors are also preferred. Here result in addition to the electrical conductivity of the skin the dielectric properties of the areas close to the skin are good non-invasively measurable, yet meaningful physiology characteristic values. With condenser arranged side by side can plate from the variation of the inhomogeneous electri field changes the dielectric properties th of the neighboring parts of the body can be accessed, the for polarization effects associated with nerve irritation are characteristic.

Es ist nicht zwingend erforderlich, alle Sensorsignale direkt am Benutzer selbst zu bestimmen. Insbesondere jene Sensorsi gnale, die für externe Belastungen wie durch das Biowetter repräsentativ sind, können aufgrund ihrer regional geringen Variation zentral bestimmt und an den Körperfunktionsmonitor übertragen werden. Diese Übertragung kann z. B. über Funk in Echtzeit erfolgen oder, falls nur eine zeitversetzte Auswer tung der physiologischen Meßgrößen gewünscht ist, auf andere Weise, etwa durch Anschluß an einen PC, an welchen die Bio wetter-Daten über das Internet übertragen wurden. Wahlweise kann der Körperfunktionsmonitor auch in einen am Benutzer tragbaren Teil mit einer Datenaufnahme sowie gegebenenfalls einer Datenvorauswertung und einen ortsfesten Teil aufgespal ten sein, in welchen die Biowetter-Daten gespeist werden. Es ist einleuchtend, daß neben Kenngrößen für das Biowetter wie Spurengasen, Temperatur, Luftfeuchte, Pollenflug usw. auch andere wichtige Größen berücksichtigt werden können, wie die lokale Häufung von Erkrankungen usw.It is not mandatory to send all sensor signals directly to be determined by the user himself. Especially those sensors gnale, for external loads such as from the bio-weather are representative, due to their regionally low Variation is determined centrally and sent to the body function monitor be transmitted. This transfer can e.g. B. via radio in Real time or, if only a time-delayed evaluation tion of the physiological parameters is desired to others Way, for example by connecting to a PC to which the Bio weather data was transmitted over the Internet. Optional the body function monitor can also be used in a user portable part with a data recording as well as if necessary a data pre-evaluation and a fixed part in which the bio-weather data are stored. It it is obvious that in addition to parameters for the bio weather such as Trace gases, temperature, humidity, pollen count, etc. too other important sizes can be considered, such as the local cluster of diseases etc.

Wie erwähnt, ist es besonders bevorzugt, daß die Prüfstufe zur zeitabhängigen Auswertung der Sensorsignale ausgebildet ist. Dazu kann sie mit einer Speicherstufe zum Ablegen gemes sener Sensorsignale und/oder daraus hergeleiteter Daten ver bunden sein. Die Prüfstufe nimmt dann eine Bewertung der Sen sorsignale unter Berücksichtigung des vorherigen Signalver laufs vor und kann dabei auch festlegen, ob ein bestimmter, derzeitiger Wert einem wahrscheinlichen und daher erwarteten Verhalten entspricht. Falls nicht, kann insbesondere vorgese hen sein, daß vor Anzeige eines kritischen Köperzustandes zu nächst die Aufnahme weiterer Meßwerte erfolgt, insbesondere mit höherer Abtastrate oder die Aufnahme von weiteren, zur Energieersparnis nicht kontinuierlich gemessenen physiologi schen Größen. Bevorzugt wird ein Hinweis auf einen kritischen Zustand erst dann angezeigt, wenn auch die so eingeleitete weitere Überprüfung insbesondere dauerhaft einen kritischen Körperzustand andeutet.As mentioned, it is particularly preferred that the test level trained for time-dependent evaluation of the sensor signals is. It can be measured with a storage level for storing sensor signals and / or data derived therefrom be bound. The test level then takes an assessment of the Sen sor signals taking into account the previous signal ver run ahead and can also determine whether a certain, current value is a probable and therefore expected Behavior corresponds. If not, it can be done in particular hen be that before displaying a critical body condition next the recording of further measured values takes place, in particular with higher sampling rate or the inclusion of more, for Energy saving is not continuously measured physiologi sizes. An indication of a critical is preferred Status only displayed if the one initiated in this way further review especially a permanent critical Suggests body condition.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden nur beispielswei se unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben. In dieser zeigtThe present invention will now be described by way of example only described with reference to the drawing. In this shows

