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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Messung von Schlafapnoen nach der Gattung des entsprechenden unabhängigen Anspruchs.
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Eine Möglichkeit zur Erkennung von Schlafapnoen nutzt die Bestimmung des Blutsauerstoffgehalts in Verbindung mit der Beobachtung von Atem- und Schnarchlauten. Der Blutsauerstoffgehalt des menschlichen Blutes kann über das pulsoxymetrische Verfahren ermittelt werden. Dabei wird durch die Messung der Lichtabsorption bzw. der Lichtremission bei Durchleuchtung der Haut (percutan) auf den Sauerstoffgehalt geschlossen. Die Messung erfolgt mit einem Sättigungsaufnehmer, Clip oder Klebesensor, an einem leicht zugänglichen Körperteil, vorzugsweise an einem Finger, Zeh oder am Ohrläppchen. Ebenso kann die Messung am Hals, Schläfe oder Stirn über ein Patch bzw. Pflaster erfolgen. Der Sensor hat auf der einen Seite zwei in einem definierten Rot- und Infrarot-Bereich leuchtende Lichtquellen und auf der anderen einen Fotosensor. Durch die unterschiedliche Färbung des im Sauerstoff enthaltenen Hämoglobins gegenüber nicht Sauerstoff enthaltendem Hämoglobin entsteht für das durchstrahlende Rotlicht eine unterschiedliche Absorption, die der Fotosensor misst. Gemessen werden drei Werte, die Absorption des Lichts im 660 nm-Bereich und im 940 nm-Bereich als Differenzmessung und zur Kalibrierung ohne die Strahlung der Messlichtquellen, nur mit Umgebungslicht. Die Messung erfasst das pulsierend durchströmende Blut und nicht das Gewebe und die Gefäße. Anhand eines Vergleichs des Messergebnisses mit einer Referenztabelle ermittelt ein Überwachungsmonitor, welcher prozentuale Anteil der roten Blutkörperchen gesättigt ist. So wird die partielle Sauerstoffsättigung ermittelt. Übliche Werte liegen bei einem Gesunden zwischen 96% und 100%. Die Atmung und das Schnarchen werden mit einem Mikrofon beobachtet. So beschreibt die
DE 41 38 702 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose von Apnoe und gleichzeitigen Feststellung anderer Krankheiten. Das Mikrofon, der optische Sensoren und weitere Sensoren sind alle über Kabel mit einem Erfassungs- und Speichergerät verbunden, welches die Messdaten laufend speichert. Zur Auswertung werden die gesammelten Daten an einen externen PC übertragen. Derartige Systeme sind in Kliniken oder Arztpraxen im Einsatz. Diese Systeme sind sperrig und unflexibel im Tragekomfort aber auch einschränkend in der Lebensqualität für den Anwender. Zudem ist diese Art der Indikation sofort mit hohen Kosten verbunden. Weiterhin sind Funktionspflaster mit Mikrofon und Funktionspflaster mit optischem Sensor bekannt, beide zum Anschluss über ein Datenkabel. Solche Pflaster werden einzeln zur Schlafbeobachtung eingesetzt.
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Offenbarung der Erfindung
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Dagegen haben die Vorrichtung und das Verfahren zur Messung von Schlafapnoen gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in Anspruch 1 bzw. 12 definiert, den Vorteil, dass die Sensoren in kabellosen Funktionspflastern integriert sind, was gegenüber den Kabel aufweisenden Sensoren eine erhebliche Komfortverbesserung bedeutet. Ein weiterer Vorteil ist, dass sowohl der akustische Sensor als auch der optische Sensor in einem einzigen Pflaster enthalten sind. Dies steigert die Diagnosesicherheit gegenüber den Funktionspflastern basierend auf den isolierten Einzelmessmethoden. Ein Vorteil der Erfindung besteht in der komfortablen Messung der Sauerstoffsättigung und der Schlafgeräusche bzw. des Schlafapnoepotentials ohne aufwändige sperrige Gerätschaften, ohne Einschränkung der Beweglichkeit. Ein Vorabscreening ist möglich ohne zeitaufwändige und kostspielige Arztbesuche oder zumindest mit einer geringeren Anzahl. Eine Messung kann zu jeder beliebigen Zeit die erfolgen, ohne dass insbesondere im Apnoefall sperrige Gerätschaften beim Schlaf hinderlich sind. Das Pflaster wird vorzugsweise als Einwegpflaster oder Mehrwegpflaster angeboten.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert, in denen
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1 eine schematische Darstellung von bevorzugten Orten der Anwendung einer Vorrichtung der gemäß vorliegenden Erfindung am menschlichen Körper zeigt;
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2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform einer ersten Variante der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform einer zweiten Variante der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform einer dritten Variante der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 eine Seitenansicht der Vorrichtung aus 2 zeigt;
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6 ein Flussdiagramm des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform einer ersten Variante der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ein Flussdiagramm des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform einer zweiten Variante der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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8 ein Flussdiagramm des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform einer dritten Variante der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 1 ist eine Vorrichtung 10 gemäß vorliegenden Erfindung mit bevorzugten Orten 11 der Anwendung am menschlichen Körper 12 dargestellt. Die Anwendung besteht in dem Aufkleben eines Pflasters, welches in Form eines handelsüblichen Pflasters verpackt ist und dem Patienten auf den Körper geklebt werden kann und die Schlaf/Atemgeräusche und gleichzeitig auch die Blutsauerstoffsättigung detektiert.
