DE69916599T2

DE69916599T2 - Medizinische messvorrichtung

Info

Publication number: DE69916599T2
Application number: DE69916599T
Authority: DE
Inventors: Gaby Bader
Original assignee: Biosys AB
Current assignee: Health Care International Consulting Badr Gote AB
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1999-05-17
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2019-05-18
Also published as: WO1999059460A3; AU4405399A; AU752978B2; WO1999059460A2; EP1077632B1; DE69916599D1; US6171264B1; EP1077632A2; CA2333255A1; ATE264651T1; JP2002515274A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein medizinisches Messsystem und insbesondere ein System zum tragbaren Messen, Überwachen, Aufnahmeübertragen und Analysieren von physikalischen, physiologischen und anderen Funktionen und Parametern.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
In unterschiedlichen, medizinischen Bereichen ist es manchmal nötig, Messungen und Überwachungen während längerer Zeitperioden auszuführen. Beispiele von solchen medizinischen Bereichen könnten die Neurologie, die Kardiologie, die Fernmedizin, die langfristige Krankenpflege und die Heimkrankenpflege sein. Während solchen langfristigen Messungen, welche typischerweise Tage andauern, muss der Patient ständig mit der Messeinrichtung verbunden sein, um eine kontinuierliche Messung zu erzielen.
Außerdem müssen in den meisten Fällen solche Messungen durch qualifiziertes Personal überwacht werden, um Unterbrechungen in den Messungen zu vermeiden, und um zu überprüfen, dass sich der Zustand des Patienten nicht verschlechtert. Das Letztere ist sehr wichtig, da Messungen der oben erwähnten Art oftmals bei Behandlungen wie Nachfolgetests oder in Untersuchungen zum Bilden einer Diagnose enthalten sind. Daher ist es üblich, dass die Person, welche für die korrekte Durchführung der Messungen verantwortlich ist, ein Arzt ist.
Diese Langzeitmessungen müssen daher unter Verwendung einer ambulanten Messeinrichtung durchgeführt werden, da von dem Patienten kaum erwartet werden kann, während der langen Zeiträume im Bett zu bleiben, die zum Erzielen einer kontinuierlichen Serie von Messungen benötigt werden. Ferner muss die Messeinrichtung in einem Krankenhaus angeordnet sein, um dort von einem verantwortlichen Arzt überwacht zu werden.
Dies ist natürlich für den Zahler des Krankenhausbeitrages teuer und für den Patienten nicht besonders komfortabel, der das Krankenhaus nicht verlassen kann, obwohl er/sie zur Bewegung keinen Bedarf an Krankenhausbetreuung hat.
Dokument US-A-5 544 661 offenbart ein Patienten-Überwachungssystem, welches dem Arzt ermöglicht, eine oder mehrere eingreifende, therapeutische Vorrichtungen zu aktivieren und Parameter und Einstellungen zu ändern.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist ein Ziel der Erfindung, die Kosten zu reduzieren, die sich aus langfristigen Messungen ergeben.
Es ist ein anderes Ziel der Erfindung, für Patienten, die sich langfristigen Messungen zu unterziehen haben, das Umfeld zu verbessern und die Schwierigkeiten zu reduzieren.
Es ist noch ein anderes Ziel der Erfindung, ein Messpad für Messungen von physikalischen und physiologischen Parametern bereitzustellen, welches sehr empfindlich ist und welches daher mit einem ziemlich großen Abstand zu einem Patienten angeordnet werden kann, beispielsweise unter einer dicken Matratze oder sogar unter einem Bett.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen Vorverstärker bereitzustellen, welcher einfach zu bedienen ist und welcher das Risiko für fehlerhaftes Bedienen vorzeigt oder eliminiert und welcher geeignet ist, zusammen mit der Messeinrichtung verwendet zu werden.
