DE69326934T2

DE69326934T2 - Patientenort- und Patientendatenüberwachungssystem

Info

Publication number: DE69326934T2
Application number: DE69326934T
Authority: DE
Inventors: John David Unger
Original assignee: Siemens Medical Systems Inc
Current assignee: Draeger Medical Systems Inc
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1993-12-01
Publication date: 2000-03-30
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: ATE186187T1; EP0602459A2; EP0602459A3; DE69326934D1; EP0602459B1; US5458123A

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein medizinisches Instrumentationssystem und insbesondere ein System zur Überwachung der Position eines Patienten in einem Krankenhaus oder einem anderen Gebiet und zum Empfangen von Daten von diesem Patienten.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Der Stand der Technik ist voll von verschiedenen Systemen, die zur Überwachung von Patienten zur Bereitstellung von Patientendaten für eine zentrale Stelle wirken. Solche Systeme können am Bett angeordnete Systeme sein, bei denen der Patient bettlägerig ist und geeignet mit Sensoren verbunden ist, so dass physiologische medizinische Informationen mittels Kabeln oder anderer Mittel zu einer zentralen Stelle gesendet werden. Solche Systeme werden auf den Intensivstationen (ICU - intensive care units) von Krankenhäusern eingesetzt, bei denen Lebenszeichen wie zum Beispiel Temperatur, Atmung, Herzfrequenz usw. eines Patienten überwacht werden.
Manche moderne Verfahren verwenden drahtlose Übertragung, wie zum Beispiel Telemetriesysteme, bei denen ein Patient mit einem Sender und einem Empfänger ausgestattet wird. Auf dem Patienten plazierte Sensoren überwachen elektrische Signale, die durch den Patienten erzeugt werden, um z. B. EKG-Signale zu liefern. Diese Signale werden dann in andere Signale umgesetzt, die durch Antennen, herkömmliche Funkverbindungen oder andere Hochfrequenzverfahren (HF-Verfahren) gesendet werden können. Bestehende ambulatorische Systeme können verschiedene Signale liefern, die die Überwachung z. B. der Temperatur, Herzfrequenz usw. des Patienten betreffen. Zu den Arten medizinischer Daten, die durch solche Systeme gesendet werden können, gehören im wesentlichen alle Arten von Daten, die durch herkömmliche Sensoren gemessen werden können, die an der Haut angebracht oder anderweitig dem Patienten implantiert werden. Es gibt Systeme, die außerdem eine Anzeige der Position des Patienten liefern.
Ein typisches System des Stands der Technik wird in dem US-Patent Nr. 4 958 645 mit dem Titel MULTI-CHANNEL DIGITAL MEDICAL TELEMETRY SYSTEM beschrieben, ausgegeben am 25. 9. 1990 an Theodore E. Cadell et al., übertragen an CME Telemetrix, Inc., Kanada. Das dort beschriebene medizinische Funk- Telemetriesystem verwendet mehrere Antennen, die über ein Krankenhaus oder andere Gebäude verteilt sind. Der Patient wird mit einem Funkempfänger und -sender ausgestattet. Diese Einheit wirkt zum Sammeln von Daten wie Temperatur, Herzfrequenz, Schrittmacherfrequenz, Atemfrequenz, Hirnaktivitätspegel und Blutdruckpegel. Der dem Patienten zugeordnete Sender und Empfänger wirkt in Verbindung mit einem oder mehreren Zimmer- Positionsbestimmungssendern. Die Zimmer-Positionsbestimmungssender sind in Zimmern oder in einem Bereich, in dem der Patient überwacht wird, angebracht. Das Signal aus dem Sender des Patienten wird zu den Zimmersendern weitergeleitet. Alle durch den Patienten empfangenen Signale werden zu einem Antennensystem gesendet, das mit einem Empfänger verbunden ist. Wie erwähnt, sind ein oder mehrere Antennensysteme mit Mitteln zum Umschalten zwischen den Systemen zur Gewinnung des besten Signals vorhanden. In dem System empfängt der Patient außerdem ein Signal aus einem beliebigen der Zimmer-Positionsbestimmungssender, und die Einheit des Patienten sendet das empfangene Signal zusammen mit seinem EKG-Signal.
Das sendende Antennensystem sendet die Signale zu der Empfangsantenne, die mit einem Empfänger verbunden ist, wodurch der Patient an einer entfernten Stelle, wie zum Beispiel einer zentralen Pflegestelle in einem Krankenhaus, überwacht werden kann. Auf diese Weise werden alle Daten, die durch den Patienten geliefert werden, zu der zentralen Stelle gesendet, und die Daten werden zusammen mit einem Positionssignal gesendet, das durch das Empfängermodul des Patienten empfangen wird. Somit ist die Position des Patienten bekannt, weil der Patient ein Positionssignal empfängt, das durch den Patienten gesendet wird. Somit ermöglicht das System dem Krankenhauspersonal, Patienten zu überwachen, und die Position des Patienten ist im Falle eines bestimmten medizinischen Problems unmittelbar bestimmbar. Es gibt andere Systeme, die den Status des Patienten unter Verwendung von Netzwerkverfahren überwachen.
US-Patent 4 981 141 mit dem Titel WIRELESS ELECTROCARDIOGRAPHIC MONITORING SYSTEM, ausgegeben am 1.1.1991 an J. Segalowitz. Dieses Patent beschreibt ein stationäres elektrokardiographisches Überwachungssystem, bei dem die Herzsignalerfassungselektroden des Patienten jeweils durch entsprechende drahtlose Sender und entsprechende jeweilige drahtlose Empfänger in einer Grundeinheit an den Herzsignalwächter/-schreiber angekoppelt sind. Jede Kombination von Sender/Empfänger arbeitet auf einer separaten Funkfrequenz zur Bereitstellung eines Null- oder Bezugssignals in einer Grundeinheit, und die zur Modulation eines Signalsenders in der Grundeinheit verwendet wird. Nach dem Empfang und der Demodulation liefert jedes modulierte Signal Informationen über das durch eine entsprechende durch den Patienten getragene Elektrode erfasste Signal, wie zum Beispiel die Elektrode für das rechte Bein usw.