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In 2 ist eine Vorrichtung 20 zur Messung von Schlafapnoen gemäß einer Ausführungsform einer ersten Variante der vorliegenden Erfindung dargestellt. Ein Klebepflaster 21 trägt ein Elektretmikrofon 22, einen optischen Sensor 23, eine Batterie 24, eine Erfassungseinrichtung 25 und eine Informationsübermittlungseinrichtung 26. Die Batterie 24 ist z. B. eine Mikrobatterie, eine Dünnschichtbatterie oder eine Papierbatterie und ist mit dem Elektretmikrofon 22, dem optischen Sensor 23, der Erfassungseinrichtung 25 und der Informationsübermittlungseinrichtung 26 verbunden, um diese mit elektrischer Spannung zu versorgen. Der optische Sensor 23 enthält in integrierter Form eine LED, die wahlweise eine von zwei Wellenlängen um 660 nm und um 940 nm emittieren kann, und einen Detektor, hier in Form einer Fotodiode. Ein akustischer Sensor ist hier das Elektretmikrofon 23, jedoch sind auch andere Mikrofone wie MEMS-Mikrofone möglich. Die Erfassungseinrichtung 25 dient der Steuerung der LED und der Erfassung der Signale des Elektretmikrofons 22 und des optischen Sensors 23.
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Die erste Variante der vorliegenden Erfindung ist eine integrierte Lösung, eine Sammlung und eine Auswertung der von den Sensoren 22 und 23 erfassten Signale innerhalb der Vorrichtung 20 erfolgt und eine Anzeige der Auswerteergebnisse ebenfalls mit Vorrichtung 20 erfolgt. Dazu weist die Erfassungseinrichtung 25 einen Datenspeicher auf ist als Auswerteeinrichtung 27 ausgestaltet. Und die Informationsübermittlungseinrichtung 26 weist eine LED-Anzeige 28 mit drei Farbfeldern 29, 30, 31 und einem Display 32 auf. Die LED kann als Oled ausgeführt sein. Die Farben der Farbfelder sind vorzugsweise Rot, Gelb und Grün. Das Display 32 ist ein LCD Display, jedoch ist auch ein elektrophoretisches Display EPD möglich.
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Die Informationsübermittlungseinrichtung 26 übermittelt eine ausgewertete Information über Schlafapnoen mittels des Displays 32 an einen Patienten.
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In 3 ist eine Vorrichtung 40 zur Messung von Schlafapnoen gemäß einer Ausführungsform einer zweiten Variante der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die aus 1 bekannten Elemente haben die gleichen aber gestrichene Bezugsziffern. Ein Klebepflaster 21' trägt ein Elektretmikrofon 22', einen optischen Sensor 23', eine Batterie 24', eine Erfassungseinrichtung 41 und eine Informationsübermittlungseinrichtung 42. Die Batterie 24' ist mit dem Elektretmikrofon 22', dem optischen Sensor 23', der Erfassungseinrichtung 41 und der Informationsübermittlungseinrichtung 42 verbunden, um diese mit elektrischer Spannung zu versorgen. Der optische Sensor 23' enthält in integrierter Form eine LED, die wahlweise eine von zwei Wellenlängen um 660 nm und um 940 nm emittieren kann, und einen Detektor in Form einer Fotodiode. Die Erfassungseinrichtung 41 dient der Steuerung der LED und der Erfassung der Signale des Elektretmikrofons 22' und des optischen Sensors 23'.