Diese Ziele und andere werden mittels eines Systems wie in Anspruch 1 beschrieben erzielt, mittels dessen die Messungen in einer Entfernung zu einem Krankenhaus durchgeführt werden können. Daher ist der Patient mit einem Messsystem verbunden, welches Messsensoren und eine Einheit zum Datensammeln aufweist, die einen Transmitter aufweist. Die Einheit zum Datensammeln weist vorzugsweise auch Mittel zum Durchführen unterschiedlicher Analysen auf. Das System weist eine zentral angeordnete Überwachungseinheit auf.
Die Messsensoren tasten unterschiedliche physikalische und physiologische Parameter ab, zum Beispiel Gehirnaktivitäten, Herzfunktionen, die Atmung, den Blutdruck, Blutwerte/Blutproben und Körperbewegungen. Die abgetasteten Signale werden zu einer tragbaren, kleinen Vorrichtung von geringem Gewicht zum Sammeln und/oder Analysieren von Daten gesendet, welche mit einer zentralen Überwachungseinheit verbunden ist, beispielsweise über das öffentliche Telefonnetz (PSTN), einem Funksystem, insbesondere ein Zellularnetz, oder über eine Satellitenverbindung. Die zentrale Überwachungseinheit wird von qualifiziertem Personal überwacht, welches die Messungen verfolgen kann und auch in bestimmten Fällen die Einheit zum Sammeln und Analysieren von Daten während einer laufenden Messung umprogrammieren kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Messsensoren einen Vorverstärker auf, der einen Identifikationsschaltkreis hat. Der Identifikationsschaltkreis wird verwendet, um jeden Vorverstärker mit einer einmaligen Identität zu versehen. Die Tatsache, dass jedem Vorverstärker eine einzigartige Identität gegeben ist, ermöglicht es der Einheit, die Daten sammelt und analysiert, automatisch zu überprüfen, ob der korrekte Vorverstärker an dem korrekten Eingabeterminal angeschlossen worden ist, und falls das nicht der Fall ist, entweder den Fehler korrigiert, oder ein Signal abgibt, welches anzeigt, dass eine fehlerhafte Verbindung gemacht worden ist.
In noch einer anderen, bevorzugten Ausführungsform ist ein Messpad zum Messen physikalischer und physiologischer Parameter bereitgestellt. Das Messpad weist eine Schicht mit piezo- und/oder pyroelektrischen Eigenschaften, zum Beispiel eine PVF-Schicht (Polyvinylfluorid), oder irgendeinen anderen Sensor mit ähnlichen Eigenschaften auf. Durch die Verwendung von solch einer Schicht, welche Bewegungen in elektrische Signale umwandeln kann, werden mehrere Vorteile erzielt. So ist ein Messpad, welches solch eine Schicht aufweist, leicht zusammenzufalten und kann sehr empfindlich gemacht werden, wodurch es unter der Matratze oder sogar unter dem Bett angeordnet werden kann, in welchem der Patient liegt.
Außerdem können die zu/aus der zentralen Überwachungseinheit gesendeten Signale Bild/Video-Signale (falls eine Kamera mit dem System verbunden ist), Audiosignale (wie beispielsweise Sprache), Textsignale (zum Übertragen von Rezepten usw.) sowie biologische Signale sein. Auf diese Weise kann das Personal am Überwachungs-Ende des Systems vollständigen Zugriff auf Informationen haben, die zum Versorgen des Patienten mit geeigneter medizinischer Behandlung über die Distanz benötigt werden.
Die Verwendung des Systems wie hierin beschriebenen stellt eine Anzahl von Vorteilen im Vergleich zum Stand der Technik bereit. So braucht der Patient nicht länger in einem Krankenhaus zu sein sondern kann stattdessen zu Hause oder an einem anderen geeigneten Ort sein. Daher werden durch die Verwendung des Systems die Kosten für die Krankenhauspflege reduziert oder eliminiert. Außerdem kann der Patient sich frei herumbewegen aufgrund der Tatsache, dass das Messsystem und die Hilfsausrüstung, die zum Sammeln der Daten verwendet wird, klein hergestellt sind und ein niedriges Gewicht haben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun detaillierter mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, in welchen:
1 eine schematische Ansicht eines ambulanten, medizinischen Messsystems ist.