Aus dem Obigen sollte offensichtlich sein, dass es äußerst wünschenswert ist, einen gehfähigen Patienten in Bezug auf verschiedene Lebenszeichen, wie zum Beispiel Herzfrequenz usw. zu überwachen. Dies ist aufgrund des jüngsten Trends, Patienten so früh wie möglich zum Gehen zu bringen, sogar noch wichtiger. Deshalb ist es außerdem wichtig, die Position dieses Patienten innerhalb zum Beispiel der Grenzen eines Krankenhauses oder eines anderen Bereichs zu bestimmen. Wie man feststellen kann, besitzen viele moderne Krankenhäuser eine große Zahl von Etagen und erstrecken sich über große Bereiche. Da ein gehfähiger Patient ein medizinisches Problem, wie zu Beispiel einen Herzanfall erfahren kann, sollte das Überwachungssystem dies an einer zentralen Stelle erkennen und außerdem Informationen bezüglich der Position des Patienten innerhalb des Krankenhauses empfangen.
Somit sollten Infarktpatienten oder andere Risikopatienten in Bezug auf ihre Lebenszeichen überwacht werden, und es sollte ein Positionssignal bereitgestellt werden, um die präzise Position des Patienten in einer großen medizinischen Einrichtung oder einem anderen Gebiet zu bestimmen.
Obwohl die Erfindung insbesondere bei der Bestimmung der Position eines überwachten Patienten anwendbar ist, versteht sich, dass die hier beschriebenen Verfahren auch für andere Zwecke, wie zum Beispiel zum Auffinden von Kindern in großen Einkaufszentren usw. verwendet werden können.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung sowohl eines Überwachungssystems für Lebenszeichen als auch eines Patientenpositionsbestimmungssystems, das effizient und wirtschaftlich ist. Das beschriebene System ermöglicht die Überwachung der Lebenszeichen und der Position des Patienten, ohne dass der Patient wie im Stand der Technik mit einem separaten Empfängergerät ausgestattet werden muß.
Die vorliegende Erfindung wird in Anspruch 1 definiert.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Systems zur Überwachung der Patientenposition und zum Senden von Patientendaten gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer alternativen Form des Überwachungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist ein Schaltbild einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild eines Systems zur Überwachung der Patientenposition durch selektive Frequenzzuteilung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Mit Bezug auf Fig. 1 ist ein System- Blockschaltbild eines Patienten-Überwachungs- und Positionsbestimmungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Bezugszahl 30 zeigt einen Patienten, der an seiner Person einen persönlichen Sender 21 mit sich führt. Der Sender 21 kann an Signalsensoren oder Wandler angekoppelt werden, die entweder über die Haut des Patienten oder anderweitig mit dem Patienten verbunden werden. Die erzeugten Signale sind wohlbekannt. Die Signale werden von Wandlern hervorgebracht und sind analoge Signale und können eine oder mehrere von Kenngrößen enthalten, die die Gesundheit des Patienten bei der Überwachung von Lebenszeichen anzeigen. Als solche können an dem Patienten 30 angebrachte Sensoren, wie zum Beispiel die Sensoren 22 und 23, Temperatursensoren, Herzfrequenzsensoren, Schrittmacherfrequenz-, Atemfrequenz- und verschiedene andere Vorrichtungen umfassen. Insbesondere ist das EKG ein sehr häufig anzutreffendes Signal, das überwacht werden soll. Die gesendeten EKG-Aktivitätsinformationen entsprechen normalen professionellen Standards und Graden der Genauigkeit, und viele herkömmliche Geräte sind völlig in der Lage, die wichtigen Funktionen des Herzes, wie zum Beispiel Rhythmus, Frequenz, p-Welle usw. zu messen. Die Verfahren zur Erzeugung von EKGs und zum Senden solcher Signale sind in der Technik wohlbekannt.
Wie in Fig. 1 zu sehen ist, ist der Sender 21 des Patienten einer Antenne zugeordnet, die die Drähte enthalten kann, die direkt mit den Sensoren des Patienten verbunden sind. Wie später erläutert wird, wird jedem Patienten ein Sender 21 zugewiesen, der einem eindeutigen HF-Signal zugeordnet ist. Dieses HF-Signal ist das gesendete Trägersignal und dient zur Unterscheidung von Patienten. Der Sender besteht im Prinzip aus den Signalsensoren des Patienten, die durch das Modul 50 angezeigt werden. Die Signalsensoren sind in der Regel an das Modul 51 angekoppelt, das als Verstärker und Analog-Digital-Umsetzer (A/D-Umsetzer) gekennzeichnet ist. Auf diese Weise werden die Signalsensoren 50 des Patienten verstärkt, und das analoge Signal wird in ein digitales Signal umgesetzt. Ein Modulatormodul 52 ist an einen HF-Oszillator 53 angekoppelt. Der HF-Oszillator 53 ist die Trägerfrequenz für diesen bestimmten Patienten und dient zur Modulation des digitalen Ausgangssignals aus dem Analog-Digital-Modul 51. Der Sendermodulator 52 erzeugt ein Ausgangssignal, das an die Antenne 53 angekoppelt und durch den Patienten gesendet wird. Auf diese Weise wirkt der durch den Patienten getragene Sender im Prinzip zum Senden der überwachten Lebenszeicheninformationen, wie zum Beispiel des EKG. Wie gezeigt, werden diese Informationen in digitale Informationen umgesetzt und auf den HF-Träger aufmoduliert und über die Antenne 54 gesendet. Es versteht sich, dass die Antenne 54 die den Sensoren des Patienten zugeordnete Drähte enthalten kann.
