Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung des Atmungszustandes, insbesondere von schlafenden Personen.The present invention relates to a device for monitoring the breathing condition,especially sleeping people.
Überwachungsvorrichtungen für verschiedene Körperfunktionen insbesondere für die Herz- und Hirnfunktionen eines Patienten, sind schon seit langem bekannt und werden in der Intensivmedizin sowie in der Chirurgie und Narkosemedizin umfangreich genutzt. Auch für die Atmungsfunktion eines Patienten gibt es bereits Überwachungsgeräte, welche den durch die Atmung erzeugten Luftstrom überwachen und die zum Beispiel entsprechende Strömungsmeßelemente aufweisen.Monitoring devices for various bodily functions especially for theHeart and brain functions of a patient have long been known and are in theIntensive care medicine, surgery and anesthetic medicine used extensively. Also for themRespiratory functions of a patient already exist, which are monitored by theMonitor breathing generated air flow and the corresponding flow measurement, for examplehave elements.
Derartige Überwachungsgeräte sind jedoch im allgemeinen nur in medizinischen Einrichtungen, wie zum Beispiel Krankenhäusern, einsetzbar und verwendbar und sie sind relativ aufwendig, teuer und erfordern die Benutzung und Bedienung durch fachkundiges Personal.However, such monitoring devices are generally only in medical facilities,such as hospitals, usable and usable and they are relatively expensive,expensive and require the use and operation by skilled personnel.
Während der letzten Jahre ist jedoch eine Krankheit zunehmend mehr in den Blickpunkt der medizinischen und auch der nicht-medizinischen Öffentlichkeit gelangt, die allgemein als Schlafapnoe bezeichnet wird und die einen Zustand beschreibt, bei welchem die Atmung einer schlafenden Person für einen ungewöhnlich langen Zeitraum aussetzt, wobei dieser Zeitraum zum Beispiel zwischen 30 Sekunden und 2 bis 3 Minuten betragen kann. Sehr häufig sind von dieser Krankheit Personen betroffen, die während des Schlafes lange und intensiv schnarchen. Häufig sind an Schlafapnoe erkrankte Personen sich ihrer Krankheit nicht bewußt, da sie den Atemstillstand während des Schlafes nicht bewußt erleben. Erkannt wird diese Krankheit oftmals nur dadurch, daß die betroffenen Personen am morgen trotz einer voraufgegangenen, sehr langen und ruhigen Schlafperiode sich ausgesprochen müde und unausgeschlafen fühlen. Teilweise wird die Krankheit auch durch Partner erkannt, die mit der betroffenen Person gemeinsam in einem Zimmer schlafen.Over the past few years, however, an illness has become increasingly in the spotlightmedical and also the non-medical public, commonly referred to asIs called sleep apnea and describes a condition in which breathing is a suspends the sleeping person for an unusually long period of time, which periodfor example between 30 seconds and 2 to 3 minutes. Often are fromThis disease affects people who snore intensively for a long time during sleep.Often people suffering from sleep apnea are not aware of their illness because they have theDo not consciously experience respiratory arrest during sleep. This disease is recognizedoften only because the affected people in the morning despite a previousvery long and quiet sleep period feeling extremely tired and not well rested.Sometimes the disease is also recognized by partners who are with the person concernedsleep together in a room.
Während kurze Atemstillstandszeiten von zum Beispiel bis zu 20 Sekunden noch keine spürbaren Symptome auslösen und die Gesundheit eines Patienten im allgemeinen nicht beeinträchtigen, können die längeren, unbewußten Atempausen während des Schlafes durchaus zu gefährlichen Sauerstoffmangelzuständen führen, die nicht nur die bereits erwähnten Symptome des sich zerschlagen und unausgeschlafen Fühlens hervorrufen, sondern mittel- und langfristig auch ernsthafte körperliche Schäden verursachen können und das Herz-Kreislaufsystem ebenso wie alle auf Sauerstoffunterversorgung empfindlich reagierenden Organe, wie zum Beispiel das Gehirn, in Mitleidenschaft ziehen können.During short breath stoppages of up to 20 seconds, for example, none yettrigger noticeable symptoms and a patient's health in generalcan affect the longer, unconscious pauses in breathing during sleeplead to dangerous oxygen deficiency states that not only those alreadymentioned symptoms of being battered and feeling sleepy, butcan also cause serious physical damage in the medium and long term and the heartCirculatory system as well as all those sensitive to oxygen deficiencyOrgans, such as the brain, can be affected.
Bei derartigen Patienten wäre es also sinnvoll, den Atmungszustand während der Nacht bzw. während des Schlafes dieser Personen kontinuierlich zu überwachen und dafür zu sorgen, daß keine übermäßig langen Atempausen auftreten. Das kurzzeitige Aufwecken der betreffenden Person, welches mitunter kauf bewußt wahrgenommen wird, reicht bereits aus, um die Atmung wieder in Gang zu setzen. Bisher ist dies jedoch nur in speziell eingerichteten Krankenhausstationen und/oder sogenannten Schlaflabors möglich. Die Plätze dieser Stationen und Schlaflabors reichen aber bei weitem nicht aus, um alle von dieser Krankheit betroffenen Personen angemessen zu versorgen und es wäre überdies aus Kostengründen auch kaum möglich, die Zahl derartiger Schlafplätze der Zahl der von dieser Krankheit betroffenen Personen anzupassen, abgesehen davon, daß Schlafen außerhalb der eigenen Wohnung mit sehr viel Umständen verbunden ist und erhebliche psychische Belastungen nicht nur für die betroffene Person, sondern auch für dessen Familie und Angehörige bedeuten würde.With such patients it would make sense to check the breathing status during the night orcontinuously monitor and ensure during the sleep of these people thatno excessive breathing pauses occur. The brief waking up of the concernedA person who is consciously aware of a purchase is already sufficient toTo start breathing again. So far, however, this is only in specially designedHospital stations and / or so-called sleep laboratories possible. The places of these stationsand sleep laboratories are far from sufficient to cover everyone affected by this diseaseTo adequately care for people and it would also hardly be for cost reasonspossible the number of such sleeping places the number of those affected by this diseaseAdapt people, besides having sleeping outside of their own homea lot of circumstances is connected and significant psychological stress not only for thataffected person, but also for his family and relatives.
