DE4335869A1 - Central real-time monitoring unit for biological signals and vital functions of a multiplicity of mutually unshielded persons who are located in the receiving region of the monitoring unit, by means of telemetric signal transmission - Google Patents

Abstract

The invention relates to a central real-time monitoring unit for biological signals and vital values of a multiplicity of mutually unshielded persons who are located inside the radius of action of the monitoring unit and are not stationary, by means of telemetric signal transmission by using high-precision narrow-band transmitters with a defined frequency raster (frequency spacing). The system permits one or more persons to be monitored simultaneously and continuously and allows the creation of an uninterrupted protocol, which is independent of the location and the type of movement, over the entire duration of presence in the radius of action of the system.

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung bezieht sich auf die telemetrische Übertragung von Biosignalen und Vitalfunktionen von einer oder mehreren, sich in einem Raum befindlichen Personen zur Eigen- u. Fremdüberwachung von individuell definierbaren physiologischen Grenzwerten.The invention relates to telemetric transmissionof bio-signals and vital functions of one or more,people in a room for their ownExternal monitoring of individually definablephysiological limits.

Telemetrische Datenübertragung und die dafür erforderliche Technik ist bekannt, vgl. dazu die in der FI-Patentschrift 68734 beschriebene Anordnung zum telemetrischen Messen der Herzpulsation und des EKG-Signals (s. unter anderem DE 42 15 549 und DE 42 23 657). Die bisher zur Übertragung eingesetzten Sender erlauben nicht die gleichzeitige Übertragung von Daten einer Vielzahl, nicht voneinander abgeschirmten Personen.Telemetric data transmission and the necessaryTechnology is known, cf. in addition to that in the FI patent68734 described arrangement for telemetric measurement of theHeart pulsation and the ECG signal (see, among others, DE 42 15549 and DE 42 23 657). So far for transmissionused transmitters do not allow simultaneousTransmission of data of a large number, not from each othershielded people.

Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche telem. Sende- u. Empfangseinheit zustande zu bringen die es erlaubt, unter Einsatz unterschiedlicher Meßwertaufnehmer gemessener Biosignale und Vitalfunktionen von einer Vielzahl nicht voneinander abgeschirmten Personen auf ein oder mehrere Großdisplays und/oder auf eine zentrale oder dezentrale Überwachungs- und Kontrolleinheit mit der Möglichkeit einer anschließenden Auswertung bzw. Archivierung über ein angeschlossenes elektronisches Datenverarbeitungssystem zu übertragen.This invention is based on the objecttelem. Send u. To get the receiving unitallowed, using different sensorsmeasured bio signals and vital functions from a varietyunshielded people on one or moreLarge displays and / or on a central or decentralizedMonitoring and control unit with the possibility of onesubsequent evaluation or archiving via aconnected electronic data processing systemtransfer.

Die Erfindung findet Anwendung in den verschiedensten Bereichen der Sport- Präventiv- und Rehabilitationsmedizin sowie im Breitensport und sonstigen Bereichen, in denen eine Kontrolle der o.g. Daten von Bedeutung sein kann.The invention has a wide variety of usesAreas of sport, preventive and rehabilitation medicineas well as in popular sports and other areas in which aCheck the above Data can be important.

Der Vorteil der Erfindung liegt erstens darin, daß die Überwachungsperson die aktuellen Meßwerte der überwachten Personen ohne, auf deren aktuellen Zustand bzw. Bewegungsablauf störenden Einfluß zu nehmen, ablesen kann. Zweitens ist die Kontrolle der überwachten Personen - im Gegensatz zu bereits bestehenden Systemen - kontinuierlich und standortunabhangig innerhalb des Überwachungsbereiches möglich.The advantage of the invention is firstly thatMonitoring person the current measured values of the monitoredPeople without, on their current state orTo be able to read disturbing influence.Second, the control of the monitored persons - inContrary to existing systems - continuouslyand regardless of location within the surveillance areapossible. 

