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Patent Searching and Data


Title:
ECG MONITORING MODULE, ECG MONITORING SYSTEM AND METHOD FOR MONITORING CARDIAC PATIENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/128673
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an ECG monitoring system having an ECG monitoring module (1), having a number of spatially distributed receivers (13) designed to receive output signals forwarded wirelessly from the transmitting unit (9) and to transmit them to a control station (19), and having a control station (19) connected to the receivers (13), the station comprising a position determination module, which is designed to determine the position of the sending ECG monitoring module (1) from the data transmitted by the receivers (13). The ECG monitoring module (1) is equipped with a number of electrodes (3) that are suitable for being placed on the body of a patient for reading electrical biosignals, with an evaluation unit (7) connected to the electrodes (3) and designed such that it can provirde information about the frequency, amplitude, and rhythm of cardiac activity based on the read electrical biosignals and can generate output signals representing the information, and with a transmitting unit (9) connected to the evaluation unit (7) for receiving an output signal and designed such that it can wirelessly forward the received output signal to a receiver (13).

Inventors:
FALTER BERND (DE)
KNOERIG JOACHIM-MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2008/002961
Publication Date:
October 30, 2008
Filing Date:
April 09, 2008
Export Citation:
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Assignee:
BRANDENBURGISCH TECH UNI COTTB (DE)
FALTER BERND (DE)
KNOERIG JOACHIM-MICHAEL (DE)
International Classes:
A61B5/00; G06F19/00
Domestic Patent References:
WO2001089362A22001-11-29
Foreign References:
US20010034475A12001-10-25
Attorney, Agent or Firm:
THEOBALD, Andreas et al. (Berlin, DE)
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Claims:

Patentansprüche

1. EKG-überwachungsmodul (1) mit einer Anzahl von Elektroden (3) , die geeignet sind, zur Abnahme elektrischer Biosignale am Körper eines Patienten angebracht zu werden, einer mit den Elektroden (3) verbundenen Auswerteeinheit (7), die derart ausgestaltet ist, dass sie auf der Basis der abgenommenen elektrischen Biosignale Aussagen über die Frequenz, die Amplitude und die

Rhythmik der Herztätigkeit treffen und die Aussagen repräsentierende Ausgabesignale erstellen kann, und einer Sendeeinheit (9), die zum Empfang eines Ausgabesignals mit der Auswerteeinheit (7) verbunden ist und derart ausgestaltet ist, dass sie das empfangene Ausgabesignal drahtlos an einen Empfänger (13) weiterleiten kann.

2. EKG-überwachungsmodul (1 ) nach Anspruch 1 , in dem die Auswerteeinheit (1) derart ausgestaltet ist, dass sie auf der Basis der abgenommenen elektrischen Biosignale zwischen den folgenden Herzzuständen unterscheiden kann: a) normale Herzfrequenz, b) zu hohe / zu niedrige Herzfrequenz, c) Asystolie, d) Kammerflimmern und dass sie unterschiedliche Ausgabesignale erstellen kann, welche den jeweiligen Herzzustand repräsentieren.

3. EKG-überwachungssystem mit - einem EKG-überwachungsmodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, einer Anzahl räumlich verteilter Empfänger (13), die derart ausgestaltet sind, dass sie die von der Sendeeinheit (9) drahtlos weitergeleiteten Ausgabesignale empfangen und an eine Leitstation (19) übermitteln können, - und einer mit den Empfängern (13) verbundenen Leitstation (19), die ein Positionsbestimmungsmodul umfasst, welches derart ausgestaltet ist, dass es aus den von den Empfängern (13) übermittelten Daten die Position des sendenden EKG-überwachungsmoduls (1) bestimmen kann.

4. EKG-überwachungssystem nach Anspruch 3, welches außerdem ein Trackingmodul umfasst, das dazu ausgestaltet ist, zeitlich aufeinander folgende Positionen des sendenden EKG-überwachungsmoduls (1) zu überwachen und unrealistische Positionsänderungen zu erkennen.