Es besteht daher ein Bedarf an einer möglichst einfach aufgebauten Vorrichtung, welche den Atmungszustand einer Person überwacht und gegebenenfalls bei allzu langen Atempausen ein Signal oder einen Alarm erzeugt, die direkt oder indirekt dazu führen, daß die betroffene Person kurzzeitig aufwacht bzw. daß die Atmung der Person sofort wieder einsetzt. Eine ent sprechende Vorrichtung sollte möglichst einfach aufgebaut und robust sein, so daß sie die betroffenen Personen selbst anlegen und benutzen können, ohne daß es hierfür fachkundiger Anleitung und Hilfe bedarf. Außerdem sollte die Vorrichtung so beschaffen sein, daß sie den Schlaf eines Patienten möglichst wenig oder überhaupt nicht stört, sie sollte also insbesondere möglichst klein und einfach am Körper anbringbar sein. Auch Bewegungen der betroffenen Person im Schlaf sollten die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung nach Möglichkeit nicht beeinträchtigen und darüberhinaus sollten solche Bewegungen auch ohne weiteres für den Patienten möglich sein, ohne daß er dabei durch die Vorrichtung gestört wird.There is therefore a need for a device which is as simple as possible and whichA person's breathing condition is monitored and, if necessary, a breathing pause takes too longSignal or alarm generated that directly or indirectly cause the person concernedwakes up briefly or that the person's breathing immediately starts again. An ent speaking device should be as simple as possible and robust, so that itAffected persons can create and use them themselves without it being more specializedInstructions and help needed. In addition, the device should be designed so that itA patient's sleep as little as possible or not at all, so it should in particularbe as small and easy to attach to the body. Even movements of those affectedWhenever possible, people in their sleep should not be able to use the deviceimpair and moreover such movements should also be easy for thePatients are possible without being disturbed by the device.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher gegenüber dem bisher bekannten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen zu schaffen, welche in sehr einfacher Weise durch Schlafapnoiker selbst verwendet werden kann. Außerdem sollte die Vorrichtung möglichst funktionssicher sein und zuverlässig dann ein Wecksignal bzw. Alarmsignal liefern, wenn die Atmung der betreffenden Person für einen Zeitraum ausgesetzt hat, der einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt.The present invention is therefore compared to the previously known prior artTask to create a device with the features mentioned above,which can be used in a very simple manner by sleep apnea patients themselves.In addition, the device should be as reliable as possible and then reliableProvide wake-up signal or alarm signal when the person's breathing is for oneSuspended period that exceeds a predetermined limit.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an der Vorrichtung mindestens zwei Elemente vorgesehen sind, die durch die beim Atmen erzeugte Bewegung des Brustkorbes relativ zueinander bewegt werden, wobei ein, vorzugsweise elastisches, Rückstellelement derart vorgesehen ist, daß es die beiden Elemente wieder in Richtung der vorherigen Ausgangsstellung zurückbewegt, wobei mindestens eine der vorgenannten Relativbewegungen entweder ein Uhrwerk antreibt und/oder einen Zähler zurückstellt, wobei das Uhrwerk bzw. der Zähler derart ausgestaltet sind, daß sie beim Ausbleiben der erwähnten Relativbewegungen ein Anzeige- bzw. Alarmsignal auslösen.This object is achieved in that at least two elements on the deviceare provided relative by the movement of the chest generated during breathingare moved towards each other, a, preferably elastic, restoring element of this typeit is intended that it return the two elements towards the previous outputposition moved back, with at least one of the aforementioned relative movements eitherdrives a clockwork and / or resets a counter, the clockwork or the counterare designed in such a way that if the relative movements mentioned do not occurTrigger display or alarm signal.
Erfindungsgemäß sind also sowohl eine stärker mechanisch als auch eine stärker elektronisch geprägte Variante denkbar, wobei allerdings beide Varianten sowohl mechanische als auch elektrische bzw. elektronische Komponenten aufweisen. Die stärker mechanisch geprägte Variante weist ein (mechanisches) Uhrwerk auf, welches zum Beispiel durch einen elastischen Energiespeicher, wie zum Beispiel eine Feder, angetrieben wird. Der elastische Energiespeicher und das Uhrwerk sind dabei so angeordnet, daß spätestens bei einer vollständigen Erschöpfung des elastischen Energiespeichers, vorzugsweise kurz bevor dieser Erschöpfungszustand erreicht ist, der Alarm ausgelöst wird. Die Relativbewegungen zwischen den genannten Elementen werden dabei so umgesetzt, daß der elastische Energiespeicher immer wieder geladen bzw. aufgezogen wird. In der Praxis kann dies zum Beispiel durch einen Ratschenmechanismus geschehen, bei welchem ein Zahnrad mit einer Sperrklinke vorgesehen ist, die einen Antrieb des Zahnrades nur in einer Richtung zuläßt, wobei diese Richtung auch die Aufzugsrichtung für eine mit dem Zahnrad verbundene Feder ist. Das Ratschenzahnrad ist mit dem einen Element verbunden und ein Eingriffselement, wie zum Beispiel eine Zahnstange, die mit dem Zahnrad in und außer Eingriff treten kann, ist mit dem anderen Element verbunden. Die Zahnstange kann zum Beispiel federnd gelagert sein, so daß sie während einer Relativbewegung zu dem Zahnrad, in einer Richtung, in welcher das Zahnrad gesperrt ist, außer Eingriff mit diesem tritt, während in der Gegenrichtung das Zahnrad von der Zahnstange angetrieben wird. Dabei kann es zweckmäßig sein, die Hubbewegung der Zahnstange oder allgemein die Antriebsbewegung des Ratschenmechanismus zu begrenzen, so daß unabhängig von dem jeweiligen "Hub der Relativbewegung" bei jedem Atemzug einer Person der Antrieb bzw. der elastische Energiespeicher immer um den gleichen Betrag gespannt bzw. geladen wird. Die Hubbegrenzung könnte zum Beispiel in Form von Anschlägen vorgesehen werden, welche die Bewegung der Zahnstange relativ zum Antriebszahnrad begrenzen, während die Zahnstange an dem ersten Element in einer Führung gelagert ist, welche die Zahnstange nur über Reibung mitnimmt, wobei die Reibung bzw. die Reibungskraft größer ist als der Antriebswiderstand des Antriebszahnrades, jedoch überwunden wird, wenn die Zahnstange an ihre jeweiligen Endanschläge stößt.According to the invention, both are more mechanical and more electronicEmbossed variant is conceivable, although both variants are both mechanical andhave electrical or electronic components. The more mechanically shapedVariant has a (mechanical) clockwork, which, for example, by an elasticEnergy storage, such as a spring, is driven. The elastic energy storageand the clockwork are arranged so that at the latest when a completeExhaustion of the elastic energy