DE202008018439U1

DE202008018439U1 - System zum Erfassen physiologischer Daten eines Patienten

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Publication number: DE202008018439U1
Application number: DE202008018439U
Authority: DE
Original assignee: Philips Deutschland GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2008-02-25
Publication date: 2013-11-05
Anticipated expiration: 2018-02-26
Also published as: JP2010519948A; WO2008104918A1; US20100094139A1; CN101621963A; CN101621963B; EP2114250A1

Abstract

System (1) zum Erfassen von physiologischen Daten eines Patienten (3), umfassend: – ein Bett (2) mit einem Bettrahmen (4) umfassend mindestens ein elastisches verformbares Element (6), das unter der Matratze (5) angeordnet ist und wobei das Element (6) verformbar ist durch den Patienten (3), der sich in dem Bett (2) auf der Matratze (5) befindet, – eine Messeinrichtung (7, 11, 21) um bei einer Verformung des Elementes (6) Verformungsmesswerte (25) zu erhalten, und – eine Messwertverarbeitungs- und Analyseeinrichtung (8, 9) die vorgesehen ist, um physiologische Daten des Patienten (3) zu erfassen unter Verwendung der Verformungsmesswerte (25), dadurch gekennzeichnet, dass – das Element eine Latte (6) ist, die mit Halterungen (22) an beiden Enden (23) der Latte (6) versehen ist, zwischen den Halterungen verformbar ist und mit den Halterungen lösbar in dem Bettrahmen (4) unter der Matratze (5) angeordnet ist, und – die Messeinrichtung mindestens einen Sensor (11, 11') aufweist und etwa in der Mitte (12) der Latte (6) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Erfassen von physiologischen Daten eines Patienten, umfassend:

– ein Bett mit einem Bettrahmen umfassend mindestens ein elastisches verformbares Element, das unter der Matratze angeordnet ist, und wobei das Element verformbar ist durch den Patienten, der sich in dem Bett auf der Matratze befindet,
– eine Messeinrichtung, um bei einer Verformung des Elementes Verformungsmesswerte zu erhalten, und
– eine Messwertverarbeitungs- und Analyseeinrichtung, die vorgesehen ist, um physiologische Daten des Patienten zu erfassen unter Verwendung der Verformungsmesswerte.