5. EKG-überwachungssystem nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, in dem die Empfänger (13) außerdem als Netzwerkswitches (31) mit zwei Kabelnetzwerkanschlüssen (25, 27) ausgebildet sind.

6. Verfahren zum überwachen von Herzpatienten mit Hilfe eines Diagnosedaten erstellenden EKG-überwachungsmoduls (1), in dem ausschließlich die Diagnosedaten vom EKG-überwachungsmodul (1) drahtlos an wenigstens einen einer Anzahl lokalisierter Empfänger (13) gesendet werden, die Daten von dem empfangenden Empfänger bzw. den empfangenden Empfängern (13) an eine Leitstation (19) weitergeleitet werden und in der Leitstation die Position des sendenden EKG- überwachungsmoduls (1) aus dem Ort bzw. den Orten des empfangenden Empfängers bzw. der empfangenden Empfänger (13) ermittelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, in dem die Position des sendenden EKG- überwachungsmoduls (1) laufend überwacht wird und unrealistische Positionsänderungen mit Hilfe eines Trackingalgorithmus ausgesondert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, in dem die Position des EKG-überwachungsmoduls (1) zusammen mit den von ihm gesendeten Diagnosedaten in der Leitstation (19) optisch und/oder akustisch dargestellt wird.

Description:

EKG-überwachungsmodul, EKG-überwachungssystem und Verfahren zum überwachen von Herzpatienten

Die vorliegende Erfindung betrifft ein EKG-überwachungsmodul, ein EKG- überwachungssystem und Verfahren zum überwachen von Herzpatienten.

Systeme zur überwachung von Herzpatienten sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden von verschiedenen Firmen vertrieben. Die Firma Vitaphone bietet beispielsweise zwei Geräte zur überwachung von Patienten nach Herzoperationen an (Loop Recorder Vitaphone 3100 BT und EKG-Monitoring-Card Vitaphone 100 IR). Durch den Loop Recorder Vitaphone 3100 BT wird mittels eines 1-Kanal-EKGs die Erkennung pathologischer EKG-Veränderungen möglich. Das Gerät kann dabei vom Patienten problemlos auf der Brust getragen werden. Bei Auftreten pathologischer EKG-Abweichungen nimmt der Recorder über eine Bluetooth- Schnittstelle Kontakt mit einem bluetoothfähigen Mobiltelefon auf und übermittelt das EKG an das Vitaphone Service Center. Für den sinnvollen Einsatz des Gerätes muss sich ein bluetoothfähiges Mobiltelefon in unmittelbarer Nähe (10 m) befinden. Nur in diesem Fall ist der Funktionsumfang des Produktes gewährleistet. Zudem ist keine Ortung des Patienten durch den Loop Recorder Vitaphone 3100 BT möglich.

Die Firma anandic bietet ein Telemetrieüberwachungssystem mit gleichzeitiger Lokalisierung des Patienten im Krankenhaus an. Das System bietet eine Fülle von Informationen, beispielsweise 2- bis 12-Kanal-EKG,

Sauerstoffsättigungsmessungen und diverse andere. Zudem werden alle

übertragenen Daten inklusive der aktuellen Position des Patienten in einer zentralen Workstation angezeigt, die eine Vielzahl von Darstellungsoptioneπ für die Rohdaten bietet. Durch die Vielzahl von Darstellungsoptionen der Rohdaten am PC erhöht sich der Handhabbarkeitsaufwand für das medizinische Personal jedoch erheblich. Zudem ist eine Ortung des Patienten nur innerhalb der Klinik möglich.