store, preferably shortly before this exhaustioncondition is reached, the alarm is triggered. The relative movements between thementioned elements are implemented so that the elastic energy storage alwaysis loaded or re-loaded. In practice, this can be done, for example, by aRatchet mechanism happen in which a gear is provided with a pawl is, which allows the gearwheel to be driven in one direction only, this direction alsois the direction of winding for a spring connected to the gear. The ratchet gear isconnected to one element and an engagement element, such as a rack,which can engage and disengage with the gear is with the other elementconnected. The rack can, for example, be resiliently mounted, so that during aRelative movement to the gear, in a direction in which the gear is locked,disengages from it while moving in the opposite direction from the rackis driven. It may be expedient, the lifting movement of the rack orgenerally limit the drive movement of the ratchet mechanism so that independentthe drive from the respective "stroke of the relative movement" with each breath of a personor the elastic energy store is always tensioned or charged by the same amountbecomes. The stroke limitation could be provided, for example, in the form of stops,which limit the movement of the rack relative to the drive gear while theRack is mounted on the first element in a guide which the rack onlytakes over friction, the friction or the frictional force is greater than thatDrive resistance of the drive gear, however, is overcome when the rackhits their respective end stops.
Alternativ könnte auch eine Rutschkupplung für den elastischen Energiespeicher in Form einer Feder oder dergleichen vorgesehen werden, wodurch der Betrag an gespeicherter Energie in der Feder bzw. dem elastischen Energiespeicher ebenfalls begrenzt wird. Die Begrenzung der maximal in dem elastischen Energiespeicher speicherbaren Energie führt dazu, daß der Erschöpfungszustand des elastischen Energiespeichers innerhalb einer definierten Zeit erreicht wird, wenn nicht eine weitere Antriebs- bzw. Spannbewegung auftritt. Diese Zeitspanne sollte geeignet bemessen sein und zum Beispiel 20 oder 30 Sekunden nicht übersteigen.Alternatively, a slip clutch could also be used for the elastic energy storeSpring or the like can be provided, whereby the amount of energy stored inthe spring or the elastic energy store is also limited. Limiting themaximum energy that can be stored in the elastic energy storage means that theThe state of elasticity of the elastic energy store is reached within a defined timeunless another drive or tensioning movement occurs. That period shouldbe suitably dimensioned and, for example, do not exceed 20 or 30 seconds.
Die stärker elektrisch oder elektronisch geprägte Variante der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß erste und zweite elektrische Kontakte bzw. Elektroden vorgesehen sind, die in Richtung der Relativbewegung einen festen Abstand zueinander haben und die an einem der ersten und zweiten Elemente angebracht sind. Eine dritte Elektrode greift in den Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Elektrode ein und ist an dem anderen der ersten und zweiten Elemente angeordnet. Die Relativbewegung zwischen den ersten und zweiten Elementen führt dann dazu, daß die dritte Elektrode mal mit der ersten und mal mit der zweiten Elektrode in Kontakt tritt. Dieser Kontakt der Elektroden kann dann zum Beispiel jeweils einen Zähler zurücksetzen, der praktisch einem Zeitmesser oder einer Stoppuhr entspricht. Eine mit dem Zähler verbundene Auswerteelektronik ist so eingestellt, daß sie das Alarmsignal auslöst, sobald der Zähler einen bestimmten Wert erreicht hat, wobei der Zähler auch ein herabzählender Zähler sein kann, der durch die erwähnten elektrischen Kontakte immer auf einen festen Wert gesetzt wird und dann bis Null herabzählt und bei Erreichen des Wertes "Null" den Alarm auslöst. Auch bei dieser Vorrichtung ist zweckmäßigerweise eine Ausgleichsvorrichtung für Variationen des Hubes der Relativbewegungen vorgesehen. Diese Ausgleichsvorrichtung kann zum Beispiel in einem geführten Schlitten bestehen, an welchem die ersten und zweiten Elektroden oder aber die dritte Elektrode befestigt sind, während der Schlitten in Richtung der zwischen den ersten und zweiten Elementen auftretenden Relativbewegung in einer Führung mit einer gewissen Reibung geführt ist. Dabei sollte die Reibungskraft immer ausreichen, die an dem Schlitten angeordneten Elektroden jeweils mit dem Schlitten zu bewegen, bis sie mit der entsprechenden Gegenelektrode in Kontakt treten. Wird der Kontaktdruck erhöht, kann der Schlitten in der Führung unter Überwindung der betreffenden Reibungskraft verschoben werden. Auf diese Weise kann man den Abstand zwischen dem beiden ersten und zweiten Elektroden relativ klein halten, zum Beispiel in einer Größenordnung von 3 bis 5 mm, ohne daß die Relativbewegung zwischen den ersten und zweiten Elementen auf dieses Maß begrenzt ist.The more electrically or electronically shaped variant of the present invention providesthat first and second electrical contacts or electrodes are provided in the directionof the relative movement have a fixed distance from each other and which on one of the first andsecond elements are attached. A third electrode reaches into the space betweenof the first and second electrodes and is on the other of the first and secondElements arranged. The relative movement between the first and second elements leadsthen that the third electrode with the first and sometimes with the second electrode inContact occurs. This contact of the electrodes can then, for example, each be a counterreset that practically corresponds to a timepiece or a stopwatch. One with theThe evaluation electronics connected to the counter is set so that it triggers the alarm signal, as soon as the counter has reached a certain value, the counter also a forthcan be a counting counter, always connected to one by the electrical contacts mentionedfixed value is set and then counts down to zero and when the value "zero" is reachedAlarm triggers. A compensating device is also expedient in this deviceprovided for variations in the stroke of the relative movements. This balancercan for example consist of a guided carriage on which the first and secondElectrodes or the third electrode are attached while the carriage is in the direction ofrelative movement occurring between the first and second elements in a guidewith a certain amount of friction. The frictional force should always be sufficientelectrodes arranged on the sled move with the sled until they move withthe corresponding counter electrode. If the contact pressure is increased, theCarriage moved in the guide while overcoming the relevant frictional forcebecome. This way you can see the distance between the first two and the secondKeep electrodes relatively small, for example in the order of 3 to 5 mm, withoutlimits the relative movement between the first and second elements to this levelis.