Die Messung von physiologischen Daten, z. B. Vitalzeichen, eines Patienten in einem Bett mit verschiedenen Arten von Messeinrichtungen, z. B. Kraft- oder Drucksensoren, ist im Stand der Technik bekannt. Der Vorteil dieser Systeme ist, dass die Messung von physiologischen Daten möglich ist, ohne der Notwendigkeit Klebeelektroden auf den Körper des Patienten oder spezielle Sensoren, wie Riemen, Textilien oder dergleichen zu befestigen.
Aus US 6.719.708 B1 ist es bekannt, Sensoren in oder unter einer Matratze anzuordnen, jedoch ist die Integration dieser Sensoren in einem Bett entweder nicht nachhaltig positioniert oder erfordert ein Sonderbett bzw. einen Sondermatratze. Die Integration in ein bestehendes Bett ist in diesem Stand der Technik ungelöst.
Während Lösungen zur Überwindung dieser Nachteile für Krankenhausbetten vorgeschlagen worden sind, wurde für Standardbetten mit Standardmatratzen jedoch bisher keine Lösung gefunden.
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine einfache und zuverlässige Technik für das Erfassen von physiologischen Daten, insbesondere Herz- und/oder Aktivitätsdaten eines Patienten, der in einem Bett liegt, für Standardbetten mit Standardmatratze zu ermöglichen, wobei die Technik stabil eingebaut als auch wieder entfernt werden kann.
Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Ein Kerngedanke der Erfindung ist es, die Herz-Leistung und/oder die Aktivität des Patienten in einem Bett mittels der Verformung, insbesondere die Biegung, der Latte zwischen den Halterungen, welche durch den Patienten verursacht wurde, zu messen, wobei die Messung mit dem Sensor etwa in der Mitte der Latte durch die Matratze hindurch stattfindet. Die Messung ist geeignet um die Anwesenheit einer Person im Bett zu erkennen, wodurch weitere Messungen automatisch eingeleitet und beendet werden können. Weil die Latte lösbar ist, kann ein normales Standardbett schnell und einfach in ein Bett für das Erfassen von Herz- und/oder Aktivitätsdaten umgewandelt werden. Die Messung stellt keine komplizierten Anforderungen an die Gestaltung des Bettes. Trotzdem wird die Latte mit ihren Sensoren auch bei dauerhaften Gebrauch stabil in ihren Halterungen positioniert gehalten.
Die Elastizität der Latte zusammen mit der Positionierung des Sensor etwa in der Mitte der Latte ermöglicht eine Kraftmessung, die wenig empfindlich gegen störende Bewegungen des Patienten ist. Der eingesetzte Sensor ist für den Patienten und für andere unsichtbar, eine unbeteiligte Person würde keinen Unterschied sehen, dies kann wichtig sein für kranke Menschen, die keine sichtbaren Hinweise auf ihre Krankheit wünschen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 2 dargestellt. Daher ist die Latte Teil eines Lattenrostes eines Standardbettes und wird durch Austauschen einer Latte des Lattenrostes im Bettrahmen angeordnet. Diese Lösung kann mit niedrigen Kosten verwirklicht werden, für den Austausch der Latte ist kein Fachpersonal erforderlich.
Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise anwendbar in einem Standard- Bett. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 3 dargestellt. Mit einer derartigen Anordnung von zwei Sensoren können sehr genaue Messungen durchgeführt werden.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden im Folgenden näher beschrieben, beispielsweise unter Bezugnahme auf die folgenden Ausführungsformen und den beigefügten Zeichnungen:
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Patienten in einem Bett mit einem System gemäß der Erfindung,
2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Systems gemäß der Erfindung,
3 zeigt eine Latte eines Lattenrostes mit Sensoren,
4 zeigt einen Ausschnitt aus 3,
5 zeigt eine Draufsicht auf ein Bett mit einem Systems gemäß der Erfindung,
6 zeigt einen Ausschnitt aus 5,
7 zeigt eine Latte eines Lattenrostes mit anderen Sensoren,
8 zeigt einen Ausschnitt aus 7,
9 zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm des Systems der Erfindung,
10 zeigt ein Diagramm mit Signalen eines Sensors, und
11 zeigt ein Diagramm mit einer Herzfrequenz und einer Atemfrequenz, die aus einem Signal extrahiert worden sind.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Patienten 3, der in einem Bett 2 liegt. Das Bett 2 ist Teil eines Systems 1 gemäß der Erfindung zum Erfassen von physiologischen Daten eines Patienten 3, wie in einem schematischen Blockschaltbild gezeigt. In der dargestellten Ausführungsform ist das Bett 2 ein Standard-Bett. Das Bett 2 umfasst einen Bettrahmen mit einem Bettlattenrost 4, auf dessen Oberseite eine Matratze 5 positioniert ist. Die Matratze 5 bildet die Oberfläche, auf der der Patient 3 liegt. Die Latten 6 des Lattenrostes 4 sind doppelseitig montiert und eine Anzahl von Latten 6 dient als elastisch verformbares Element gemäß der Erfindung. Die Latten 6 sind durch Bewegungen des Patienten 3 verformbar, z. B. durch Herzbewegungen oder Atembewegungen des Patienten 3 (kleine Bewegungen) oder durch Drehen des Patienten 3 oder dergleichen (große Bewegungen). Mit anderen Worten, während der Patient 3 auf dem Bett 2 liegt, werden seine Bewegungen durch die Matratze 5 übertragen und der Lattenrost 4 und die Latten 6 werden sich entsprechend biegen.
