DE102022116712A1

DE102022116712A1 - System, method, computer program and computer-readable medium

Info

Publication number: DE102022116712A1
Application number: DE102022116712.7A
Authority: DE
Inventors: Martin Vossiek; Stefan Brückner; Fabian Michler; Björn Eskofier; Robert Weigel; Jasmin Kolpak; Stefan Ehrhardt; Amelie Hagelauer
Original assignee: Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU
Current assignee: Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU
Priority date: 2022-07-05
Filing date: 2022-07-05
Publication date: 2024-01-11

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Ermittlung eines physiologischen Parameters, umfassend einen an einem Lebewesen, insbesondere an einem Menschen, oder an der Körperhülle des Lebewesens befestigten Beacon, der einen Sensor zur Erfassung eines physiologischen Parameters und eine Sendeeinrichtung aufweist, und eine Empfangsstation mit einer Empfangseinrichtung, wobei die Sende- und Empfangseinrichtung dazu ausgebildet sind, Daten auszutauschen, wobei das System ferner eine, vorzugsweise funk- und/oder wellenbasierte, Sensorik umfasst, wobei das System ferner Mittel aufweist, die dazu ausgebildet sind die Sensorik derart anzusteuern, dass die Sensorik durch einen mit der Erfassung des physiologischen Parameters zeitlich koordinierten Messvorgang eine Position und/oder Bewegung des Beacon erfassen kann.The present invention relates to a system for determining a physiological parameter, comprising a beacon attached to a living being, in particular a human, or to the body shell of the living being, which has a sensor for detecting a physiological parameter and a transmitting device, and a receiving station with a Receiving device, wherein the transmitting and receiving device are designed to exchange data, the system further comprising a, preferably radio and/or wave-based, sensor system, the system further comprising means which are designed to control the sensor system in such a way that the Sensor technology can detect a position and/or movement of the beacon through a measuring process coordinated in time with the detection of the physiological parameter.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Ermittlung eines physiologischen Parameters, umfassend einen an einem Lebewesen, insbesondere an einem Menschen, oder an der Körperhülle des Lebewesens befestigten Beacon, der einen Sensor zur Erfassung eines physiologischen Parameters und eine Sendeeinrichtung aufweist und eine Empfangsstation mit einer Empfangseinrichtung, wobei die Sende- und Empfangseinrichtung dazu ausgebildet sind, Daten auszutauschen.The present invention relates to a system for determining a physiological parameter, comprising a beacon attached to a living being, in particular a human, or to the body shell of the living being, which has a sensor for detecting a physiological parameter and a transmitting device and a receiving station with a receiving device , whereby the transmitting and receiving devices are designed to exchange data.

Der Stand der Technik wird durch folgende Veröffentlichungen gebildet:

R. M. Rangayyan, Biomedical signal analysis: a case-study approach, 1st ed. New York, NY: IEEE Press, 2002.
V. Von Tscharner and W. Herzog, „EMG,“ in Biomechanics of the musculo-skeletal system, B. M. Nigg and W. Herzog Eds., 3rd ed. New Jersey, NJ: John Wiley & Sons, 2007, ch. 3.8, pp. 349-375 .
HJ Hermens, B Freriks, R Merletti, D Stegeman, J Blok, G Rau, C Disselhorst-Klug, G Hägg European Recommendations for Surface ElectroMyoGraphy, results of the SENIAM project, a publication of the SENIAM project, published by Roessingh Research and Development b.v. ISBN 90- 75452-15-2, 1999, available at http://www.seniam.org/pdf/contents8. PDF.
HJ Hermens, B Freriks, C Disselhorst-Klug, G Rau, Development of recommendations for SEMG sensors and sensor placement procedures. J Electromyogr Kinesiol. 2000 Oct;10(5):361-74 . doi: 10.1016/s1050-6411(00)00027-4. PMID: 11018445.
DE 10 2019 110 512 A1 „Ortungsverfahren zur Lokalisierung wenigstens eines Objektes unter Verwendung wellenbasierter Signale sowie Ortungssystem“.
S. S. Ahmed, „Microwave Imaging in Security - Two Decades of Innovation,“ in IEEE Journal of Microwaves, vol. 1, no. 1, pp. 191-201 , Jan. 2021.

The state of the art is formed by the following publications:

RM Rangayyan, Biomedical signal analysis: a case-study approach, 1st ed. New York, NY: IEEE Press, 2002.
V. Von Tscharner and W. Herzog, “EMG,” in Biomechanics of the musculo-skeletal system, BM Nigg and W. Herzog Eds., 3rd ed. New Jersey, NJ: John Wiley & Sons, 2007, ch. 3.8, pp. 349-375 .
HJ Hermens, B Freriks, R Merletti, D Stegeman, J Blok, G Rau, C Disselhorst-Klug, G Hägg European Recommendations for Surface ElectroMyoGraphy, results of the SENIAM project, a publication of the SENIAM project, published by Roessingh Research and Development bv ISBN 90-75452-15-2, 1999, available at http://www.seniam.org/pdf/contents8. PDF.
HJ Hermens, B Freriks, C Disselhorst-Klug, G Rau, Development of recommendations for SEMG sensors and sensor placement procedures. J Electromyogr Kinesiol. 2000 Oct;10(5):361-74 . doi: 10.1016/s1050-6411(00)00027-4. PMID: 11018445.
DE 10 2019 110 512 A1 “Locating method for locating at least one object using wave-based signals and location system”.
SS Ahmed, “Microwave Imaging in Security - Two Decades of Innovation,” in IEEE Journal of Microwaves, vol. 1, no. 1, pp. 191-201 , Jan. 2021.

Aus dem Stand der Technik sind zur Messung physiologischer Daten zahlreiche invasive und nicht invasive Sensoren, welche jeweils einzelne physiologische Parameter, wie das Elektromyogramm erfassen können, bekannt. Insbesondere bekannt sind nicht invasive Sensoren, welche auf der Hautoberfläche eines Körpers, insbesondere eines Menschen angebracht werden können und die gemessenen Daten über eine Funkschnittstelle an einen Empfänger senden können, um Daten in Echtzeit und ohne einschränkende Kabelverbindungen übertragen zu können.Numerous invasive and non-invasive sensors are known from the prior art for measuring physiological data, each of which can record individual physiological parameters, such as the electromyogram. In particular, non-invasive sensors are known which can be attached to the skin surface of a body, in particular a human, and can send the measured data to a receiver via a radio interface in order to be able to transmit data in real time and without restrictive cable connections.

Um Bewegungen des Körpers, beziehungsweise einzelner Körperteile zu erfassen, werden häufig optische Ortungssysteme eingesetzt, welche auf optischen Markern basieren, die über der Kleidung getragen werden müssen, um eine Sichtverbindung zu mehreren Infrarotkameras zu gewährleisten. Alternativ kann Inertialsensorik verwendet werden, welche die Orientierung einzelner Körperteile in einem Skelettmodell auswertet. Inhärenter Nachteil dieses Messprinzips ist die begrenzte Genauigkeit und die fehlende absolute Positionsmessung im Raum.In order to record movements of the body or individual body parts, optical positioning systems are often used, which are based on optical markers that have to be worn over clothing in order to ensure a line of sight to several infrared cameras. Alternatively, inertial sensors can be used, which evaluates the orientation of individual body parts in a skeleton model. The inherent disadvantage of this measuring principle is the limited accuracy and the lack of absolute position measurement in space.