Die Auswerteelektronik ist dabei so ausgestaltet, daß sie den Zähler herabsetzt, sobald die dritte Elektrode entweder mit der ersten oder der zweiten Elektrode Kontakt hat, anschließend den Zähler aber nur dann herabsetzt, wenn ein Kontakt der dritten Elektrode mit der jeweils anderen der ersten und zweiten Elektrode auftritt. Entsprechende Elektronikschaltungen sind ohne weiteres verfügbar. Dies bedeutet, daß es nicht ausreicht, wenn die dritte Elektrode für längere Zeit mit einer der ersten oder zweiten Elektroden in Anlage bleibt, da nach dem ersten Inkontakttreten der Zähler zwar herabgesetzt wird, dann aber kontinuierlich und unabhängig von der Dauer des Kontaktes mit seiner Zählung beginnt und diese fortsetzt, bis der Kontakt der dritten Elektrode mit der jeweils anderen Elektrode hergestellt wird, wobei der Herabsetzungs- und Zählvorgang erneut beginnt.The evaluation electronics is designed so that it lowers the counter as soon as thethird electrode is in contact with either the first or the second electrode, thenbut only lowers the counter when the third electrode comes into contact with theother of the first and second electrodes occurs. Corresponding electronic circuits arereadily available. This means that it is not sufficient if the third electrode forstays in contact with one of the first or second electrodes for a long time, since after the firstContacting the counter is reduced, but then continuously and independentlyon the duration of the contact begins with his count and continues until the contactthe third electrode is produced with the other electrode, the reductionThe counting and counting process starts again.
Die genannten Komponenten können alle in einem einfachen, flachen Gehäuse untergebracht werden, einschließlich des Führungsschlittens und der Elektroden sowie einer Alarmvorrichtung, die zum Beispiel einen in der Lautstärke einstellbaren und mehr oder weniger schrillen Ton erzeugt. In dem Gehäuse ist entweder das Paar aus den ersten und zweiten Elektroden oder aber die dritte Elektrode an einem beweglich in dem Gehäuse geführten Element aufgenommen, welches an einem Ende eines um den Brustkorb einer Person zu legenden Bandes befestigt wird. Das andere Ende dieses Bandes wird mit dem anderen Ende des Gehäuses verbunden. Das Band ist vorzugsweise in seiner Länge einstellbar, kann zum Beispiel auch zweiteilig ausgebildet und über einen Klettverschluß verbindbar sein. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn das Band zweilagig ausgebildet wird, bzw. eine Unterlage hat, auf welcher es leicht gleiten kann, damit durch die von der Brustkorbdehnung beim Atmen erzeugte Relativbewegung der Bandenden möglichst kein Reibungskontakt des Bandes auf der Haut des Patienten entsteht. Zum Beispiel kann der Patient ein loses, leicht dehnbares und glattes Band um den Brustkorb legen, auf welches dann das nicht oder nur geringfügig dehnbare Band der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgelegt wird.The components mentioned can all be housed in a simple, flat housingincluding the carriage and electrodes, and an alarmdirection, for example a volume adjustable and more or less shrillProduces sound. In the housing is either the pair of the first and second electrodesor the third electrode on an element guided movably in the housingrecorded which is placed at one end of a person's chestTape is attached. The other end of this volume is connected to the other end of theHousing connected. The length of the band is preferably adjustable, for example also be formed in two parts and can be connected via a Velcro fastener. Furthermore, it canbe useful if the tape is formed in two layers or has a base onwhich it can slide easily, so by the chest strain when breathinggenerated relative movement of the tape ends as possible no frictional contact of the tape on theSkin of the patient arises. For example, the patient can be a loose, easily stretchable andPlace a smooth band around the rib cage, on which then not or only slightlystretchable tape of the device according to the invention is placed.
