WO2007085435A2 - Method and evaluation system for generating an evaluation result indicating the physiological state of a person, in particular the state of endurance - Google Patents

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    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/359Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using near infrared light

Definitions

  • the invention is directed to a method and an evaluation system for generating an evaluation result indicative of the physiological state, in particular endurance state of a person. Furthermore, the invention is also directed to a system and a method for processing a data transfer in connection with the evaluation of spectroscopically obtained measurement signals
  • endurance refers to the body's resistance to fatigue. Specifically, endurance is the ability to sustain a given load (e.g., running speed) for as long as possible. In the present context, the term endurance state particularly describes the perseverance of a person.
  • the Cooper test is a recognized test for checking runny endurance. It is a 12-minute run, during which the distance covered during this time is determined. The test is challenging because the distance covered lies between a pure medium or long distance. The subject - typically an athlete - must be able to estimate and coordinate the performance input relatively well, so as not to enter the anaerobic region too early, but also so as not to run too slowly. Therefore, the test is not - or only partially - suitable for untrained and beginners. For men under 30, a performance of more than 2,800 meters is very good, over 2,500 meters good, over 2,200 meters tidy, over 1,800 meters average and below that bad. From the age of 30 years onwards, 150 meters are deducted from the values, from 40 years 300 meters, from 50 years 400 meters.
  • the Cooper test is used, for example, in the review of football referees, in the grading of sports graduates, as an athletics mark (Bavaria 9th grade WORK) and the Austrian Armed Forces. Since the school year 2005/06, the Cooper test for high school graduates in Berlin is part of the four-part final exam of each semester sports practice.
  • the invention has for its object to provide solutions that make it possible to obtain at least largely objective information about physical performance, in particular the endurance state, or in particular a training or therapy-related development of endurance and exercise state of a person.
  • This object is achieved according to a first aspect of the invention by a method for generating an evaluation result indicative of the physical performance, in particular of the endurance state, of a person in which light is coupled into a vital muscle area, at least part of the light passing through the muscle area is detected in that the detected light is analyzed with regard to its spectral intensity distribution, the concentration of substances acting as redox catalysts is detected from this analysis as part of a determination action, and the evaluation result is determined on the basis of the determined concentration.
  • the concentration of the cytochrome C oxidase of the person is preferably measured. On the basis of this measurement result can be concluded on the basis of existing correlations, preferably taking into account further parameters on the endurance state.
  • Cytochrome itself is an enzyme that acts as a redox catalyst (oxidoreductase) in cellular respiration, photosynthesis, and other biochemical processes. There are about 50 different types.
  • the biological function of cytochromes is the transfer of electrons. According to their characteristic light absorption spectra, a distinction is made between the cytochromes a, b and c.
  • cytochrome P450 catalyzes the hydroxylation of non-activated hydrocarbons.
  • cytochrome c contains about 100 amino acids and the molecular structure is well characterized by protein crystallography. Cytochrome c is evolutionarily a very old protein.
  • cytochromes An essential component of all cytochromes is the heme, in the middle of which there is an iron atom.
  • the individual cytochromes differ by the proteins surrounding the heme.
  • This hemoprotein with a molecular weight between 45 and 55 kilodaltons (kD), is anchored in the membrane of the endoplasmic reticulum of the cell. It is needed for the phase I reaction molecular oxygen, NADPH, NADPH cytochrome P450 reductase and phospholipids, especially phosphatidylcholine.
  • the currently determined endurance state may be classified in terms of the temporal dimension of endurance performance, e.g. as short-term stamina, median endurance and long-term stamina.
  • the endurance may be further subdivided with regard to the provision of various motor skills, e.g. in speed endurance and strength endurance.
  • cytochrome concentrations e.g. Based on the determined concentrations of cytochrome substances also generate statements that provide information about the mental capacity or the biological age of a human.
  • the spectrometric measurement of cytochrome C oxidase can be carried out at various body sites. If necessary, the measurement results can be weighted, summarized or individually processed, both to generate endurance performance values related to individual muscle groups and to generate a more precise statement of the total endurance status from the set of all values.
  • the evaluation procedure for the evaluation of the spectrometric measurement data is carried out according to the invention by an electronic computer system. It is possible to configure the computer system in such a way that this data processing takes place, the result of which provides information about an endurance state to be assumed based essentially on the concentration of the cytochrome C oxidase.
  • the computer system can be integrated in a mobile measuring device.
  • the computer system can also be outsourced from the meter.
  • the computer system can be embodied as a computer system accessible via a mobile radio network or otherwise wireless or Internet-based.
  • the data evaluation and possibly also the display of the evaluation result can thus also be carried out separately from the measuring device.
  • the computer system can also be wired directly to the data acquisition system.
  • the prognostic function processed by the computer system can be adjusted so that the evaluation result is generated by incorporating further person-specific parameters, eg body indexes such as body mass index and possibly other type-characteristic parameters.
  • the invention is also directed to an evaluation system for generating an evaluation result that is indicative of the physiological state, in particular of the endurance state, of a person, with:
  • the data processing device is designed such that via this one processing of the determined concentration measurement signals and based thereon an indication of an expected endurance state takes place.
  • the data processing device is preferably configured in such a way that the processing of the measuring signals takes place in accordance with the aforementioned method in general or also in accordance with the aforementioned method in the specific embodiments described.
  • training theory in the present context, the teaching of imparting knowledge to carry out a sports training with the objective of improving performance and / or maintaining or improving health (fitness) to understand.
  • a control and documentation of the training effect is possible.
  • training methods and training content are described.
  • the implementation is carried out on the basis of didactic and pedagogical principles.
  • physiological factors age, training state, recovery ability
  • the long-term training planning includes the steps of the actual state analysis, the setting of training goals, implementation of goals through training sessions, training plans and training periodization to achieve maximum performance at a given time.
  • endurance is one of the basic motor skills. For a particular sport, these basic skills are important to varying degrees. For example, a long distance runner will be anxious to increase his endurance performance primarily.
  • the formally described endurance types must always be considered against the background of the sport to be practiced. In other words, a certain type of endurance can only be considered isolated in isolation, and is in fact directly related to the other types of endurance.
  • the general, according to the invention particularly advantageously detectable aerobic endurance comes to a key position, since it is a determining factor for the expression of all other types of endurance.
  • Each 100-meter runner completes some cross-country skiing as part of his training to create the optimal basis for the development of his target skills (strength, speed).
  • endurance in sports activities commonly refers to stamina for typical endurance sports such as long-distance running, cycling, cross-country skiing, walking, swimming, triathlon, rowing etc.
  • Aerobic endurance refers to the ability of the organism to supply the energy necessary to maintain a given stress intensity (eg running speed) solely by oxidation with oxygen (hence aerobic).
  • a corresponding increase in exercise intensity (ie running speed) requires so much energy that the supply of oxygen provided by respiration is no longer sufficient to cover the increased energy requirement.
  • the body is forced to extract part of the required energy without oxygen (hence anaerobic).
  • V0 2 max specific maximum oxygen uptake
  • Aerobic endurance training in addition to a series of other adaptation reactions of the body in particular to an enlargement of the heart muscle.
  • Anaerobic endurance is the ability of the body to enter into an oxygen deficit at the onset of high stress levels. If you strain the body, it is not yet adjusted to it, much Absorb oxygen and thus he can not cover the oxygen demand occurring. To provide the energy anyway, anoxydative processes (glycolysis) are necessary. This produces lactic acid, which used to be responsible for the famous muscle soreness; Today, however, it is mainly attributed to small cracks in the muscle fibers. After the stress is over, the oxygen deficit is reworked as an oxygen debt. The size of the maximum oxygen debt is trainable and thus an important criterion of endurance.
  • the invention further relates to a system and a method for processing a data transfer in connection with the processing and evaluation of measurement signals, in particular of the type described above, which are obtained as such using a mobile spectrometer.
  • the invention is in this respect the object to provide solutions by which it is possible to provide in connection with the detection of spectroscopic measurement signals and the processing of the same advantages in particular for the user.
  • measuring signals are detected for this light, which are indicative of the spectral intensity distribution of the detected light
  • This method is characterized in that in the context of a data transfer procedure upstream of the data processing procedure, a check of the measurement signals based on plausibility criteria is carried out and that the processing or the start of the data transfer process depending on the result of the plausibility check.
  • the light source device of the spectrometer provided for generating the spectrometric signals can be checked.
  • the light source device as an LED light source, it is possible certain functional properties Shafts of the same, for example, the current, voltage, and power, the operating temperature and otherwise determine the decisive for the spectrum of the light generated by the light source device properties.
