DE10160737A1 - Mobiles Ergospirometriesystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mobiles Ergospirometriesystem, umfassend eine am Probanden fixierbare, tragbare Meßeinheit mit Mundstück oder Maske zur Atemgasabnahme, Gasvolumen- oder Mengensensor sowie Sensoren zur Bestimmung der CO¶2¶/O¶2¶-Konzentration im Atemgas, einen Signalverarbeitungsprozessor und ein Telemetriemodul sowie eine computergestützte Basisstation mit Telemetrieeinheit zum Aufbau einer drahtlosen Verbindung mit dem Telemetriemodul, wobei über das Telemetriemodul zur Telemtrieeinheit eine bidirektionale Daten- und Befehlsübertragungsstrecke errichtet wird und hierfür jeweils eine Sender- und Empfängerbaugruppe vorgesehen ist, so daß zusätzlich von der Basisstation aus online dem Probanden Informationen oder Aufforderungen zur Bedienung der Meßeinheit und/oder zur Gestaltung des Versuchsverlaufs übermittelbar sind. Erfindungsgemäß umfaßt die tragbare Meßeinheit eine Vorrichtung zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung der Bewegung des Probanden, wobei die Geschwindigkeits-Meßwerte auf den Signalprozessor gelangen, um eine mittelbare Bewertung der aufgebrachten Leistung des Probanden durchzuführen und um diese in die Atemgasanalyse einzubeziehen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein mobiles Ergospitometriesystem, umfassend eine am Probanden fixierbare, tragbare Meßeinheit mit Mundstück oder Maske zur Atemgasabnahme, Gasvolumen- oder Mengensensor sowie Sensoren zur Bestimmung der CO₂/O₂- Konzentration im Atemgas, einen Signalverarbeitungsprozessor und ein Telemetriemodul sowie weiterhin eine computergestützte Basisstation mit Telemetrieeinheit zum Aufbau einer drahtlosen Verbindung mit dem Telemetriemodul der tragbaren Meßeinheit, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Mobile Ergospirometriegeräte z. B. für Belastungsuntersuchungen außerhalb des Labors sind seit einigen Jahren bekannt. Mit derartigen mobilen Systemen lassen sich Analysen direkt auf dem Sport- oder am Arbeitsplatz unter natürlichen Bedingungen und Belastungssituationen durchführen. Über Telemetrieeinheiten werden die Meßdaten in Echtzeit an einen Personal-Computer oder ein Notebook übertragen, wobei eine entsprechende Steuerung des Trainings- oder Übungsverlaufs nach Auswertung der Daten möglich ist. Durch derartige Geräte wurden neue Anwendungsgebiete in der Leistungsdiagnostik, in Arbeits-, Sport- und der Rehabilitationsmedizin erschlossen. Verwiesen sei hier auf das gattungsgemäße System nach DE 199 53 866 A1.
• Aus der PCT-WO 98/53732 ist ein tragbares Ergospirometriesystem mit einer Telemetrie-Datenübertragungseinheit bekannt. Mit der dort gezeigten Anordnung sollen individuelle Parameter hinsichtlich der Sauerstoffaufnahme und der Kohlendioxidproduktion erfaßbar, d. h. eine Atemanalyse in Verbindung mit der Bestimmung des Herzrhythmus unter natürlichen Umgebungsbedingungen möglich sein.
• Gemäß der bekannten Lehre besitzt eine tragbare Einheit, die am Probanden befestigt ist, neben einer Atemmaske eine Gasanalyseeinrichtung zur Bestimmung der O₂- und CO₂-Werte des Meßgases. Zusätzlich ist ein Herzfrequenzmonitor vorgesehen, wobei die Meßwerte einem Mikroprozessor zugeführt werden, der Bestandteil der tragbaren Einheit ist. Die Meßwerte werden in einem internen Speicher abgelegt und über eine Telemetriestrecke zu einem Telemetrieempfänger übertragen, der wiederum mit einem Personal-Computersystem in Verbindung steht.