Die stärker mechanisch geprägte Variante hat dabei den Vorteil, daß sie im allgemeinen einen geringeren elektrischen Energiebedarf hat, tatsächlich wird elektrische Energie nur für das Erzeugen des Alarmsignales selbst benötigt, während die übrige Energie für den Betrieb des Uhrwerkes allein durch die Brustkorbbewegungen des Patienten geliefert wird. Die elektronische Variante hat dagegen den Vorteil einer möglicherweise geringeren Störanfälligkeit und einer womöglich auch kostengünstigeren Herstellung.The more mechanically shaped variant has the advantage that it is generally onehas lower electrical energy requirements, in fact electrical energy is only used for thatGenerate the alarm signal itself while the remaining energy is required to operate theClockwork is delivered solely by the patient's chest movements. The elecThe tronic variant, on the other hand, has the advantage of being less susceptible to faultsand possibly also a cheaper production.
Die Energieversorgung in Form einer Batterie oder eines Akkus kann unmittelbar an der Vorrichtung vorgesehen sein, eventuell kann jedoch auch ein Kabel zu einem etwas größeren und unhandlichen elektrischen Energiespeicher geführt werden, falls sich dies als notwendig erweisen sollte. Es versteht sich, daß zusätzlich auch Einrichtungen zum Ein- und Ausschalten, zur Überprüfung des Ladezustandes etc. vorhanden sein sollten. Darüberhinaus ist klar, daß die Vorrichtung nicht auf den privaten Gebrauch beschränkt ist, sondern ebenso gut auch in Krankenhäusern, auf Intensivstationen und in Schlaflabors Verwendung finden kann und dort kompliziertere Gerätschaften ersetzen kann. Dabei muß auch nicht notwendigerweise ein Alarmsignal ausgelöst werden, sondern das ausgelöste Signal kann auch lediglich eine Anzeige bzw. ein Signal für ein Aufzeichnungsgerät oder für medizinisches Personal liefern, das je nach Bedarf einschreiten kann.The energy supply in the form of a battery or rechargeable battery can be connected directly to theDevice may be provided, but possibly a cable to a slightly larger oneand unwieldy electrical energy storage devices, if this proves to be necessaryshould prove. It goes without saying that in addition devices for switching on and off,to check the state of charge etc. should be available. Furthermore, it is clear thatthe device is not limited to private use, but also just as well inHospitals, intensive care units and sleep laboratories can be used and therecan replace more complicated equipment. It does not necessarily have to be aAlarm signal can be triggered, but the triggered signal can also only be a displayor provide a signal for a recording device or for medical personnel, depending onCan intervene.
Darüberhinaus versteht es sich, daß die Vorrichtung nicht nur bei Menschen, sondern auch bei Tieren, zum Beispiel bei Tierkliniken eingesetzt werden könnte oder daß mit einer solchen Vorrichtung auch der Bewegungs- und Betriebszustand von Maschinen überwacht werden könnte.Furthermore, it is understood that the device not only in humans, but also inAnimals, for example, could be used in veterinary clinics or with suchThe device also monitors the movement and operating status of machinescould.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsformen und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:Further advantages, features and possible uses of the present invention will become apparentclear from the following description of two preferred embodiments and theassociated figures. Show it:
Fig. 1 eine mechanische Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Ratschenmechanismus und einem Uhrwerk undFig. 1 shows a mechanical variant of the device according to the invention with a rat's mechanism and a clockwork and
Fig. 2 eine elektronische Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung.Fig. 2 shows an electronic variant of the device according to the invention.
Die Funktionsweise der Erfindung und die konkreten Ausführungsformen sind in den Figuren lediglich grob schematisch wiedergegeben. Die Figuren stellen keine Konstruktionszeichnungen dar. Man erkennt inFig. 1 die beiden Enden1,2 eines um den Brustkorb eines Patienten herumzulegenden, im wesentlichen nicht-dehnbaren Bandes, das vorzugsweise jedoch in seiner Gesamtlänge verstellbar sein sollte. Es versteht sich, daß das Band auch mehrteilig sein kann, für die Benutzung jedoch die beiden Bandenden1,2 effektiv miteinander verbunden sind, so daß sie, wenn das Band fest um den Brustkorb eines Patienten herumgelegt ist, durch die beim Atmen auftretenden Dehnungsbewegungen des Brustkorbes auseinanderbewegt werden, während ein elastisches Rückstellelement, das hier schematisch als Feder3 dargestellt ist, jedoch ohne weiteres auch ein Stück elastisches Band sein kann, die beiden Enden1,2 wieder zusammenzieht, sobald die Person bzw. der Patient ausatmet und der Brustkorb der Person sich dabei wieder leicht zusammenzieht.The mode of operation of the invention and the specific embodiments are only roughly shown schematically in the figures. The figures do not represent construction drawings. InFIG. 1 the two ends1 ,2 of an essentially inextensible band which is to be placed around the chest of a patient, but which should preferably be adjustable in its entire length, can be seen. It is understood that the band can also be in several parts, but for use, the two ends of the band1 ,2 are effectively connected to each other, so that when the band is firmly wrapped around the chest of a patient, by the stretching movements of the breathing that occur Chest be moved apart, while an elastic return element, which is shown schematically here as spring3 , but can also be a piece of elastic band, pulls the two ends1 ,2 together again as soon as the person or patient exhales and the chest of The person contracts slightly again.