Das Fraunhofer-Institut Photonische Mikrosysteme entwickelt ein Folien-EKG als Bestandteil eines telemetrischen Systems, welches auf Bluetooth basiert. Das EKG wird per Telefon oder Mobilfunknetz zum Arzt übertragen und erfordert damit die aktive Beteiligung des Patienten. Es kann sowohl im klinischen Bereich, als auch im heimischen Bereich genutzt werden. Jedoch entsteht im letzteren Fall eine erhebliche zeitliche Distanz zwischen dem Auftreten physiologischer Veränderungen des Biosignals und der Analyse durch den behandelnden Arzt. Zudem ist selbst im klinischen Bereich keine Ortung des Patienten vorgesehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein gegenüber diesem Stand der Technik vorteilhaftes EKG-überwachungsmodul, ein gegenüber diesem Stand der Technik vorteilhaftes EKG-überwachungssystem sowie ein gegenüber diesem Stand der Technik vorteilhaftes Verfahren zum überwachen von Herzpatienten zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch ein EKG-überwachungsmodul nach Anspruch 1, ein EKG-überwachungssystem nach Anspruch 3 und Verfahren zum überwachen von Herzpatienten nach Anspruch 6 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Ein erfindungsgemäßes EKG-überwachungsmodul umfasst eine Anzahl von Elektroden, eine mit den Elektroden verbundenen Auswerteeinheit und eine Sendeeinheit. Die Elektroden, die dazu geeignet sind, zur Abnahme elektrischer Biosignale am Körper eines Patienten angebracht zu werden, sind mit der Auswerteeinheit verbunden. Diese ist derart ausgestaltet, dass sie auf der Basis der abgenommenen elektrischen Biosignale Aussagen über die Frequenz, die Amplitude und die Rhythmik der Herztätigkeit treffen und die Aussagen repräsentierende Ausgabesignale erstellen kann. Die

Sendeeinheit ist zum Empfang eines Ausgabesignals mit der Auswerteeinheit verbunden. Sie ist derart ausgestaltet, dass sie das empfangene Ausgabesignal drahtlos an einen Empfänger weiterleiten kann.

Als Aussagen über die Frequenz, die Amplitude und die Rhythmik der Herztätigkeit kann die Auswerteeinheit auf der Basis der abgenommenen elektrischen Biosignale insbesondere zwischen den folgenden

Herzzuständen unterscheiden: a) normale Herzfrequenz, b) zu hohe / zu niedrige Herzfrequenz, c) Asystolie (Herzstillstand), d) Kammerflimmern. Die

Auswerteeinheit kann in diesem Fall unterschiedliche Ausgabesignale erstellen, welche den jeweiligen Herzzustand repräsentieren.

Das erfindungsgemäße EKG-überwachungsmodul reduziert die zu sendenden Parameter lediglich auf eine Grobcharakterisierung des Patientenzustandes (bspw. normale Herzfrequenz, zu hohe / zu niedrige Herzfrequenz, Asystolie, oder Kammerflimmern). Durch die Verlagerung eines Großteils der Patientendiagnose in die EKG-überwachungsmodule, entfällt die übermittlung umfangreicher Rohdaten (z.B. vollständiges EKG). Dadurch verringern sich die Funkbelastung im sensiblen Krankenhausbereich sowie die Komplexität der zu bedienenden Software für das Personal. Aufgrund des weitaus geringeren Funktionsumfanges des erfindungsgemäßen Produktes reduzieren sich neben den notwendigen Hardwarekomponenten der EKG-überwachungsmodule folgerichtig auch ihre Baugröße sowie ein etwaiger Aufwand für die Inbetriebnahme. Das Konzept der Funktionalitätsbegrenzung kann die Praxistauglichkeit beträchtlich erhöhen. In den meisten medizinischen Notfällen führt das Fachpersonal ohnehin eine erneute Diagnose vor Ort mit geeigneteren Geräten durch. Vor diesem Hintergrund erscheint der erhöhte Funktionsumfang bestehender Telemetriesysteme zweifelhaft.

Ein erfindungsgemäßes EKG-überwachungssystem umfasst ein erfindungsgemäßes EKG-überwachungsmodul, eine Anzahl räumlich verteilter Empfänger sowie eine mit den Empfängern verbundene Leitstation. Die Empfänger sind derart ausgestaltet, dass sie die von der Sendeeinheit drahtlos weitergeleiteten Ausgabesignale empfangen und an eine Leitstation übermitteln können. Die Leitstation umfasst ein Positionsbestimmungsmodul,

welches derart ausgestaltet ist, dass es aus den von den Empfängern übermittelten Daten die Position des sendenden EKG-überwachungsmoduls bestimmen kann.