Wie bereits erläutert, setzen manche herkömmlichen Systeme Funksenderbaken ein, die über das Krankenhaus verteilt sind und jeweils kontinuierlich einen eindeutigen Positionscode senden. Diese Senderbaken können sich auf verschiedenen Etagen und verschiedenen Zimmern in dem Krankenhaus befinden. Der Patient, der solche herkömmlichen Systeme verwendet, verfügt über einen Empfänger, der seinem Telemetriesender zugeordnet ist, und der Empfänger erfaßt die gesendeten Bakensignale, kombiniert das gesendete Bakensignal mit den EKG-Daten und sendet das kombinierte Signal über eine Antenne zurück zu der Zentralstation. Auf diese Weise kennt die Zentralstation die Identität des Patienten aufgrund der HF-Frequenz, oder durch Verwendung eines anderen Codes, und kennt außerdem die Position des Patienten, weil der Patient das gesendete Bakensignal empfangen hat und dieses Signal mit den EKG-Daten verschachtelt hat. In dem System der vorliegenden Anmeldung wird dieselbe Antennenverteilung eingesetzt, jede Antenne weist aber eine separate Signatur auf.
In Fig. 1 sind die Antennen 10, 11 und N gezeigt. Diese Antennen sind über das Krankenhaus an verschiedenen Positionen in dem Krankenhaus verteilt, und die Antennen können sich zum Beispiel auf verschiedenen Etagen und in verschiedenen Zimmern befinden. Jede Antenne, wie zum Beispiel die Antenne 10, kann einer Verstärkungs- oder Vorverarbeitungsstufe 30 zugeordnet sein. Bei dem Modul 30 kann es sich einfach um ein Koppelnetz als eine Impedanzanpassungsvorrichtung oder einen Verstärker handeln. Das Ausgangssignal des Moduls 30 oder das Antennenausgangssignal 10 wird an ein Antennen- Signaturmodul 31 angekoppelt. Wie in Fig. 1 zu sehen ist, funktioniert das Antennen-Signaturmodul (ANT.-SIGN.) 31 folgendermaßen. Jede Antenne, wie zum Beispiel die Antennen 10, 11 und N, ist einem separaten Antennen-Signaturmodul, wie den Modulen 31, 33 und 35 zugeordnet. Wie später erläutert wird, fügt das Antennen-Signaturmodul allen durch die zugeordnete Antenne empfangenen Signale eine eindeutige Signatur hinzu. Bei der bevorzugten Ausführungsform kann jedes Antennen-Signaturmodul, wie 31, 33 und 35, einen AN- oder FM-Modulator enthalten, der mit einer bestimmten vorgegebenen Frequenz auf die später erläuterte Weise arbeitet. Auf diese Weise wird jedes empfangene Signal aus einer Antenne mit einer diskreten Frequenz moduliert, die nur dieser Antenne zugewiesen ist. Somit wird das Ausgangssignal aus der Antenne 11 über den Modulator 33 durch eine erste Frequenz moduliert. Das Ausgangssignal der Antenne N wird über das Antennen- Signaturmodul 35 durch noch eine weitere Frequenz moduliert. Die Ausgangssignale der Antennen- Signaturmodule werden zu einem Prozessor 36 geleitet, bei dem es sich um einen Leistungskombinierer handelt. Der Leistungskombinierer ist die minimale Schaltungs anforderung für eine wirtschaftliche Systemkonfiguration. Diese Signale können in dem Modul 36 verarbeitet oder weiter verstärkt oder modifiziert werden und werden dann über eine Übertragungsleitung 37 zu einer zentralen Verarbeitungsstation 38 geleitet. Die zentrale Verarbeitungsstation kann der Standort der Pflegerzentrale sein und einen Funkempfänger und einen Zentralprozessor 38 enthalten, der die empfangenen Signale weiterverarbeiten kann. Somit trennt der Prozessor die Signale und liefert eine Anzeige 40 des EKG jedes Patienten zusammen mit der Anzeige der Position des Patienten. Die Anzeige kann wie angezeigt mittels einer typischen Bildröhre als eine graphische Anzeige implementiert werden oder kann eine Druckausgabeanzeige sein, die durch eine Druckeranzeige 41 geliefert wird.
Die Erfindung wirkt folgendermaßen. Jedes der Antennenmodule wie 10, 11 und N ist in den Decken, an den Wänden, in den Gängen oder an beliebigen gewünschten Positionen innerhalb des Krankenhauses positioniert. Jede der Antennen kann die durch Patientensender 21 gesendeten oder ausgestrahlten Signale empfangen. Wenn sich ein Patient in der Nähe einer Antenne befindet, dann ist das durch die Antenne empfangene Signal stärker als das Signal, das durch Antennen empfangen wird, die sich nicht so nahe bei dem Patienten befinden. Auf diese Weise liefert der Zentralprozessor 38 bei der Erkennung eines starken Signals eine Anzeige, dass sich dieser Patient in der nächsten Nähe einer Antenne befindet. Der Prozessor kann die in dem starken Signal enthaltene Signatur analysieren, um zu bestimmen, aus welcher Antenne das Signal stammt, weil jede Antenne einem Antennen- Signaturmodul wie dem Modul 31 für die Antenne 10, dem Modul 33 für die Antenne 11 und dem Modul 35 für die Antenne N zugeordnet ist. Somit ist jedes Signal mit einer Antennen-Signaturfrequenz für jede einzelne Antenne versehen. Dieses Signal wird erkannt, und das System weiß sofort, bei welcher Antenne sich der Patient befindet.
Da der Patient eine eindeutige HF-Frequenz besitzt, kennt das System außerdem sofort die Identität des Patienten. Das System decodiert die gesendeten digitalen Daten auf herkömmliche Weise zur Bereitstellung der EKG-Daten des Patienten, und die Signaturinformationen werden ebenfalls decodiert, um die Position des Patienten anzuzeigen. Es ist zu sehen, dass das System deshalb keinen zusätzlichen Empfänger für den Patientensender erfordert, wodurch sich der durch den Patienten getragene Sender vereinfacht und dessen tragbare Betriebsdauer vergrößert wird. Die bestehenden Antennen, wie 10, 11 und N werden durch Hinzufügen eines Antennen-Signaturmoduls für jede Antenne modifiziert.