Diese Relativbewegungen der beiden Bandenden1,2 werden einerseits übertragen auf eine wiederum nur schematisch dargestellte Zahnstange11, die an dem Bandende1 am Punkt10 gelenkig befestigt ist, sowie auf einen Ratschenmechanismus6, der über eine entsprechende Halterung an dem Ende2 des Bandes befestigt ist. Dabei können beide Bandenden1,2 zum Beispiel in einem gemeinsamen, hier nicht dargestellten Gehäuse der Vorrichtungen enden, welches die relative Position des Ratschenmechanismus6 und der Zahnstange11 derart sicherstellt, daß die Zahnstange11 immer mit dem Antriebsritzel7 des Ratschenmechanismus6 in Eingriff treten kann. Der Ratschenmechanismus besteht aus dem eben bereits erwähnten Antriebsritzel7, welches asymmetrische Zähne aufweist, sowie aus einer Sperrklinke8, welche mit den Zähnen des Antriebsritzels7 in Eingriff treten kann und über eine Feder9 in Eingriffsrichtung vorgespannt ist. Die Zähne weisen eine gegenüber dem Umfang des Antriebsritzels7 sehr steile Flanke und einer gegenüber dieser Umfangsrichtung relativ flache Flanke auf. Das Gleiche gilt auch für den Zahn der Sperrklinke8 und ebenso auch für die Zähne der Zahnstange11. Dabei tritt die steile Seite der Zähne des Antriebsritzels7 und der Sperrklinke8 miteinander in Eingriff, wenn das Antriebsritzel sich in Sperrichtung bewegt während die steile Seite der Zähne der Zahnstange7 mit der steilen Seite der Zähne des Antriebsritzels7 in Eingriff tritt, wenn eine Bewegung des Ritzels7 in Antriebsrichtung erfolgt. Wenn die Zahnstange11 in einer Richtung bewegt wird (inFig. 1 nach rechts), in welcher bei Eingriff der Zähne eine Bewegung des Antriebsritzels7 in Sperrichtung erfolgen müßte, so wird dies durch die Sperrklinke8 verhindert, während dann die flachen Flanken der Zähne des Antriebsritzels und der Zahnstange11 miteinander in Eingriff kommen und die Zahnstange gegen die Kraft einer Druckfeder12 auslenken, so daß die Zähne von Zahnstange und Antriebsritzel außer Eingriff treten können. Zu diesem Zweck ist die Zahnstange11, wie bereits erwähnt, bei 10 gelenkig an dem Bandende1 bzw. einem mit dem Bandende1 fest verbundenen Teil angebracht.These relative movements of the two band ends1 ,2 are transmitted, on the one hand, to a rack11 , which is in turn only shown schematically, which is articulated to the band end1 at point10 , and to a ratchet mechanism6 , which is fastened to the end2 of the band via a corresponding holder is. Both ends of the band1 ,2 can end, for example, in a common housing of the devices, not shown here, which ensures the relative position of the ratchet mechanism6 and the rack11 such that the rack11 always engages with the drive pinion7 of the ratchet mechanism6 can. The ratchet mechanism consists of the drive pinion7 just mentioned, which has asymmetrical teeth, and a pawl8 , which can engage the teeth of the drive pinion7 and is biased in the direction of engagement by a spring9 . The teeth have a very steep flank with respect to the circumference of the drive pinion7 and a flank that is relatively flat with respect to this circumferential direction. The same applies to the tooth of the pawl8 and also to the teeth of the rack11 . Here, the steep side of the teeth of the drive pinion7 and the pawl8 engage with each other when the drive pinion moves in the reverse direction, while the steep side of the teeth of the rack7 engages with the steep side of the teeth of the drive pinion7 when movement of the pinion7 in the drive direction. If the toothed rack11 is moved in one direction (to the right inFIG. 1), in which a movement of the drive pinion7 in the locking direction should take place when the teeth engage, this is prevented by the pawl8 , during which time the flat flanks of the teeth of the drive pinion and the rack11 engage with each other and deflect the rack against the force of a compression spring12 so that the teeth of the rack and drive pinion can disengage. For this purpose, the rack11 is , as already mentioned, articulated at 10 to the band end1 or a part firmly connected to the band end1 .
Durch die Drehung des Antriebsritzels7 wird ein elastischer Energiespeicher5, der hier wiederum nur schematisch als Zug- oder Druckfeder angegeben ist, vorgespannt, wobei in der Praxis eine solche Feder zweckmäßigerweise als Spiralfeder ausgebildet wäre. Diese Feder5 ist wiederum mit einem Uhrwerk4 verbunden, welches durch die Feder5 angetrieben wird und durch seinen Lauf die Feder5 innerhalb einer durch die konkrete Ausgestaltung des gesamten Mechanismus definierten Zeit entspannt. An dem Uhrwerk oder, was vorzuziehen ist, an der Feder5, kann ein elektrischer Kontakt vorgesehen werden, der nur im Falle einer fast völligen Entspannung der Feder5 schließt und dann ein Alarmsignal an der Alarmeinrichtung13 auslöst. Es versteht sich, daß das Auslösen der Alarmeinrichtung13 anstelle durch das Schließen eines elektrischen Kontaktes auch durch das Öffnen eines elektrischen Kontakte erfolgen könnte.The rotation of the drive pinion7 preloads an elastic energy store5 , which in turn is only shown schematically as a tension or compression spring, in practice such a spring would expediently be designed as a spiral spring. This spring5 is in turn connected to a clockwork4 which is driven by the spring5 and the spring5 relaxes due to its running within a time defined by the specific design of the entire mechanism. On the clockwork or, what is preferable, the spring5 , an electrical contact can be provided, which closes only in the event of an almost complete relaxation of the spring5 and then triggers an alarm signal on the Alarmein device13 . It goes without saying that the triggering of the alarm device13 could also take place by opening an electrical contact instead of closing an electrical contact.