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Körperfunktions monitors der vorliegenden Erfindung bei der Benutzung
Nach Fig. 1 umfaßt ein allgemein mit 1 bezeichneter Körper funktionsmonitor 1 eine Anzahl von am Körper des Benutzers 2 befestigten Sensoren 3, 4, 5 sowie einen Sensor 6 zur Messung von externen Einflußgrößen. Fig. 1 is a schematic diagram of a body function monitor of the present invention in use
According to Fig. 1, indicated generally at 1 comprises body function monitor 1, a number of fixed on the body of the user 2 sensors 3, 4, 5, and a sensor 6 for measuring external influence factors.

Der Sensor 3 ist ein optisches Pulsoximeter, welches in Re flexion arbeitet und mit welchem der Puls, die Sauerstoffsät tigung des Blutes sowie die Atemfrequenz in per se bekannter Weise bestimmt werden kann.The sensor 3 is an optical pulse oximeter, which works in re flexion and with which the pulse, the oxygen saturation of the blood and the respiratory rate can be determined in a manner known per se.

Der Sensor 4 ist ein Thermoelement, mit welchem die Hauttem peratur als für die Körpertemperatur repräsentative Größe ge messen wird.The sensor 4 is a thermocouple with which the skin temperature is measured as a size representative of the body temperature.

Der Sensor 5 ist ein am Rumpf des Benutzers 2 befestigter Be schleunigungsmesser, welcher zur Messung der Beschleunigungen des Rumpfes in allen drei Raumrichtungen mit drei paarweise orthogonal zueinander messenden Teilsensoren (nicht darge stellt) aufgebaut ist
Der Sensor 6 dient der Messung der Umgebungstemperatur.The sensor 5 is a Be accelerometer attached to the trunk of the user 2 , which is constructed for measuring the accelerations of the trunk in all three spatial directions with three pairs of sensors orthogonally to one another (not shown)
The sensor 6 is used to measure the ambient temperature.

Die Ausgangssignale der Sensoren 3 bis 6 sind über Leitungen an den Körperfunktionsmonitor 1 geführt, wo sie an jeweils angepaßte Verstärker 7 angeschlossen sind. Nach einer Signal konditionierung (nicht gezeigt) wie erforderlich, die bei spielsweise eine Bandpaßfilterung zur Unterdrückung hochfre quenter Rauschanteile oberhalb 15 kHz und niederfrequenter Driftanteile von unter 2 Hz bei den aus dem vom Beschleuni gungssensor stammenden Signalen umfassen kann, werden die Si gnale in jeweiligen, vorzugsweise dedizierten Ana log/Digitalwandlern 8 gewandelt und an eine Prüfstufe 9 ange legt, die zur Überprüfung der konditionierten und digitali sierten Signalwerte auf Hinweise auf das Vorliegen eines kri tischen Körperzustandes ausgebildet ist und bei Vorliegen ei ne Anzeige 10 in Form einer roten LED erregt.The output signals of the sensors 3 to 6 are conducted via lines to the body function monitor 1 , where they are connected to respectively adapted amplifiers 7 . After a signal conditioning (not shown) as required, which can include, for example, bandpass filtering to suppress high-frequency noise components above 15 kHz and low-frequency drift components of less than 2 Hz in the signals from the acceleration sensor, the signals in respective, preferably dedicated analog / digital converters 8 converted and placed at a test stage 9 , which is designed to check the conditioned and digitized signal values for indications of the presence of a critical physical condition and, when present, excites a display 10 in the form of a red LED.

Der Körperfunktionsmonitor 1 wird wie folgt betrieben.The body function monitor 1 is operated as follows.

Zunächst werden an den Körperfunktionsmonitor 1 Kenndaten übertragen, die Alter, Geschlecht und Gewicht des Benutzers 2 angeben. Im Körperfunktionsmonitor 1 werden daraus Sensorsi gnalmuster bestimmt, die ein Abweichen von einem unkritischen Körperzustand andeuten.First of all, characteristic data indicating the age, gender and weight of the user 2 are transmitted to the body function monitor 1 . In the body function monitor 1 , sensor signal patterns are determined therefrom, which indicate a deviation from an uncritical body condition.