Mit Bezug auf Fig. 2 ist ein ausführlicheres Schaltbild einer Antennenkonfiguration gezeigt, wobei ein Antennen-Signaturmodul dazu dient, eine geringe Menge Amplitudenmodulation mit einer unterschiedlichen Frequenz für jede Antenne zu plazieren. Das Signaturmodul moduliert das durch die Antenne empfangene HF-Signal mit einer unterschiedlichen Frequenz für jede Antenne. Mit Bezug auf Fig. 2 sind mehrere Antennen als 60, 61 und 62 gezeigt. Obwohl nur drei Antennen gezeigt sind, versteht sich natürlich, dass viel mehr Antennen implementiert werden können und tatsächlich eingesetzt werden. Die Antennen 60, 61 und 62 sind über ein Krankenhaus oder einen anderen Standort verteilt und können an der Decke oder an den Wänden usw. angebracht sein. Die Antennen werden zweckmäßig beabstandet, so dass ein Patient immer in Kontakt mit einer oder mehreren Antennen sein kann. Jede Antenne 60, 61 und 62 ist einem Modulator 63, 64 bzw. 65 zugeordnet. Die Modulatoren sind herkömmlicher Bauart und sind in diesem Beispiel Amplitudenmodulatoren. Somit wird das durch jede Antenne empfangene Signal mittels einer Empfängeroszillatorfrequenz 66, 67 und 68 für die Modulatoren 63, 64 und 65 moduliert. Das Empfängeroszillatorsignal aus dem Oszillator 66, 67 und 68 ist ein relativ niederfrequentes Signal, das zur Amplitudenmodulation des empfangenen HF-Signals dient. Somit wird das durch die Antenne 60 empfangene HF-Signal mit einer geringen Menge Amplitudenmodulation mit einer relativ niedrigen Frequenz moduliert. Als ein typisches Beispiel kann der Empfängeroszillator 66 mit einer Frequenz von 100 Hz arbeiten. Der Empfängeroszillator 67 arbeitet mit einer Frequenz von 101 Hz, der Empfängeroszillator 68 arbeitet mit einer Frequenz von 102 Hz ... usw. Somit wird jedes der durch jede der Antennen 60, 61 und 62 empfangenen HF-Signale durch ein niederfrequentes Signal moduliert, das sich von dem benachbarten Antennenfrequenzsignal um eine oder mehrere Perioden unterscheidet. Obwohl die Beispiele von 100, 101 und 102 Hz gegeben wurden, versteht sich natürlich, dass diese Frequenzen schwanken können. Es wird angegeben, dass eine niedrige Frequenz eingesetzt wird, solche Frequenzen können aber zum Beispiel 200 Hz aus dem Oszillator 66, 202 Hz aus dem Oszillator 67, 204 Hz aus dem Oszillator 68 usw. sein. Es versteht sich natürlich, dass andere Frequenzen mit angemessener Beabstandung zwischen den Frequenzen eingesetzt werden können, um eine einfache Erkennung zu ermöglichen. Durch Einsatz moderner Filterverfahren, wie zum Beispiel Digitalfilter oder Einsatz von FFT-Spektralanalyse kann man zwischen solchen niedrigen Frequenzen mit einem Unterschied von einer Periode unterscheiden. Solche Verfahren zur Analyse von Frequenzübertragungen und zur Bestimmung kleiner Frequenzdifferenzen sind wohlbekannt. Die Aufgabe eines Patientenüberwachungssystems besteht darin, die Antennen so zu verteilen, dass sich der Patient immer in der Reichweite mindestens einer Antenne befindet. Somit kann ein Patient, wie zum Beispiel der Patient 30 von Fig. 1, Signale senden, die von mehr als einer Antenne aufgenommen werden. Wie in Fig. 1 gezeigt, sendet der Patient 30 Signale zu den Antennen 10, 11 und N. Wie man feststellen kann, sendet der Patient mit einer vorbestimmten HF-Frequenz, die strikt für diesen Patienten zugeteilt ist. Dieses Signal kann zum Beispiel im Bereich von 200 MHz liegen. Jeder Patient besitzt seine eigene zugewiesene HF-Frequenz. Zum Beispiel kann dem Patienten Nr. 1 eine Frequenz von 200 MHz, dem Patienten Nr. 2 201 MHz, dem Patienten Nr. 3 203 MHz usw. zugewiesen werden.
Man nehme an, dass der Patient 30 von Fig. 1 der Antenne 10 am nächsten ist. Somit wird das Signal von dem HF-Sender 21 an der Antenne 10 mit der größten Amplitude empfangen. Die Antennen sind in dem Bereich so positioniert, dass sich ein Patient immer nahe genug bei mindestens einer Antenne befindet, damit das System eine genaue Positionbestimmung liefern kann. Wie man feststellen kann, muß das System als erstes die Erkennung des Empfangs eines starken aus dem Antennensystem Trägers oder einer starken HF-Frequenz feststellen. Somit werden, wie in Fig. 1 und 2 zu sehen ist, alle Antennenausgangssignale, die von den entsprechenden Modulatoren 63, 64 und 65 produziert werden, zu dem Eingang eines Leistungskombinierermoduls 69 geleitet, bei dem es sich auch um einen Prozessor oder Multiplexer handeln kann. Auf diese Weise werden die Signale aus den verschiedenen Antennen in dem Kombinierer 69 kombiniert und über eine Übertragungsstrecke 63 gesendet, bei der es sich um eine Draht- Infrarot-, Mikrowellen- oder anderweitige Strecke zu einem Zentralstationsprozessor 70 handeln kann. Der Zentralstationsprozessor 70 mißt alle empfangenen Signale aus den Antennen 60, 61 und 62. Der Prozessor 70 enthält mehrere schmalbandige Funkempfänger, einen für jedes Patienten-HF-Signal. Auf diese Weise dient der Zentralstationsprozessor zum selektiven Filtern des Signals aus dem Kombinierer 69 zur Bereitstellung ausgewählter HF-Signale, die Patientensignale anzeigen.