2 ein schematisches Diagramm einer Einheit zum Sammeln und Analysieren von Daten ist.
3 ein schematisches Diagramm eines Vorverstärkers ist, der in dem medizinischen Messsystem verwendet wird, welches in 1 gezeigt ist.
4 ein Schnitt durch ein Messpad ist zum Verwenden zusammen mit dem medizinischen Messsystem, welches in 1 gezeigt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In 1 ist ein schematisches Diagramm eines ambulanten, medizinischen Messsystems gezeigt. Hiernach ist eine Einheit 1 zum Sammeln und Analysieren von Daten mit einem Messpad 2 und einem Vorverstärker 3 verbunden. Das Messpad 2 und die Vorverstärker 3 tasten unterschiedliche physikalische und physiologische Parameter ab und werden detaillierter unten in Verbindung mit 3 und 4 beschrieben. Diese Signale werden zu der Einheit 1 zum Sammeln und Analysieren von Daten übermittelt.
In der Einheit 1 werden die von dem Messpad 2 und den Vorverstärkern 3 bereitgestellten Signale A/D-gewandelt und gespeichert und analysiert. Die digitalen Daten, welche in der Einheit 1 gespeichert sind, können dann von der Einheit 1 zu einem externen Computer 4 ausgegeben werden.
Die Übertragung von Daten zu dem externen Computer 4 kann in einer Anzahl von unterschiedlichen Wegen durchgeführt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Übertragung unter Verwendung einer Infrarot IR-Schnittstelle durchgeführt. Solch eine Einrichtung hat den Vorteil, dass der Patient mit der Messausrüstung verbunden sein kann, wenn Daten von der Einheit 1 zu dem Computer 4 übermittelt werden, ohne physikalisch mit dem Computer 4 verbunden zu sein. Daher wird das Risiko eliminiert, dass elektrischer Strom von dem Computer 4 zu dem Patienten übertragen wird.
In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform ist die Einheit 1 auch mit beispielsweise einer PCMCIA-Karte oder PC-Karte oder einer ähnlichen Vorrichtung versehen mittels welcher die Einheit 1 mit einem Telefon- oder Datennetzwerk verbunden werden kann. Der Computer 4 braucht dann nicht mehr in dem gleichen Raum wie die Einheit 1 zu sein, wenn Daten von der Einheit 1 zu dem Computer 4 übertragen werden. Beispielsweise kann die Einheit 1 sich zusammen mit dem Patienten zu Hause befinden und der Computer 4 kann sich im Krankenhaus befinden.
Ein Arzt oder eine andere qualifizierte Person im Krankenhaus kann sich dann mit der Einheit 1 zu jeder Zeit verbinden und um Messdaten von der Einheit 1 über beispielsweise das öffentliche Telefonnetz oder ein Zellularnetz zu dem Computer 4 senden. In solch einer Einrichtung braucht der Patient nicht gestört oder sogar darüber bescheid wissen, wenn die Einheit 1 Daten überträgt und muss daher nicht durch dies belästigt werden.
In noch einer anderen, bevorzugten Ausführungsform kann die Einheit 1 an sich die gesammelten Messdaten analysieren. Beispiele von Analysen, welche die Einheit 1 durchführen kann, sind Vergleiche zwischen gemessenen Signalen und Schwellenwerten, die mit solchen Signalen korrespondieren.