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Die zweite Variante der vorliegenden Erfindung ist eine Lösung, in der in der eine Sammlung der von den Sensoren 22' und 23' erfassten Signale innerhalb der Vorrichtung 40 erfolgt, eine Auswertung und eine Anzeige der Auswerteergebnisse jedoch mit einer externen Auswerte- und Anzeigevorrichtung 43 erfolgt. Dazu weist die Erfassungseinrichtung 41 einen Datenspeicher auf. Und die Informationsübermittlungseinrichtung 42 weist einen RFID-Chip 44 und eine gedruckte RFID-Antenne 45 auf. Die Informationsübermittlungseinrichtung 42 übermittelt nach einer Messperiode die in der Erfassungseinrichtung 41 gesammelten Messdaten an die externe Auswerte- und Anzeigevorrichtung 43, in dem die entsprechenden Daten im RFID-Verfahren von einer RFID-Auslesestation 47 der externen Auswerte- und Anzeigevorrichtung 43 ausgelesen werden. Die externe Auswerte- und Anzeigevorrichtung 43 weist ein Display 46 auf zur Anzeige der ausgewerteten Information über Schlafapnoen an einen Arzt oder einen Patienten.
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Eine Alternative besteht bei genügend großer Rechenleistung der Erfassungseinrichtung 41, die dann wie in 1 als Erfassungs- und Auswerteeinrichtung arbeitet. Entsprechend werden die ausgewerteten Informationen mittels RFID an eine externe RFID-Auslesestation übertragen zur Anzeige in einer externen Anzeigeeinrichtung.
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In 4 ist eine Vorrichtung 50 zur Messung von Schlafapnoen gemäß einer Ausführungsform einer dritten Variante der vorliegenden Erfindung dargestellt. Aus 1 bekannte Elemente haben die gleichen aber doppelt gestrichene Bezugsziffern. Ein Klebepflaster 21'' trägt ein Elektretmikrofon 22'', einen optischen Sensor 23'', eine Batterie 24'', eine Erfassungseinrichtung 51 und eine Informationsübermittlungseinrichtung 52. Die Batterie 24'' ist mit dem Elektretmikrofon 22'', dem optischen Sensor 23'', der Erfassungseinrichtung 51 und der Informationsübermittlungseinrichtung 52 verbunden, um diese mit elektrischer Spannung zu versorgen. Der optische Sensor 23'' enthält in integrierter Form eine LED, die wahlweise eine von zwei Wellenlängen um 660 nm und um 940 nm emittieren kann, und einen Detektor in Form einer Fotodiode. Die Erfassungseinrichtung 51 dient der Steuerung der LED und der Erfassung der Signale des Elektretmikrofons 22'' und des optischen Sensors 23''.
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Die dritte Variante der vorliegenden Erfindung ist eine Lösung, in der die von den Sensoren 22'' und 23'' erfassten Signale während der Messung über Funksignale 53 an eine externe Auswerte- und Anzeigevorrichtung 54 übermittelt werden, in der eine Auswertung und eine Anzeige der Auswerteergebnisse erfolgt. Dazu weist die Informationsübermittlungseinrichtung 52 eine Sendeantenne 55 auf. Die externe Auswerte- und Anzeigevorrichtung 54 weist eine Empfangsantenne 56 zum Empfang der Messdaten und ein Display 57 zur Anzeige der ausgewerteten Information über Schlafapnoen an einen Arzt oder einen Patienten auf.
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5 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung aus 2. Innerhalb des Klebepflasters 21 sind das Elektretmikrofon 22, der optischen Sensor 23, die Batterie 24 und die Erfassungseinrichtung 25 in einer Folie 60 integriert. Der optische Sensor 23 enthält die LED 61 und die Fotodiode 62. Das Display 32 ist auf der Oberseite 63 des Klebepflasters 21 angeordnet.
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Die Funktionsweise der verschiedenen Varianten der Vorrichtung wird nun anhand der 6 bis 8 beschrieben, die entsprechende Varianten des Verfahrens in Form von Flussdiagrammen zeigen. Dabei wird auf die 2 bis 5 Bezug genommen.