Das erfindungsgemäße EKG-überwachungssystem dient der überwachung der Herzaktivität von Patienten im postoperativen Umfeld und gleichzeitiger Ortungsmöglichkeit für den „indoor" und den „outdoor" Bereich. Für die ständige Analyse des elektrischen Biosignals steht für jeden zu überwachenden Patienten ein EKG-überwachungsmodul, auch EKG- Wächtermodul genannt, zur Verfügung. Dieses erlaubt bspw. eine einfache Arrythmieanalyse der Herztätigkeit und enthält ein Funkmodul, welches die medizinischen Daten an stationäre Empfänger (LNA) überträgt. Die Empfänger sammeln die Daten von allen in Reichweite befindlichen EKG- überwachungsmodulen und übermitteln diese über das hausinterne Intranet an eine Leitstation, bspw. einen Zentralrechner. Hier wird neben der geeigneten Darstellung der Patientendaten auch die eigentliche Ortung durchgeführt. Sollte die Auswertung einen kritischen Zustand ergeben (z.B. Herzstillstand), kann der behandelnde Arzt zeitnah alarmiert werden. Beispiele hierfür sind Meldungen auf im Netzwerk befindlichen Rechnern oder drahtlos über „Pieper". Neben den medizinischen Daten wird zudem der Aufenthaltsort des Patienten übertragen, sodass der Arzt alle notwendigen Informationen für eine schnelle Behandlung erhält. Das EKG- überwachungssystem kann zur Ortung auch ein Trackingmodul umfassen, das dazu ausgestaltet ist, zeitlich aufeinander folgende Positionen des sendenden EKG-überwachungsmoduls zu überwachen und unrealistische Positionsänderungen zu erkennen. Auf diese Weise lässt sich die Ortung des sendenden EKG-überwachungsmoduls optimieren.

Die Empfänger des EKG-überwachungssystems können als Netzwerkswitches mit zwei Kabelnetzwerkanschlüssen ausgebildet sein: Sie können dann als Kommunikationsadapter ausgebildet sein, die zwischen einen PC und einen den PC mit dem Intranet verbindenden Netzwerkanschluss geschaltet werden. In diesem Fall ist kein eigener Netzwerkanschluss für den Empfänger notwendig.

Im erfindungsgemäßen Verfahren zur überwachung von Herzpatienten mit Hilfe eines Diagnosedaten erstellenden EKG-überwachungsmoduls werden ausschließlich die Diagnosedaten vom EKG-überwachungsmodul drahtlos an wenigstens einen einer Anzahl lokalisierter Empfänger gesendet. Von dem empfangenden Empfänger bzw. den empfangenden Empfängern werden die Daten dann an eine Leitstation weitergeleitet, wo die Position des sendenden EKG-überwachungsmoduls aus dem Ort bzw. den Orten des empfangenden Empfängers bzw. der empfangenden Empfänger ermittelt wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Position des EKG-überwachungsmoduls zusammen mit den von ihm gesendeten Diagnosedaten in der Leitstation optisch und/oder akustisch dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere mit dem erfindungsgemäßen EKG-überwachungssystem hervorragend umgesetzt werden.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Position des sendenden EKG-überwachungsmoduls auch laufend überwacht und unrealistische Positionsänderungen mit Hilfe eines Trackingalgorithmus ausgesondert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße EKG- überwachungssystem weisen insbesondere die folgenden Vorteile auf:

- Es ist keine „online"-übermittlung sondern nur eine „online"-

überwachung des elektrischen Biosignals (EKG-Signals) nötig.

Durch die Signalvorverarbeitung vor Ort (EKG-Wächtermodul) ist lediglich die übermittlung des aktuellen Patientenzustandes nötig.

Der Aufbau eines krankenhauskonformen Funknetzwerkes geringer Sendeleistung zur überwachung von Herzpatienten und zur Vermeidung von Störeffekten innerhalb des 2.4 GHz ISM-Bandes wird möglich.

Es ist keine Nutzung zusätzlicher Funksysteme (GPS / GSM) zur Realisierung einer Ortung im näheren Umfeld des Krankenhauses nötig.