• Aus der DE 199 52 164 A1 ist ein Verfahren zur Erstellung eines individuellen Bewegungs- und Belastungsprofils sowie ein tragbares Ergospirometer vorbekannt. Gemäß der dortigen Aufgabenstellung soll es möglich sein nicht nur die physiologischen Reaktionen des Probanden, sondern auch die tatsächlichen physikalischen Belastungen zu messen respektive diese unter verschiedenen Umweltbedingungen bzw. realistischen Alltagssituationen zu erfassen. Hierfür wird die Höhe über normal Null kontinuierlich gemessen und die Bewegung oder die Beschleunigung in allen drei Raumrichtungen bestimmt. Letztere Bestimmung erfolgt mittelbar über Beschleunigungsaufnehmer und unter Nutzung des Differential-GPS-Verfahrens. Diese mittelbare Erfassung ist für eine Online-Verarbeitung und Führung des Probanden nach einem vorgegebenen, auch veränderbaren Versuchsverlaufes nicht geeignet, da zu ungenau oder zu zeitaufwendig.
• Der Volumenfluß des Atemgases wird nach PCT-WO 98/53732 mit einem speziellen Flowmeter bestimmt, welches rotierende Flügel besitzt, deren Bewegung über eine Infrarot-Lichtemitter-Diodenstrecke abgetastet wird.
• Die Telemetrie-Datenübertragungsstrecke zwischen der tragbaren Einheit und der Basisstation nebst Personal-Computer dient der Übernahme von Meßdaten des Ergospirometers zur Anzeige der Daten, späteren Auswertung und Bearbeitung.
• Die bekannten Lösungen gestatten jedoch keine effektive Beurteilung der vom jeweiligen Probanden aufgebrachten Leistung, was für eine optimale Bewertung der erhaltenen Meßwerte von Nachteil ist.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes mobiles Ergospirometriesystem, umfassend eine am Probanden fixierbare, tragbare Meßeinheit sowie eine computergestützte Basisstation anzugeben, wobei mit diesem System eine unmittelbare Online-Beeinflussung und Optimierung des Versuchsablaufs möglich sein soll und gleichzeitig die Akzeptanz derartiger Systeme sowohl beim Probanden als auch bei der für die Versuchsdurchführung verantwortlichen Person erhöht wird.
• Zusätzlich soll die Möglichkeit bestehen, die eingesetzte Leistung des Probanden beim Lauf- oder sonstigen Bewegungstraining zu ermitteln.
• Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch ein mobiles Ergospirometriesystem gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
• Zunächst wird in bekannter Weise davon ausgegangen, eine spezielle bidirektionale Telemetriestrecke mit einem Sprachmodul als Bedienhilfe anzugeben, wodurch Informationen oder Aufforderungen zur Bedienung der Meßeinheit und/oder dem Versuchsverlauf von der für den Versuch verantwortlich leitenden Person übermittel-, d. h. zum Probanden hin übertragbar sind. Auch ist eine akustische Ausgabe von gerätetechnischen Informationen, z. B. nach einem Selbsttest, z. B. "Atemgasschlauchdefekt" möglich.
• Der Signalprozessor der tragbaren Meßeinheit ist in der Lage, empfangene, codierte Befehle auf einen Sprachmodul zur Umsetzung zu leiten, wobei das Sprachmodul Audiosignale von Verhaltenshinweisen oder dergleichen Anweisungen, aber auch Meßdaten ausgibt. Diese Signale können dann beispielsweise mittels eines Ohrhörers oder eines anderen akustischen Wandlers dem Probanden zur Verfügung gestellt werden.
• Die tragbare Meßeinheit ist so ausgeführt, daß diese sämtliche Funktionen eines Ergospirometriesystems einschließlich Berechnung und Speicherung von Meßwerten sowie zur Steuerung der Bedien-, Meß- und Kommunikationsfunktionen erfüllt.
• Neben dem in die Meßeinheit integrierten Herzfrequenzdetektor ist ein mehrkanaliges EKG-Modul vorhanden, wobei die Erfassung der ergospirometrischen und der kardiologischen Meßwerte unter Rückgriff auf den Signalprozessor synchronisiert erfolgt. Durch diese synchronisierte Meßdatenerfassung und Darstellung ist der unmittelbare zeitliche Zusammenhang der Werte erkennbar und es erhöht sich die diagnostische Relevanz und der Aussagegehalt der Daten.