Drittens ist die Kontrolle der überwachten Personen nach Festlegung deren individueller Grenzwerte über eine elektronische Einrichtung möglich. Die Protokollierung auf elektronischen Speichermedien und/oder in Form einer Hardcopy (z. B. Ausdruck auf - Papier - oder Film) des gesamten Überwachungszeitraumes erlaubt eine anschließende Trainings- und Leistungsanalyse mit der Möglichkeit einer Vergleichsanalyse von mehreren, absolvierten Trainingseinheiten über einen definierten Zeitraum mit Darstellung des Kennlinienverlaufes. Die Analyse kann sowohl zur Trainingsoptimierung als auch als Nachweis für erbracht Trainingsleistungen herangezogen werden.Third is the control of the monitored people afterDefinition of their individual limit values via aelectronic equipment possible. Logging onelectronic storage media and / or in the form of a hard copy(e.g. printout on paper or film) of the wholeMonitoring period allows a subsequent trainingand performance analysis with the possibility of aComparative analysis of several completedTraining sessions over a defined periodRepresentation of the characteristic curve. The analysis can be bothfor training optimization as well as proof of having been providedTraining services are used.

Letztlich ermöglicht die Erfindung auch die Optimierung und Gestaltung von Trainingsabläufen und -programmen. Durch die Visualisierung der körpereigenen Signale auf einem, im sichtbereich des Trainierenden befindlichen Großdisplay ist eine Selbstkontrolle und Leistungsanpassung zum Schutz vor physischer Überbelastung kontinuierlich möglich. Insgesamt ermöglicht die Erfindung eine einfache Bewältigung einer komplexen Überwachungssituation in verschiedensten Ein­richtungen im Sport-, Reha- und Gesundheitswesen.Ultimately, the invention also enables optimization andDesign of training processes and programs. Through theVisualization of the body's own signals on a, inlarge display is in view of the person exercisingself-control and performance adjustment to protect againstphysical overload possible continuously. All in allthe invention enables simple handling of acomplex monitoring situation in the most varied of situationsdirections in sports, rehabilitation and health care.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, was in den Patentansprüchen unten angeführt wird. Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf beigefügte Zeichnungen näher erläutert.The preferred embodiments of the invention are therebycharacterized by what is stated in the claims belowbecomes. In the following the invention with the help ofEmbodiments with reference to the accompanyingDrawings explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 Blockschaltbild Senderseite mit Signalaufnahme.Fig. 1 block diagram transmitter side with signal recording.

Fig. 2 Blockschaltbild EmpfangsseiteFig. 2 block diagram receiving side

Fig. 3 Blockschaltbild Systemvernetzung.Fig. 3 block diagram system networking.

Ein gemäßFig. 1 aufgebauter Sender ist eine quarzgesteuerte Schmalbandausführung im 434 MHz-Band mit definiertem Raster, Anzahl abhängig vom gewählten Frequenzraster ist - sich im Empfangsbereich des Überwachungssystems befindliche Personen simultan erfaßt werden.A transmitter constructed according toFIG. 1 is a quartz-controlled narrow-band version in the 434 MHz band with a defined grid, the number depends on the selected frequency grid - persons in the reception area of the monitoring system are detected simultaneously.

Der Sender wird/kann von der zu überwachenden Person am Körper getragen. Die Signalaufnahme erfolgt über unterschiedliche Sensoren (Pos.6,8,9/Fig. 1). Je nach Art der zu erfassenden Biosignale werden Infrarot-Sensoren, Körperelektroden, trans- bzw. intracutane Meßaufnehmer einzeln oder kombiniert eingesetzt. Die Signalweiterleitung an die Eingangsschaltung (Pos.5,7,10/Fig. 1) erfolgt je nach Sensortyp über eine Patientenleitung oder aber telemetrisch. Ein integrierter Microcontroller (Pos.2/Fig. 1) berechnet aus mehreren eingehenden Biosignalen (z. B. EKG-Signalen, Pulssignalen, O₂-Werten) einen Mittelwert, führt Plausibilitätsprüfungen durch und generiert das Datenprotokoll, welches dem HF-Sender (Pos.1/Fig. 1) zugeführt wird. Das Datenprotokoll enthält die Personenkennung, Vitalwertkennung, Systemzeit und Vitalwertinformation.The transmitter is / can be worn on the body by the person to be monitored. The signal is recorded by different sensors (items6 ,8 ,9 /Fig. 1). Depending on the type of biosignal to be detected, infrared sensors, body electrodes, trans- or intracutaneous sensors are used individually or in combination. Depending on the sensor type, the signal is forwarded to the input circuit (items5 ,7 ,10 /Fig. 1) via a patient line or telemetrically. An integrated microcontroller (item2 /Fig. 1) calculates an average value from several incoming bio-signals (e.g. ECG signals, pulse signals, O₂ values), carries out plausibility checks and generates the data protocol that is sent to the RF transmitter (item1 /Fig. 1) is supplied. The data log contains the person identification, vital signs identification, system time and vital signs information.