  • the plausibility check can also be designed as a help procedure by which the probable suitability of a measuring point can be determined by quickly verifiable test criteria. It is possible to operate the spektrometer worn as part of the test procedure so that initially a spectrum is generated on the basis of which the suitability of the measuring point can be evaluated. Given suitability, a signal, for example an acoustic signal, or an optical display device can be activated, which as such indicates the suitability of the measuring point.
  • spectroscopic data recorded with a measuring device before being forwarded to an evaluation unit, are already checked in the measuring device to determine whether the measured spectrum is even plausible. Only if this is the case, the spectrum is forwarded. If the spectrum is detected as implausible, then an error message is generated and the spectrum is not forwarded, or at least explicitly classified as defective and placed at disposition regarding the forwarding.
  • a spectrum which has successfully passed the first plausibility check on the measuring device is preferably subjected to a further, more expensive plausibility check.
  • This second check can already be done on the meter, preferably this deeper check is done on a computer with appropriate computing power, which does not necessarily have to be at the point of measurement.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration for illustrating a mobile spectrometer according to the invention for detecting spectrometric measurement signals indicative of the concentration of a cytochrome substance in a muscle system
  • Figure 2 is a simplified graphical representation illustrating the relationship of the spectrometrically determined cytochrome concentration with a Cooper-classified endurance state
  • FIG. 3 shows a simplified graphical representation to illustrate the relationship between the spectrometrically determined cytochrome concentration and the maximum oxygen throughput potential
  • FIG. 4 shows a further schematic representation for illustrating the concept according to the invention with optionally partially external data processing
  • FIG. 5 shows a mobile spectrometer, which is hereby attached by way of example to a muscle area of a user and which, as part of the measurement, enables a plausibility check of the spectrometric measuring signals.
  • FIG. 1 shows a mobile handheld device designed to determine an endurance state according to the invention. This comprises a housing device 1 and an electronic circuit device 2 accommodated therein.
  • the handset is provided with a detection head 3.
  • the detection head 3 comprises an LED light source and a Lichtabgriffs adopted for detecting remitted light and its forwarding to a spectrometer device not shown here, which is integrated as such in the handset.
  • LED light source Via the LED light source, light with a suitable spectral distribution can be coupled into a muscle section to be examined.
  • the light remitted from the tissue is partially picked up by the detection head.
  • the light picked up has a spectral intensity distribution, which is characterized by the ingredients of the transilluminated tissue, here in particular also by the ingredients of the muscle cells.
  • This spectral intensity distribution is determined by the integrated spectrometer device and stored as a data set, possibly logarithmic.
  • the corresponding memory may be provided by the electronic circuit device 2.
  • the electronic circuit device 2 is designed in such a way that it preprocesses the measured data that are obtained and indicative of the spectral intensity distribution, in particular, scaled, normalized and possibly related to a reference reflecting the coupled-in light.
  • the concentrations of selected tissue constituents are determined on the basis of evaluation procedures.
  • cytochrome substances and possibly fats, water and hemoglobin are determined as detection-relevant tissue and blood constituents.
  • a basic imaging function can be more precisely matched to the specific examination case. Based on the concentration of the cytochrome substances, in particular the cytochrome C oxidase, based on this imaging function, an evaluation result indicative of the endurance state or also with regard to other physiological states of the subject can be generated.
  • This evaluation result can be displayed via a display device, which is preferably part of a hand-held device, either a separate hand-held device or the actual data acquisition device.
  • the hand-held device can be designed to be connected only to the muscle to be examined, e.g. the biceps muscle or a muscle of the running muscles - must be recognized. After pressing a button or switch 4, the device is activated.
  • the detection head 3 illuminates the muscle area to be examined and picks up a part of the remitted light again. It is possible to design the device so that it receives multiple spectra at short intervals and evaluates them in summary.
  • the detection head 3 can be designed such that it comprises a plurality of LED light sources designed for different wavelength ranges, so that the detection of the cytochrome substances can take place in wavelength ranges ("windows") which are particularly indicative.
  • the handset so that it primarily serves the measurement data collection.
  • These measurement data can be transmitted wirelessly to an external computer system and evaluated there.
  • the transmission to an external computer system can take place both directly and using any mobile communication device.
  • the mobile handset with an interface device, or a data Transfer via a removable disk device, such as a USB stick to allow.
  • the interface can also be designed as an infrared interface.
  • the hand-held device according to the invention can be integrated into a mobile communication device as a whole. Likewise, the hand-held device according to the invention can also be connected directly to an evaluation computer.
  • FIG. 2 shows in a greatly simplified manner how an endurance state according to Cooper can be determined from the determined concentration of cytochrome C oxidase on the basis of an imaging function f1.
  • the mapping function is determined taking into account the body-mass index as well as other reliably ascertainable characteristics of the subject.
  • FIG. 3 also shows in a greatly simplified manner how a VO 2 max endurance state can be determined from the determined concentration of cytochrome C oxidase by means of a mapping function f2.
  • FIG. 4 shows in simplified form a further variant of a device according to the invention in an attached state.
  • the detection head is designed in such a way that it can be generated via this light over a relatively wide range, which is particularly indicative of cytochrome substances.
  • the detection head 3 can comprise a plurality of LED light sources, which can be activated simultaneously, successively, or periodically.
  • the light is irradiated as shown in the diagram in a vital muscle m.
  • the incident light is scattered in the muscle m and absorbed in accordance with the tissue constituents in certain spectral ranges.
  • the light which is characterized by absorption effects, is picked off by the light pick-off device integrated in the detection head 3 and supplied to a spectrometer device.
  • the spectral distribution of the intensity of the remission light indicated here can be recorded. This spectral distribution can be stored in the data memory 2a.
  • the data content of the data memory 2a can be read out via the circuit device 2 and fed via a mobile radio system not shown here in detail to an external data processing device.
  • data processing takes place by means of which the concentration of substances indicative of endurance can be determined on the basis of the spectral distribution.
  • a further calculation of the endurance state can take place.
  • the calculation result can be transmitted to the detection device or to another display device, as indicated by the arrow symbol Pl.
  • the evaluation procedures in particular for determining the endurance-indicative statements, as well as presentation concepts for reproducing the evaluation results, can be maintained in the area of the external data processing device. It is possible to supply the data thus obtained to other systems, in particular archiving systems. This makes it possible to supply the spectral records later evaluations.
  • Sporting activities are characterized by varying duration and intensity (100m run - marathon run). Associated with this is a different energy provision linked to the particular embodiment. Roughly two different endurance types are distinguished:
  • anaerobic stamina For the production of energy muscle-own energy reserves are consumed largely without oxygen supply.
  • the energy is produced by combustion of carbohydrates and fats under supply of sufficient oxygen.
  • the oxygen consumption of the muscle in question is up to 100 times higher than in the muscle's resting reaction.
  • fats and carbohydrates are burned with the help of oxygen.
  • glycogen is also degraded anaerobically, ie without oxygen. In this case, 2 to 3 times more energy is gained than with the aerobic oxidation. If the oxidative fat and carbohydrate degradation can take place over a very long period of time, the energy production from the anaerobic digestion is very limited in time (about 30 s).
  • the aerobic power limit should be shifted upwards. So training is an expansion of aerobic energy, (d.i.) The aerobic capacity.
  • Part of endurance training is that about 50% of energy is derived from fat and 50% from carbohydrate digestion. Because fats are aerobically degraded to CO2 and H 2 O, while the anaerobic degradation of carbohydrates occurs to form lactate. Lactate acidifies the muscle, which results in severe performance limitations and premature fatigue.
  • the expansion of aerobic capacity also means increasing the amount of energy that comes from burning fat, as the body primarily burns the carbohydrates for energy.
  • the expansion of aerobic capacity in these circumstances is accompanied by the breakdown of fat.
  • the muscle fiber cross section As the number and size of capillaries increase, more capillaries per myofibril will increase. The result is an increased blood flow, especially at maximum load. Furthermore, it can be shown on the trained skeletal muscle that endurance exercise of low intensity leads to an increase in size and an increase in the number of mitochondria. This is accompanied by an increase in the activity of especially aerobic enzymes, in particular cytochrome C oxidase. One consequence of this is that mitochondria absorb more oxygen from the amount of blood present. In particular, a significant (p ⁇ 0.05) increase in cytochrome C oxidase can be detected by 41% after about six months of light training. As a result of the increased oxygen uptake from the blood, the arteriovenous oxygen difference in trained persons increases. This leads to a delayed onset of anaerobic metabolism and thus to reduced lactate production at comparable submaximal loading levels. It can be observed that this results in an increase in physical performance by an average of 30%, without an increase in cardiac output or ejection fraction.