Dann werden die Sensoren 3, 4, 5 des Körperfunktionsmonitor angelegt. Der Körperfunktionsmonitor ist somit betriebsbe reit. Then the sensors 3 , 4 , 5 of the body function monitor are put on. The body function monitor is thus ready for operation.

Wenn nun der Benutzer im Laufe eines Sommertages ins Freie tritt, um dort Sport zu treiben, wird seine Hauttemperatur ansteigen. Gleichzeitig steigen auch Puls und Atemfrequenz an.Now if the user goes outside in the course of a summer day kicks to do sports there becomes his skin temperature increase. At the same time, the pulse and breathing rate also increase on.

Während erhöhte Hauttemperatur, hoher Puls und schneller Atem typische Anzeichen für eine Erkrankung sind, erfaßt die Prüf stufe 9 zugleich die heftigen Beschleunigungen, die mit der sportlichen Betätigung einhergehen. Es wird daher geschlos sen, daß kein kritischer Körperzustand vorliegt.While increased skin temperature, high pulse and quick breath are typical signs of a disease, test level 9 also detects the violent accelerations that go hand in hand with physical activity. It is therefore concluded that there is no critical physical condition.

Unmittelbar nach dem Sport ist der Puls noch hoch, der Atem des Benutzer geht schnell und der Körper ist noch erhitzt. Die Prüfstufe stellt fest, daß zwar keine heftigen Beschleu nigungen mehr erfaßt werden, daß jedoch unmittelbar vorherge hend derartige Beschleunigungen vorlagen. Wiederum wird in der Prüfstufe 9 festgestellt, daß kein kritischer Körperzu stand vorliegt.Immediately after exercising, the pulse is still high, the user's breath is quick and the body is still heated. The test level establishes that no violent accelerations are detected, but that such accelerations were immediately preceding. Again, it is determined in test level 9 that there is no critical body condition.

Zugleich nimmt die Puls- und Atemfrequenz des Benutzters all mählich ab. Die Prüfstufe stellt durch Vergleich mit Sollwer ten fest, daß die Abnahme sich innerhalb des erwarteten Zeit raumes nach einer sportlichen Betätigung bewegt und gibt kei ne Warnung aus.At the same time, the user's pulse and breathing frequency takes everything gradually. The test level is made by comparison with Sollwer found that the decrease was within the expected time room after a sporting activity does not move or give ne warning off.

Auch der Anstieg der Körper-Temperatur wird als nicht kri tisch erachtet, da die Außentemperatur hoch ist und der Be nutzer sich intensiv bewegt hat.Even the increase in body temperature is considered not to be critical table considered because the outside temperature is high and the loading has moved intensively.

Wenn sich der Benutzer aber etwa einen Sonnenbrand zugezogen hat, wird die Temperatur der so gereizten Haut deutlich höher bleiben als normal. Dieser Zustand wird auch anhalten, nach dem Puls und Atmung sich normalisiert haben und die Umgebung stemperatur wieder abgenommen hat. Die Prüfstufe 9 stellt nun fest, daß es kein normales Muster gibt, mit welchem die er höhte Hauttemperatur erklärt werden kann. Demzufolge wird ein Warnhinweis ausgegeben, der anzeigt, daß ein kritischer Kör perzustand vorliegt.However, if the user has contracted a sunburn, the temperature of the irritated skin will remain significantly higher than normal. This condition will continue after the pulse and breathing have normalized and the surrounding temperature has decreased again. The test level 9 now determines that there is no normal pattern with which the elevated skin temperature can be explained. As a result, a warning notice is issued indicating that a critical body condition exists.