Physiologische Untersuchungen, beispielsweise zu diagnostischen Zwecken oder der Überwachung eines Genesungsfortschrittes, aber auch zur Trainingsoptimierung und Rehabilitation erfordern sowohl die Erfassung der Bewegungen ganzer Körperteile oder der Bewegungen einzelner Muskeln oder Muskelpartien, als auch die Messung weiterer physiologischer Parameter, wie insbesondere dem EMG. Aktuell werden diese Informationen jedoch durch separate Sensorik unabhängig voneinander erhoben, was eine nachträgliche Zusammenführung der Daten erfordert.Physiological examinations, for example for diagnostic purposes or monitoring recovery progress, but also for training optimization and rehabilitation, require both the recording of the movements of entire body parts or the movements of individual muscles or muscle groups, as well as the measurement of other physiological parameters, such as EMG in particular. However, this information is currently collected independently using separate sensors, which requires the data to be subsequently merged.

Ein konkretes Beispiel für die Notwendigkeit einer Ortung von physiologischen Sensoren stellt das Elektromyogramm (EMG) dar. Dieses macht Muskelaktivitäten elektrisch messbar, und wird in einer Vielzahl von Anwendungen, wie in der Biomechanik, den Sportwissenschaften und der Medizintechnik eingesetzt. Die Messung erfolgt durch Elektroden, die zwar prinzipiell invasiv direkt im Muskel platziert werden können, in der Praxis jedoch in der Vielzahl der Fälle an der Hautoberfläche über dem zu messenden Muskel platziert werden. Dies ist aus Rangayyan, 2002 bekannt.A concrete example of the need for the location of physiological sensors is the electromyogram (EMG). This makes muscle activity electrically measurable and is used in a variety of applications, such as in biomechanics, sports science and medical technology. The measurement is carried out using electrodes, which in principle can be placed invasively directly in the muscle, but in practice in many cases they are placed on the skin surface above the muscle to be measured. This is known from Rangayyan, 2002.

Dabei ist die Platzierung der Elektroden an der Hautoberfläche entscheidend für eine sinnvolle Messung, wie aus Tscharner & Herzog, 2007 bekannt. Dies liegt darin begründet, dass die Skelettmuskeln sogenannte Innervationszentren bzw. neuromuskuläre Verbindung besitzen, in denen das für die jeweilige motorische Einheit des Muskels zuständige, im Rückenmark sitzende Motorneuron über ein Axon, also eine Nervenfaser die Aktivierung ansteuert und damit sämtliche einzelne Muskelfasern der motorischen Einheit aktiviert. Ein großer Skelettmuskel besteht aus mehreren dieser motorischen Einheiten mit jeweils vielen einzelnen Muskelfasern. Beispielsweise weist der Nackenmuskel etwa 1000 motorische Einheiten und insgesamt etwa 27000 Muskelfasern auf. Wird eine einzelne motorische Einheit am Innervationszentrum aktiviert, setzt sich die Aktivierung entlang der Länge des Muskels und ggf. in beide Richtungen vom Innervationszentrum weg fort, ähnlich eines Dominoeffekts, bei dem die vorherige Muskelzelle die folgende Muskelzelle in der Muskelfaser aktiviert. Die Summe dieser Einzelaktivierungen, auch Aktionspotentiale genannt, erzeugt das EMG. Wird es wie oben beschrieben an der Körperoberfläche gemessen, wird also das Summensignal der Einzelaktivierungen abhängig von der Platzierung der Elektrode relativ zu den Innervationszentren erfasst. Aus diesem Grund würde eine andere Platzierung der Messelektrode zu einem veränderten Messresultat führen. Es existieren dementsprechend Vorschriften für die Platzierung der Elektroden für Messungen, beispielsweise durch das Europäische SENIAM (Surface EMG for Non-Invasive Assessment of Muscles)-Projekt. Siehe dazu Hermens et al., 1999 und Hermens et al., 2000. Dies ist für den statischen Fall, d.h. das zu messende Körperteil bewegt sich nicht, ausreichend. Auch bei kleineren Bewegungen, wie etwa beim Arm anspannen ist die Relativbewegung der Elektroden auf der Hautoberfläche, welche sich als weiches Gewebe natürlich über dem Muskel bewegt, zu vernachlässigen. Bei dynamischen Messszenarien, in denen Menschen beispielsweise in Gangstudien gemessen werden, ist diese Relativbewegung nicht mehr zu vernachlässigen, wie aus Mercer et al., 2006 bekannt.The placement of the electrodes on the skin surface is crucial for a meaningful measurement, as known from Tscharner & Herzog, 2007. This is due to the fact that the skeletal muscles have so-called innervation centers or neuromuscular connections, in which the motor neuron in the spinal cord responsible for the respective motor unit of the muscle controls the activation via an axon, i.e. a nerve fiber, and thus all the individual muscle fibers of the motor unit activated. A large skeletal muscle consists of several of these motor units, each with many individual muscle fibers. For example, the neck muscle has around 1000 motor units and a total of around 27000 muscle fibers. If a single motor unit is activated at the innervation center, the activation extends along the length of the muscle and possibly in both directions away from the innervation center, similar to a domino effect in which the previous muscle cell activates the following muscle cell in the muscle fiber. The sum of these individual activations, also called action potentials, generates the EMG. If it is measured on the body surface as described above, the sum signal of the individual activations is recorded depending on the placement of the electrode relative to the innervation centers. For this reason, a different placement of the measuring electrode would lead to a different measurement result. Accordingly, there are regulations for the placement of electrodes for measurements, for example through the European SENIAM (Surface EMG for Non-Invasive Assessment of Muscles) project. See Hermens et al., 1999 and Hermens et al., 2000. This is sufficient for the static case, ie the body part to be measured does not move. Even with smaller movements, such as tensing the arm, the relative movement of the electrodes on the surface of the skin, which as soft tissue naturally moves over the muscle, can be neglected. In dynamic measurement scenarios in which people are measured, for example in gait studies, this relative movement can no longer be neglected, as known from Mercer et al., 2006.