- Es besteht eine Ortungsmöglichkeit des Patienten in der Klinik und ihrem näheren Umfeld. Außerdem kann die Ursache des Alarms durch die Angabe des Patientenzustands übermittelt werden.

- Es lässt sich eine Zeitersparnis durch parallele Alarmierung qualifizierter Fachkräfte und damit eine effizientere Behandlung realisieren.

- Gegenüber den Systemen nach Stand der Technik verringert sich der Installationsaufwand durch Nutzung bereits bestehender drahtgebundener Kommunikationssysteme (Intranet).

- Ein modularer Systemaufbau ist möglich, der eine bewusste Erhöhung / Verringerung der Ortungsgenauigkeit / Funkbelastung zulässt.

Die der Erfindung zu Grunde liegende technische Herausforderung besteht in der Etablierung eines kostengünstigen, einfachen, störunempfindlichen und zuverlässigen Systems zur Patientenüberwachung und Ortung. Das erfindungsgemäße System bzw. das erfindungsgemäße Verfahren alarmiert, im Falle des Auftretens pathologischer EKG-Veränderungen, zeitnah das medizinische Personal. Die Verlagerung der Analyse des Biosignals durch die diensthabende Schwester in das EKG-überwachungsmodul sorgt für eine zusätzliche Zeitersparnis und eine vereinfachte Darstellung der Ergebnisse.

Das erfindungsgemäßen System bzw. das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich dabei von den Systemen und Verfahren nach Stand der Technik in mehreren Punkten.

Die Telemetrie ist integrierter Bestandteil des erfindungsgemäßen Systems bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es ist daher nicht auf Dienste (z.B. GSM) zusätzlicher Anbieter angewiesen. Zudem ermöglicht es eine symbolische Ortung sowohl innerhalb, als auch außerhalb von Gebäuden.

Das erfindungsgemäße Produkt reduziert die übertragenen Parameter lediglich auf eine Grobcharakterisierung des Patientenzustandes sowie den zugehörigen Aufenthaltsort. Durch die Verlagerung eines Großteils der Patientendiagnose in die EKG-überwachungsmodule, entfällt die

übermittlung umfangreicher Rohdaten (z.B. vollständiges EKG). Dadurch verringert sich die Funkbelastung im sensiblen Krankenhausbereich, sowie die Komplexität der zu bedienenden Software für das Personal.

Auf Grund des im Vergleich zum Stand der Technik weitaus geringeren Funktionsumfanges des erfindungsgemäßen Produktes, reduzieren sich neben den notwendigen Hardwarekomponenten der EKG-überwachungsmodule auch ihre Baugröße sowie ein etwaiger Aufwand für die Inbetriebnahme. Das Konzept der Funktionalitätsbegrenzung kann die Praxistauglichkeit beträchtlich erhöhen. In den meisten medizinischen Notfällen, führt das Fachpersonal ohnehin eine erneute Diagnose vor Ort mit geeigneteren Geräten durch. Vor diesem Hintergrund erscheint der erhöhte Funktionsumfang bestehender Telemetriesysteme zweifelhaft.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungs- beispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.

Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild des EKG-überwachungssystems.

Figur 2 zeigt ein EKG-überwachungsmodul und seine Systembestandteile.

Figur 3 zeigt die Systembestandteile eines Kommunikationsadapters des EKG-überwachungssystems.

Figur 4 zeigt den Anschluss eines Kommunikationsadapters aus Figur 2.

Figur 5 zeigt die mögliche Darstellung der Ereignisse im EKG- überwachungssystem.