  • cytochrome C oxidase concentration is very constant, whereas the oxidation state has a very small time constant.
  • concentration of cytochrome C oxidase is a measure of the performance of a person, which is not affected by physiological fluctuations in the course of the day.
  • the concentration of mitochondrial cytochrome C oxidase is inventively measured by non-invasive spectroscopy.
  • the measurement of cytochrome C oxidase is carried out by means of near infrared spectroscopy (NIRS).
  • NIR Near Infrared Light
  • NIRS allows the measurement of light-absorbing chromophores. Mainly the spectrum is composed of the absorption of hemoglobin in small arterioles, capillaries and venules. In muscle, about 10% of the NIRS absorption signal is occupied by myoglobin. Cytochrome C oxidase contributes 2-5% to the absorption spectrum.
  • Cytochrome C oxidase and hemoglobin are in the same spectral range and therefore can not be observed separately.
  • the signal of cytochrome C oxidase can be separated from the signal of hemoglobin.
  • the capillarization in the muscles increases in order to cover the increased oxygen demand under the sporting activity.
  • the number of perfused capillaries changes relatively quickly and is also highly dependent on various environmental factors.
  • the muscle fluoroscopy according to the invention is suitable for simply, non-invasively quantifying the training state without any radiation exposure and as often as desired.
  • cytochrome C oxidase concentration in the following spectroscopic measurements represents a more precise measure of the respective endurance state of the measured person.
  • the determination of the concentration of the cytochrome C oxidase concentration by means of reflection spectroscopy can here be based on the most diverse mathematical and statistical methods which are known in spectroscopy under the term 'multivariate calibration', for example: PLS (Partial Least Square), PCA (Principal Compound Analysis), simple multilinear procedures, but also univariate procedures. It is also possible to carry out the concentration determination using neural networks. In this case, all previously known different types of neural networks can be used. Concentration determination can be done using Monte Carlo simulations. But also strict mathematical methods based on the solution of Maxwell's equations or the diffusion equation can be used.
  • the measurement is also suitable for recording progressions of the training state. This considerably improves the implementation and the individual monitoring of endurance training measures. Such a determination of the endurance state is new and has not yet been described.
  • the method can be used to detect pathological conditions of cell metabolism in humans and animals, for example mitochondrial myopathies or neuromuscular diseases. It is measured with a reflection spectrometer in the wavelength range of 500 - 900 nm. A corresponding illumination source emits light in this wavelength range.
  • FIG. 5 shows a mobile spectrometer 1, which is used here by way of example for a muscle region.
  • a spectroscopy process light is coupled into a tissue region m via this spectrometer 1 and, in this case, light emerging from this tissue region is detected.
  • the measurement signals MD shown here in simplified form are generated, which are indicative of the spectral intensity distribution of the detected light.
  • these measurement signals MD can be transmitted to an evaluation system A and evaluated there.
  • the evaluation results generated via the evaluation system A can be generated according to various evaluation concepts and made available to different data users DU1, DU2, and in particular also to the user of the measuring device.
  • a check of the measurement signals MD is carried out on the basis of plausibility criteria.
  • a data processing device 2 is provided in the region of the measuring device 1. The processing of the data transfer process DT takes place as a function of the result of the plausibility check DEX carried out by the local data processing device 2.
  • the local data processing device 2 for carrying out the plausibility check does not necessarily have to be integrated into the measuring device 1. It is also possible to use this local data processing device 2 on a transmitter system, e.g. PDA In particular to realize mobile phone, over which optionally the data transfer to the evaluation computer system A can be handled.
  • the plausibility check may include the evaluation of deviations of the measurement signals from possible measurement signals. As part of the plausibility check, it can be determined whether the measurement signals are within a certain wavelength-specific value range. In particular, a curve analysis can be carried out here. It is possible to carry out the plausibility check in such a way that it checks whether sufficiently prominent signatures can be found in the recorded measurement signals for a sought-after substance, in particular cytochrome.
  • a spectrum recognized as implausible by the measuring device does not need to be forwarded in order to save costs and time for an unnecessary further evaluation.
  • it can be determined which causes are assumed for any implausible signal sequences.
  • the device 1 can be designed such that a repair procedure can be activated by it, to create a sufficiently plausible data record on the basis of the measurement signals.
  • it is also possible to send implausible data records to the evaluation system A, for example in order to be able to statistically record the state of the measuring systems in the field and to be able to initiate appropriate measures.
  • the mobile spectrometer can be designed so that corresponding fault codes or instructions are output by it in the presence of implausible measurement data.
  • the Examination of the spectroscopic measurement data for plausibility proves to be particularly advantageous when using a mobile spectrometer system. The examination can still be carried out directly in the measuring instrument within the scope of the measurement, or immediately afterwards.
  • the criteria of the review are adapted to the respective needs. Also, the scope of the review in the field of the meter and preferably also in the field of an external, more powerful computer system can be tailored to the application. It can range from a simple check of whether a signal is present or not, to extensive testing of the measurement data themselves.
  • the purpose of the plausibility check on the meter is, in particular, to detect accidental misuse. Then there is the possibility of a timely re-measurement. It also prevents any additional costs for a user from being incurred in the form of transmission fees.
  • a software is implemented on the measuring device, the basic procedure of which is described below under the term "window comparison".
  • Correctly recorded spectra are for an application within a certain range (in arbitrary units) that can be from wavelength to wavelength at different units.
  • the bandwidth of the area is determined beforehand by means of a sufficiently large number of statistically distributed spectra.
  • the actual test does not require the entire wavelength range, but only a certain number of test points within the range. The number depends on the application and will usually be at least sufficient. From the measured spectrum, the measured values at the test stations are checked to see if they are within the range or not. Only if all measured values are evaluated positively, the spectrum is accepted as plausible.
  • the user receives an error message and / or a request for a repeat measurement, depending on the application.
  • the invalid spectrum is not forwarded. This avoids unnecessary costs for a transmission. If necessary, the repetition of the measurement can also be automatic.
  • the first plausibility check on the meter was positive, then another plausibility check can follow. This can either also take place on the meter or after forwarding (eg by radio to a central computer, via cable / Bluetooth on the laptop) done on a computer. This depends on the memory and computing capacity of the From the meter. If necessary, it can also be done on the transmitter system, which forwards the data for evaluation.
  • the spectrum e.g., a tissue spectrum of human skin
  • one or more synthetic spectra e.g., composed of individual melanin and hemoglobin spectra. This results in threshold values above or below which the values from the comparison lie. With a sufficiently large number of statistically distributed spectra, the threshold values are also determined in advance. The result of comparing a measured spectrum with one or more synthetic spectra is positive if the values are above or below the respective threshold value. The spectrum can now be further edited. If the output is negative, the spectrum is not processed further and the user receives an error message.
  • synthetic spectra e.g., composed of individual melanin and hemoglobin spectra
  • the user may be contacted in various ways (e.g., by mail, SMS, telephone, etc.) prior to the actual failure of a meter due to e.g. excessive contamination or UV changes of visually relevant components, scratches of the optics or otherwise the user not directly recognizable permanent impairment of the measuring system are informed so that he can hand over the measuring system in due time to an authorized body for inspection.
  • This has the advantage that planned measurements can also be carried out on schedule, and it does not happen that the system fails unexpectedly or permanently generates unusable measurement data and possibly recourse claims to the distributor of the measuring system.
  • the present invention has been developed and described in connection with the collection and processing of spectroscopic measurement data, it is not restricted to this field of application. In principle, it can be used in the medical and technical fields wherever it is necessary to collect measurement data and transmit it to a remote evaluation system for further evaluation.

Abstract

The invention is directed to a method and evaluation system for generating an evaluation result indicating the physiological state of a person, in particular the state of endurance. The invention is also directed to a system and method for handling data transfer in connection with the evaluation of spectroscopically obtained measurement signals. The invention addresses the problem of providing solutions that make it possible to obtain at least substantially objective indications about the physical capabilities, in particular the state of endurance, or, in particular, also a training-induced or therapy-enduced evolution of the endurance and training states of a person. This problem is solved by a first aspect of the invention by means of a method for generating an evaluation result which indicates the physical capabilities, in particular the state of endurance, of a person. According to this method, light is coupled to a vital muscle region, at least part of the light propagated through the muscle region is detected, the spectral intensity distribution of the detected light is analysed, the concentration of substances active as redox catalysts is detected from this analysis during a test, and the evaluation result is determined on the basis of the detected concentration.