• Für die Zwischenspeicherung insbesondere mit Blick auf die Datensicherung ist in der Meßeinheit ein Speicher vorgesehen, wobei im Speicher Datensätze in einem wählbaren Format entweder atemzugsbezogen oder über einen vorgebbaren Zeitraum bzw. ein Zeitintervall abgelegt werden.
• Der Signalprozessor ermöglicht eine Berechnung der Ergospirometriegrößen aus den vorliegenden Daten, wobei diese berechneten Daten im Speicher abgelegt und/oder dem Probanden dargestellt bzw. übermittelt werden.
• Der Signalprozessor ist in der Lage, aufgrund eines externen Befehls oder automatisch unter Berücksichtigung vorliegender Meßverläufe oder Meßdaten unter Berücksichtigung des geplanten Versuchsverlaufs Verhaltenshinweise zu ermitteln und diese über das Sprachmodul an den Probanden auszugeben. Hierfür enthält das Sprachmodul einen digitalen Speicher mit dort abgelegten Worten, Wortgruppen oder sonstigen akustisch darstellbaren Informationen.
• Mit Hilfe des Signalprozessors kann aus den im digitalen Speicher abgelegten Worten oder Wortgruppen eine jeweils aktuelle befehlsorientierte Wortverbindung ausgewählt, verknüpft und gesteuert ausgegeben werden.
• Über zusätzliche Sensoren in der tragbaren Meßeinheit z. B. zur Bestimmung der Umgebungstemperatur und/oder der Atemgasfeuchte kann eine Kalibrierung und Korrektur der Atemgas- Sensorwerte durchgeführt werden.
• Neben der Möglichkeit der telemetrischen Datenübertragung besitzt die tragbare Meßeinheit eine Standard-Schnittstelle zur bevorzugt drahtgebundenen Übertragung von Daten hin zur Basisstation oder zu einem mit einer entsprechenden Auswertesoftware versehenen Personal-Computer.
• Die Basisstation weist eine Schnittstelle zur Herstellung einer Verbindung mit einer als Zusatzbaugruppe ausführbaren bidirektionalen Telemetrieeinheit auf, so daß z. B. die Basisstation in Form eines Personal-Computers am Arbeitsplatz der versuchsleitenden Person aufgestellt werden kann, wobei die Telemetrieeinheit davon abgesetzt an einer zum Aufbau der Hochfrequenz-Übertragungsstrecke optimalen Position befindlich ist.
• Die tragbare Meßeinheit ist funktional so aufgeteilt, daß in zwei nahezu gleichschweren, gleichgroßen Gehäusen sämtliche Hardwarekomponenten untergebracht sind. Beide Gehäuse sind durch ein Kabel miteinander verbunden. Über ein Tragesystem wird die zweigeteilte Meßeinheit im Bereich der Schultern/ Schlüsselbeine vom Probanden getragen, so daß dieser in seiner Bewegung nahezu uneingeschränkt ist und die Meßeinheit nicht als zusätzliche Belastung empfindet. Dadurch, daß der Befestigungspunkt weit am Oberkörper gewählt ist, können Zuleitungen zwischen dem Mundstück oder der Maske recht kurz ausgeführt werden und die Antennenabstrahlfunktion des Telemetriemoduls ist optimal.
• Weiterhin bevorzugt sind Sekundärelemente zur Stromversorgung in einem der Gehäuse integriert. Demnach ist ein weiteres vom Probanden zu tragendes Element mit Akkumulatoren und entsprechenden Verbindungskabeln hin zur eigentlichen Meßeinheit nicht notwendig.
• An mindestens einem der Gehäuse sind Bedien- und Anzeigemittel, z. B. in Form von Folientasten in Verbindung mit lichtemittierenden Dioden vorhanden, so daß der Proband in der Lage ist, mit der Meßeinheit audiovisuell zu kommunizieren und die Einheit zu bedienen.
• Die Signalvorverarbeitung respektive die Berechnung der Ergospirometriegrößen in der tragbaren Meßeinheit selbst ist so angelegt, daß der Proband direkt von der Meßeinheit aus informiert werden kann. Auf diese Weise kann die tragbare Meßeinheit auch autark betrieben werden, wobei die Meßdaten im erwähnten Speicher abgelegt sind. Eine nachträgliche Auswertung durch Herunterladen der Daten ist dann ohne weiteres möglich.