Die HF-Daten werden auf herkömmliche Weise demoduliert, und die digitalen Daten werden in ein analoges Signal umgesetzt. Außerdem wird die dem HF-Signal zugeordnete Amplitudenmodulation demoduliert und erkannt. Auf diese Weise ist nun bekannt, dass sich der Patient mit dem bestimmten HF-Träger in der Nähe der Antenne 10 befindet. Somit werden diese Informationen durch die Zentralstation entwickelt, in der die Patientenidentifikation in dem Modul 71 angezeigt wird, wobei die Patientenposition in dem Modul 72 angezeigt wird. Wie zu sehen ist, sind die Patientenidentifikation (ID) und die Patientenposition bekannt. Das EKG oder andere Lebenszeichendaten werden in analoge Form umgesetzt und auf einem geeigneten Monitor oder einer geeigneten Anzeige angezeigt. Die Patientenposition und -identität können ebenfalls angezeigt werden.
Es versteht sich, dass zwar in Fig. 2 Amplitudenmodulatoren (AM) 63, 64 und 65 gezeigt sind, aber auch andere Arten von Modulatoren eingesetzt werden können. Zum Beispiel kann man Frequenzmodulation (FM) für jeden der Modulatoren verwenden, um die Antennensignatur bereitzustellen. Außerdem kann man ein Pulscodemodulationsverfahren oder andere Verfahren einsetzen, wodurch ein bestimmtes Signal oder ein eindeutiger Antennencode über die Antennen- Signaturmodule, wie 31, 33 und 35, zu dem HF-Signal hinzugefügt wird. Auf diese Weise verschachtelt jede Antenne beim Empfang eines HF-Signals ein Signatursignal, das die Antennenposition anzeigt.
Mit Bezug auf Fig. 3 enthält der Modulator 82, der der Antenne 80 zugeordnet ist, einen Oszillator, der mit 100,5 Hz arbeitet. Der Modulator 83, der der Antenne 81 zugeordnet ist, besitzt einen Modulator, der zur Amplitudenmodulation des HF-Signals mit 101,5 Hz dient. Die durch die Antennen 80 und 81 empfangenen Signale sind als sinusförmige HF-Signale gezeigt. Beide Ausgangssignale werden in einem Leistungskombinierermodul 84 kombiniert. Das Ausgangssignal des Moduls 84 wird zu dem Eingang des Verstärkers 85 geleitet. Der Verstärker 85 ist mit einer Übertragungsleitung oder einer anderen Leitung 86 zu einem Leistungsteiler 87 verbunden. Das Ausgangssignal des Moduls 87 liefert die zusammengesetzten HF-Signale, die alle der Amplitudenmodulation von 100,5 Hz und 101,5 Hz zugeordnet sind. Wie man ohne weiteres feststellen kann, liefert jeder der Antennenmodulatoren 82 und 83 eine AM-Modulation auf dem empfangenen HF-Träger, und diese Modulationskomponente kann erkannt werden. Auf diese Weise ist die exakte Position des Patienten in Bezug auf eine feste oder vorbestimmte Antennenposition bekannt.
Wie erläutert, weist jede Antenne somit eine eindeutige Signatur auf, die die Form einer Amplitudenmodulation oder Frequenzmodulation haben kann, die einem empfangenen HF-Träger auferlegt wird. Nach dem Erkennen eines starken Trägers mit der Frequenz eines Senders eines bestimmten Patienten kann das System nun die Modulation auf dem Träger erkennen, um zu bestimmen, in der Nähe welcher Antenne sich der Patient befindet. Die überwachten Daten auf dem HF-Träger liefern die Informationen zur Erzeugung eines EKG oder eines anderen Lebenszeichensignals.
Mit Bezug auf Fig. 4 sind die Antennen 90 und 91 gezeigt. Diese Antennen werden eingesetzt, um die Verteilung mehrerer Antennen über eine Institution darzustellen. Solche Antennen werden im Wesentlichen wie erläutert herkömmlich installiert, so dass sich ein Patient 160 immer in der Nähe einer gegebenen Antenne befindet. Die gegebene Antenne ist natürlich die Antenne, die das stärkste Signal empfängt. Jede Antenne ist einem Signaturmodul, wie zum Beispiel dem Modul 92 für die Antenne 90 und dem Modul 93 für die Antenne 91 zugeordnet. Der Patient 160 besitzt, wie gezeigt, einen Sender. Der Sender des Patienten sendet ein typisches HF-Signal, das im Bereich von 200 MHz liegen kann. Auf jeden Fall können HF-Signale in dem 400-MHz- Telemetriebereich oder unter niedrigeren Frequenzen wie zwischen 70 und 100 MHz ausgewählt werden. Es wird auf die obengenannten Patente 4 958 645 und 4 981 141 Bezug genommen, die typische HF-Frequenzen beschreiben, die eingesetzt werden können.
Insbesondere beschreibt das US-Patent Nr. 4 958 645 typische Telemetriesender- und Empfangskenngrößen, die in typischen Systemen eingesetzt werden. Somit sendet der Patient 160 ein moduliertes HF-Signal, das durch die Antenne 90 empfangen wird. Dieses Signal wird an den Eingang des Signaturmoduls 92 angelegt, in dem dem Signal eine geeignete Modulation auferlegt wird, die die Antenne 90 anzeigt. Alle Antennensignale werden durch den entsprechenden Signaturmodulator moduliert, und die Ausgangssignale der Signaturmodulatoren, wie der Modulatoren 92 und 93, werden zu den Eingängen eines Leistungskombinierers 94 geleitet. Das Ausgangssignal des Leistungskombinierers 94 wird an eine Übertragungsstrecke 121 angekoppelt, die wie oben angegeben, vielfältigen Art, wie eine Kabelstrecke, eine infrarotstrecke oder eines von zahlreichen sonstigen Übertragungsmitteln sein kann. Das Ausgangssignal des Leistungskombinierers 94 wird über die Übertragungsstrecke 121 zu einer Mehrzahl oder Bank ausgewählter schmalbandiger HF-Filter, wie 96 und 97, geleitet. Für jedes der zugewiesenen oder zugeteilten HF-Signale liegt ein separates Bandpassfilter, wie 96 und 97, vor. Da jedem Patienten eine verschiedene HF-Frequenz zugewiesen wird, ist jeder Patient einem