Das erfindungsgemäße EKG-überwachungssystem dient der überwachung der Herzaktivität von Patienten im postoperativen Umfeld und gleichzeitiger Ortungsmöglichkeit für den „indoor" und den „outdoor" Bereich. Um diesen Funktionsumfang zu gewährleisten, setzt sich das Gesamtsystem, wie in Figur 1 dargestellt, aus verschiedenen Teilsystemen zusammen. Für die ständige Analyse des elektrischen Biosignals steht für jeden zu

überwachenden Patienten ein EKG-überwachungsmodul oder EKG- Wächtermodul in Form einer EKG-Weste 1 zur Verfügung. Es erlaubt eine einfache Arrythmieanalyse der Herztätigkeit und enthält ein Funkmodul, welches die medizinischen Daten an stationäre Kommunikationsadapter 13 (LNA) als Empfänger überträgt. Diese sammeln die Daten von allen in Reichweite befindlichen EKG-Modulen und übermitteln diese über das hausinterne Intranet 15 an einen Zentralrechner, der die Leitstation 19 des EKG-überwachungssystems darstellt. Hier wird neben der geeigneten Darstellung der Patientendaten auch die eigentliche Ortung durchgeführt. Sollte die Auswertung einen kritischen Zustand ergeben (z.B. Herzstillstand), kann der behandelnde Arzt zeitnah alarmiert werden. Beispiele hierfür sind Meldungen auf im Netzwerk befindlichen Rechnern 21 oder drahtlos über „Pieper 23". Neben den medizinischen Daten wird zudem der Aufenthaltsort des Patienten übertragen, sodass der Arzt alle notwendigen Informationen für eine schnelle Behandlung erhält.

Beschreibung der einzelnen Systembestandteile:

1. EKG-Wächtermodul (EKG-Weste)

Das EKG-Wächtermodul 1 ist in Figur 2 genauer dargestellt. Es stellt das mobile Teilsystem zur Erfassung relevanter Biosignale dar und wird von dem zu überwachenden Patienten getragen.

Bei dem Anlegen der Weste werden auf dem Brustkorb Elektroden 3 (max. 3-4) platziert, die eine Abnahme des elektrischen Biosignals ermöglichen. Eine nachgeschaltete analoge Elektronik 5 empfängt und verstärkt das Biosignal derart, dass durch die folgende digitale Signalvorverarbeitung 7 bereits Aussagen über Frequenz, Amplitude und Rhythmik der Herztätigkeit möglich werden. Diese Informationen werden nach geeigneter Kodierung in einem für den Patienten treffenden Zustand zusammengefasst und einem Funkmodul 9 (Transceiver) zur Verfügung gestellt. Für die Bestimmung des momentanen Patientenzustandes werden dabei nur wenige mögliche Situationen unterschieden.

a) Feststellung normaler Herzfrequenz (Frequenz 50-100/min).

b) Feststellung zu hoher / zu niedriger Herzfrequenz.

c) Feststellung Asystolie (Herzstillstand).

d) Kammerflimmern (unregelmäßige Kurve).

Außerdem kann das EKG-Wächtermodul 1 Systemzustände (z.B.: lose Elektroden, manuelle Auslösung, geringe Akkumulatorspannung, etc.) erfassen.

Das EKG-Wächtermodul 1 besitzt ferner eine eigenständige Stromversorgung in Form eines Akkumulators 11. Aufgrund des geringen Energiebedarfs und der geringen Sendeleistung ist dabei von einer Standzeit von einigen Monaten auszugehen. Ein besonderes Kriterium ist neben der Laufzeit die Baugröße. Hier werden Dimensionen von ca. 85mm x 55 mm (Grundfläche einer handelsüblichen Chipkarte) bei einer Bauhöhe von nicht mehr als 25 mm realisiert werden können.

Die Messdaten werden drahtlos an Kommunikationsadapter 13 (siehe Figur 3) übermittelt, sofern eine entsprechende Aufforderung vorliegt.

2. Kommunikationsadapter

Der Kommunikationsadapter 13 bildet die Schnittstelle zwischen dem hausinternen Intranet 15 (vgl. Figur 1) und der drahtlosen Kommunikation zu den EKG-Wächtermodulen. Sie werden an ausgewählten Punkten im bzw. am Gebäude installiert und bilden die Basis für die in der Leitstelle durchzuführende „indoor" und „outdoor" Ortung. Den prinzipiellen Aufbau eines solchen stationären Kommunikationsadapters zeigt Figur 2.