Description

Verfahren und Auswertungssystem zur Generierung eines hinsichtlich des physiologischen ZuStands, insbesondere Ausdauerzustandes einer Person indikativen Auswertungsergebnisses Method and evaluation system for generating an evaluation result indicative of the physiological state, in particular endurance state of a person
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und ein Auswertungssystem zur Generierung eines hinsichtlich des physiologischen Zustands, insbesondere Ausdauerzustandes einer Person indikativen Auswertungsergebnisses. Weiterhin richtet sich die Erfindung auch auf ein System und ein Verfahren zur Abwicklung eines Datentransfers im Zusammenhang mit der Auswertung spektroskopisch gewonnener MesssignaleThe invention is directed to a method and an evaluation system for generating an evaluation result indicative of the physiological state, in particular endurance state of a person. Furthermore, the invention is also directed to a system and a method for processing a data transfer in connection with the evaluation of spectroscopically obtained measurement signals
Es besteht allgemein ein Interesse, den Ausdauerzustand, das Durchhaltevermögen oder das physische Leistungsvermögen eines Individuums festzustellen. Dies erfolgt üblicherweise durch Belastungstests wie beispielsweise den Cooper-Test.There is a general interest in determining an individual's stamina, stamina, or physical ability. This is usually done by stress tests such as the Cooper test.
In sportwissenschaftlicher Hinsicht versteht man unter Ausdauer die Widerstandsfähigkeit des Organismus gegen Ermüdung. Konkret ist die Ausdauer die Fähigkeit, eine bestimmte Belastung (z.B. Laufgeschwindigkeit) über eine möglichst lange Zeit aufrechterhalten zu können. Im vorliegenden Kontext beschreibt der Begriff Ausdauerzustand insbesondere das Durchhaltevermögen einer Person.From a sports science point of view, endurance refers to the body's resistance to fatigue. Specifically, endurance is the ability to sustain a given load (e.g., running speed) for as long as possible. In the present context, the term endurance state particularly describes the perseverance of a person.
Der Cooper-Test ist ein anerkannter Test zur Überprüfung der läuferischen Ausdauer. Es handelt sich um einen Lauf von 12 Minuten Dauer, bei dem die in dieser Zeit zurückgelegte Strecke ermittelt wird. Der Test ist anspruchsvoll, da die zurückgelegte Strecke zwischen einer reinen Mittel- oder Langstrecke liegt. Die Testperson - typischerweise ein Sportler - muss den Leistungseinsatz relativ gut abschätzen und koordinieren können, um nicht zu früh in den anaeroben Bereich zu kommen, aber auch, um nicht zu langsam zu laufen. Deshalb ist der Test nicht - oder nur bedingt - für untrainierte und Anfänger geeignet. Bei Männern unter 30 ist eine Leistung von über 2.800 Metern sehr gut, über 2.500 m gut, über 2.200 m ordentlich, über 1.800 m durchschnittlich und darunter schlecht. Ab einem Alter von 30 Jahren zieht man jeweils 150 m von den Werten ab, ab 40 Jahren 300 m, ab 50 Jahren 400 m. Der Cooper-Test wird z.B. bei der Überprüfung von Fußballschiedsrichtern, bei der Notenvergabe für Sport-Abiturienten, als Leichtathletiknote (Bayern 9. Jahrgangsstufe Gymnasium) sowie beim österreichischen Bundesheer eingesetzt. Seit dem Schuljahr 2005/06 ist der Cooper-Test für Abiturienten in Berlin Bestandteil der vierteiligen Abschlussprüfung jedes Semesters Sportpraxis.The Cooper test is a recognized test for checking runny endurance. It is a 12-minute run, during which the distance covered during this time is determined. The test is challenging because the distance covered lies between a pure medium or long distance. The subject - typically an athlete - must be able to estimate and coordinate the performance input relatively well, so as not to enter the anaerobic region too early, but also so as not to run too slowly. Therefore, the test is not - or only partially - suitable for untrained and beginners. For men under 30, a performance of more than 2,800 meters is very good, over 2,500 meters good, over 2,200 meters tidy, over 1,800 meters average and below that bad. From the age of 30 years onwards, 150 meters are deducted from the values, from 40 years 300 meters, from 50 years 400 meters. The Cooper test is used, for example, in the review of football referees, in the grading of sports graduates, as an athletics mark (Bavaria 9th grade Gymnasium) and the Austrian Armed Forces. Since the school year 2005/06, the Cooper test for high school graduates in Berlin is part of the four-part final exam of each semester sports practice.
Auch in normalen weiterführenden Schulen wird der Cooper-Test durchgeführt: Oft liegt die erreichte Leistung der Schüler im mangelhaften Bereich, da ein vorbereitendes Training oder eine theoretische Einweisung in die optimale Lauftechnik sowie in die optimale Einteilung der vorhandenen Energie völlig entfällt. Immer wieder kommt es zu Verletzungen oder völligem Zusammenbruch aufgrund der ungenügenden Vorbereitung. Eine Folge dieser Tatsache ist, dass Laufen immer unbeliebter wird, weil nur die als negativ empfundenen Erfahrungen bei für Anfänger völlig ungeeigneten Tests wahrgenommen werden.Also in normal secondary schools the Cooper test is carried out: Often the achieved achievement of the pupils in the insufficient area, since a preparatory training or a theoretical instruction in the optimal running technique as well as in the optimal division of the existing energy is completely omitted. Again and again there are injuries or complete collapse due to insufficient preparation. One consequence of this fact is that running becomes less and less popular, because only experiences that are perceived as negative are perceived in tests that are completely unsuitable for beginners.
Weiterhin sind auch Laufsport-Belastungstests, die auf die Ermittlung des maximal möglichen Sauerstoffumsatzes (V02max) gerichtet sind, bekannt. Auch für diese Belastungstests besteht nur eine bedingte Testbereitschaft.Furthermore, running exercise stress tests, which are directed to the determination of the maximum possible oxygen turnover (V0 2 max) known. Also for these stress tests there is only a conditional test readiness.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen, die es ermöglichen, zumindest weitgehend objektive Angaben über das physische Leistungsvermögen, insbesondere den Ausdauerzustand, oder insbesondere auch eine trainings- oder therapiebedingte Entwicklung des Ausdauer- und Trainingszustands einer Person zu erhalten.The invention has for its object to provide solutions that make it possible to obtain at least largely objective information about physical performance, in particular the endurance state, or in particular a training or therapy-related development of endurance and exercise state of a person.
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Generierung eines hinsichtlich des physischen Leistungsvermögens, insbesondere des Ausdauerzustands, einer Person indikativen Auswertungsergebnisses bei welchem in einen vitalen Muskelbereich Licht eingekoppelt wird, zumindest ein Teil des hierbei den Muskelbereich durchstrahlenden Lichts erfasst wird, das erfasste Licht hinsichtlich seiner spektralen Intensitätsverteilung anlaysiert wird, aus dieser Analyse im Rahmen einer Determinierungsaktion die Konzentration von als Redox- Katalysatoren wirksamen Substanzen erfasst wird und basierend auf der ermittelten Konzentration das Auswertungsergebnis bestimmt wird.This object is achieved according to a first aspect of the invention by a method for generating an evaluation result indicative of the physical performance, in particular of the endurance state, of a person in which light is coupled into a vital muscle area, at least part of the light passing through the muscle area is detected in that the detected light is analyzed with regard to its spectral intensity distribution, the concentration of substances acting as redox catalysts is detected from this analysis as part of a determination action, and the evaluation result is determined on the basis of the determined concentration.
Vorzugsweise erfolgt auf Grundlage der spektrometrischen Messung eine Ermittlung der Konzentration von Cytochromsubstanzen, insbesondere der Cytochrom-C-Oxidase, im vitalen Muskelgewebe, insbesondere in der Laufmuskulatur, z.B. den Wadenmuskeln musculus gastrocnemius aterale oder dem musculus biceps femoris longum.Preferably, on the basis of the spectrometric measurement, a determination of the concentration of cytochrome substances, in particular of the cytochrome C oxidase, in the vital muscle tissue, in particular in the running muscles, eg the calf muscles of the musculus gastrocnemius aterale or the musculus biceps femoris longum.
Da die Änderung der Cytochrom-Konzentration auch als systemischer Effekt betrachtet werden kann, ist auch der Schluss von z.B. am Oberarm-Bizeps gemessen Konzentrationen auf den allgemeinen Ausdauerzustand möglich.Since the change in cytochrome concentration can also be considered as a systemic effect, the conclusion of e.g. At the upper arm biceps concentrations measured on the general endurance state possible.