separaten Filter zugewiesen. Somit identifiziert das Ausgangssignal aus einem Bandpassfilter, wie 96 und 97 den Patienten sofort. Man nehme an, dass der Patient 160 HF-Frequenz zugeordnet ist, die das Bandpassfilter 96 anzeigt und sich in der Nähe der Antenne 90 befindet. Somit empfängt die Antenne das Signal, das durch den Kombinierer 94 zu der Filterbank gesendet wird. Das Bandpassfilter 96 läßt das HF-Signal durch. Man beachte, dass die Bandpassfilter 96 und 97 tatsächlich Schaltungen zur Überlagerung des HF-Signals zur Erzeugung einer niedrigeren Frequenz umfassen können, wodurch ein einfacherer Bandpassfilterentwurf ermöglicht wird. Das HF-Signal wird zu einem FM-Detektor 100 geleitet. Der FM-Detektor spricht auf herkömmliche Weise auf die Modulation des HF-Signals an, um an dem Ausgang ein Patienten-ID-EKG zu erzeugen. Die Modulation des HF- Trägers stellt die Lebenszeicheninformationen des Patienten, wie zum Beispiel das EKG, dar und kann außerdem andere Informationen enthalten. Das Ausgangssignal aus dem selektiven Bandpassfilter 96 ist außerdem an den Eingang einer HF-Signalstärkenschaltung 101 angekoppelt. Die Schaltung 101 kann eine Verstärkerschaltung enthalten, die einen an einen Schwellenwertdetektor 102 angekoppelten Ausgang aufweist. Die Funktion der Schaltungen 101 und 102 besteht darin, zu bestimmen, ob das HF-Signal über einer annehmbaren Grenze liegt. Wie man feststellen kann, sendet der Sender des Patienten Signale mit einem gegebenen Leistungspegel. Somit sind bestimmte Signale oberhalb eines gegebenen Leistungspegels wahre Patientensignale, während andere Signale unterhalb des Schwellenwerts auf Rauschen oder Störsignale usw. zurückzuführen sein können. Wenn der Detektor 102 ein solches Signal eines gegebenen Pegels empfängt, dann dient der Detektor zur Vorspannung eines Moduls 104 für diskrete Fouriertransformation (DFT).
Das Ausgangssignal des selektiven Bandpassfilters 96 wird außerdem zu dem Eingang eines AM-Detektors 103 geleitet. Der AM-Detektor dient dazu, das empfangene HF-Trägersignal zu demodulieren, um das niederfrequente Signal zu erkennen, das die Antennensignatur anzeigt. Das Ausgangssignal des AM-Detektors 103 wird an den Eingang des DFT-Moduls 104 angelegt, das, wie angezeigt, aktiviert oder betätigt wird, wenn die Stärke des ankommenden HF-Signals einen vorbestimmten Pegel übersteigt. Die Operation einer diskreten Fouriertransformation ist im Stand der Technik wohlverstanden. Im Wesentlichen dient das Modul 104 zum Abtasten des Ausgangssignals aus dem AM-Detektor 103 zur Bestimmung der genauen Frequenz des aus dem Amplitudenmodulationsdetektor 103 ausgehenden Signals. Das Modul 105 wählt das stärkste Ausgangssignal auf der Grundlage der DFT-Analyse. Es versteht sich, dass die DFT-Analyse durch herkömmliche Verfahren implementiert werden kann, die in der Technik wohlbekannt sind und im Wesentlichen eine Spektralanalyse einsetzen. Dies kann durch eine DFT oder eine schnelle Fouriertransformation (FFT) erzielt werden, die durch einen Mikroprozessor oder Signalprozessor verarbeitet wird. Die DFT dient zur Analyse des Signals aus dem Amplitudendetektor zur Bereitstellung einer genauen Anzeige der Frequenz dieses Signals, wie es durch das Modul 105 angezeigt wird.
Die Amplitudenmodulation des HF-Trägers zeigt an, welcher Antenne der Patient am nächsten ist und definiert daher die Patientenposition, wie durch das Modul 106 angezeigt wird. Es ist natürlich ersichtlich, dass das Bandpassfilter 97 eine völlig verschiedene HF-Frequenz durchläßt und denselben Komponenten wie oben beschrieben zugeordnet ist. Außerdem versteht sich, dass man andere Verfahren einsetzen kann, die zur Analyse der HF-Signale dienen, um jede separate HF-Komponente zu bestimmen, um die Amplitudenmodulation auf jeder Komponente zu bestimmen. Solche Verfahren, die Spektralanalysierer betreffen, sowie zugeordnete Module sind im Stand der Technik wohlbekannt.
Wie oben beschrieben, ist das vorliegende System besonders nützlich in Bezug auf Krankenhausoperationen, da die Position des Patienten bekannt ist, während die Lebenszeichen des Patienten überwacht werden. Das System kann die Lebenszeichen des Patienten kontinuierlich überwachen, indem sie angezeigt werden, und kann aufgrund des Umstands, dass jeder Antenne, zu der der Patient sendet, eine separate Signatur zugewiesen ist, die Position des Patienten verfolgen. Das System kann genutzt werden, um das EKG eines Patienten zu überwachen und zu bestimmen, wann der Patient Schwierigkeiten hat. Da die Position des Patienten ebenfalls bekannt ist, kann entsprechendes Krankenhauspersonal angeleitet werden, sich mit dem Patienten zu befassen. Dieses System kann außerdem zum Auffinden von Personen in Einkaufszentren usw. verwendet werden. Auf diese Weise würden Antennen in den gesamten Gebäude zum Beispiel in den Decken oder Dächern oder anderweitig in Bezug auf große Einkaufskomplexe oder andere Bereiche plaziert werden, in denen die Position von Personen überwacht werden soll.
Somit versteht sich, dass, obwohl bestimmte Beispiele beschrieben wurden, Fachleuten offensichtlich sein sollte, dass viele Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich und Gedanken der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Patienten-Überwachungstelemetriesystem zur Fernüberwachung von Patienten in einem gegebenen Bereich, wobei das System folgendes umfaßt;