So kann in der Einheit 1 ein Alarm aktiviert werden, falls solch ein Schwellenwert entweder von oben oder von unten überschritten wird, und der Computer 4 kann automatisch über das Telefon- oder Datennetzwerk kontaktiert werden, sodass der Arzt oder eine qualifizierte Person, welche den Computer 4 überwacht, sofort Zugang zu allen Messdaten hat, insbesondere den Daten, welche das Auslösen des Alarms verursachen.
Auf diese Weise kann ein wichtiges Ereignis in der Serie von Messdaten schnell ausfindig gemacht, übertragen und möglicherweise sich darum gekümmert werden. Beispielsweise kann die übertragene Information die Grundlage bilden, um den Patienten zu einem Krankenhaus zu bewegen, um gründlichere Untersuchungen und Tests durchzuführen, oder dass ein Notalarm ausgelöst wird und die erforderlichen Aktionen durchgeführt werden.
Ein anderer Vorteil, der mit solch einer Einrichtung erzielt wird, ist dass es möglich ist, Justierungen in den Einstellungen über die Entfernung durchzuführen. Daher, falls der Arzt oder ein qualifiziertes Personal aus dem einen oder anderen Grund einige andere physikalische oder physiologische Parameter messen möchte, welche zur Zeit nicht gemessen werden, kann die Information davon aus dem Computer 4 zu der Einheit 1 übertragen werden und das Sammeln der neuen, gewünschten Parameter kann in der Einheit 1 beginnen.
In noch einer anderen, bevorzugten Ausführungsform können Daten, welche die früheren Zustände der Patienten und eine mögliche Behandlung betreffen auch gespeichert und zu/aus der Einheit 1 übertragen werden. Die Einheit 1 kann auch mit einem GPS-Navigationssystem für eine kontinuierliche Überwachung der Bewegungen des Patienten ausgerüstet werden und um den Patienten schnell in dem Fall zu lokalisieren, wenn ein Alarmsignal übertragen wird und der Patient schnell lokalisiert werden muss.
In 2 ist ein schematisches Blockdiagramm der Einheit 1 gezeigt. So weist die Einheit 1 ein Eingabeterminal 10 für analoge Signale und ein Eingabeterminal 12 für digitale Signale auf. Das analoge Eingabeterminal ist mit einer Einheit 14 verbunden, wobei das Signal verstärkt und gefiltert wird. Das Ausgabesignal aus der Einheit 14 wird zu einem A/D-Wandler 16 gespeist, worin das Signal aus der Einheit 14 in ein digitales Format umgewandelt wird.
Das Ausgabesignal aus dem A/D-Wandler wird einer Berechnung und einer Steuereinheit 18 zugeführt. Die in dem Terminal 12 eingegebenen Signale werden auch mit der Einheit 18 verbunden. Die Einheit 18 ist mit einem Speicher 20 verbunden, in welchem Information gespeichert werden kann und aus welchem die Einheit 18 Informationen lesen kann. Die Einheit 18 ist auch mit einer Einheit 22 verbunden, die zum Übertragen und Empfangen von Informationen außerhalb der Einheit 1 eingerichtet ist. Die Einheit 22 kann beispielsweise ein drahtloses Modem oder eine andere geeignete Schnittstelle sein.
Die Einheit 1 kann ferner eine Energieversorgungseinheit 14 aufweisen, zum Beispiel eine wiederaufladbare oder auswechselbare Batterie. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Energieversorgungseinheit eine Sicherheits-Funktion auf, sodass eine Batterie geladen oder ersetzt werden kann ohne dass eine laufende Messung unterbrochen werden muss.
Die Einheit 1 kann auch ein Eingabeterminal 26 haben, an welches eine Ausrüstung zum Steuern, Kalibrieren oder Analysieren angeschlossen werden kann.
In 3 ist ein schematisches Blockdiagramm des Vorverstärkers 3 gezeigt. So weist der Vorverstärker 3 einen ersten Verstärker 303 auf, welcher mit einer Anzahl von Eingabeterminals verbunden ist, die eingerichtet sind, um einsteckbare Kontakte für Elektroden aufzunehmen, welche an einer Person angebracht sind, von welcher gemessene Daten gesammelt werden.