In einer großen Zahl von entsprechenden Studien wäre daher ein jederzeit in seiner Bewegung und Lage zu ortender bzw. lokalisierbarer EMG-Sensor von großem Vorteil. Zusätzlich dazu sind in vielen dynamischen Messszenarien die Bewegungen der Gliedmaßen, an denen der EMG-Sensor angebracht ist, von großem Interesse, was ein lokalisierbarer Sensor als Zusatzinformation direkt bereitstellt.In a large number of corresponding studies, an EMG sensor that can be located or localized at any time in terms of its movement and position would be of great advantage. In addition, in many dynamic measurement scenarios, the movements of the limbs to which the EMG sensor is attached are of great interest, which a localizable sensor directly provides as additional information.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Ermittlung eines physiologischen Parameters mit einem derartigen System zu verbessern.Against this background, the present invention is based on the object of improving the determination of a physiological parameter with such a system.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This task is solved by the subject matter with the features of independent claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Demnach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das System ferner eine, vorzugsweise funk- und/oder wellenbasierte, Sensorik umfasst, wobei das System ferner Mittel aufweist, die dazu ausgebildet sind, die Sensorik derart anzusteuern, dass die Sensorik durch einen mit der Erfassung des physiologischen Parameters zeitlich koordinierten Messvorgang eine Position und/oder Bewegung des Beacon erfassen kann.Accordingly, it is provided according to the invention that the system further comprises a, preferably radio and/or wave-based, sensor system, wherein the system further has means which are designed to control the sensor system in such a way that the sensor system is activated by a sensor with the detection of the physiological parameter A time-coordinated measuring process can detect a position and/or movement of the beacon.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das System Mittel aufweist, die dazu ausgebildet sind die Sensorik derart anzusteuern, dass die Sensorik eine Position und/oder Bewegung des Beacon erfassen kann und/oder dass das System Mittel aufweist, die dazu ausgebildet sind die Sensorik derart anzusteuern, dass die Sensorik Bewegungen des Lebewesens oder eines Teils des Lebewesens ermitteln kann.It is preferably provided that the system has means which are designed to control the sensor system in such a way that the sensor system can detect a position and/or movement of the beacon and/or that the system has means which are designed to control the sensor system in such a way, that the sensor system can detect movements of the living being or part of the living being.

Denkbar ist, dass der Beacon eine Inertialsensorik aufweist, die dazu ausgebildet ist die Orientierung des Beacon im Raum zu bestimmen.It is conceivable that the beacon has an inertial sensor system that is designed to determine the orientation of the beacon in space.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das System Mittel aufweist, die derart ausgebildet sind, dass mit der Sensorik die Position des Beacon bezogen auf das Lebewesen oder die Körperhülle bestimmt werden und der durch das Beacon erfasste physiologische Parameter der Position bezogen auf das Lebewesen oder die Körperhülle zugeordnet werden kann.It is preferably provided that the system has means which are designed in such a way that the position of the beacon in relation to the living being or the body shell is determined with the sensor system and the physiological parameter recorded by the beacon is assigned to the position in relation to the living being or the body shell can be.

In vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass das System Mittel aufweist, die dazu ausgebildet sind mittels der Position des Beacon eine Messung der Muskelaktivität bei einer EMG-Messung dadurch zu verbessern, dass Störungen der Muskelaktivitätsmessung, die durch Verschiebungen des auf der Hautoberfläche angebrachten Sensors relativ zu den Muskeln hervorgerufen werden, reduziert werden.Advantageously, it can be provided that the system has means which are designed to use the position of the beacon to improve a measurement of muscle activity in an EMG measurement by relatively eliminating disturbances in the muscle activity measurement caused by displacements of the sensor attached to the skin surface to the muscles are reduced.

Denkbar ist, dass das System ferner eine bildgebende Messanordnung, die Mittel aufweist, die dazu ausgebildet sind, ein Abbild des Lebewesens oder der Körperhülle zu erzeugen, Funksignale des Beacons zu empfangen und die Position des Beacons örtlich korrekt in dem Abbild des Lebewesens oder der Körperhülle anzuzeigen, umfasst.It is conceivable that the system also has an imaging measuring arrangement which has means which are designed to generate an image of the living being or the body shell, to receive radio signals from the beacon and to have the position of the beacon spatially correct in the image of the living being or the body shell display includes.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das System Bestandteil eines Sport-, Trainings- , oder Fitness-Mess- oder Fitness-Informations-System ist oder zu einem diagnostischen oder therapeutischen Zweck in der Medizin, der Psychologie oder im Gesundheitsbereich genutzt wird.It is preferably provided that the system is part of a sports, training, or fitness measurement or fitness information system or is used for a diagnostic or therapeutic purpose in medicine, psychology or in the health sector.

Denkbar ist, dass das System genau einen oder mehr als einen Beacon umfasst.It is conceivable that the system includes exactly one or more than one beacon.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren mit einem System nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den folgenden Schritten:

a) Bereitstellen des Beacon;
b) Erfassen des physiologischen Parameters durch den Beacon;
c) Erfassen der Position und/oder Bewegung des Beacon, wobei

die Schritte b) und c) zeitlich koordiniert werden.The invention also relates to a method with a system according to one of the preceding claims with the following steps:

a) providing the beacon;
b) recording the physiological parameter through the beacon;
c) detecting the position and/or movement of the beacon, wherein

Steps b) and c) are coordinated in time.

Es kann vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner den Schritt oder die Schritte umfasst:

d) Erfassen einer Position und/oder Bewegung des Beacon; und/oder
e) Ermitteln der Bewegung des Lebewesens oder eines Teils des Lebewesens.

It can be provided that the method further comprises the step or steps:

d) detecting a position and/or movement of the beacon; and or
e) Determining the movement of the living thing or part of the living thing.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Verfahren ferner den Schritt umfasst:

f) Bestimmung der Orientierung des Beacon im Raum.

It is preferably provided that the method further comprises the step:

f) Determination of the orientation of the beacon in space.

Denkbar ist, dass das Verfahren ferner die Schritte umfasst:

g) Bestimmen der Position des Beacon bezogen auf das Lebewesen oder die Körperhülle;
h) Zuordnen des erfassten physiologischen Parameters zu der Position des Beacon bezogen auf das Lebewesen oder die Körperhülle.

It is conceivable that the process also includes the steps:

g) determining the position of the beacon relative to the living being or the body covering;
h) Assigning the recorded physiological parameter to the position of the beacon in relation to the living being or the body shell.

Denkbar ist ferner, dass das Verfahren ferner den Schritt umfasst:

i) Verbessern einer Messung der Muskelaktivität bei einer EMG-Messung dadurch, dass Störungen der Muskelaktivitätsmessung, die durch Verschiebungen des auf der Hautoberfläche angebrachten Sensors relativ zu den Muskeln hervorgerufen werden, reduziert werden.

It is also conceivable that the method also includes the step:

i) Improving a measurement of muscle activity in an EMG measurement by reducing disturbances in the muscle activity measurement caused by displacements of the sensor attached to the skin surface relative to the muscles.

Ebenso kann vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner die Schritte umfasst:

j) Erzeugen eines Abbilds des Lebewesens oder der Körperhülle;
k) Empfangen von Funksignalen des Beacon;
l) Anzeigen der Position des Beacons örtlich korrekt in dem Abbild des Lebewesens oder der Körperhülle.

It can also be provided that the method also includes the steps:

j) creating an image of the living being or the body shell;
k) receiving radio signals from the beacon;
l) Displaying the position of the beacon locally correctly in the image of the living being or the body shell.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Verfahren in einem Sport-, Trainings-, oder Fitness-Mess- oder Fitness-Informations-System oder zu einem diagnostischen oder therapeutischen Zweck in der Medizin, der Psychologie oder im Gesundheitsbereich genutzt wird.It is preferably provided that the method is used in a sports, training, or fitness measurement or fitness information system or for a diagnostic or therapeutic purpose in medicine, psychology or in the health sector.

Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass das erfindungsgemäße System die Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt.The invention also relates to a computer program comprising instructions which cause the system according to the invention to carry out the method steps of a method according to the invention.

Die Erfindung betrifft auch ein computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.The invention also relates to a computer-readable medium on which the computer program is stored.

Denkbar ist eine Anordnung für einen am menschlichen Körper tragbaren physiologischen Sensor, der vorzugsweise per Funk seine Messdaten an eine Empfangsstation überträgt, wobei eine zusätzliche Funkortungssensorik oder wellenbasierte Sensorik vorgesehen ist, mit der in einem zu der physiologischen Messungen zeitlich koordinierten weiteren Messvorgang die Position und Bewegung des physiologischen Sensors, insbesondere die Position des physiologischen Sensors, auf der Körperhülle eines sich bewegenden Menschen, bestimmt wird.An arrangement is conceivable for a physiological sensor that can be worn on the human body and which transmits its measurement data to a receiving station, preferably by radio, with an additional radio location sensor system or wave-based sensor system being provided, with which the position and movement can be determined in a further measuring process coordinated in time with the physiological measurements of the physiological sensor, in particular the position of the physiological sensor, on the body shell of a moving person.

Unter dem Begriff Körperhülle sei vorzugsweise, die Grenzfläche verstanden, die bei einem Körper eines Lebewesens, die Grenze zwischen innen und außen schafft. Bei dem Außen handelt es sich in der Regel um Luft bzw. um die das Lebewesen umgebende Atmosphäre, und bei dem Innen um den Körper bzw. um die materiellen Strukturen des Körpers. Bei vielen Tieren und beim Menschen kann die Körperhülle durch die Hautoberfläche definiert werden.The term body shell is preferably understood to mean the interface that creates the boundary between the inside and the outside of a living being's body. The outside is usually air or the atmosphere surrounding the living being, and the inside is the body or the material structures of the body. In many animals and humans, the body envelope can be defined by the surface of the skin.

Ein Beacon bezeichnet vorzugsweise eine Einheit aus Sensor, Prozessierungseinheit und Abstrahlvorrichtung mit integrierter Energiequelle. Die Energiequelle kann zum Beispiel ein Akku oder Kondensator sein oder durch Gewinnung von Energie aus der Umwelt, beispielsweise durch Energy Harvesting gebildet oder versorgt werden. Aufgabe des Beacons ist vorzugsweise die lokale Erfassung physiologischer Parameter und einer entsprechenden Verarbeitung der Daten, sodass diese über eine Abstrahlvorrichtung an Basisstationen weitergegeben werden können.A beacon preferably refers to a unit consisting of a sensor, processing unit and radiation device with an integrated energy source. The energy source can be, for example, a battery or capacitor or can be formed or supplied by obtaining energy from the environment, for example through energy harvesting. The task of the beacon is preferably the local recording of physiological parameters and appropriate processing of the data so that they can be passed on to base stations via a radiation device.

Als Funktechnik wird vorzugsweise ein System verstanden, welches Signale unter Verwendung von Abstrahl- und Empfangsvorrichtungen, insbesondere Antennen, aussenden und empfangen kann. Die Abstrahlung des Signals kann optisch, akustisch oder insbesondere elektromagnetisch erfolgen. Der Zweck der Signalübertragung kann in der Übermittlung von Informationen in Form von Daten, die von Sender zu Empfänger übertragen werden sollen und/oder der Erhebung von Ortungsinformationen liegen.Radio technology is preferably understood to mean a system that can send and receive signals using emitting and receiving devices, in particular antennas. The signal can be emitted optically, acoustically or, in particular, electromagnetically. The purpose of signal transmission may be to transmit information in the form of data to be transmitted from transmitter to receiver and/or to collect location information.

Unter Ortung kann die Bestimmung der Position und/oder Orientierung eines Objekts, beispielsweise eines Beacons, im Raum, insbesondere dem dreidimensionalen Raum, verstanden werden.Location can be understood as determining the position and/or orientation of an object, for example a beacon, in space, in particular three-dimensional space.

Eine Basisstation ist vorzugsweise eine typischerweise ortsfeste Einheit, deren primäre Aufgabe der Empfang von durch Beacons ausgesendete Signale darstellt. Weiterhin können auch Signale zur Steuerung von Beacons ausgesendet werden. Die Basisstation enthält mindestens eine Empfangsvorrichtung und typischerweise eine Prozessierungseinheit zur Verarbeitung der Daten. Es kann von Vorteil sein, mehrere Basisstationen miteinander zu verbinden, insbesondere, wenn diese für Ortungszwecke eingesetzt werden.A base station is preferably a typically stationary unit whose primary task is to receive signals transmitted by beacons. Signals to control beacons can also be sent out. The base station contains at least one receiving device and typically a processing unit for processing the data. It can be beneficial be to connect several base stations with each other, especially if they are used for location purposes.

Physiologische Parameter stellen vorzugsweise objektiv messbare Größen dar, die Informationen über den Zustand des Körpers von Lebewesen wie Menschen oder Tieren enthalten. Zu den physiologischen Parametern zählen unter anderem elektrophysiologische Größen wie das Elektrokardiogramm (EKG), das Elektroenzephalogramm (EEG) und das Elektroneurogramm (ENG) oder die Elektromyografie (EMG) aber auch Hautleitwert, Temperatur, Sauerstoffsättigung des Blutes und die Beschleunigung am Ort der Messung. Die Elektromyografie (EMG) stellt eine elektrophysiologische Methode dar, bei der die elektrische Muskelaktivität anhand von Aktionsströmen der Muskeln gemessen wird.Physiological parameters preferably represent objectively measurable quantities that contain information about the condition of the body of living beings such as humans or animals. The physiological parameters include electrophysiological variables such as the electrocardiogram (ECG), the electroencephalogram (EEG) and the electroneurogram (ENG) or electromyography (EMG), but also skin conductance, temperature, oxygen saturation of the blood and the acceleration at the measurement site. Electromyography (EMG) is an electrophysiological method in which electrical muscle activity is measured using muscle action currents.

Unter dem Begriff physiologischer Sensor sei vorzugsweise jegliche Sensorik verstanden, die dazu geeignet ist, physiologische Parameter zu erfassen.The term physiological sensor is preferably understood to mean any sensor system that is suitable for detecting physiological parameters.

Denkbar ist eine Anordnung zur Erfassung physiologischer Parameter, umfassend zumindest einen am menschlichen Körper getragenen Beacon, der sensorische Funktionalitäten umfasst, und dieser Beacon insbesondere physiologische Daten erfasst und der Beacon diese Daten an eine oder mehrere Empfangsstationen überträgt, wobei eine Funk- und/oder eine wellenbasierte Sensorik vorgesehen ist, mit der in einem zu der physiologischen Messung zeitlich koordinierten zusätzlichen Messvorgang die Position und die Bewegung des physiologischen Sensors bestimmt wird.An arrangement for recording physiological parameters is conceivable, comprising at least one beacon worn on the human body, which includes sensory functionalities, and this beacon records in particular physiological data and the beacon transmits this data to one or more receiving stations, with a radio and/or a Wave-based sensor technology is provided, with which the position and movement of the physiological sensor is determined in an additional measuring process coordinated in time with the physiological measurement.