• Der Speicher zur Datensicherung in der tragbaren Meßeinheit ist so ausgelegt, daß die Speicherinhalte auch nach Abschalten der Einheit über einen definierten Zeitraum erhalten bleiben. Die tragbare Meßeinheit besitzt über den Signalverarbeitungsprozessor die Möglichkeit, bei erkannter unterbrochener Telemetrie-Datenübertragung gänzlich auf eine interne Speicherung umzuschalten, ohne daß eine Wiederholung der ergospirometrisch relevanten Übung notwendig ist. Die Meßdaten werden jedoch grundsätzlich in einem Zwischenspeicher gepuffert.
• Bei einer Ausgestaltung kann die Meßeinheit weitere Schnittstellen zum Anschluß von zusätzlichen Geräten oder Sensoren aufweisen, mit deren Hilfe beispielsweise vitale Körperfunktionen über Ermittlung des Blutdrucks, der Hauttemperatur oder dergleichen bestimmt und im Versuchsablauf berücksichtigt werden können.
• Die Sprachsteuerung der tragbaren Meßeinheit ist durch softwareseitige Intelligenz in die Lage versetzt, digital gespeicherte und/oder synthetisch erzeugte Worte oder Wortgruppen unmittelbar auszugeben, aber auch mit Bezug auf bestimmte Aufforderungen oder Befehle zu verknüpfen. Diese Befehle können vom Versuchs- bzw. Testleiter über das Telemetriemodul der Basisstation ausgelöst, jedoch aber auch automatisch von der Meßeinheit selbst unter Berücksichtigung aktueller Meß- oder Steuerungswerte generiert werden. Bezüglich der vorgenannten Merkmale sei auf die auf die Anmelderin zurückgehende DE 199 53 866 A1 verwiesen.
• Erfindungsgemäß besitzt die tragbare Meßeinheit eine Vorrichtung zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung der Bewegung des Probanden oder steht mit einer solchen am Körper des Probanden fixierten Vorrichtung in Verbindung. Die Geschwindigkeits-Meßwerte gelangen auf den Signalprozessor, um eine mittelbare Bewertung der aufgebrachten Leistung des Probanden durchzuführen.
• Der Signalprozessor ist in der Lage, mit oder ohne externen Befehl aus den vorliegenden Meßdaten einschließlich der Leistungswerte und/oder dem Versuchsverlauf Verhaltenshinweise zu ermitteln und über das Sprachmodul an den Probanden auszugeben.
• Weiterhin ist eine Steigungs- und/oder Höhenmeßvorrichtung vorgesehen, um die Leistungsbewertung zu optimieren bzw. zu korrigieren.
• Die ermittelte Geschwindigkeit wird mit einer Sollgeschwindigkeit entsprechend dem Versuchsablauf verglichen, um über eine optische und/oder akustische Feedback-Einrichtung dem Probanden Hinweise zum Einhalten eines Geschwindigkeitsprofils im Sinne von Langsamer oder Schneller zu geben. Ebenso dient die Geschwindigkeitsbestimmung der Ermittlung bei Belastung unter realen Bedingungen z. B. während eines 400 oder 10.000 m Laufes.
• Bevorzugt ist die Geschwindigkeits-Meßeinrichtung am Rücken des Probanden gehalten und über ein Kabel oder eine drahtlose Schnittstelle, z. B. blue tooth, mit der Meßeinheit in Verbindung stehend.
• Alternativ kann die Geschwindigkeits-Meßeinheit in das Ergospirometriesystem, d. h. die Gehäusekörper selbst integriert werden.
• In einer Ausgestaltung der Erfindung werden Meßwerte eines vorhandenen Kalibrierungs-Druck-Sensors zur Höhenmessung im Sinne der optimierten Leistungsbewertung herangezogen. Mit Hilfe der geschwindigkeitsbestimmten Leistungsbewertung kann neben dem oben genannten unter Nutzung von biophysikalischen bzw. biomechanischen Modellen eine gezielte Realisierung einer definierten Belastung bei sonst freier Bewegung des Probanden erreicht werden. Insbesondere gelingt es, quasi statische ergospirometrische Untersuchungsergebnisse an Belastungsgeräten mit denen bei freier Bewegung zu vergleichen.