Der Ratschenmechanismus oder aber die gelenkige Halterung für die Zahnstange11 könnte zwecks Anpassung an Variationen des Hubes der Relativbewegung auch jeweils in einer Reibungsführung verschiebbar an dem Element1 bzw. dem Element2 befestigt sein. Gleichzeitig sollten dabei aber Anschläge vorgesehen sein, welche die Verschiebung entsprechender Halterungen für die Zahnstange11 oder aber den Ratschenmechanismus6 begrenzen. Konkret kann es beispielsweise geschehen, daß sich bei einem um den Brustkorb des Patienten gelegten Band der mittlere Abstand zwischen den beiden Enden1 und2 ändert, wenn sich der Patient während des Schlafes zum Beispiel vom Rücken auf die Seite dreht, oder umgekehrt. Um zu verhindern, daß dann die Zahnstange11 vollständig außer Eingriff mit dem Antriebsritzel7 kommt, würde bei einer stärkeren Auseinanderbewegung der Enden1,2 zum Beispiel einfach die Halterung in einer entsprechenden Führung verschoben, um diese Differenz auszugleichen, wenn ein Anschlag verhindert, daß die Zahnstange11 vollständig aus dem Eingriffsbereich des Antriebsritzels7 herausgezogen wird. Gleichzeitig reicht jedoch die Reibungskraft in der Führung der entsprechenden Halterung aus, um weiterhin die beim Atmen auftretenden Relativbewegungen der Elemente1 und2 auf die Zahnstange11 zu übertragen, um dadurch das Antriebsritzel7 anzutreiben.The ratchet mechanism or the articulated holder for the rack11 could also be slidably attached to the element1 or the element2 in order to adapt to variations in the stroke of the relative movement. At the same time, however, stops should be provided which limit the displacement of corresponding holders for the rack11 or the ratchet mechanism6 . Specifically, it can happen, for example, that the mean distance between the two ends1 and2 changes with a band placed around the patient's chest when the patient turns from sleep to side, for example, or vice versa during sleep. In order to prevent the rack11 from completely disengaging from the drive pinion7 , for example, if the ends1 ,2 were moved more apart, the holder would simply be moved in a corresponding guide to compensate for this difference if a stop prevented that the rack11 is completely pulled out of the engagement area of the drive pinion7 . At the same time, however, the frictional force in the guide of the corresponding holder is sufficient to continue to transmit the relative movements of the elements1 and2 that occur during breathing to the rack11 , in order to thereby drive the drive pinion7 .
Ein ähnlicher und im einzelnen genauer dargestellter Ausgleichsmechanismus für Hubvariationen wird anschließend noch in Verbindung mitFig. 2 dargestellt.A similar and in more detail illustrated compensation mechanism for Hubvariatio NEN is still shown in connection withFIG. 2.
Fig. 2 zeigt die elektronische Variante der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung. Man erkennt inFig. 2, daß das linke Ende1 eines Bandes mit einem Gehäuse21 verbunden ist, welches gleichzeitig auch Teil einer Führung für einen Schlitten22 bildet, während der andere Teil dieser Führung durch einen Führungssteg23 gebildet wird. An dem Schlitten22 sind zwei Elektroden15,16 befestigt, welche in Richtung der Relativbewegung zwischen den Elementen1 und2, die in den Figuren jeweils von rechts nach links erfolgt einen festen, vorgegebenen Abstand zueinander haben. In den Zwischenraum zwischen den Elektroden15,16 greift eine Elektrode17 ein, welche an dem rechten Bandende2 befestigt ist. Das Bandende2 ist außerdem mit einem Führungsabschnitt24 in dem Gehäuse21 in Richtung der Relativbewegung beweglich geführt.FIG. 2 shows the electronic version of the monitoring device according to the invention. It can be seen inFig. 2, that the left end of a band1 is connected to a housing21 which also forms part of a guide for a carriage22, while the other part is the guide formed by a guide web23. Two electrodes15 ,16 are fastened to the carriage22 and have a fixed, predetermined spacing from one another in the direction of the relative movement between the elements1 and2 , which takes place from right to left in the figures. An electrode17 , which is fastened to the right end2 of the band, engages in the space between the electrodes15 ,16 . The tape end2 is also movably guided in the direction of relative movement by a guide section24 in the housing21 .
Alle Elektroden15,16,17 sind über isolierte Kabel18,19,20, deren Anordnung und Länge die Relativbewegungen der Elektroden15,16,17 in dem erforderlichen Maß zulassen, mit der Auswerteelektronik14 verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die elektrischen Anschlußkabel18,19 für die Elektroden15,16 am Ende des Schlittens22 herausgeführt dargestellt und verlaufen durch eine seitliche Aussparung in der Führung23 zu der Auswerteelektronik14. Es versteht sich jedoch, daß diese Kabel ebenso gut auch direkt zu den Elektroden15,16 geführt sein könnten, wie dies im Falle des Kabels20 für die Elektrode17 dargestellt ist.All electrodes15 ,16 ,17 are connected to the evaluation electronics14 via insulated cables18 ,19 ,20 , the arrangement and length of which permit the relative movements of the electrodes15 ,16 ,17 to the required extent. In the present exemplary embodiment, the electrical connection cables18 ,19 for the electrodes15 ,16 are shown led out at the end of the slide22 and run through a lateral recess in the guide23 to the evaluation electronics14 . However, it goes without saying that these cables could also be routed directly to the electrodes15 ,16 , as is shown in the case of the cable20 for the electrode17 .