Durch die Art der Kodierung und des Sendealgorithmus ist es möglich, mehrere Sender bei gleicher Frequenz mit einem Empfänger zu betreiben. Zur Anpassung an verschiedene Einsatzbereiche ist die Sendeleistung einstellbar. Der aufgenommene Vitalwert wird von einer Anpassungsschaltung (Pos.5/Fig. 1) bzw. einer Empfangsschaltung (Pos.7/Fig. 1) durch einen Verstärker (Pos.4/Fig. 1) entsprechend verstärkt. Der Signalformer (Pos.3/Fig. 1) generiert ein, für den nachgeschalteten Rechner (Pos.2/Fig. 1) verwertbares Signal. Die Sendeantenne ist im Sendergehäuse integriert.The type of coding and the transmission algorithm make it possible to operate several transmitters at the same frequency with one receiver. The transmission power can be adjusted to adapt to different areas of application. The recorded vital value is correspondingly amplified by an adaptation circuit (item5 /Fig. 1) or a receiving circuit (item7 /Fig. 1) by an amplifier (item4 /Fig. 1). The signal former (item3 /Fig. 1) generates a signal that can be used by the downstream computer (item2 /Fig. 1). The transmitter antenna is integrated in the transmitter housing.

Ein gemäßFig. 2 aufgebauter Empfänger empfängt und verarbeitet die, von dem ihm zugeordneten Sender telemetrisch gesendeten Daten.A receiver constructed according toFIG. 2 receives and processes the data transmitted telemetrically by the transmitter assigned to it.

Das 434-MHz-HF-Empfangsteil (Pos.1/Fig. 2) empfängt und quittiert die, von den zugeordneten Sendern abgestrahlten kodierten Daten, leitet diese an den Decoder (Pos.2/Fig. 2) weiter. Die decodierten Signale werden dann vom Rechner (Pos.3/Fig. 2) verarbeitet. Die vom Rechner (Pos.3/Fig. 2) durchgeführte Minimum-Maximum-Auswertung veranlaßt bei Über­bzw. Unterschreitung, der individuell über ein externes Grenzwertprogrammiergerät einprogrammierten Grenzwerte, ein Alarmsignal.The 434 MHz RF receiver (item1 /Fig. 2) receives and acknowledges the encoded data emitted by the assigned transmitters and forwards them to the decoder (item2 /Fig. 2). The decoded signals are then processed by the computer (item3 /Fig. 2). The minimum-maximum evaluation carried out by the computer (item3 /FIG. 2) triggers an alarm signal if the limit values individually programmed via an external limit value programming device are exceeded or fallen below.

Über den Treiber (Pos.4/Fig. 2) werden die Vitalwerte auf einem oder mehreren LED-Großdisplays (Pos.6,7/Fig. 2) oder LCD-Großdisplays (Pos.8/Fig. 2) dargestellt.Via the driver (item4 /Fig. 2) the vital signs are shown on one or more large LED displays (item6 ,7 /Fig. 2) or large LCD displays (item8 /Fig. 2).

Parallel dazu kann optional eine Datenausgabe über die RS-232-Schnittstelle (Pos.5/Fig. 2) an eine elektronische Daten­verarbeitungsstation (Pos.10,11,12,13/Fig. 2) erfolgen.Parallel to this, data can optionally be output via the RS-232 interface (item5 /Fig. 2) to an electronic data processing station (item10 ,11 ,12 ,13 /Fig. 2).

Fig. 3 zeigt die Systemvernetzung ohne Signalaufnahmeschaltung und ohne Displays mehrere Einzelsysteme wie unterFig. 1 und 2 beschrieben.Fig. 3 shows the system networking without a signal receiving circuit and without displays a plurality of individual systems as described inFig. 1 and 2.