• Die Vorrichtung zur Geschwindigkeitsmessung arbeitet nach einem Doppler-Radar-Prinzip und umfaßt eine Einrichtung zum Abstrahlen eines Signals mit einer festen Frequenz in einem Winkel α in oder entgegen der Bewegungsrichtung auf die Oberfläche, wobei der Winkel α durch die Bewegung des Objekts veränderlich ist, und eine weitere Einrichtung zum Empfangen eines von der Oberfläche reflektieren, Dopplerverschobenen Signals. Weiterhin wird ein Addieren einer Mehrzahl von zeitlich nacheinander empfangenen reflektierten Dopplerverschobenen Signalen zum Erzeugen eines kombinierten Spektrums vorgenommen und es ist eine Einrichtung zum Erfassen des Spektralanteils mit der höchsten oder tiefsten Frequenz, der eine vorgegebene Signalleistung übersteigt, aus dem kombinierten Spektrum vorgesehen. Hieraus wiederum erfolgt ein Ableiten der Geschwindigkeit aus der Frequenz des erfaßten Spektralanteils. Ein solches Verfahren zur Geschwindigkeitsmessung ist aus der DE 199 14 486 C1 vorbekannt, so daß bezüglich weiterer Einzelheiten hierauf verwiesen werden kann.
• Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
• Hierbei zeigen:
• Fig. 1 typische Funktionseinheiten eines Ergospirometriesystems und
• Fig. 2 ein Blockschaltbild der tragbaren Meßeinheit.
• Ein Ergospirometriesystem, wie in der Fig. 1 dargestellt, geht von einer Gesichtsmaske oder einem Mundstück 1 aus, welches Atemgas über einen Fluß/Volumensensor 2 und eine Absaugstrecke 3 den Sensoren für die Bestimmung der CO₂- und O₂-Konzentration 4; 5 zuführt.
• Prinzipiell sind mit einer entsprechenden Atemgasführung Meßwerte im Breath-by-Breath-Verfahren, aber auch durch Nutzung einer Gasmischkammer zu erhalten. Aus Gründen der angestrebten Optimierung einer ergospirometrischen Analyse mit entsprechend hoher Signalauflösung wird dem Breath-by- Breath-Verfahren der Vorzug gegeben.
• Die Ausgangsdaten des Fluß- bzw. Volumensensors 2 und der CO₂/O₂-Sensoren 4, 5 gelangen auf eine Einheit zur Meßwertgewinnung 6, die mit einem Prozessor zur Steuerung des Meßablaufs sowie zur Meßsignalauswertung 8 in Verbindung steht. Die Steuereinheit 8 ist ebenfalls in der Lage, eine Gaspumpe 9 mit Signalen zu versorgen, so daß die gewünschten Strömungswerte in der Absaugstrecke 3 erhalten bleiben bzw. erreicht werden.
• Zusätzlich besteht die Möglichkeit, der Meßwertgewinnungseinheit 6 Signale von weiteren Sensoren wie z. B. für die Umgebungstemperatur 10 und/oder die Gasfeuchte 11 zuzuführen. Letztgenannte Sensorwerte können zur Kalibrierung bzw. Korrektur der von den Sensoren 4 und 5 erhaltenen Atemgasanalyse herangezogen werden.
• Gemäß Blockschaltbild nach Fig. 2 enthält die tragbare Meßeinheit ein Telemetriemodul 12 mit Sende- und Empfangsantenne 7, die in der Lage ist, eine bidirektionale Verbindung zur Telemetrieeinheit der Basisstation aufzubauen.
• Ein Schnittstellenmodul 13 dient der unmittelbaren Kommunikation mit einem anschließbaren Personal-Computer bzw. einer computergestützten Basisstation oder einem anderen medizintechnischen Gerät.
• Ein Signalverarbeitungsprozessor 14 dient der Abwicklung sämtlicher Kontroll- und Steueroperationen, aber auch zur Steuerung der Berechnung und Speicherung erhaltener Meßwerte in der tragbaren Meßeinheit. Hierfür ist am Signalverarbeitungsprozessor 14 ein Speichermodul 15 angeschlossen und es besteht eine weitere Verbindung zu einem Sprachmodul 16 zur Ausgabe von Bedienungsanweisungen bzw. zur akustischen Darstellung von Meßwerten. Die Ergospirometriekomponente 17 wird übergeordnet vom Signalprozessor 14 bedient und steht eingangsseitig gemäß Fig. 1 mit dem Probanden bzw. Patienten 22 in Verbindung. Weitere Meßsignale gelangen auf ein Mehrkanal-EKG 18 und es wird zusätzlich die momentane Herzfrequenz des Probanden über einen Herzfrequenzdetektor 19 ermittelt.