Der Verstärker 303 ist mit einem Digitalfilter 305 verbunden. Der Filter 305 filtert die Signale unter Verwendung eines geeigneten Filters. Der Filter kann für unterschiedliche Signal-Typen wie unten beschrieben unterschiedlich sein.
Der Filter 305 ist wiederum mit einem zweiten Verstärker 307 verbunden, wobei die Signale ein zweites Mal zu einer geeigneten Ausgabegröße verstärkt werden. Der Verstärker 307 ist mit einem Ausgabeterminal verbunden, durch welches der Vorverstärker 3 mit der Einheit 1 verbunden werden kann. Der Vorverstärker 3 kann auch mit einer drahtlosen Schnittstelle hin zu der Einheit 1 eingerichtet sein. Falls solch eine Einrichtung verwendet wird, kann auf den Bedarf für Kabel und Eingabe-/Ausgabeterminals verzichtet werden.
Außerdem weist der Vorverstärker 3 eine Identifizierungs- und Kalibrierungseinheit 309 auf. Die Einheit 309 kann mit der Einheit 1 über eine bi-direktionale Datenkommunikationsleitung kommunizieren. So kann die Einheit 1 eine einzigartige ID-Nummer und in einer bevorzugten Ausführungsform auch Kalibrierungsdaten lesen, die in der Einheit 309 gespeichert sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform können die ID-Nummer und die Kalibrierungsdaten kontinuierlich gelesen werden oder jedes Mal, wenn der Vorverstärker mit der Einheit 1 verbunden ist.
In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform kann der Vorverstärker 3 darüber informiert werden, welcher Signaltyp zu messen ist. Dies wird mittels eines Spezialprotokolls erreicht, welches den Vorverstärker informiert, dass ein bestimmter Signaltyp gemessen werden soll, zum Beispiel Herz- oder Hirnsignale.
Da der Vorverstärker darüber informiert ist, welcher Signaltyp gemessen werden soll, kann der Filter 305 auf den Signaltyp eingestellt werden und auch die Verstärker 303 und 307 können auf Levels eingestellt werden, welche für den Signaltyp geeignet sind, der gemessen werden soll.
Da jedem Vorverstärker 3 eine einzigartige Identität gegeben ist, kann die Einheit 1 abtasten, ob der korrekte Vorverstärker mit dem korrespondierenden Eingabeterminal von Einheit 1 verbunden wurde. Falls dies nicht der Fall ist, kann die Einheit 1 den Fehler korrigieren oder ein Signal abgeben, welches den Verwender von seinem/ihrem Fehler informiert.
Außerdem, da die Einheit 1 und/oder der Vorverstärker 3 bescheidwissen welcher Signaltyp gemessen werden soll, kann ein Alarmsignal ausgelöst werden, falls der falsche Signaltyp gemessen wird.
In 4 ist ein Schnitt durch das Messpad 2 gezeigt. Das Pad 2 weist ein druckempfindliches Element 201 aus einem Material wie beispielsweise einer PVF-Schicht oder einem anderen Schichttyp auf, welcher eine elektrische Spannung in Erwiderung auf physikalische Bewegungen oder Druckänderungen erzeugt. Um das Element 201 ist eine Schutzmantel 202 eingerichtet.
Der Mantel 202 isoliert das Element 201 vor statischen Spannungen und anderen elektrischen Störungen. Das Pad 2 ist vorzugsweise ferner mit einem stossabsorbierenden Material 3 versehen, welches das Element 201 vor Schlägen schützt. Das Material 3 ist vorzugsweise ein Gummimaterial oder ein anderes geeignetes, flexibles und robustes Material.