Denkbar ist ferner, dass die Funk- und/oder die wellenbasierte Sensorik so ausgestaltet ist, dass mit Hilfe eines auf der Körperoberfläche befestigten Beacons, der als physiologischen Sensor ausgestaltet ist, Bewegungen des Körpers erfasst werden.It is also conceivable that the radio and/or wave-based sensors are designed in such a way that movements of the body are detected with the help of a beacon attached to the body surface, which is designed as a physiological sensor.

Denkbar ist ebenso, dass der ein Beacon eine Inertialsensorik umfasst, mit der die Orientierung des Beacons bestimmt wird.It is also conceivable that a beacon includes an inertial sensor system with which the orientation of the beacon is determined.

Auch ist denkbar, dass die Funk- und/oder die wellenbasierte Sensorik so ausgestaltet ist, dass mit ihr die Position des physiologischen Sensors auf der Körperhülle des Menschen bestimmt wird und diese Messdaten dazu genutzt werden, die physiologischen Messungen jedes Beacons bestimmten Körperpositionen bzw. bestimmten biochemischen oder biophysikalischen Funktionen bestimmter Körperregionen exakt zuordnen zu können.It is also conceivable that the radio and/or wave-based sensor system is designed in such a way that the position of the physiological sensor on the human body shell is determined and these measurement data are used to determine the physiological measurements of each beacon for specific body positions to be able to precisely assign biochemical or biophysical functions to certain regions of the body.

Ebenso können die Positionsmessdaten dazu genutzt werden, die Messung der Muskelaktivität bei einer EMG-Messung dadurch zu verbessern, dass Störungen der Muskelaktivitätsmessung, die durch Verschiebungen des auf der Hautoberfläche montierten physiologischen Sensors relativ zu den Muskeln hervorgerufen werden, reduziert werden.Likewise, the position measurement data can be used to improve the measurement of muscle activity in an EMG measurement by reducing disturbances in the muscle activity measurement that are caused by displacements of the physiological sensor mounted on the skin surface relative to the muscles.

Vorzugsweise ist eine bildgebende Messanordnung vorgesehen, die dazu geeignet ist, sowohl ein Abbild der Körperhülle zu erzeugen als auch die Funksignale der Beacons zu empfangen und die Positionen der Beacons örtlich korrekt in dem Abbild der Körperhülle anzuzeigen.Preferably, an imaging measurement arrangement is provided which is suitable for both generating an image of the body shell and receiving the radio signals from the beacons and displaying the positions of the beacons in a spatially correct manner in the image of the body shell.

Denkbar ist, dass das System, das Verfahren oder die Anordnung zu einem diagnostischen oder therapeutischen Zweck in der Medizin, der Psychologie oder im Gesundheitsbereich genutzt wird.It is conceivable that the system, method or arrangement is used for a diagnostic or therapeutic purpose in medicine, psychology or in the health sector.

An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „ein“ und „eine“ nicht zwingend auf genau eines der Elemente verweisen, wenngleich dies eine mögliche Ausführung darstellt, sondern auch eine Mehrzahl der Elemente bezeichnen können. Ebenso schließt die Verwendung des Plurals auch das Vorhandensein des fraglichen Elementes in der Einzahl ein und umgekehrt umfasst der Singular auch mehrere der fraglichen Elemente. Weiterhin können alle hierin beschriebenen Merkmale der Erfindung beliebig miteinander kombiniert oder voneinander isoliert beansprucht werden.At this point it should be noted that the terms “a” and “an” do not necessarily refer to exactly one of the elements, although this is a possible embodiment, but can also refer to a plurality of the elements. Likewise, the use of the plural also includes the presence of the element in question in the singular and, conversely, the singular also includes several of the elements in question. Furthermore, all of the features of the invention described herein can be combined with one another as desired or claimed in isolation from one another.

Weitere Vorteile, Merkmale und Effekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren, in welchen gleiche oder ähnliche Bauteile durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Hierbei zeigen:

1: eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems.
2: ein Blockschaltbild von Elementen des erfindungsgemäßen Systems.
3: eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems.
4: eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems.

Further advantages, features and effects of the present invention result from the following description of preferred exemplary embodiments with reference to the figures, in which the same or similar components are designated by the same reference numerals. Show here:

1 : an embodiment of a system according to the invention.
2 : a block diagram of elements of the system according to the invention.
3 : another embodiment of a system according to the invention.
4 : another embodiment of a system according to the invention.

In 1 wird der Aufbau des erfindungsgemäßen Systems gezeigt.In 1 the structure of the system according to the invention is shown.

Das System weist ein oder mehrere Beacons 200 zur Erfassung physiologischer Signale, die an einer Körperhülle eines Menschen 10 angebracht sind. Typischerweise werden zwölf über den gesamten Körper verteilte Beacons 200 verwendet. Zur Erhöhung des Detailgrades können auch deutlich mehr Beacons 200 angebracht werden. Bei einer Beschränkung des Messbereiches auf bestimmte Regionen des Körpers kann die Anzahl der Beacons 200 auch deutlich reduziert werden.The system has one or more beacons 200 for detecting physiological signals that are attached to a body shell of a human 10. Typically twelve beacons 200 distributed over the entire body are used. To increase the level of detail, significantly more Beacons 200 can be attached. If the measurement range is limited to certain regions of the body, the number of beacons 200 can also be significantly reduced.

Die Beacons 200 verarbeiten die Daten in einer Art und Weise, damit diese über Funktechnik abgestrahlt werden können. Eine oder mehrere Basisstationen 100 empfangen die Signale und verarbeiten diese, sodass sowohl die physiologischen Signale extrahiert werden, als auch auf die Position und oder Lage der Beacons 200 zurückgeschlossen werden kann. Vorteilhaft ist, dass dadurch erstmalig die gleichzeitige Ortung und Übertragung der Sensordaten über einen gemeinsamen Funkübertragungskanal ermöglicht.The beacons 200 process the data in such a way that it can be transmitted via radio technology. One or more base stations 100 receive the signals and process them so that both the physiological signals are extracted and the position and/or location of the beacons 200 can be inferred. The advantage is that this makes it possible for the first time to simultaneously locate and transmit sensor data via a common radio transmission channel.

Ein Beacon 200 wird, beispielsweise durch eine haftende Schicht oder ein elastisches Band auf der Körperhülle angebracht und erfasst physiologische Parameter, wie beispielsweise EMG oder Beschleunigungsdaten. Die Erfassung kann zum Beispiel bei elektrophysiologischen Parametern durch Elektroden erfolgen, die auf der Körperhülle angebracht werden. Weitere Parameter wie beispielsweise Beschleunigung und Orientierung können durch im Beacon 200 enthaltene Sensoren erfasst werden.A beacon 200 is attached to the body shell, for example by an adhesive layer or an elastic band, and records physiological parameters such as EMG or acceleration data. For example, electrophysiological parameters can be recorded using electrodes that are attached to the body shell. Other parameters such as acceleration and orientation can be recorded by sensors contained in the Beacon 200.