Neben dem Bett 2 weist das System 1 eine Messeinrichtung 7 auf, um bei Verformung der Latten 6 Verformungsmesswerte entsprechend ihrer Verformung zu erhalten. Die Messeinrichtung 7 weist eine Anzahl von miteinander in Reihe geschalteten Sensoren auf ausgewählten Latten 6 auf. Die Messeinrichtung 7 weist ferner alle notwendigen Verdrahtungen auf, um die Sensoren miteinander zu verbinden und/oder die Sensoren mit anderen Teilen des Systems 1 zu verbinden. Die Sensoren werden im Folgenden näher beschrieben.
Das System 1 umfasst ferner eine Messwertverarbeitungs- und Analyseeinrichtung 8, die vorgesehen ist, um physiologische Daten des Patienten 3 unter Verwendung der Verformungssesswerte zu bestimmen. Die Messwertverarbeitungs- und Analyseeinrichtung 8 weist eine Verarbeitungseinheit 9 auf, die zur Ausführung aller Rechenaufgaben und die zum Berechnen der Messdaten sowie zur Bestimmung und Bewertung der Ergebnisse vorgesehen ist. Dies wird mittels einer Computersoftware erreicht, die Computer-Anweisungen zum Ausführen der Schritte des Verfahrens umfasst, wenn die Software in der Verarbeitungseinheit 9 ausgeführt wird.
Die Latten 6, die als elastisch verformbare Elemente dienen, sind lösbar mit dem Lattenrost 4 verbunden. Daher kann ein normales Standard-Bett leicht und schnell umgewandelt werden, durch einfaches Auswechseln einer Anzahl von Original-Latten durch eine Reihe von Ersatzlatten 6, die bereits Sensoren tragen.
In der Ausführungsform gemäß den 3 und 4 sind Dehnungsmessstreifen 11, 11' als Sensoren verwendet. Die Dehnungsmessstreifen 11, 11' sind etwa in der Mitte 12 der Latten 6 des Lattenrostes 4 angeordnet. Gemäß der dargestellten Ausführungsform werden Dehnungsmesserstreifen 11, 11' auf der Oberfläche einer (beispielsweise vorgesehenen) Holzlatte 6 verklebt, und verdrahtet. Vorzugsweise sind als Vollbrücke zwei erste Dehnungsmessstreifen 11 auf der Oberseite der Latte 6 und zwei weitere Dehnungsmessstreifen 11' auf der gegenüberliegenden (unteren) Seite der Latte 6 realisiert. In 4 sind die Dehnungsmessstreifen 11' auf der Unterseite der Latte 6 mit gestrichelten Linien dargestellt. Diese besondere Konfiguration hat den Vorteil, dass das Signal-Rausch-Verhältnis optimiert ist, und das Signal weniger anfällig für Änderungen in der Position des Körpers ist. Jedoch können andere Sensoranordnungen ebenfalls verwendet werden. Im Allgemeinen würde schon ein einzelner Dehnungsmessstreifen 11 ausreichend für die Realisierung des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung sein.
Die Dehnungsmessstreifen 11, 11' sind an den Latten 6 in einer Weise verklebt, die die Dehnungsmessstreifen und die Latten zu einer Einheit machen, die leicht zusammen gehandhabt werden können. Mit einer solchen engen Verbindung zwischen Dehnungsmessstreifen 11, 11' und Latten 6 können sehr genaue Messungen durchgeführt werden. Darüber hinaus ist die Handhabung der Latten 6 verbessert, insbesondere bei einem Ersatz von Latten 6. Die Form und die Oberfläche einer Ersatzlatte 6 ist nicht von der Form und der Oberfläche einer Originallatte zu unterscheiden.
Wenn die Latte 6 in eine Biegerichtung 13 gebogen wird durch Bewegungen des Patienten 3, z. B. durch Herzbewegungen oder Atembewegungen oder Drehen des Patienten 3, erfassen die Dehnungsmessstreifen 11 die Verformung der Latten 6, insbesondere in Form von einer resultierenden Bewegung der Latte in einer Messrichtung 14, die im Wesentlichen der Biegerichtung der Latten 6 entspricht.
5 zeigt eine Draufsicht auf ein Bett 2 eines Systems gemäß der Erfindung, wobei eine Vielzahl von Latten 6 schematisch angedeutet sind. Hier sind als Beispiel sechs Latten 6 mit Dehnungsmessstreifen-Gitter ausgestattet, so dass optimale Signale unabhängig von der tatsächlichen Schlafposition des Patienten 3 extrahiert werden können, siehe 6. In dieser Ausführungsform sind 24 Oberseiten-Dehnungsmessstreifen 11 und 24 Unterseiten-Dehnungsmessstreifen 11' in einem oberen Bereich 16 des Lattenrost 4, auf dem die Brust des Patienten normalerweise ruht, symmetrisch zu der Mittellinie 15 des Bettes 2 angeordnet. Dies ist, um die Empfindlichkeit bei Herz- und Lungen-Bewegungen des Patienten zu verbessern. Ferner wird das Signal-Rausch-Verhältnis der Messung verbessert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Sensoren Kraft-Sensoren 21. 8 zeigt eine Latte 6 auf einem Lattenrost 4 mit einem solchen Kraft-Sensor 21, der in diesem Fall schematisch durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Die Kraft-Sensoren 21 sind in den Gummihalterungen 22 der Latten 6 des Lattenrostes 4 angeordnet. Somit sind die Kraft-Sensoren 21 in Arbeitskontakt mit den rechten und linken Enden 23 der Latten 6. Wenn die Latte 6 durch Bewegungen des Patienten 3 in eine Biegerichtung 13 gebogen wird, z. B. durch Herzbewegungen oder Atembewegungen bzw. Drehungen des Patient 3, erfassen die Kraft-Sensoren 21 in den Halterungen 22 die Verformung der Latten 6, insbesondere in Form einer resultierenden Biegebewegung der Latte in den Halterungen 22 in Erfassungsrichtung 24. Hier ist die Erfassungsrichtung 24 im Wesentlichen orthogonal zur Biegerichtung 13 angeordnet.