Während der Körperfunktionsmonitor 1 aus Gründen der Veran schaulichung neben dem Benutzer 2 und in vergleichbarer Größe hierzu dargestellt ist, wird der erfindungsgemäße Körperfunk tionsmonitor in der Praxis typisch als ein am Handgelenk oder am Gürtel zu tragendes integriertes Gerät realisiert sein. Ein praktisches Ausführungsbeispiel eines Laborexemplars kann beispielsweise einen kommerziell erhältlichen und weniger als 200 g schweren Datenlogger von US-Robotics umfassen, an wel chen kommerziell verfügbare Beschleunigungssensoren der FA. Sicovend angeschlossen werden, die in der Automobilindustrie für Airags Verwendung finden, sowie ein kommerziell verfügba res Blutdruckmeßgerät der Fa. A & D Medical.While the body function monitor 1 is shown for reasons of clarification next to the user 2 and in a comparable size, the body function monitor according to the invention will typically be implemented in practice as an integrated device to be worn on the wrist or belt. A practical exemplary embodiment of a laboratory specimen can comprise, for example, a commercially available and less than 200 g heavy data logger from US Robotics, on which commercially available acceleration sensors from the FA. Sicovend, which are used in the automotive industry for Airags, and a commercially available blood pressure monitor from A & D Medical.

Statt einen dedizierten A/D-Wandler für jeden Sensor vorzuse hen, können die Analog-Signale auch über einen Multiplexer alternierend an einen einzigen Wandler geführt werden.Instead of having a dedicated A / D converter for each sensor hen, the analog signals can also via a multiplexer alternately to a single converter.

Es ist einsichtig, daß nicht nur kritische Körperzustände an zeigbar sind, sondern auch ein allgemeines Leistungs- oder Gesundheitsniveau, sowie einzelne physiologische Meßwerte.It is clear that not only critical body conditions are showable, but also a general performance or Health level, as well as individual physiological measurements.

Weiter ist einsichtig, daß die Körperfunktionsmonitor mit an deren Geräten kombiniert werden kann, etwa mit einem GPS- System zur Erfassung und/oder Aufzeichnung des Aufenthaltsor tes.It is also clear that the body function monitor is included whose devices can be combined, for example with a GPS System for recording and / or recording the location tes.

Obwohl nicht explizit im Ausführungsbeispiel dargestellt, ist es bevorzugt und möglich, die Gesamtheit oder Teile der er mittelten Daten bzw. daraus hergeleitete Größen abzuspeichern und später zur externen Auswertung auszulesen. So können ins besondere aus mit vielen unterschiedlichen Körperfunktionsmo nitoren gewonnenen Daten unter Berücksichtigung der statisti schen Kenndaten ihrer unterschiedlichen Träger statistische Analysen durchgeführt werden.Although not explicitly shown in the exemplary embodiment it preferred and possible all or part of it save the data or derived values and later read out for external evaluation. So can special from with many different body function mo Data obtained from the monitor taking into account the statistical statistical data of their different carriers Analyzes are carried out.

Obwohl nicht explizit im Ausführungsbeispiel dargestellt, ist es bevorzugt, wenn der Körperfunktionsmonitor an verschiedene Benutzer angepaßt werden kann. Dies ist möglich durch Auswahl von bestimmten Sensoren, etwa von Sensoren zur Messung von atmosphärischen Schadstoffen bei beruflich exponierten Perso nen; weiter ist dies möglich durch die Anpassung der als kri tische erachteten Ansprechschwellen auf den Benutzer; eine solche Einstellung kann bei der Inbetriebnahme, etwa in Ab hängigkeit von Alter, Körpergröße, Gewicht und Geschlecht und Krankengeschichte vorgenommen werden und/oder adaptiv im Be trieb erfolgen. In einem solchen Fall kann der Körperfunkti onsmonitor zur Speicherung und zum Abruf verschiedener Benut zerprofile ausgebildet sein. Die Anpassung kann auch adaptiv erfolgen, etwa, indem der Benutzer nach einer Alarmauslösung eingibt, daß kein kritischer Körperzustand vorliegt.Although not explicitly shown in the exemplary embodiment it is preferred if the body function monitor is connected to different User can be customized. This is possible through selection of certain sensors, such as sensors for measuring atmospheric pollutants in occupationally exposed persons nen; further this is possible by adapting the as kri tables deemed response thresholds to the user; a such a setting can be made during commissioning, for example in dependence on age, height, weight and gender and Medical history can be made and / or adaptively in the Be drive. In such a case, the body function onsmonitor for storing and calling up various users zerprofile be formed. The adjustment can also be adaptive done, for example, by the user after an alarm is triggered indicates that there is no critical physical condition.