Es ist auch möglich, die Auswertung der spektrometrischen Signale so abzustimmen, dass eine Spektralselektion ermittelt und ausgewertet wird, durch welche unter Berücksichtigung mehrerer Stoffspektren ein besonders zuverlässiger Rückschluss auf den Ausdauerzustand gezogen werden kann. Es ist hierbei insbesondere möglich, die Konzentration weiterer Gewebe- oder Blutinhaltsstoffe wie Fett, Wasser und Hämoglobin zu ermitteln und anhand dieser zusätzlichen Messinformationen die Auswertung abzustimmen und die Aussage über den Ausdauerzustand zu präzisieren.It is also possible to tune the evaluation of the spectrometric signals so that a spectral selection is determined and evaluated, by which, taking into account a plurality of substance spectra, a particularly reliable conclusion can be drawn on the endurance state. In this case, it is possible, in particular, to determine the concentration of further tissue or blood constituents, such as fat, water and hemoglobin, and to use this additional measurement information to coordinate the evaluation and to specify the statement about the endurance state.
Im Rahmen der Determinierungsaktion wird vorzugsweise die Konzentration der Cytochrom-C- Oxidase der Person gemessen. Anhand dieses Messergebnisses kann auf Grundlage bestehendender Korrelationen, vorzugsweise unter Berücksichtung weiterer Parameter, auf den Ausdauerzustand geschlossen werden.In the context of the determination operation, the concentration of the cytochrome C oxidase of the person is preferably measured. On the basis of this measurement result can be concluded on the basis of existing correlations, preferably taking into account further parameters on the endurance state.
Cytochrom an sich ist ein Enzym, welches bei der Zellatmung, bei der Photosynthese und bei anderen biochemischen Vorgängen als Redoxkatalysator (Oxidoreduktase) wirkt. Es gibt circa 50 verschiedene Typen. Die biologische Funktion der Cytochrome besteht in der Elektronenübertragung. Nach ihren charakteristischen Licht-Absorptionsspektren unterscheidet man die Cytochrome a, b und c.Cytochrome itself is an enzyme that acts as a redox catalyst (oxidoreductase) in cellular respiration, photosynthesis, and other biochemical processes. There are about 50 different types. The biological function of cytochromes is the transfer of electrons. According to their characteristic light absorption spectra, a distinction is made between the cytochromes a, b and c.
Im Gegensatz zu vielen anderen Cytochromen, die Aufgaben beim Elektronentransport wahrnehmen, katalysiert das Cytochrom P450 die Hydroxylierung nichtaktivierter Kohlenwasserstoffe.Unlike many other cytochromes involved in electron transport, cytochrome P450 catalyzes the hydroxylation of non-activated hydrocarbons.
Das im vorliegenden Zusammenhang besonders relevante Cytochrom ist das Cytochrom c. Es enthält ungefähr 100 Aminosäuren und die molekulare Struktur ist durch Proteinkristallographie gut charakterisiert. Cytochrom c ist evolutionsgeschichtlich ein sehr altes Protein.The most relevant cytochrome in this context is cytochrome c. It contains about 100 amino acids and the molecular structure is well characterized by protein crystallography. Cytochrome c is evolutionarily a very old protein.
Ein wesentlicher Bestandteil aller Cytochrome ist das Häm, in dessen Mitte ein Eisen-Atom liegt. Die einzelnen Cytochrome unterscheiden sich durch die Proteine, welche das Häm umgeben. Dieses Hämoprotein mit einer relativen Molekülmasse zwischen 45 und 55 Kilodalton (kD) ist in der Membran des endoplasmatischen Retikulums der Zelle verankert. Zur Phase-I-Reaktion benötigt es molekularen Sauerstoff, NADPH, NADPH-Cytochrom P450-Reduktase und Phospholipide, insbesondere Phosphatidylcholin.An essential component of all cytochromes is the heme, in the middle of which there is an iron atom. The individual cytochromes differ by the proteins surrounding the heme. This hemoprotein, with a molecular weight between 45 and 55 kilodaltons (kD), is anchored in the membrane of the endoplasmic reticulum of the cell. It is needed for the phase I reaction molecular oxygen, NADPH, NADPH cytochrome P450 reductase and phospholipids, especially phosphatidylcholine.
Es ist möglich, für die Detektion verschiedenster Cytochrome besondere Detektions- und Konzentra- tionsermittlungskonzepte vorzuhalten. Es ist möglich, die Auswertung so abzuwickeln, dass zur Beurteilung verschiedener Kategorien von Ausdauerzuständen besondere Auswertungskonzepte, insbesondere auf die Erfassung und hinsichtlich des zu klassifizierenden Zustands spezifische Relevanz der verschiedenen Cytochrome und Begleitstoffe abgestimmte Auswertungskonzepte herangezogen werden. Der momentan ermittelte Ausdauerzustand kann beispielsweise klassifiziert werden hinsichtlich der zeitlichen Dimension der Ausdauerleistung, z.B. als Kurzzeitausdauer, Mittelzeitausdauer und Langzeitausdauer. Die Ausdauer kann weiterhin im Hinblick auf die Erbringung verschiedener motorischer Fähigkeiten unterteilt werden, z.B. in Schnelligkeitsausdauer und Kraftausdauer.It is possible to provide for the detection of different cytochromes special detection and concentration determination concepts. It is possible to process the evaluation in such a way that special evaluation concepts, in particular evaluation concepts adapted to the detection and with regard to the condition to be classified specificity of the various cytochromes and adjuncts, are used to evaluate different categories of endurance states. For example, the currently determined endurance state may be classified in terms of the temporal dimension of endurance performance, e.g. as short-term stamina, median endurance and long-term stamina. The endurance may be further subdivided with regard to the provision of various motor skills, e.g. in speed endurance and strength endurance.
Es ist möglich, auf Grundlage der erfassten Cytochrom- Konzentrationen auch weitere Angaben vorzunehmen, z.B. anhand der ermittelten Konzentrationen der Cytochromsubstanzen auch Aussagen zu generieren, die Aufschluss über die geistige Leistungsfähigkeit bzw. das biologische Alter eines Menschen geben.It is also possible to provide further information based on the detected cytochrome concentrations, e.g. Based on the determined concentrations of cytochrome substances also generate statements that provide information about the mental capacity or the biological age of a human.
Die spektrometrische Messung der Cytochrom-C-Oxidase kann an verschiedenen Körperstellen durchgeführt werden. Die Messergebnisse können ggf. gewichtet, zusammengefasst oder individuell weiterverarbeitet werden, sowohl um auf einzelne Muskelgruppen bezogene Ausdauerleistungswerte zu generieren als auch um aus der Menge aller Werte eine präzisere Aussage über den Gesamt- Ausdauerzustand zu erzeugen.The spectrometric measurement of cytochrome C oxidase can be carried out at various body sites. If necessary, the measurement results can be weighted, summarized or individually processed, both to generate endurance performance values related to individual muscle groups and to generate a more precise statement of the total endurance status from the set of all values.
Die Auswertungsprozedur zur Auswertung der spektrometrischen Messdaten wird erfindungsgemäß durch ein elektronisches Rechnersystem abgewickelt. Es ist möglich, das Rechnersystem derart zu konfigurieren, dass durch dieses eine Datenverarbeitung erfolgt, deren Ergebnis Aufschluss gibt über einen im Wesentlichen auf Grundlage der Konzentration der Cytochrom-C-Oxidase anzunehmenden Ausdauerzustand.The evaluation procedure for the evaluation of the spectrometric measurement data is carried out according to the invention by an electronic computer system. It is possible to configure the computer system in such a way that this data processing takes place, the result of which provides information about an endurance state to be assumed based essentially on the concentration of the cytochrome C oxidase.
Das Rechnersystem kann in ein mobiles Messgerät integriert sein. Das Rechnersystem kann auch aus dem Messgerät ausgelagert sein. Das Rechnersystem kann als über ein Mobilfunknetz oder anderweitig wireless oder internetbasiert zugängliches Rechnersystem ausgeführt sein. Die Datenauswertung und ggf. auch die Anzeige des Auswertungsergebnisses kann damit auch separat von dem Messgerät erfolgen. Das Rechnersystem kann auch direkt drahtgebunden an das Datenaufnahmesys- tem angeschlossen sein. Die durch das Rechnersystem abgearbeitete Prognostizierungsfunktion kann so abgestimmt sein, dass das Auswertungsergebnis unter Einbindung weiterer personenspezifischer Parameter, z.B. von Body-Indizes wie Body-Mass Index und ggf. anderweitiger typcharakteristischer Parameter generiert wird.The computer system can be integrated in a mobile measuring device. The computer system can also be outsourced from the meter. The computer system can be embodied as a computer system accessible via a mobile radio network or otherwise wireless or Internet-based. The data evaluation and possibly also the display of the evaluation result can thus also be carried out separately from the measuring device. The computer system can also be wired directly to the data acquisition system. The prognostic function processed by the computer system can be adjusted so that the evaluation result is generated by incorporating further person-specific parameters, eg body indexes such as body mass index and possibly other type-characteristic parameters.