Nun wird das System der vorliegenden Erfindung näher erläutert. 9 zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm des Verfahrens des Systems gemäß der Erfindung. Zuerst wird ein Bett 2 mit einem Bettboden bereitgestellt, umfassend mindestens eine Latte 6, wie oben beschrieben (Schritt 110). Bei Verformung der Latte 6 durch eine Bewegung des Patienten 3, z. B. durch Herzbewegungen oder Atembewegungen oder Drehungen des Patienten 3, werden Verformungsmesswerte der Latten 6 mittels der Messeinrichtung 7, insbesondere durch die Sensoren z. B. die Dehnungsmessstreifen 11 und/oder die Kraft-Sensoren 21, in einem nächsten Schritt 120 erfasst. Anschließend werden die physiologischen Daten des Patienten 3 über die Messwertverarbeitungs- und Analyseeinrichtung 8 und das oben beschriebene Computerprogramm unter Verwendung der Verformungsmesswerte in einem nächsten Schritt 130 übertragen.
In 10 ist ein Diagramm gezeigt mit einem typischen Signal 25 von einem Dehnungsmeßstreifen 11, der auf einer Latte 6 unterhalb der Matratze 5 montiert ist. Das Signal 25 wurde unter Verwendung einer Einrichtung gemessen, wie oben beschrieben. In dem Diagramm kann deutlich die Atmungsaktivität gesehen werden. Zwei Atmungszyklen 26 werden gezeigt. Überlagert ist ein periodisches Muster 27, das der Herzfrequenz zugeschrieben wird.
Der entscheidende Schritt 130 beinhaltet das Verarbeiten der Signale 25 durch die Messwertverarbeitungs- und Analyseeinrichtung 8. Die Verarbeitung der Signale 25 umfasst eine geeignete Filterung zur Unterscheidung zwischen Atmung und Herzschlag. Anschließend werden die resultierenden Signale durch die Messwertverarbeitungs- und Analyseeinrichtung 8 in aussagekräftige Informationen für den Patienten 3 oder für eine andere Person, z. B. einen Arzt, umgewandelt. Vorzugsweise wird die Herzaktivität des Patienten 3 in Schritt 130 bestimmt. Dies beinhaltet – ist aber nicht beschränkt auf – das Extrahieren von Atemfrequenz und Amplitude, Pulsfrequenz und Pulsratenvariabilität aus dem Signal 25.
Zusätzlich oder alternativ zu der Bestimmung der Herzaktivität des Patienten 3 wird die Gesamtbewegungsaktivität des Patienten 3 bestimmt. Beispielsweise wird eine größere Bewegung des Patienten (z. B. Drehung des Patienten) analysiert und/oder ein Index mit Hilfe der Messwertverarbeitungs- und Analyseeinrichtung 8 berechnet. Der entscheidende Schritt 130 kann ferner das Auswerten der Herz-Leistung und/oder der Schlafqualität des Patienten umfassen.
Schließlich werden die Ergebnisse des entscheidenden Schrittes 130 an den Patienten 3 und/oder an einen anderen Empfänger in Schritt 140 übertragen. Zum Beispiel können die Ergebnisse des entscheidenden Schrittes 130 von der Messwertverarbeitungs- und Analyseeinrichtung 8 an einen Bildschirm, z. B. einen Fernseher 17, beim Patienten 3 kommuniziert werden, siehe 1. Dazu weist die Messwertverarbeitungs- und Analyseeinrichtung 8 einen Sender 18 auf, der vorgesehen ist, mit einem Empfänger 19 des Bildschirms 17 zu kommunizieren.
Eine von den Signalen 25 extrahierte Herzfrequenz und eine Atemfrequenz, wie sie z. B. durch die Messwertverarbeitungs- und Analyseeinrichtung 8 zu einem „Remote-Practitioner” oder einem Arzt übermittelt werden, ist in 11 gezeigt. Hier werden Atemfrequenz 28 und Herzfrequenz 29 gezeigt, welche aus Daten unter Verwendung von Dehnungsmessstreifen 11 berechnet wurden, wie oben beschrieben. Die Dehnungsmessstreifen-Signale wurden in diesem Fall über etwa fünf Minuten aufgezeichnet. Während dieser fünf Minuten lag der Patient 3 still. 11 zeigt einen alle 60 Sekunden gemessenen Wert für die Herzfrequenz 29. Die Verarbeitungseinheit 9 der Messwertverarbeitungs- und Analyseeinrichtung 8 kann funktionale Module oder Einheiten aufweisen, die in Form von Hardware, Software oder in Form einer Kombination von beiden implementiert werden. Die technischen Effekte, die nach der Erfindung notwendig sind, können daher auf der Grundlage der Befehle des Computerprogramms in Übereinstimmung mit der Erfindung realisiert werden. Ein solches Computerprogramm kann auf einem Träger, wie einer CD-ROM oder DVD gespeichert werden oder sie kann über das Internet oder ein anderes Computernetzwerk genutzt werden. Vor der Ausführung wird das Computerprogramm in den Computer geladen, was durch Auslesen des Computerprogramms von dem Träger, zum Beispiel mittels einer CD-ROM oder DVD-Player oder aus dem Internet, und Ablegen in dem Speicher des Computers erfolgt. Der Computer umfasst unter anderem eine Zentraleinheit (CPU), ein Bus-System, Speichermittel, z. B. RAM oder ROM etc., eine Speichereinrichtung, z. B. Disketten- oder Festplatten-Einheiten usw. und Eingabe/Ausgabe-Einheiten. Alternativ kann das Verfahren in Hardware implementiert werden, z. B. mit einer oder mehreren integrierten Schaltungen.
Bezugszeichenliste