Der Körperfunktionsmonitor ist insbesondere bei der Rehabili tation, im Aufbautraining von Infarktpatienten, zur Selbst- und/oder Fern-Überwachung ambulant behandelter Patienten und oder alten Personen einsetzbar, aber auch von Sportlern im Leistungstraining.The body function monitor is particularly useful in rehabilitation tation, in the advanced training of infarct patients, for Self and / or remote monitoring of outpatients and or old people, but also by athletes in the Performance training.

Claims

1. Body function monitor with one
Sensor arrangement with at least one first sensor means for recording physiological measured values,
a sensor signal evaluation stage
with a test stage for checking whether the physiological measured value detected with the first sensor means is representative of a critical or an uncritical state of the body, and
a display means for displaying that the physiological measured value is representative of a critical body condition, characterized in that
the sensor signal evaluation stage is acted upon by at least a second sensor signal which is representative of a measurement value different from the physiological measurement value detected by the first sensor means, and
the test stage is designed to carry out the checking of the physiological measured value detected on the first sensor to represent a critical or uncritical body state, taking into account at least the second sensor signal.

2. body function monitor according to the preceding claim, wherein the first sensor means for direct or indirect Measurement of one of the physiological measured values from the Group blood pressure, pulse, body temperature, gastric pH, Blood oxygen saturation, skin moisture, skin color, blood Carbon dioxide concentration, respiratory rate is formed.

3. Body function monitor according to one of the preceding An say, wherein the second sensor signal from a sensor to the sensor signal evaluation stage, which leads to Measurement of a representative for body strain Value is formed.

4. body function monitor according to the preceding claim, wherein the second sensor signal from a for measuring Ambient temperature, air pressure, light intensity, esp special of artificial light, natural light and / or UV-B radiation, sound pressure, plant pollen concentrations and / or one or more atmo spherical trace gases, especially ozone, nitrogen monoxide, nitrogen dioxide, and / or hydrocarbons, particularly occurring in stressed workplaces Solvent suitable sensor, and / or as an accelerator inclinometer, in particular as a 3D accelerometer formed sensor is derived.

5. body function monitor according to the preceding claim, with an accelerometer as a sensor for generation of the second sensor signal, wherein the accelerometer water for attachment to the body of the wearer, in particular is formed on the fuselage or close to the fuselage, and / or in what the bandwidth of the ge to the sensor signal evaluation stage dined and / or sen processed by the test level sorsignals in the range of 2 Hz to 20 kHz, preferred 2 Hz is limited to below 15 kHz.

6. Body function monitor according to one of the preceding An say, in which the second sensor signal from one to the measurement solution of another of the physiological measured values in particular special sensor from the group mentioned above is derived.

7. body function monitor according to the preceding claim, wherein at least one of the sensor signals from one to Measurement of pulse oximetric data, especially for measurement the oxygen and / or carbon dioxide content of the blood suitable sensor is derived.

8. body function monitor according to the preceding claim, wherein the pulse oximeter is a reflective pulse oximeter forms is.

9. Body function monitor according to one of the preceding An say, which further has a data receiver, wel cher for receiving signals one removed and / or ge separates from the carrier arranged sensor is suitable and which received data as second sensor signals to the Sensor signal evaluation means feeds.

10. Body function monitor, where the display as from the wearer immediately readable display or as acoustic Si gnalgeber is formed.

11. Body function monitor according to one of the preceding An say, in which a variety of sensor signals that are for physiological measured values are representative, and / or a Variety of sensor signals necessary for body strain are representative to the sensor signal evaluation stage leads are.

12. Body function monitor according to one of the preceding An sayings, in which the test level for time-dependent evaluation device of the sensor signals is formed.

13. Body function monitor according to one of the preceding An say, wherein a storage level for storing measured Sensor signals and / or data derived therefrom see is.

14. Body function monitor according to one of the preceding An say, in which the test level is designed to Check for the presence of a critical physical condition taking into account the abge in the storage level data.

15. Body function monitor according to one of the preceding An say, in which the test level is designed to a display critical body condition only when for a critical state of the body for a certain period of time was determined permanently or predominantly.

16. Body function monitor according to one of the preceding An say, in which the test level is designed to a plurality of individual sensor signals Probabilities of the existence of a critical Deduce body condition, and an existence of a kri to determine the physical state only if several individual probabilities together on a kriti indicate your physical condition.