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In 6 ist ein Flussdiagramm 70 des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform einer ersten Variante der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Verfahren beginnt mit Verfahrensschritt a) Durchführung einer optischen Kalibriermessung mit dem optischen Sensor 23 mit ausgeschalteter LED 61 des optischen Sensors 23. Es folgt Verfahrensschritt b) erste optische Messung von ersten Messwerten mit dem optischen Sensor 23 mit Betrieb der LED 61 bei der ersten Wellenlänge im Bereich um 660 nm zur Ermittlung einer Blutsauerstoffkonzentration; und Verfahrensschritt c) zweite Messung von zweiten Messwerten mit dem optischen Sensor 23 mit Betrieb der LED 61 bei einer zweiten Wellenlänge im Bereich um 940 nm zur Ermittlung einer Blutsauerstoffkonzentration. Nun erfolgt Verfahrensschritt d) Durchführung einer akustischen Messung von dritten Messwerten mit dem Elektretmikrofon 22 zur Ermittlung einer Atmung. Die Verfahrensschritte a) bis d) können in beliebiger Reihenfolge erfolgen und sind gleich in allen Varianten des Verfahrens. Nun erfolgt in Verfahrensschritt m) Speichern der Messwerte in dem Datenspeicher der Erfassungseinrichtung 25 und Auswerten der Messwerte und Ermittlung von Werten der Blutsauerstoffkonzentration und Werten der Atmung in der Auswerteeinrichtung 27. Anschließend folgt Verfahrensschritt e) Übermitteln der Werte der Blutsauerstoffkonzentration und Werte der Atmung an die Informationsübermittlungseinrichtung 26. Nun erfolgt in Verfahrensschritt n) Anzeigen der Werte der Blutsauerstoffkonzentration und der Werte der Atmung mittels der LED-Anzeige 28 und im Display 32. Nun beginnt das Verfahren von vorne mit Verfahrensschritt a).
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Die von der Auswerteeinrichtung 27 ermittelten Daten bzw. Ergebnisse können durch optische Abbildungsverfahren an der Vorrichtung 20 mittels der LED-Anzeige 28 und im Display 32 angezeigt werden. Mit den drei Farbfeldern 29, 30, 31 der LED-Anzeige 28 erfolgt eine Farbcodierung in Form einer Ampelanzeige, im Beispiel grün, gelb, rot entsprechend einem ermittelten Gesundheitszustand, wobei auch das Vorhandensein von Herztönen berücksichtigt werden kann. Eine Alternative zu der LED-Anzeige sind elektro-chemische Farbreaktionen durch Anlegen einer elektrischen Spannung. Wie bei der LED-Anzeige zeigt ein Farbumschlag den Eintritt oder Nicht-Eintritt eines Ereignisses an. Im Display 32 erfolgt direkt eine Anzeige von Zeichen und Zahlen, z. B. Anzahl der Apnoen in der laufenden Messung.
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In 7 ist ein Flussdiagramm 80 des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform einer zweiten Variante der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Verfahren beginnt mit Verfahrensschritt
a) Durchführung einer optischen Kalibriermessung mit dem optischen Sensor 23 mit ausgeschalteter LED des optischen Sensors 23. Es folgt Verfahrensschritt b) erste optische Messung von ersten Messwerten mit dem optischen Sensor 23' bei der ersten Wellenlänge zur Ermittlung einer Blutsauerstoffkonzentration; und Verfahrensschritt c) zweite Messung von zweiten Messwerten mit dem optischen Sensor 23' bei einer zweiten Wellenlänge zur Ermittlung einer Blutsauerstoffkonzentration. Nun erfolgt Verfahrensschritt d) Durchführung einer akustischen Messung von dritten Messwerten mit dem Elektretmikrofon 22' zur Ermittlung einer Atmung. Die Verfahrensschritte a) bis d) können in beliebiger Reihenfolge erfolgen. Nun erfolgt in Verfahrensschritt o) Speichern der Messwerte in dem Datenspeicher der Erfassungseinrichtung 25. Anschließend erfolgt in Verfahrensschritt p) Prüfen, ob die Messung gemäß einer vorbestimmten Messdauer beendet ist. Falls nein, so wird in Zweig 81 nach a) verzweigt und die Messung fortgesetzt. Falls die vorbestimmte Messdauer erreicht ist, so wird in Zweig 82 verzweigt und es folgt Verfahrensschritt e') Übermitteln der Messwerte von der Erfassungseinrichtung 41 an die Informationsübermittlungseinrichtung 26 und weiter mittels eines RFID Verfahrens an die externe Auswerte- und Anzeigevorrichtung 43. Nun erfolgt Verfahrensschritt q) Auswerten der Messwerte und Ermittlung von Werten der Blutsauerstoffkonzentration und Werten der Atmung in der externen Auswerte- und Anzeigevorrichtung 43. Schließlich erfolgt Verfahrensschritt r) Anzeigen der Werte der Blutsauerstoffkonzentration und der Werte der Atmung mittels der Auswerte- und Anzeigevorrichtung 43.