Der Kommunikationsadapter 13 umfasst im Wesentlichen drei Komponenten, nämlich ein Funkmodul 17, einen Netzwerkswitch 31 und eine zentrale Verarbeitungseinheit 33. Für die Kommunikation mit den Patienten-EKGs steht das Funkmodul 17 zur Verfügung. Es empfängt die medizinischen Daten aller in Reichweite befindlichen EKG-Wächtermodule 1. Zusätzlich werden die für die Ortung erforderlichen Parameter (Empfangssignalstärke, Bitfehlerrate) von den Kommunikationsadaptern protokolliert. Aufgrund dieser Daten erfolgt später in der Leitstation 19 die eigentliche symbolische Ortung.

Die Genauigkeit der Ortung hängt dabei maßgeblich von der Anzahl der installierten stationären Kommunikationsadapter 13 ab. Je höher die Dichte stationärer Kommunikationsadapter 13, desto mehr Daten stehen dem Zentralrechner bzw. der Leitstation 19 für die Ortung zur Verfügung. Durch dieses Verfahren wird es einerseits möglich, die Funkausleuchtung kritischer Gebäudebereiche (z.B. OP-Saal) und damit mögliche Störeinflüsse auf medizinische Geräte bewusst zu reduzieren. Andererseits kann im Umkehrfall die Genauigkeit in unkritischeren Bereichen (z.B. Bettenhaus) gesteigert werden.

Für die Kommunikation der stationären Kommunikationsadapter 13 mit dem Zentralrechner bzw. der Leitstation 19 besitzt das Modul zwei Schnittstellen 25, 27 zum Intranet 15. Da grundsätzlich von der Belegung der Netzwerkanschlüsse 29 in den Räumen der medizinischen Einrichtung ausgegangen werden muss, könnte lediglich ein technisches Gerät 21 (in den Figuren als PC dargestellt) angeschlossen werden. Durch Implementierung zweier Netzwerkanschlüsse 25, 27 im Kommunikationsadapter 13 kann sowohl der Rechner als auch der stationäre Kommunikationsadapter 13 an einem Netzwerkanschluss 29 in einem Raum der medizinischen Einrichtung betrieben werden (vgl. Figur 4). Dabei übernimmt der stationäre Kommunikationsadapter 13 zusätzlich die Funktion eines Netzwerkswitches 31. Der Datenverkehr des Rechners 21 im Intranet/Internet 15 wird dabei weder protokolliert noch analysiert oder unterdrückt, sodass das es zu keinen Beeinträchtigungen im Datenfluss kommt. Lediglich der für den Kommunikationsadapter 13 bestimmte Datenverkehr wird zur zentralen Verarbeitungseinheit 33 des stationären Kommunikationsadapter 13 umgelenkt. Für eine eindeutige Adressierung der Adapter im Intranet 15 benötigen deshalb alle stationären Kommunikationsadapter 13 neben einer eigenen MAC Adresse auch eine eigene IP Adresse, die aus dem Bereich der zur Verfügung stehenden IP Adressen des Subnetzes bereitgestellt werden muss.

Als zentrale Verarbeitungseinheit 33 besitzt der Kommunikationsadapter 13 einen Mikrocontroller. Er steuert den Kommunikationsablauf sowohl auf der Funkseite, als auch auf der Netzwerkseite. Dazu ist die Implementierung der

jeweils verwendeten Protokolle erforderlich (z.B. TCP/IP-Stack). Zusätzlich verschlüsselt der Baustein die zu übertragenen Rohdaten, sodass ein unautorisierter Datenzugriff erschwert wird.

Die notwendige Energie zum Betrieb der stationären Adapter liefert eine externe Stromversorgung 35 (z.B. Steckernetzteil).