• Bedien- und Anzeigemittel 20 sind in der Lage, über den Signalverarbeitungsprozessor Meßabläufe auszulösen bzw. momentane Zustände der Meßeinheit anzugeben, so daß der Proband in ausreichender Weise informiert ist und ggf. manuell in den Meßverlauf eingreifen kann.
• Ein Stromversorgungsmodul 21 enthält sowohl Sekundärelemente als auch eine Schaltung zur elektronischen Spannungsstabilisierung mit dem Ziel des Minimierens des Gesamtstromverbrauchs der Meßeinheit, indem beispielsweise nicht benötigte Module oder Einheiten in einen sogenannten Sleep-Modus dann überführt werden können, wenn deren Funktion unter Berücksichtigung des aktuellen Meßverlaufs nicht benötigt werden.
• Die Vorrichtung zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung 23 steht mit dem Signalprozessor bzw. Controller 14 in Wirkverbindung, so daß einerseits Geschwindigkeits-Meßwerte ermittelt und andererseits diese über den Signalprozessor einer Verarbeitung unterworfen werden können, um eine mittelbare Bewertung der aufgebrachten Leistung des Probanden durchzuführen.
• Die Daten der Geschwindigkeits-Meßvorrichtung 23 können sowohl über ein Kabel als auch drahtlos über eine z. B. HF- Schnittstelle übermittelt werden.
• Dem Signalprozessor 14 fällt weiterhin die Aufgabe zu, z. B. gemäß einem vorgegebenen Versuchsablauf die gemessenen Geschwindigkeitswerte mit Sollwerten zu vergleichen, um hieraus Hinweise abzuleiten, die dem Probanden akustisch oder optisch übermittelt werden. Auf diese Weise gelingt es, auch ohne Eingreifen einer dritten Person den Probanden dahingehend zu beeinflussen, daß dieser ein vorgegebenes Geschwindigkeitsprofil und damit eine angestrebte Leistungsentfaltung einhält.
• Da auch das Überwinden von Höhenunterschieden leistungsrelevant ist, wird weiterhin eine Steigungswinkel- oder Höhenmessung vorgenommen. Die hierbei erhaltenen Meßwerte gilt es in die Leistungsbewertung einzubeziehen, was ebenfalls mit Hilfe einer geeigneten Software über den Signalprozessor 14 erfolgen kann.
• In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Druck- Sensor, der üblicherweise Sensorwerte zur Kalibrierung und Korrektur des Atemgassensors bereitstellt, zur Höhenmessung verwendet, ohne daß hierzu separate Hardware notwendig wird.
• Auf der Basis der ermittelten Geschwindigkeit und unter Zuhilfenahme von biophysikalischen oder biomechanischen Modellen können Aussagen über die aufgebrachte Leistung des Probanden abgeleitet werden, so daß eine verbesserte Relevanz ergospirometrischer Untersuchungsergebnisse erreicht wird. Bezugszeichenliste 1 Maske/Mundstück
  2 Fluß/Volumensensor
  3 Absaugstrecke
  4; 5 CO₂/O₂-Sensor
  6 Meßwerte-Gewinnungseinheit
  7 Sende/Empfangsantenne des Telemetriemoduls
  8 Steuereinheit
  9 Pumpe
  10 Temperatursensor
  11 Feuchtesensor
  12 Telemetriemodul
  13 Schnittstellenmodul
  14 Signalverarbeitungsprozessor
  15 Speichermodul
  16 Sprachmodul
  17 Ergospirometriekomponente bzw. -modul
  18 Mehrkanal-EKG-Modul
  19 Herzfrequenzdetektor
  20 Bedien-/Anzeigeelemente
  21 Stromversorgung
  22 Proband
  23 Geschwindigkeits-Meßvorrichtung
  

Claims (9)