Das Pad 1 weist einen Außenmantel aus einem wasserfesten Material 204 auf, welches verhindert, dass Flüssigkeit in Kontakt mit dem druckempfindlichen Element 201 kommt. Das Element 201 kann ferner mit der Einheit 1 über ein Kabel 205 kommunizieren, welches mit der Einheit 1 und dem Element 201 verbunden ist. Das Kabel 205 wird durch den Außenmantel 204 des Pads 2 hindurch durch eine wasserdichte Passage geführt.
In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform ist die Schnittstelle zwischen der Einheit 1 und dem Pad 2 drahtlos. Das Element 201 emittiert dann Signale an die Einheit 1 über ein drahtloses Modem oder Infrarot (IR)-Licht oder auf irgendeine andere geeignete Art und Weise.
Ein wie hierin beschriebenes, tragbares System kann sehr leichtgewichtig hergestellt sein und die Messteile des Systems, d. h. die Elektroden und ihr/ihre Vorverstärker und das Messpad sind daher einfach mitzunehmen, wenn ein Patient sich umherbewegen möchte, der sie verwendet. Dies gibt dem Patienten viel mehr Freiheit als das, was mit dem Stand der Technik erreicht werden kann.

Claims

Tragbares medizinisches Messsystem, aufweisend: – eine Mehrzahl von Sensoren (2) zum Messen physiologischer Parameter eines Patienten, – eine Datensammeleinheit (1), die einen Speicher (20) zum Speichern von Daten aufweist, die einer Langzeitmessung zugeordnet sind, und die mit den Sensoren zum Empfangen von Signalen von den Sensoren verbunden ist, wobei die Sensoren und die Datensammeleinheit von einer Person tragbar und an dieser montierbar sind, und – eine Überwachungseinheit (4), die im Abstand von der Datensammeleinheit angeordnet ist und über eine bidirektionale Kommunikationsverbindung mit der Datensammeleinheit kommuniziert, wobei der Speicher in der Datensammeleinheit dadurch von der Überwachungseinheit aus zugänglich wird, dadurch gekennzeichnet dass die Überwachungseinheit Mittel (3) aufweist, die dazu vorgesehen sind, um die Datensammeleinheit darüber fernzuinformieren, welcher von der Vielzahl von Parametern zu einer bestimmten Zeit gemessen werden soll.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Sensoren auch eingerichtet sind, physikalische Parameter zu messen.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Datensammeleinheit Mittel zum Analysieren gesammelter Daten aufweist.
System gemäß Anspruch 3, wobei Mittel zum Ausgeben eines Alarmsignals an den Analysemitteln angeschlossen sind.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Überwachungseinheit eingerichtet ist, Steuer- und Einricht-Signale an die Datensammeleinheit zu übermitteln.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Datensammeleinheit einen GPS-Sender zum Senden eines Positionssignals an die Überwachungseinheit aufweist zum kontinuierlichen Überwachen der Position des Patienten.
System gemäß Anspruch 1, welches eine Signalverstärker-Vorrichtung aufweist, die mit der Datensammeleinheit verbunden ist, die einen Identifikationsschaltkreis aufweist zur automatischen Identifikation des Verstärkers.
System gemäß Anspruch 7, wobei die Verstärker-Vorrichtung Mittel zum Speichern von Kalibrierungs-Daten aufweist.
System gemäß Anspruch 7, wobei die Verstärker-Vorrichtung einen Signalfilter aufweist, dessen Parameter in Erwiderung auf Steuersignale gesteuert werden können.
System gemäß Anspruch 1, welches ein druckempfindliches Element aufweist, dass aus einer Schicht gemacht ist, die eingerichtet ist, Druck-Änderungen in elektrische Signale umzuwandeln, und welches mit der Datensammeleinheit verbunden ist.
System gemäß Anspruch 10, wobei ein elastisches Material um die Schicht herum angeordnet ist.
System gemäß Anspruch 10, wobei die Schicht aus PVF (Polyvinylfluorid) ist.