In 2 sind einzelne Elemente des Beacons als Blockschaltbild dargestellt. Der Sensor S erfasst die Messgröße M an der Körperhülle, wobei der Sensor S einen Umwandler U umfasst, durch den die Messgröße M in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Das resultierende elektrische Signal wird in einer Prozessierungseinheit P derart verarbeitet, dass dieses über eine nachfolgende Abstrahlungsvorrichtung A abgestrahlt werden kann. Der Sensor S, die Prozessierungseinheit P und die Abstrahlungsvorrichtung A werden über die Energieversorgung E mit Energie versorgt.In 2 Individual elements of the beacon are shown as a block diagram. The sensor S detects the measured variable M on the body shell, the sensor S comprising a converter U, through which the measured variable M is converted into an electrical signal. The resulting electrical signal is processed in a processing unit P in such a way that it can be emitted via a subsequent radiation device A. The sensor S, the processing unit P and the radiation device A are supplied with energy via the energy supply E.

Als vorteilhaft erweist sich der Einsatz elektromagnetischer Wellen im Frequenzbereich von 3 MHz bis 3 THz. Darunter fallen beispielsweise die Frequenzbänder moderner Kommunikationssysteme wie dem WLAN oder des 5G bzw. 6G Mobilfunkstandards. Insbesondere geeignet ist beispielweise auch das international standardisierte IMS-Frequenzband von 61 bis 61,5 GHz. Dieses Frequenzband stellt eine ausreichende Bandbreite zur Verfügung, welche den Einsatz einer Vielzahl von Beacons 200 ermöglicht, indem diese beispielsweise durch individuelle Sendefrequenzen durch die Basisstation 100 unterschieden werden können. Der Einsatz von elektromagnetischen Wellen im genannten Frequenzband erweist sich als günstig, insbesondere, wenn phasenbasierte Ortungsmethoden wie in der DE 10 2019 110 512 eingesetzt werden. Der Offenbarungsgehalt der DE 10 2019 110 512 A1 wird hiermit vollständig in die vorliegende Beschreibung aufgenommen. Zudem können elektromagnetische Wellen im genannten Frequenzbereich eine Vielzahl von Materialien, wie beispielsweise Kleidung, mit geringen Verlusten durchdringen.The use of electromagnetic waves in the frequency range from 3 MHz to 3 THz proves to be advantageous. This includes, for example, the frequency bands of modern communication systems such as WLAN or the 5G or 6G mobile communications standards. The internationally standardized IMS frequency band from 61 to 61.5 GHz, for example, is particularly suitable. This frequency band provides sufficient bandwidth, which enables the use of a large number of beacons 200, for example by allowing them to be distinguished by individual transmission frequencies by the base station 100. The use of electromagnetic waves in the frequency band mentioned proves to be beneficial, especially when phase-based positioning methods such as those in DE 10 2019 110 512 be used. The revelation content of the DE 10 2019 110 512 A1 is hereby incorporated in its entirety into this description. In addition, electromagnetic waves in the frequency range mentioned can penetrate a variety of materials, such as clothing, with low losses.

Wird das Verfahren aus der DE 10 2019 110 512 A1 verwendet ist es vorteilhaft, dass jeder Beacon 200 seine Messignale in einem separaten Frequenzband, d.h. mit einer individuellen Sendefrequenz, aussendet. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, dass alle Beacons 200 ungestört voneinander gleichzeitig senden. Dies ist für die Ortung und Verfolgung hochdynamischer Bewegungen von großem Vorteil, da durch das gleichzeitige Senden aller Beacons 200 auch die Positionen und vektoriellen Geschwindigkeiten aller Beacons 200 gleichzeitig in einer Basisstation erfasst werden können, und hierdurch auf komplexe und fehleranfällige Zeit- und Bewegungs-Korrekturrechnungsverfahren zum Ausgleich unterschiedlicher Messzeitpunkte verzichtet werden kann. Das vorgeschlagene bevorzugte Konzept ermöglicht also einerseits eine optimale Genauigkeit der erfassten Körperteil-Positionen, -Bewegungen und der gesamten Körperposen und Körperbewegungen bei andererseits vergleichsweise geringem Rechenaufwand.Will the procedure from the DE 10 2019 110 512 A1 When used, it is advantageous for each beacon 200 to send out its measurement signals in a separate frequency band, ie with an individual transmission frequency. This makes it easy for all beacons 200 to transmit at the same time without being disturbed by each other. This is of great advantage for locating and tracking highly dynamic movements, since by sending all beacons 200 at the same time, the positions and vectorial velocities of all beacons 200 can also be recorded simultaneously in a base station, thereby reducing complex and error-prone time and movement correction calculation methods can be omitted to compensate for different measurement times. The proposed preferred concept therefore enables, on the one hand, optimal accuracy of the recorded body part positions, movements and the entire body poses and body movements, with, on the other hand, comparatively low computing effort.

Die Funk-Übertragung der physiologischen Parameter kann beispielsweise durch eine Modulation des Sendesignals erfolgen, beispielsweise durch eine Amplitudenmodulation, da diese die Ortungsfähigkeit nicht beeinträchtigt. Abstrahlungsvorrichtung A und Prozessierungseinheit P können auch dazu genutzt werden, Signale, die zum Beacon 200 gesendet werden, zu empfangen. Dies können beispielsweise Steuersignale zur Konfiguration des Beacons 200 sein. Die Versorgung des Beacons 200 mit elektrischer Energie kann beispielsweise durch einen im Beacon 200 integrierten Energiespeicher E, zum Beispiel einem Akku oder durch Gewinnung von Energie aus der Umwelt, beispielsweise durch Energy Harvesting, erfolgen.The radio transmission of the physiological parameters can take place, for example, by modulating the transmission signal, for example by amplitude modulation, since this does not affect the location ability. Radiation device A and processing unit P can also be used to receive signals sent to beacon 200. These can be, for example, control signals for configuring the beacon 200. The beacon 200 can be supplied with electrical energy, for example, by an energy storage device E integrated in the beacon 200, for example a battery, or by obtaining energy from the environment, for example through energy harvesting.

Zum Empfang der durch das Beacon 200 ausgesendeten Signale werden eine oder mehrere Basisstationen 100 eingesetzt. Vorteilhaft für eine dreidimensionale Ortung im Raum sind mehrere Basisstationen 100. Insbesondere dann, wenn sich die Orientierung der Beacons 200 durch Bewegungen der Körperhülle ändert und eine direkte Verbindung zu allen Basisstationen 200 nicht jederzeit garantiert ist.One or more base stations 100 are used to receive the signals emitted by the beacon 200. Several base stations 100 are advantageous for three-dimensional positioning in space. Particularly when the orientation of the beacons 200 changes due to movements of the body shell and a direct connection to all base stations 200 is not guaranteed at all times.