Die Erfindung richtet sich auch auf ein Auswertungssystem zur Generierung eines hinsichtlich des physiologischen Zustands, insbesondere des Ausdauerzustands, einer Person indikativen Auswertungsergebnisses, mit:The invention is also directed to an evaluation system for generating an evaluation result that is indicative of the physiological state, in particular of the endurance state, of a person, with:
- einer Messeinrichtung zur Erhebung von hinsichtlich der Konzentration einer Cytochrom-Substanz, insbesondere der Cytochrom-C-Oxidase, einer Person indikativen Konzentrations-Messsignalen auf spektrometrischem Wege und- A measuring device for collecting in terms of the concentration of a cytochrome substance, in particular the cytochrome C oxidase, a person indicative concentration measurement signals by spectrometry and
- einer Datenverarbeitungseinrichtung,a data processing device,
- wobei die Datenverarbeitungseinrichtung derart gestaltet ist, dass über diese eine Verarbeitung der ermittelten Konzentrations-Messsignale und hierauf basierend eine Angabe eines erwarteten Ausdauerzustands erfolgt.- Wherein the data processing device is designed such that via this one processing of the determined concentration measurement signals and based thereon an indication of an expected endurance state takes place.
Die Datenverarbeitungseinrichtung ist vorzugsweise derart konfiguriert, dass durch diese die Verarbeitung der Messsignale nach Maßgabe des vorgenannten Verfahrens im Allgemeinen oder auch nach Maßgabe des vorgenannten Verfahrens in den beschriebenen speziellen Ausgestaltungen erfolgt.The data processing device is preferably configured in such a way that the processing of the measuring signals takes place in accordance with the aforementioned method in general or also in accordance with the aforementioned method in the specific embodiments described.
Unter dem Begriff Trainingslehre ist im vorliegenden Kontext die Lehre der Vermittlung von Kenntnissen zur Durchführung eines sportlichen Trainings mit der Zielsetzung der Leistungssteigerung und/oder Erhaltung oder Verbesserung der Gesundheit (Fitness) zu verstehen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Kontrolle und Dokumentation der Trainingswirkung möglich.The term training theory in the present context, the teaching of imparting knowledge to carry out a sports training with the objective of improving performance and / or maintaining or improving health (fitness) to understand. By the method according to the invention a control and documentation of the training effect is possible.
In der Trainingslehre werden allgemein gültige sportartübergreifende Trainingsprinzipien, Trainingsmethoden und Trainingsinhalten beschrieben. Die Durchführung wird auf der Grundlage von didaktischen und pädagogischen Grundsätzen durchgeführt. In der Trainingssteuerung werden physiologische Faktoren (Alter, Trainingszustand, Erholungsfähigkeit) berücksichtigt. Die langfristige Trainingsplanung umfasst die Schritte der Istzustandsanalyse, der Setzung von Trainingszielen, Umsetzung der Ziele durch Trainingseinheiten, Trainingsplänen und Trainingsperiodisierung zur Erreichung eines maximalen Leistungsvermögen zu einem bestimmten Zeitpunkt. Die Ausdauer stellt neben Kraft, Schnelligkeit, Koordination und Flexibilität eine der grundlegenden motorischen Fähigkeiten dar. Für die einzelne Sportart sind diese Grundfertigkeiten in unterschiedlichem Maße bedeutsam. Ein Langstreckenläufer wird beispielsweise darauf bedacht sein, primär seine Ausdauerleistungsfähigkeit zu erhöhen.In the training theory generally valid sports-style training principles, training methods and training content are described. The implementation is carried out on the basis of didactic and pedagogical principles. In the training control physiological factors (age, training state, recovery ability) are considered. The long-term training planning includes the steps of the actual state analysis, the setting of training goals, implementation of goals through training sessions, training plans and training periodization to achieve maximum performance at a given time. In addition to strength, speed, coordination and flexibility, endurance is one of the basic motor skills. For a particular sport, these basic skills are important to varying degrees. For example, a long distance runner will be anxious to increase his endurance performance primarily.
Die hier rein formell aufgezeigten Arten der Ausdauer müssen stets vor dem Hintergrund der auszuübenden Sportart betrachtet werden. Anders gesagt: Eine bestimmte Art der Ausdauer kann nur bedingt isoliert betrachtet werden, und steht im Grunde in direktem Zusammenhang mit den anderen Arten der Ausdauer. Hierbei kommt der allgemeinen, erfindungsgemäß besonders vorteilhaft feststellbaren aeroben Ausdauer eine Schlüsselstellung zu, da sie als Basis für die Ausprägung aller anderen Arten der Ausdauer mitbestimmend ist. So absolviert jeder 100-Meter-Läufer im Rahmen seines Aufbautrainings einige Langlaufeinheiten, um sich die optimale Grundlage für die Entwicklung seiner Zielfertigkeiten (Kraft, Schnelligkeit) zu schaffen.The formally described endurance types must always be considered against the background of the sport to be practiced. In other words, a certain type of endurance can only be considered isolated in isolation, and is in fact directly related to the other types of endurance. Here, the general, according to the invention particularly advantageously detectable aerobic endurance comes to a key position, since it is a determining factor for the expression of all other types of endurance. Each 100-meter runner completes some cross-country skiing as part of his training to create the optimal basis for the development of his target skills (strength, speed).
Mit dem Begriff Ausdauer bei sportlichen Betätigungen wird gemeinhin das Durchhaltevermögen für typische Ausdauersportarten wie Langstreckenlauf, Radrennfahren, Skilanglauf, Gehen, Schwimmen, Triathlon, Rudern etc. assoziiert.The term endurance in sports activities commonly refers to stamina for typical endurance sports such as long-distance running, cycling, cross-country skiing, walking, swimming, triathlon, rowing etc.
Unter aerober Ausdauer versteht man die Fähigkeit des Organismus, die zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Belastungsintensität (z. B. Laufgeschwindigkeit) notwendige Energie ausschließlich durch die Oxidation mit Sauerstoff (daher aerob) bereitzustellen. Bei einer entsprechenden Erhöhung der Belastungsintensität (sprich Laufgeschwindigkeit) wird so viel Energie benötigt, dass das durch die Atmung zur Verfügung gestellte Angebot an Sauerstoff nicht mehr ausreichend ist, um den erhöhten Energiebedarf zu decken. In diesem Fall ist der Körper gezwungen, einen Teil der benötigten Energie ohne Sauerstoff (daher anaerob) zu gewinnen. Als Maß für die aerobe Ausdauer kann die sogenannte spezifische maximale Sauerstoffaufnahme (V02max) herangezogen werden. Sie gibt an, welches Volumen Sauerstoff der Organismus pro Zeit und Körpermasse verarbeiten kann. Aerobes Ausdauertraining führt neben einer Reihe weiterer Anpassungsreaktionen des Körpers insbesondere zu einer Vergrößerung des Herzmuskels. Dies hat zur Folge, dass pro Herzschlag eine größere Menge an Blut ausgestoßen wird, was gleichbedeutend mit einer höheren Menge an Sauerstoff ist, der mittels der roten Blutkörperchen zu den Muskeln transportiert wird. Dadurch ist auch zu erklären, dass durch ein Ausdauertraining der Ruhepuls sinkt: Für die gleiche Leistung, dass heißt die gleiche Menge an mittels des Blutes zu transportierendem Sauerstoff braucht das Herz weniger oft zu schlagen, da pro Herzschlag eine höheres Volumen an Blut ausgestoßen werden kann.Aerobic endurance refers to the ability of the organism to supply the energy necessary to maintain a given stress intensity (eg running speed) solely by oxidation with oxygen (hence aerobic). A corresponding increase in exercise intensity (ie running speed) requires so much energy that the supply of oxygen provided by respiration is no longer sufficient to cover the increased energy requirement. In this case, the body is forced to extract part of the required energy without oxygen (hence anaerobic). As a measure of aerobic endurance, the so-called specific maximum oxygen uptake (V0 2 max) can be used. It indicates what volume of oxygen the organism can process per time and body mass. Aerobic endurance training in addition to a series of other adaptation reactions of the body in particular to an enlargement of the heart muscle. As a result, a larger amount of blood is expelled per heartbeat, which is equivalent to a higher amount of oxygen being transported to the muscles via the red blood cells. This is also to explain that by an endurance training, the resting heart rate decreases: For the same performance, that is, the same amount of oxygen to be transported by means of the blood needs to beat the heart less often, as per heartbeat a higher volume of blood can be expelled ,
Die Anaerobe Ausdauer ist die Fähigkeit des Körpers, zu Beginn einer hohen Belastungsstärke ein Sauerstoffdefizit einzugehen. Belastet man den Körper, so ist er noch nicht darauf eingestellt, viel Sauerstoff aufzunehmen und somit kann er den auftretenden Sauerstoffbedarf nicht decken. Um die Energie trotzdem bereitzustellen, sind anoxydative Prozesse (Glycolyse) nötig. Hierbei entsteht Milchsäure, welche man früher für den berühmten Muskelkater verantwortlich machte; heute schreibt man ihn allerdings hauptsächlich kleinen Rissen in den Muskelfasern zu. Nachdem die Belastung vorüber ist, wird das Sauerstoffdefizit als Sauerstoffschuld nachgearbeitet. Die Größe der maximalen Sauerstoffschuld ist trainierbar und somit ein wichtiges Kriterium der Ausdauer.Anaerobic endurance is the ability of the body to enter into an oxygen deficit at the onset of high stress levels. If you strain the body, it is not yet adjusted to it, much Absorb oxygen and thus he can not cover the oxygen demand occurring. To provide the energy anyway, anoxydative processes (glycolysis) are necessary. This produces lactic acid, which used to be responsible for the famous muscle soreness; Today, however, it is mainly attributed to small cracks in the muscle fibers. After the stress is over, the oxygen deficit is reworked as an oxygen debt. The size of the maximum oxygen debt is trainable and thus an important criterion of endurance.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auch auf ein System und ein Verfahren zur Abwicklung eines Datentransfers im Zusammenhang mit der Verarbeitung und Auswertung von Messsignalen, insbesondere der vorangehend beschriebenen Art die als solche unter Verwendung eines mobilen Spektro- meters gewonnen werden.The invention further relates to a system and a method for processing a data transfer in connection with the processing and evaluation of measurement signals, in particular of the type described above, which are obtained as such using a mobile spectrometer.
Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen durch welche es möglich wird, im Zusammenhang mit der Erfassung spektroskopischer Messsignale und der Verarbeitung derselben Vorteile insbesondere für den Anwender zu bieten.The invention is in this respect the object to provide solutions by which it is possible to provide in connection with the detection of spectroscopic measurement signals and the processing of the same advantages in particular for the user.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Auswertung spektroskopischer Messsignale, bei welchemThis object is achieved by a method for evaluating spectroscopic measurement signals, in which
- im Rahmen eines Spektroskopievorganges Licht in einen Gewebebereich eingekoppelt wird und aus diesem Gewebebereich austretendes Licht erfasst wird,in the context of a spectroscopy process, light is coupled into a tissue region and light emerging from this tissue region is detected,
- wobei zu diesem Licht Messsignale erfasst werden, die indikativ sind für die spektrale Intensitätsverteilung des erfassten Lichtes,- Wherein measuring signals are detected for this light, which are indicative of the spectral intensity distribution of the detected light,
- wobei diese Messsignale, im Rahmen eines Datentransfervorganges zu einem Auswertungssystem übertragen und ausgewertet werden, und- These measurement signals are transmitted and evaluated as part of a data transfer process to an evaluation system, and
- wobei sich dieses Verfahren dadurch auszeichnet, dass im Rahmen einer dem Datentransfervorgang vorgelagerten Datenverarbeitungsprozedur eine Prüfung der Messsignale auf Grundlage von Plausibilitätskriterien erfolgt und dass die Abwicklung bzw. der Start des Datentransfervorganges in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Plausibilitätsprüfung erfolgt.- This method is characterized in that in the context of a data transfer procedure upstream of the data processing procedure, a check of the measurement signals based on plausibility criteria is carried out and that the processing or the start of the data transfer process depending on the result of the plausibility check.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, noch im Bereich des Anwenders festzustellen, ob die Messung an sich eine brauchbare Messung darstellt. Der Anwender kann dann entscheiden, ob er die Messung wiederholen will, nachdem er ggf. vermutete, oder anhand der Plausibilitätsprüfung ausgewiesene Störeinflüsse - z.B. Verschmutzungen - beseitigt, oder die Messstelle gewechselt hat.This makes it possible in an advantageous manner, even in the field of the user to determine whether the measurement itself represents a useful measurement. The user can then decide whether he wants to repeat the measurement, after he suspects if necessary, or by means of the plausibility check specified disturbances -. Dirt - eliminated, or the measuring point has changed.
Im Rahmen der Plausibilitätsprüfung kann eine Prüfung der Lichtquelleneinrichtung des zur Generierung der spektrometrischen Signale vorgesehenen Spektrometers erfolgen. Bei einer Ausgestaltung der Lichtquelleneinrichtung als LED-Lichtquelle wird es möglich bestimmte Funktionseigen- Schäften derselben, z.B. den Strom-, Spannungs-, und Leistungsbezug, die Betriebstemperatur und anderweitige für das Spektrum des durch die Lichtquelleneinrichtung generierten Lichtes maßgebliche Eigenschaften zu ermitteln.As part of the plausibility check, the light source device of the spectrometer provided for generating the spectrometric signals can be checked. In one embodiment of the light source device as an LED light source, it is possible certain functional properties Shafts of the same, for example, the current, voltage, and power, the operating temperature and otherwise determine the decisive for the spectrum of the light generated by the light source device properties.
Die Plausibilitätsprüfung kann auch als Hilfsprozedur gestaltet sein, durch welche die voraussichtliche Eignung einer Messstelle durch rasch abbarbeitbare Prüfkriterien festgestellt werden kann. Es ist möglich, im Rahmen der Prüfprozedur die Spekrometereinrichtung so zu betreiben, dass zunächst ein Spektrum generiert wird anhand dessen die Eignung der Messstelle bewertet werden kann. Bei gegebener Eignung kann ein Signal, beispielsweise ein akustisches Signal, oder eine optische Anzeigeeinrichtung angesteuert werden, die als solche die Eignung der Messstelle anzeigt. Im Rahmen dieser Messstelleneignungsprüfung kann bei einer invivo Messung, die beispielsweise der Ermittlung einer Cytochromkonzentration dient, festgestellt werden, ob innerhalb des durchleuchteten Gewebebereiches signifikante Inhomogenitäten beispielsweise durch Gefäße, Haarwurzeln, Fettschichten und Hautpigmentierungen festgestellt werden.The plausibility check can also be designed as a help procedure by which the probable suitability of a measuring point can be determined by quickly verifiable test criteria. It is possible to operate the spektrometereinrichtung as part of the test procedure so that initially a spectrum is generated on the basis of which the suitability of the measuring point can be evaluated. Given suitability, a signal, for example an acoustic signal, or an optical display device can be activated, which as such indicates the suitability of the measuring point. Within the scope of this measuring point suitability test, in the case of an in vivo measurement which serves, for example, to determine a cytochrome concentration, it can be determined whether significant inhomogeneities, for example, through vessels, hair roots, fatty layers and skin pigmentations, are detected within the transilluminated tissue area.
Erfindungsgemäß werden spektroskopische Daten, die mit einem Messgerät aufgenommen werden, vor der Weiterleitung zu einer Auswerte-Einheit schon im Messgerät daraufhin überprüft werden, ob das gemessene Spektrum überhaupt plausibel ist. Nur wenn dies der Fall ist, wird das Spektrum weitergeleitet. Wird das Spektrum als unplausibel erkannt, dann wird eine Fehlermeldung erzeugt und das Spektrum nicht weitergeleitet, oder zumindest ausdrücklich als mängelbehaftet klassifiziert und hinsichtlich der Weiterleitung zur Disposition gestellt.According to the invention, spectroscopic data recorded with a measuring device, before being forwarded to an evaluation unit, are already checked in the measuring device to determine whether the measured spectrum is even plausible. Only if this is the case, the spectrum is forwarded. If the spectrum is detected as implausible, then an error message is generated and the spectrum is not forwarded, or at least explicitly classified as defective and placed at disposition regarding the forwarding.