1. Mobiles Ergospirometriesystem, umfassend eine am Probanden fixierbare, tragbare Meßeinheit mit Mundstück oder Maske zur Atemgasabnahme, Gasvolumen- oder Mengensensor sowie Sensoren zur Bestimmung der CO₂/O₂ -Konzentration im Atemgas, einen Signalverarbeitungsprozessor und ein Telemetriemodul sowie eine computergestützte Basisstation mit Telemetrieeinheit zum Aufbau einer drahtlosen Verbindung mit dem Telemetriemodul, wobei über das Telemetriemodul zur Telemetrieeinheit eine bidirektionale Daten- und Befehlsübertragungsstrecke errichtet wird und hierfür jeweils eine Sender- und Empfängerbaugruppe vorgesehen ist, so daß zusätzlich von der Basisstation aus online dem Probanden Informationen oder Aufforderungen zur Bedienung der Meßeinheit und/oder zur Gestaltung des Versuchsverlaufs übermittelbar sind, wobei der Signalverarbeitungsprozessor empfangene, codierte Befehle auf ein Sprachmodul zur Umsetzung und Audioausgabe von Verhaltenshinweisen oder dergleichen Anweisungen leitet,
dadurch gekennzeichnet, daß
die tragbare Meßeinheit eine Vorrichtung zur unmittelbaren, berührungslosen Momentan-Geschwindigkeitsmessung der Bewegung des Probanden umfaßt, wobei die Geschwindigkeits-Meßwerte auf den Signalverarbeitungsprozessor gelangen, um eine mittelbare Bewertung der aufgebrachten Leistung des Probanden durchzuführen.

2. Mobiles Ergospirometriesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheit zusätzlich einen Herzfrequenzdetektor sowie ein mehrkanaliges EKG-Modul aufweist, wobei die Erfassung und Speicherung der ergospirometrischen und der kardiologischen Meßwerte mittels des Signalprozessors synchronisiert erfolgt.

3. Mobiles Ergospirometriesystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Speicher zur Datensicherung in der Meßeinheit, wobei im Speicher Datensätze im definierten Format aus atemzugsbezogenen Meßdaten für jeden Atemzug und/oder für sämtliche oder ausgewählte Meßgrößen die kompletten Meßdatenverläufe über wählbare Intervalle zu wählbaren Startzeiten abgelegt werden.

4. Mobiles Ergospirometriesystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Signalprozessors eine Berechnung der Ergospirometriegrößen aus den gewonnenen Daten erfolgt, wobei diese berechneten Daten im Speicher abgelegt und/oder dem Probanden darstell- oder akustisch übermittelbar sind.

5. Mobiles Ergospirometriesystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalprozessor mit oder ohne externen Befehl aus vorliegenden Meßdaten einschließlich Leistungswerten und/oder dem Versuchsverlauf Verhaltenshinweise ermittelt und über das Sprachmodul an den Probanden ausgibt.

6. Mobiles Ergospirometriesystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steigungs- und/oder Höhenmeßeinrichtung vorgesehen ist, um die Leistungsbewertung zu korrigieren.

7. Mobiles Ergospirometriesystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelte Geschwindigkeit mit einer Sollgeschwindigkeit entsprechend dem Versuchsablauf verglichen wird, um über ein optisches und/oder akustisches Feedback dem Probanden Hinweise zum Einhalten eines Geschwindigkeitsprofils zu geben.

8. Mobiles Ergospirometriesystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheit Sensoren zur Bestimmung der Umgebungstemperatur und/oder der Atemgasfeuchte und/oder weiterer relevanter Größen, insbesondere Druckwerte aufweist, wobei diese Sensorwerte zur Kalibrierung und Korrektur der Atemgassensorwerte und zur Höhenmessung herangezogen werden.

9. Mobiles Ergospirometriesystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die tragbare Meßeinheit aus zwei Gehäusekomponenten besteht, die mittels eines Kabels verbunden sind, und daß über einen Tragegurt oder ein Tragegestell die Gehäusekomponenten am Oberkörper des Probanden jeweils in Schulter/Schlüsselbeinnähe plaziert sind, wobei die Geschwindigkeits-Meßvorrichtung am Rücken des Probanden gehalten und über ein Kabel oder eine drahtlose Schnittstelle mit der Meßeinheit in Verbindung steht.