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Die Auslesung der Daten mittels RFID geschieht vorzugsweise zu Hause, in einer Apotheke oder in einer Arztpraxis. Die Daten können nach dem Auslesen z. B. per Telefon, mittels Bluetooth oder mittels WLAN übermittelt werden.
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In 8 ist ein Flussdiagramm 90 des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform einer zweiten Variante der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Verfahren beginnt mit Verfahrensschritt a) Durchführung einer optischen Kalibriermessung mit dem optischen Sensor 23'' mit ausgeschalteter LED des optischen Sensors 23''. Es folgt Verfahrensschritt b) erste optische Messung von ersten Messwerten mit dem optischen Sensor 23'' bei der ersten Wellenlänge zur Ermittlung einer Blutsauerstoffkonzentration; und Verfahrensschritt c) zweite Messung von zweiten Messwerten mit dem optischen Sensor 23'' bei einer zweiten Wellenlänge zur Ermittlung einer Blutsauerstoffkonzentration. Nun erfolgt Verfahrensschritt d) Durchführung einer akustischen Messung von dritten Messwerten mit dem Elektretmikrofon 22'' zur Ermittlung einer Atmung. Die Verfahrensschritte a) bis d) können in beliebiger Reihenfolge erfolgen. Nun erfolgt in Verfahrensschritt e'') Übermitteln der Messwerte von der Erfassungseinrichtung 41 an die Informationsübermittlungseinrichtung 26 und weiter mittels Funk, z. B. Bluetooth, an die externe Auswerte- und Anzeigevorrichtung 54. Dort werden die Messwerte zwischengespeichert. Nun erfolgt Verfahrensschritt s) Prüfen, ob die Messung gemäß einer vorbestimmten Messdauer beendet ist. Falls nein, so wird in Zweig 91 nach a) verzweigt und die Messung fortgesetzt. Falls die vorbestimmte Messdauer erreicht ist, so wird in Zweig 92 verzweigt und es folgt Verfahrensschritt t) Speichern der Messwerte in dem Datenspeicher der externen Auswerte- und Anzeigevorrichtung 54. Anschließend erfolgt in Verfahrensschritt u) Auswerten der Messwerte und Ermittlung von Werten der Blutsauerstoffkonzentration und Werten der Atmung in der externen Auswerte- und Anzeigevorrichtung 54. Schliesslich erfolgt Verfahrensschritt v) Anzeigen der Werte der Blutsauerstoffkonzentration und der Werte der Atmung mittels der Auswerte- und Anzeigevorrichtung 54.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung wird als Funktionspflaster konfektioniert, welches in Form eines handelsüblichen Pflasters verpackt ist und dem Patienten auf dem Körper geklebt werden kann. Mit diesem Pflaster werden die Schlaf/Atemgeräusche und gleichzeitig auch die Blutsauerstoffsättigung detektiert. Die gemessenen Daten werden entsprechend der Varianten wahlweise online drahtlos übermittelt oder im Pflaster oder von einer Empfangsstation gespeichert. Bei einer online Messung und Übertragung werden die Messwerte kontinuierlich in definierten Zeitabständen abgerufen oder gesendet und von der externen Auswerte- und Anzeigevorrichtung 54 aufgenommen, d. h. gespeichert, ausgewertet, abgebildet, welche örtlich von dem Funktionspflaster separiert ist. Im Falle der Speicherung werden die Daten auch in definierten Zeitabständen, z. B. alle 2 Sekunden, detektiert, werden gespeichert aber dann nach dem definierten Messzeitraum, z. B. über Nacht, per passiver/aktiver Funkabfrage (RFID oder aktives Senden) and eine Empfangsstation weitergeleitet oder wahlweise durch den Auswertechip ausgewertet und anschließend and die Empfangsstation weitergeleitet werden. Alternativ kann im Fall der Speichermethode nach Auswertung durch den Auswertechip das Ergebnis über visuelle Anzeigeelemente, z. B. elektrophoretisch, LED, OLED, LCD, abgebildet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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