mehrere Patientensender (21), wobei jeder Sender so ausgelegt ist, dass er auf einem Patienten (30) angebracht wird und Mittel (50) zum Sammeln von Patientendaten enthält, und jeder Sender eine Antenne (54) zum Ausstrahlen eines Patientensignals aufweist, das die Patientendaten anzeigt,

mehrere positionierte Antennen (10, 11 ... N), die jeweils in einem Abstand voneinander positioniert sind und sich in vorbestimmten Positionen im gesamten gegebenen Bereich befinden,

mehrere Antennen-Signaturmittel (31, 33, 35), die jeweils einer der positionierten Antennen zugeordnet sind und dazu dienen, ein moduliertes Antennen-Signatursignal mit einem vorbestimmten Patientensignal zu kombinieren, das durch die zugeordnete Antenne empfangen wird, wobei das modulierte Antennen-Signatursignal für jede der positionierten Antennen eine unterschiedliche Modulation aufweist, und

Empfangsmittel (38), die an die positionierten Antennen angekoppelt sind, um die kombinierten Patienten- und Antennen-Signatursignale aus jeder der positionierten Antennen zu empfangen, und die Modulations-Detektionsmittel (42) zum Erkennen der unterschiedlichen Modulation des modulierten Antennen- Signatursignals und des Patientensignals enthalten, um ein Ausgangssignal zu liefern, das die Position des Patienten in Bezug auf eine beliebige der positionierten Antennen und die Identität des Patienten anzeigt.