Eine Basisstation 100 umfasst eine oder mehrere Empfangsvorrichtungen EV, die an eine gemeinsame Prozessierungseinheit P angeschlossen sind, wie dies aus 3 hervorgeht. Vorteilhaft ist die Verwendung mehrerer räumlich verteilter Empfangsvorrichtungen EV, um Rückschlüsse auf die Position des Beacons 200 zu erhalten, insbesondere durch die Verwendung von phasenbasierten Ortungsmethoden. Die Prozessierungseinheit P, die entweder in die Basisstation 100 integriert ist, oder bei der Verwendung mehrere vernetzter Basisstationen 100 auch zentral realisiert sein kann, trennt die empfangenen Signale in die Positionsinformation des Beacons 200 und die übertragenen physiologischen Parameter auf, wie dies aus den beiden aus den Prozessierungseinheiten P hinausführenden Pfeile in 3 illustriert wird und gibt diese beispielsweise an eine Speicher- oder Anzeigeeinheit weiter. Insbesondere für die Ortung, aber auch zur Sicherstellung einer lückenlosen Datenübertragung, kann es sinnvoll sein, mehrere Basisstationen 100 an verteilten Orten aufzubauen und deren individuell empfangene Daten zusammenzuführen und in einer zentralen Prozessierungseinheit ZP gemeinsam zu verarbeiten.A base station 100 includes one or more receiving devices EV, which are connected to a common processing unit P, as shown 3 emerges. It is advantageous to use several spatially distributed receiving devices EV in order to obtain conclusions about the position of the beacon 200, in particular through the use of phase-based positioning methods. The processing unit P, which is either integrated into the base station 100 or can also be implemented centrally when using several networked base stations 100, separates the received signals into the position information of the beacon 200 and the transmitted physiological parameters, as shown in the two arrows leading out of the processing units P in 3 is illustrated and passes this on, for example, to a storage or display unit. Particularly for positioning, but also to ensure seamless data transmission, it can make sense to set up several base stations 100 at distributed locations and to combine their individually received data and to process them together in a central processing unit ZP.

Die strichliert umrandeten Blöcke im Blockschaltbild in 3 sind vorzugsweise optionale Elemente einer Basisstation 100 und die durchgehend umrandeten Blöcke sind vorzugsweise notwendige Elemente einer Basisstation 100.The dashed-lined blocks in the block diagram in 3 are preferably optional elements of a base station 100 and the continuously framed blocks are preferably necessary elements of a base station 100.

Zur Ortung der Position des Beacons 200 können prinzipiell alle bekannten Ortungsverfahren verwendete werden, beispielsweise die Auswertung der Empfangsleistung oder die Signallaufzeit. Besonders vorteilhaft ist jedoch der Einsatz von phasenbasierten Methoden, die den Phasenwinkel des Empfangssignals auswerten und damit unabhängig von eingesetzten Signalmodulationen verwendet werden können.In principle, all known location methods can be used to locate the position of the beacon 200, for example the evaluation of the received power or the signal transit time. However, it is particularly advantageous to use phase-based methods that evaluate the phase angle of the received signal and can therefore be used independently of the signal modulations used.

Eine robuste Methode stellt insbesondere die Auswertung der Differenz der Empfangsphase zwischen verschiedenen Empfangsvorrichtungen dar. Ein besonders vorteilhaftes Auswerteverfahren stellt das in der Patentschrift DE 10 2019 110 512 A1 bzw. in der US 2021/0389411 A1 vorgestellte Verfahren mit Kalman-Filter dar, da dieses im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren nicht den Winkel des Empfangssignals als Zwischenschritt auswertet. Auf die zuvor genannte Patentschrift und alle darin enthalten Ausführungsformen und Verfahren wird in dieser Schrift vollumfänglich Bezug genommen.A robust method is, in particular, the evaluation of the difference in the reception phase between different receiving devices. A particularly advantageous evaluation method is presented in the patent specification DE 10 2019 110 512 A1 or in the US 2021/0389411 A1 presented method with Kalman filter, since, in contrast to conventional methods, this does not evaluate the angle of the received signal as an intermediate step. The aforementioned patent specification and all embodiments and methods contained therein are fully referenced in this document.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zuvor beschriebene Anordnung mit einem bildgebenden Sensorsystem auf Basis von Kamera, Tiefenkamera, Laserscanner oder Ultraschall, insbesondere jedoch mit einem bildgebenden Radarsystem kombiniert wird. Als bildgebendes Radarsystem kommen Radare wie sie etwa bei Sicherheits-Personenenscannern, wie z.B. aus Ahmed 2021 bekannt, verwendet werden. Insbesondere kommen auch multimodale Sensoranordnungen in Betracht. Der Vorteil dieser Kombination ergibt daraus, dass die absolute Position der Beacons 200 auf der Körperhülle von großer Bedeutung ist, um die physiologischen Signale exakten Positionen auf dem Körpersm also z.B. die EMG-Daten spezifischen Muskeln, zuordnen zu können. Das verwendete bildgebende Sensorsystem sollte daher in der Lage sein, sowohl die Körperhülle als auch die Beacons 200 auf der Körperhülle abzubilden. Besonders vorteilhaft geeignet sind hierfür Radarsysteme, da die Beacons 200 mit einer Radarsensorik auch dann lokalisiert und abgebildet werden können, wenn sie von Kleidung verdeckt werden.It is particularly advantageous if the previously described arrangement is combined with an imaging sensor system based on a camera, depth camera, laser scanner or ultrasound, but in particular with an imaging radar system. The imaging radar system is radars such as those used in security personal scanners, such as those known from Ahmed 2021. In particular, multimodal sensor arrangements also come into consideration. The advantage of this combination is that the absolute position of the beacons 200 on the body shell is of great importance in order to be able to assign the physiological signals to exact positions on the body, for example the EMG data to specific muscles. The imaging sensor system used should therefore be able to image both the body shell and the beacons 200 on the body shell. Radar systems are particularly advantageous for this, since the beacons 200 can be localized and imaged using radar sensors even if they are covered by clothing.

Eine weitergehende außerordentlich vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich dann, wenn die Antennen und/oder die elektronischen Signal-Empfangsvorrichtungen des bildgebenden Radarsystems auch zum Empfang der Beacon-Signale verwendet werden. In diesem Fall sollten das bildgebende Radarsystem und die Beacons 200 vorzugsweise in einem gemeinsamen Frequenzband arbeiten. Der Vorteil, der sich aus dieser Ausführungsvariante ergibt besteht darin, dass das Bild der Körperhülle und die Position der Beacons 200 in einem identischen Bezugskoordinatensystem erfasst werden. Als weitere Vorteil kann ausgeführt werden, dass die gemeinsame Nutzung der Hardware für unterschiedliche Aufgaben zu einer Kostenreduktion des Gesamtsystems führt.A further extremely advantageous embodiment results when the antennas and/or the electronic signal receiving devices of the imaging radar system are also used to receive the beacon signals. In this case, the imaging radar system and beacons 200 should preferably operate in a common frequency band. The advantage that results from this embodiment variant is that the image of the body shell and the position of the beacons 200 are recorded in an identical reference coordinate system. Another advantage that can be stated is that the shared use of hardware for different tasks leads to a cost reduction for the overall system.