3. Leitstation

Die Anwendungssoftware läuft auf einem Standard PC (vorrangig in der Leitstation 19) und übernimmt alle administrativen Aufgaben. Der Rechner fragt periodisch alle angeschlossenen stationären Kommunikationsadapter 13 ab. Diese puffern die Daten der EKG-Wächtermodule 1 sowie ihre Empfangssignalstärke und Bitfehlerrate. Aus den ermittelten Daten wird durch statistische Verfahren die aktuelle Position des sendenden EKG- Wächtermoduls 1 symbolisch bestimmt. Dazu gehören neben Triangulationsalgorithmen zur Positionsschätzung a.uch Trackingalgorithmen, welche die Plausibilität der Position überprüfen. So sollen beispielsweise Positionssprünge von mehreren 100 Metern innerhalb einer Sekunde als unrealistisch und damit als Fehler erkannt werden. Für die Ortung sollte daher vorzugsweise ein detaillierter Gebäudeplan und ein Geländeplan hinterlegt werden. Zudem sollten der Software die Position aller im System integrierten stationären Kommunikationsadapter 13 bekannt sein.

Bei der Einrichtung des Gesamtsystems sind die Feldverteilungen noch nicht bekannt. Hier kann eine einmal zu erstellende gebäudespezifische sowie statische Signalverteilungskarte hinterlegt werden. Allerdings wäre der Einrichtungsaufwand dieses Verfahrens relativ hoch und unflexibel, da es für größere bauliche Veränderung erneut durchgeführt werden müsste. Alternativ dazu werden derzeit die Möglichkeiten eines adaptiven, selbstlernenden Algorithmus zur symbolischen Ortung untersucht. Allein durch den anhaltenden Betrieb des Systems würde sich dabei die Genauigkeit der symbolischen Ortung sukzessive einem Optimum annähern.

Eine eventuelle Alarmierung des Krankenhauspersonals wird bei einem Patientennotfall über die dafür vorgesehenen, standardmäßigen

Informationskanäle durchgeführt. So können beispielsweise Meldungen auf im Netzwerk 15 befindliche Rechner 21 geschickt, oder durch die diensthabende Schwester telefonisch das Fachpersonal unterrichtet werden. Schlussendlich wird der momentane Standort des Patienten und sein aktueller medizinischer Zustand über die zu entwickelnde Software graphisch dargestellt. Die Ergebnisse könnten dabei so aussehen, wie es in Figur 5 schematisch dargestellt ist.

4. Funknetz

Das Funknetz stellt die Verbindung zwischen den EKG-Wächtermodulen 1 und den stationären Kommunikationsadaptern 13 dar und ermöglicht die Telemetrie mit Ortung. Die Wahl des verwendeten Funkstandards ist dabei den geforderten Randbedingungen, wie sie nachfolgend dargestellt sind, anzupassen.

hohe Reichweite,

- geringe Sendeleistung,

übermittlung / Ausgabe von zusätzlichen Parametern (Empfangssignalstärkeindikator, Bitfehlerrate),

geringer Energieverbrauch,

hohe Störunempfindlichkeit,

- geringe geometrische Abmaße und

geringe Datenrate

Obgleich viele Systeme (z.B. WLAN, BLUETOOTH) auf dem Markt erhältlich sind, erscheint der Funkstandard der Fa. nanoTRON als am ehesten geeignet. Die verwendete Funkfrequenz von 2,4 GHz liegt dabei ebenso wie WLAN und BLUETOOTH in einem lizenzfreien ISM-Band.

Der Standard vereinigt viele der oben genannten Punkte und ermöglicht mit einer max. Sendeleistung von 8 dBm (entspricht 6,3 mW) omnidirektionale Reichweiten von 60m für den „indoor"-Bereich und 900m für den „outdoor"-

Bereich. Dadurch wird die Verwendung eines zusätzlichen Ortungssystems für den Außenbereich (z.B. GSM mit gekoppeltem GPS) überflüssig.

Die vorgestellte Erfindung führt zu einem zuverlässigen funkbasierten Ortungssystems zur Lokalisation von Patienten, das die Nutzung bestehender leitungsgeführter Kommunikationskanäle zur Informationsübermittlung ermöglicht sowie zu einem geeigneten mobilen EKG- überwachungsmodul. Dabei steht dessen Verringerung hinsichtlich Größe und Kosten im Vordergrund. Zudem bewirkt die Nutzung eines Funkstandards sowohl für den „indoor" als auch den „outdoor" Bereich zu einer deutlichen Systemvereinfachung.