1: System
2: Bett
3: Patient
4: Lattenrost
5: Matratze
6: Latte
7: Messeinrichtung
8: Messwertverarbeitungs- und Analyseeinrichtung
9: Verarbeitungseinheit
10: (nicht benutzt)
11: Dehnungsmessstreifen
12: Latte Mitte
13: Biegerichtung
14: Messrichtung
15: Mittellinie
16: oberer Bereich
17: Fernseher
18: Sender
19: Empfänger
20: (nicht benutzt)
21: Kraftsensor
22: Halterung
23: Enden der Latten
24: Messrichtung
25: Signal
26: Atemzyklus
27: Herzfrequenzmuster
28: Atemfrequenz
29: Herzfrequenz
110–130: Verfahrensschritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6719708 B1 [0003]

Claims

System (1) zum Erfassen von physiologischen Daten eines Patienten (3), umfassend: – ein Bett (2) mit einem Bettrahmen (4) umfassend mindestens ein elastisches verformbares Element (6), das unter der Matratze (5) angeordnet ist und wobei das Element (6) verformbar ist durch den Patienten (3), der sich in dem Bett (2) auf der Matratze (5) befindet, – eine Messeinrichtung (7, 11, 21) um bei einer Verformung des Elementes (6) Verformungsmesswerte (25) zu erhalten, und – eine Messwertverarbeitungs- und Analyseeinrichtung (8, 9) die vorgesehen ist, um physiologische Daten des Patienten (3) zu erfassen unter Verwendung der Verformungsmesswerte (25), dadurch gekennzeichnet, dass – das Element eine Latte (6) ist, die mit Halterungen (22) an beiden Enden (23) der Latte (6) versehen ist, zwischen den Halterungen verformbar ist und mit den Halterungen lösbar in dem Bettrahmen (4) unter der Matratze (5) angeordnet ist, und – die Messeinrichtung mindestens einen Sensor (11, 11') aufweist und etwa in der Mitte (12) der Latte (6) angeordnet ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Latte (6) Teil eines Lattenrostes ist und diese Latte austauschbar im Lattenrost) angeordnet ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung mindestens zwei Sensoren (11, 11') aufweist, die etwa in der Mitte (12) der Latte (6) gegenüberliegend auf der Oberseite und Unterseite der Latte (6) angeordnet sind.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (11, 11') durch Verkleben mit der Latte (6) verbunden sind.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (11, 11') mit der Latte (6) integriert sind.
System nach einer der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren Dehnungsmessstreifen (11, 11') sind.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsmessstreifen (11, 11') etwa symmetrisch zur Mittellinie (15) des Bettes (2) angeordnet sind.