In 4 ist ein beispielhaftes System bzw. eine Anordnung mit einer multimodalen Sensoranordnung zur Erfassung der Beacons 200 zu sehen. Dargestellt sind ein bildgebendes MIMO-FSK-Radar als der primären Modalität 20 mit einer Tiefenkamera als der assistierenden Modalität 30, die übereinander versetzt orientiert sind, dargestellt. Das MIMO-FSK-Radar bzw. die primäre Modalität 20 weist dabei vorzugsweise Empfangsantennen 21 und Sendeantennen 22 auf. Zur Erfassung eines Beacon 200 können die primäre Modalität 20 und/oder die assistierende Modalität 30 genutzt werden.In 4 an exemplary system or an arrangement with a multimodal sensor arrangement for detecting the beacons 200 can be seen. Shown are an imaging MIMO FSK radar as the primary modality 20 with a depth camera as the assisting modality 30, which are oriented offset one above the other. The MIMO FSK radar or the primary modality 20 preferably has receiving antennas 21 and transmitting antennas 22. To detect a beacon 200, the primary modality 20 and/or the assistive modality 30 can be used.

Das Objekt 10 in 4 ist beispielsweise ein sich bewegender Mensch bzw. ein Körperteil und mit Beacons 200 versehen. Einzelne Punkte des Menschen bzw. des Körperteils bewegen sich in 4 mit jeweils einem Geschwindigkeitsvektor V mit dem Bezugszeichen 11, der sich in die kartesischen Bestandteile V₁ und V₂ zerlegen lässt.The object 10 in 4 is, for example, a moving person or a body part and is provided with beacons 200. Individual points of the person or body part move 4 each with a speed vector V with the reference number 11, which can be broken down into the Cartesian components V ₁ and V ₂ .

Die Tiefenkamera bzw. die assistierende Modalität 30 ist durch eine Verbindung 35, über die von der Tiefenkamera bzw. der assistierenden Modalität 30 erfassten Entfernungsmerkmale des Objekts 10 übermittelt werden, mit einem Computer 40 verbunden.The depth camera or the assistive modality 30 is connected to a computer 40 through a connection 35, via which distance features of the object 10 recorded by the depth camera or the assistive modality 30 are transmitted.

Das MIMO-FSK-Radar bzw. die primäre Modalität 20 ist durch eine Verbindung 25, über die von dem MIMO-FSK-Radar bzw. der primären Modalität 20 erfassten Geschwindigkeits- und Entfernungsmerkmale des Objekts 10 und die Beacon-Signale übermittelt werden, mit dem Computer 40 verbunden.The MIMO-FSK radar or the primary modality 20 is connected through a connection 25, via which the speed and distance characteristics of the object 10 and the beacon signals detected by the MIMO-FSK radar or the primary modality 20 are transmitted the computer 40 connected.

Der Computer 40 kann mit einem Monitor 41 verbunden sein, auf dem die Ergebnisse der auf dem Computer 40 ausgeführten Algorithmen zur Abbildungs- und Bewegungsbestimmung des Objekts 10 und zur Bestimmung der Position der Beacons 200 auf der Körperhülle und der Bewegung der Beacons 200 angezeigt werden können.The computer 40 may be connected to a monitor 41 on which the results of the algorithms executed on the computer 40 for determining the image and movement of the object 10 and for determining the position of the beacons 200 on the body shell and the movement of the beacons 200 can be displayed .

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102019110512 A1 [0002, 0050, 0051, 0057]
DE 102019110512 [0050]
US 2021/0389411 A1 [0057]

Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

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HJ Hermens, B Freriks, C Disselhorst-Klug, G Rau, Development of recommendations for SEMG sensors and sensor placement procedures. J Electromyogr Kinesiol. 2000 Oct;10(5):361-74 [0002]
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Claims

System for determining a physiological parameter, comprising a beacon attached to a living being, in particular a human, or to the body shell of the living being, which has a sensor for detecting a physiological parameter and a transmitting device, and a receiving station with a receiving device, the transmitting - and receiving device are designed to exchange data, characterized in that the system further comprises a, preferably radio and / or wave-based, sensor system, the system further having means which are designed to control the sensor system in such a way that the sensor system a position and/or movement of the beacon can be detected by means of a measuring process coordinated in time with the detection of the physiological parameter.

System after Claim 1 , characterized in that the system has means that are designed to control the sensor system in such a way that the sensor system can detect a position and / or movement of the beacon and / or that the system has means that are designed to control the sensor system in such a way to control that the sensor system can detect movements of the living being or part of the living being.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the beacon has an inertial sensor system which is designed to determine the orientation of the beacon in space.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the system has means which are designed in such a way that the position of the beacon is determined with respect to the living being or the body shell and the physiological parameters of the position recorded by the beacon are determined in relation to the living being or the body shell can be assigned.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the system has means which are designed to use the position of the beacon to improve a measurement of muscle activity in an EMG measurement by eliminating disturbances in the muscle activity measurement caused by shifts on the surface of the skin attached sensor relative to the muscles can be reduced.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the system further comprises an imaging measuring arrangement which has means which are designed to generate an image of the living being or the body shell, to receive radio signals from the beacon and to correctly determine the position of the beacon in the local area to display the image of the living being or the body covering.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the system is part of a sports, training, or fitness measurement or fitness information system or is used for a diagnostic or therapeutic purpose in medicine, psychology or in the health sector becomes.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the system comprises exactly one or more than one beacon.

Method with a system according to one of the preceding claims with the following steps: a) providing the beacon; b) recording the physiological parameter through the beacon; c) Detecting the position and/or movement of the beacon, characterized in that steps b) and c) are coordinated in time.

Procedure according to Claim 9 , characterized in that the method further comprises the step or steps: d) detecting a position and/or movement of the beacon; and/or e) determining the movement of the creature or part of the creature.

Procedure according to Claim 9 or 10 , characterized in that the method further comprises the step: f) determining the orientation of the beacon in space.

Procedure according to one of the Claims 9 until 11 , characterized in that the method further comprises the steps: g) determining the position of the beacon relative to the living being or the body shell; h) Assigning the recorded physiological parameter to the position of the beacon in relation to the living being or the body shell.

Procedure according to one of the Claims 9 until 12 , characterized in that the method further comprises the step: i) improving a measurement of muscle activity in an EMG measurement by eliminating disturbances in the muscle activity measurement caused by displacement caused by the sensor attached to the surface of the skin relative to the muscles.

Procedure according to one of the Claims 9 until 13 , characterized in that the method further comprises the steps: j) generating an image of the living being or the body shell; k) receiving radio signals from the beacon; l) Displaying the position of the beacon locally correctly in the image of the living being or the body shell.

Procedure according to one of the Claims 9 until 14 , characterized in that the method is used in a sports, training, or fitness measurement or fitness information system or for a diagnostic or therapeutic purpose in medicine, psychology or in the health sector.

Computer program comprising instructions that cause the system to do one of the Claims 1 until 8th the procedural steps of one of the Claims 9 until 15 executes.

Computer-readable medium on which the computer program is written Claim 16 is stored.