2. System nach Anspruch 1, wobei jedes der mehreren Antennen-Signaturmittel Modulatormittel und einen unterschiedlichen Überlagerungsoszillator enthält, der dem Modulatormittel zugeordnet ist und dazu dient, eine verschiedene Modulationsfrequenz für das Modulatormittel und deshalb für jede der positionierten Antennen bereitzustellen, wobei das Modulatormittel einen Eingang zum Empfangen des zugeordneten Antennensignals und zum Bereitstellen eines kombinierten Signals an einem Ausgang, das das durch die verschiedene Modulationsfrequenz für die Antenne modulierte empfangene Patientensignal ist.

3. System nach Anspruch 2, wobei das Modulatormittel einen Amplitudenmodulator enthält.

4. System nach Anspruch 2, wobei das Modulatormittel einen Frequenzmodulator enthält.

5. System nach Anspruch 2, wobei die Modulationsfrequenz zwischen 100 und 300 Hz liegt.

6. System nach Anspruch 1, wobei jedem Patientensender eine eindeutige Frequenz zugeteilt wird, die von einer anderen Patienten-Senderfrequenz verschieden ist, wodurch die zugeteilte Frequenz einen gegebenen Patienten definiert.

7. System nach Anspruch 1, wobei die gesammelten Daten EKG-Daten anzeigen.

8. System nach Anspruch 6, wobei die eindeutigen Frequenzen HF-Frequenzen sind, die in dem Bereich zwischen 70 und 500 MHz gewählt werden.

9. System nach Anspruch 1 mit: Schwellenwert-Erkennungsmitteln, die auf kombinierte Signale aus den positionierten Antennen reagieren, um nur diejenigen Signale auszuwählen, die einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigen, wodurch ein kombiniertes Signal mit der größten Stärke für einen gegebenen Patienten nur aus einer Antenne der mehreren positionierten Antennen ausgewählt wird, die das kombinierte Signal empfangen.