Die beiden Enden1,2 sind wieder durch ein elastisches Rückstellelement3 miteinander verbunden, das hier schematisch als Zugfeder3 dargestellt ist, welche einerseits an dem Gehäuse21 und andererseits an der Führung24 angreift, die wiederum mit den Enden1 bzw.2 des Bandes verbunden sind. Bei einer Vergrößerung des Abstandes der Enden1,2 tritt die Elektrode17 mit der Elektrode16 in Kontakt. Durch den so geschlossenen Kontakt wird ein Zähler der Auswerteelektronik14 auf einen Startwert zurückgesetzt. Beim anschließenden Aufeinanderzubewegen der Bandenden1,2, das durch das elastische Rückstellelement3 bewirkt wird, wenn der Patient zum Beispiel ausatmet, wird der Kontakt zwischen den Elektroden16,17 getrennt und die Elektrode17 kann nach einer entsprechenden Aufeinanderzubewegung der Enden1,2 mit der Elektrode15 in Kontakt treten. Der Abstand zwischen den Elektroden15,16 wird dabei relativ gering gewählt, so daß schon relativ geringfügige Dehnungen und Wiederzusammenziehungen des Brustkorbes abwechselnd den Kontakt der Elektrode17 mit der Elektrode16 und mit der Elektrode15 auslösen. Jedesmal zu Beginn eines solchen Kontaktes wird der elektronische Zähler in der Auswerteeinrichtung14 auf seinen Startwert herabgesetzt. Dies gilt jedoch nur für den Beginn bzw. Moment des Inkontakttretens, nicht jedoch bei fortgesetztem Kontakt zwischen den Elektroden17,16 bzw.17,15. Bei fortgesetztem Kontakt läuft der Zähler weiter, was man zum Beispiel dadurch erreichen kann, daß gleichzeitig mit dem Herabsetzen des Zählers auf seinen Startwert ein bistabiles Kippglied geschaltet wird, das die weitere Verbindung der beiden Elektroden unterbricht, und die Verbindung mit der jeweils anderen Elektrode herstellt.The two ends1 ,2 are again connected by an elastic return element3 , which is shown here schematically as a tension spring3 , which engages on the one hand on the housing21 and on the other hand on the guide24 , which in turn with the ends1 and2 of the band are connected. When the distance between the ends1 ,2 increases , the electrode17 comes into contact with the electrode16 . As a result of the contact closed in this way, a counter of the evaluation electronics14 is reset to a starting value. When the band ends1 ,2 are subsequently moved towards one another, which is brought about by the elastic return element3 , for example when the patient exhales, the contact between the electrodes16 ,17 is separated and the electrode17 can be moved after a corresponding movement of the ends1 ,2 come into contact with the electrode15 . The distance between the electrodes15 ,16 is chosen to be relatively small, so that even relatively slight expansions and contractions of the chest alternately trigger the contact of the electrode17 with the electrode16 and with the electrode15 . Each time at the start of such a contact, the electronic counter in the evaluation device14 is reduced to its starting value. However, this only applies to the beginning or moment of contact, but not to continued contact between electrodes17 ,16 or17 ,15 . With continued contact, the counter continues to run, which can be achieved, for example, by switching a bistable flip-flop at the same time as the counter is reduced to its starting value, which interrupts the further connection of the two electrodes and establishes the connection to the other electrode .
Wenn die Hubbewegung zwischen den beiden Enden1,2 sich verändert oder aber, wenn sich auch der mittlere Abstand zwischen den beiden Enden1,2 verschiebt, wie dies bereits in Verbindung mitFig. 1 erläutert wurde (zum Beispiel wenn sich der Patient von der Seite auf den Rücken dreht oder umgekehrt), führt der Kontaktdruck der Elektrode17 auf der Elektrode15 oder aber der Elektrode16 dazu, daß der Schlitten22 in seiner Führung21,23 entweder weiter nach links oder weiter nach rechts bewegt wird. Dies geschieht solange, bis der Kontaktdruck nicht mehr ausreicht, die Reibung des Schlittens22 in der Führung21,23 zu überwinden. Andererseits reicht die Reibung des Schlittens22 in der Führung21,23 aber aus, die Elektroden15,16 immer in ihrer Position relativ zu dem Ende1 des Bandes zu halten, solange nicht tatsächlich eine entsprechende Kraft von der Elektrode17 auf die Elektroden15,16 ausgeübt wird.If the stroke movement between the two ends1 ,2 changes or if the mean distance between the two ends1 ,2 also shifts, as has already been explained in connection withFIG. 1 (for example if the patient moves away from the Turns side on the back or vice versa), the contact pressure of the electrode17 on the electrode15 or the electrode16 leads to the fact that the slide22 in its guide21 ,23 is either moved further to the left or further to the right. This continues until the contact pressure is no longer sufficient to overcome the friction of the slide22 in the guide21 ,23 . On the other hand, the friction of the carriage22 in the guide21 ,23 is sufficient to always hold the electrodes15 ,16 in their position relative to the end1 of the band, unless a corresponding force is actually applied from the electrode17 to the electrodes15 ,16 is exercised.
Die vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Vorrichtungen lassen sich ohne weiteres so ausgestalten, daß sie sich in relativ kleinen, flachen Gehäusen unterbringen lassen, die kaum länger und dicker sind als eine Scheckkarte und auch noch wesentlich schmaler sein können. Zum Beispiel könnte das die wesentlichen Elemente aufnehmende Gehäuse eine Länge von 6 bis 10 cm, eine Breite von vielleicht 2 cm und eine Dicke von etwa 2 mm haben, wobei ein Ende des Bandes unmittelbar am Gehäuse befestigt wäre und das andere Ende an einer beweglich in dem Gehäuse angeordneten Führung. Das Band könnte aus zwei Bandabschnitten bestehen, die über einen Klettverschluß miteinander verbunden werden. Zusätzlich könnte noch das bereits erwähnte Gleitband vorgesehen sein, welches unter dem nicht-dehnbaren Band mit den Enden1,2 auf der Haut des Patienten aufliegt.The devices according to the invention described above can easily be designed in such a way that they can be accommodated in relatively small, flat housings which are hardly longer and thicker than a check card and can also be considerably narrower. For example, the essential element housing could be 6 to 10 cm in length, perhaps 2 cm in width, and about 2 mm in thickness, with one end of the band attached directly to the housing and the other end movable to one the housing arranged guide. The band could consist of two band sections which are connected to one another by means of a Velcro fastener. In addition, the already mentioned sliding band could be provided, which rests with the ends1 ,2 on the patient's skin under the non-stretchable band.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE1998111641DE19811641A1 (en) | 1998-03-18 | 1998-03-18 | Device for monitoring breathing condition of sleeping person for detection of stopping of breathing, e.g. apnea |
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| DE19811641A1true DE19811641A1 (en) | 1999-09-23 |
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| DE1998111641CeasedDE19811641A1 (en) | 1998-03-18 | 1998-03-18 | Device for monitoring breathing condition of sleeping person for detection of stopping of breathing, e.g. apnea |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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