Eine Vielzahl "n" von Einzelsystemen bestehend aus HF-Empfängerteil mit integrierter Antenne (Pos.3/1), Decoder (Pos.3/2), Micro-Controller (Pos.3/3) und Schnittstelle (Pos.3/4) werden parallel auf ein Interface (Pos.3/6) geführt. Ein, mit dem Interface (Pos.3/6) verbundener Rechner (Pos.3/7) liest die ankommenden Signale der Einzelsysteme1 bis n ein. Er speichert und verarbeitet die aufgezeichneten so, daß diese in Form von Tabellen, Graphiken und Kalkulationen in Echtzeit über Monitor und/oder angeschlossenem Printer visualisiert werden können.A multitude "n" of individual systems consisting of HF receiver part with integrated antenna (item3/1 ), decoder (item3/2 ), micro-controller (item3/3 ) and interface (item3/4 ) are routed in parallel to an interface (item3/6 ). A computer (item3/7 ) connected to the interface (item3/6 ) reads the incoming signals of the individual systems1 to n. It saves and processes the recorded data in such a way that they can be visualized in real time in the form of tables, graphics and calculations on a monitor and / or connected printer.

Claims (6)

Translated fromGerman

1. Zentrale Echtzeit-Überwachungseinheit (Fig. 3) von Biosignalen und Vitalfunktionen einer Vielzahl von, nicht von einander abgeschirmten, sich in Empfangsbereich der Überwachungseinheit befindlicher Personen mittels telemetrischer Signalübertragung unter Verwendung von Schmalbandsendern mit definiertem Frequenzraster.1. Central real-time monitoring unit (FIG. 3) of bio-signals and vital functions of a large number of people who are not shielded from one another and are in the reception area of the monitoring unit by means of telemetric signal transmission using narrow-band transmitters with a defined frequency grid.2. Zentrale Überwachungseinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Sender um eine netzunabhängige und somit standortunabhängige Sendereinheit handelt.2. Central monitoring unit according to claim 1 therebycharacterized in that the transmitter is anetwork-independent and therefore location-independent transmitter unitacts.3. Zentrale Überwachungseinheit nach 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Signalübertragung der Vitalfunktionen an den Sender der zentralen Überwachungseinheit leitungsgebunden (Pos. 5, 6/Fig. 1) oder telemetrisch (Pos. 7, 8/Fig. 1) erfolgt.3. Central monitoring unit according to 1 and 2, characterized in that the signal transmission of the vital functions to the transmitter of the central monitoring unit is wired (item 5, 6 /Fig. 1) or telemetric (item 7, 8 /Fig. 1).4. Zentrale Überwachungseinheit nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine fortlaufende, vom Standort und der Bewegung der zu überwachenden Personen unabhängige Überwachung, Protokollierung und Auswertung über eine nachgeschaltete, elektronische Datenverarbeitung simultan möglich ist.4. Central monitoring unit according to claim 1, 2 and 3,characterized by a continuous, from locationand independent of the movement of the persons to be monitoredMonitoring, logging and evaluation via onedownstream electronic data processing simultaneouslyis possible.5. Zentrale Überwachungseinheit nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, die eine dezentrale Visualisierung der körpereigenen Signale auf einem, im Sichtbereich der zu überwachenden Personen befindlichen Großdisplay, Monitor oder Anzeigetafel zum Zwecke der Selbstkontrolle und Überwachung durch Dritte zur Leistungsanpassung, Trainingsoptimierung und zum Schutz vor physischer Überbelastung ermöglicht.5. Central monitoring unit according to claim 1, 2, 3 and 4,which is a decentralized visualization of the body's own signalson one, in the field of view of the people to be monitoredlarge display, monitor or scoreboard forSelf-monitoring and third party monitoring purposesPerformance adjustment, training optimization and protection againstenables physical overload.6. Zentrale Überwachungseinheit nach Anspruch 1 bis 4 mit der Möglichkeit zur individuellen Programmierung von Grenzwerten über ein zugeschaltetes, elektronisches Grenzwert­programmiergerät zur akustischen und/oder optischen Alarmgebung bei Über- bzw. Unterschreitung der programmierten Grenzwerte.6. Central monitoring unit according to claim 1 to 4 with thePossibility of individual programming of limit valuesvia an activated electronic limit valueprogramming device for acoustic and / or opticalAlerting when exceeding or falling below theprogrammed limits.