Ein Spektrum, welches die erste Plausibilitätsprüfung auf dem Messgerät positiv bestanden hat, wird vorzugsweise einer weiteren, aufwendigeren Plausibilitätsprüfung unterworfen. Diese zweite Überprüfung kann schon auf dem Messgerät erfolgen, vorzugsweise erfolgt diese tiefergehende Überprüfung auf einem Computer mit entsprechender Rechenleistung, der sich nicht unbedingt am Ort der Messung befinden muss.A spectrum which has successfully passed the first plausibility check on the measuring device is preferably subjected to a further, more expensive plausibility check. This second check can already be done on the meter, preferably this deeper check is done on a computer with appropriate computing power, which does not necessarily have to be at the point of measurement.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:Further details and features of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the drawings. It shows:
Figur 1 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen mobilen Spektrometers zur Erfassung von hinsichtlich der Konzentration einer Cytochrom- substanz in einem Muskelsystem indikativer spektrometrischer Messsignale; Figur 2 eine vereinfachte graphische Darstellung zur Veranschaulichung des Zusammenhangs der spektrometrisch ermittelten Cytochromkonzentration mit einem nach Cooper klassifizierten Ausdauerzustand;FIG. 1 shows a schematic illustration for illustrating a mobile spectrometer according to the invention for detecting spectrometric measurement signals indicative of the concentration of a cytochrome substance in a muscle system; Figure 2 is a simplified graphical representation illustrating the relationship of the spectrometrically determined cytochrome concentration with a Cooper-classified endurance state;
Figur 3 eine vereinfachte graphische Darstellung zur Veranschaulichung des Zusammenhangs der spektrometrisch ermittelten Cytochromkonzentration mit dem maximalen Sauerstoffdurchsatzpotential;FIG. 3 shows a simplified graphical representation to illustrate the relationship between the spectrometrically determined cytochrome concentration and the maximum oxygen throughput potential;
Figur 4 eine weitere Schemadarstellung zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Konzeptes mit optional teil-externer Datenverarbeitung;FIG. 4 shows a further schematic representation for illustrating the concept according to the invention with optionally partially external data processing;
Figur 5 ein mobiles Spektrometer das hier beispielhaft an einen Muskelbereich eines Anwenders angesetzt ist und das im Rahmen der Messung eine Plausibilitätsprüfung der spektrometrischen Messsignale ermöglicht.FIG. 5 shows a mobile spectrometer, which is hereby attached by way of example to a muscle area of a user and which, as part of the measurement, enables a plausibility check of the spectrometric measuring signals.
In Figur 1 ist ein zur erfindungsgemäßen Ermittlung eines Ausdauerzustands gestaltetes mobiles Handgerät dargestellt. Dieses umfasst eine Gehäuseeinrichtung 1 und eine darin aufgenommene elektronische Schaltungseinrichtung 2.FIG. 1 shows a mobile handheld device designed to determine an endurance state according to the invention. This comprises a housing device 1 and an electronic circuit device 2 accommodated therein.
Das Handgerät ist mit einem Detektionskopf 3 versehen. Der Detektionskopf 3 umfasst eine LED- Lichtquelle und eine Lichtabgriffseinrichtung zur Erfassung von remittiertem Licht und zu dessen Weiterleitung an eine hier nicht näher dargestellte Spektrometereinrichtung, die als solche in das Handgerät integriert ist.The handset is provided with a detection head 3. The detection head 3 comprises an LED light source and a Lichtabgriffseinrichtung for detecting remitted light and its forwarding to a spectrometer device not shown here, which is integrated as such in the handset.
Über die LED-Lichtquelle kann Licht mit einer geeigneten Spektralverteilung in einen zu untersuchenden Muskelabschnitt eingekoppelt werden.Via the LED light source, light with a suitable spectral distribution can be coupled into a muscle section to be examined.
Das aus dem Gewebe remittierte Licht wird durch den Detektionskopf teilweise aufgegriffen. Das aufgegriffene Licht weist eine spektrale Intensitätsverteilung auf, die durch die Inhaltsstoffe des durchleuchteten Gewebes, hier insbesondere auch durch die Inhaltsstoffe der Muskelzellen, geprägt ist. Diese spektrale Intensitätsverteilung wird durch die integrierte Spektrometereinrichtung bestimmt und als Datensatz, ggf. logarithmiert, abgelegt. Der entsprechende Speicher kann durch die elektronische Schaltungseinrichtung 2 bereitgestellt sein.The light remitted from the tissue is partially picked up by the detection head. The light picked up has a spectral intensity distribution, which is characterized by the ingredients of the transilluminated tissue, here in particular also by the ingredients of the muscle cells. This spectral intensity distribution is determined by the integrated spectrometer device and stored as a data set, possibly logarithmic. The corresponding memory may be provided by the electronic circuit device 2.
Die elektronische Schaltungseinrichtung 2 ist derart gestaltet, dass durch diese zunächst die gewonnenen und hinsichtlich der spektralen Intensitätsverteilung indikativen Messdaten vorverarbeitet, insbesondere skaliert, normiert und eventuell auf eine das eingekoppelte Licht widerspiegelnde Referenz bezogen werden.The electronic circuit device 2 is designed in such a way that it preprocesses the measured data that are obtained and indicative of the spectral intensity distribution, in particular, scaled, normalized and possibly related to a reference reflecting the coupled-in light.
Aus den vorverarbeiteten Daten werden anhand von Auswertungsprozeduren die Konzentrationen ausgewählter Gewebeinhaltsstoffe ermittelt. Als detektionsrelevante Gewebe- und Blutinhaltsstoffe werden insbesondere Cytochrom-Substanzen sowie ggf. Fette, Wasser und Hämoglobin ermittelt.From the preprocessed data, the concentrations of selected tissue constituents are determined on the basis of evaluation procedures. In particular, cytochrome substances and possibly fats, water and hemoglobin are determined as detection-relevant tissue and blood constituents.
Über eine hier nicht näher dargestellte Eingabeeinrichtung können weitere Eingaben erfolgen. So können insbesondere Eingaben zur Körpergröße, zum Geschlecht, zum Alter und zum Body-mass Index erfolgen.About an input device not shown here further inputs can be made. In particular, you can enter body height, gender, age and body mass index.
Über diese Angaben und vorzugsweise über die Konzentrationen eines Teils der detektierten Gewebe- und Blutinhaltsstoffe kann eine Abbildungsgrundfunktion präziser auf den konkreten Untersuchungsfall abgestimmt werden. Anhand dieser Abbildungsfunktion kann auf Grundlage der Konzentration der Cytochrom-Substanzen, insbesondere der Cytochrom-C-Oxidase, ein hinsichtlich des Ausdauerzustands oder auch hinsichtlich anderweitiger physiologischer Zustände des Probanden indikatives Auswertungsergebnis generiert werden.By means of this information and preferably via the concentrations of a part of the detected tissue and blood constituents, a basic imaging function can be more precisely matched to the specific examination case. Based on the concentration of the cytochrome substances, in particular the cytochrome C oxidase, based on this imaging function, an evaluation result indicative of the endurance state or also with regard to other physiological states of the subject can be generated.
Dieses Auswertungsergebnis kann über eine Anzeigeeinrichtung, die vorzugsweise Bestandteil eines Handgeräts, entweder eines separaten Handgeräts oder des eigentlichen Datenaufnahmegeräts, ist, angezeigt werden.This evaluation result can be displayed via a display device, which is preferably part of a hand-held device, either a separate hand-held device or the actual data acquisition device.
Das Handgerät kann so ausgestaltet werden, dass dieses lediglich an den zu untersuchenden Muskel -z.B. den Bizepsmuskel oder einen Muskel der Laufmuskulatur - angesetzt werden muss. Nach Betätigung eines Tasters oder Schalters 4 wird das Gerät aktiviert. Der Detektionskopf 3 beleuchtet den zu untersuchenden Muskelbereich und greift einen Teil des remittierten Lichtes wieder auf. Es ist möglich, das Gerät so auszubilden, dass dieses in kurzen Zeitabständen mehrere Spektren aufnimmt und diese zusammenfassend auswertet. Der Detektionskopf 3 kann so ausgebildet sein, dass dieser mehrere, auf unterschiedliche Wellenlängenbereiche ausgelegte LED-Lichtquellen umfasst, so dass die Erfassung der Cytochromsubstanzen in Wellenlängenbereichen („Fenstern") erfolgen kann, die besonders indikativ sind.The hand-held device can be designed to be connected only to the muscle to be examined, e.g. the biceps muscle or a muscle of the running muscles - must be recognized. After pressing a button or switch 4, the device is activated. The detection head 3 illuminates the muscle area to be examined and picks up a part of the remitted light again. It is possible to design the device so that it receives multiple spectra at short intervals and evaluates them in summary. The detection head 3 can be designed such that it comprises a plurality of LED light sources designed for different wavelength ranges, so that the detection of the cytochrome substances can take place in wavelength ranges ("windows") which are particularly indicative.
Es ist möglich, das Handgerät so auszubilden, dass dieses primär der Messdatenerhebung dient. Diese Messdaten können funkbasiert zu einem externen Rechnersystem übertragen und dort ausgewertet werden. Die Übermittelung zu einem externen Rechnersystem kann sowohl auf direktem Weg als auch unter Benutzung eines beliebigen mobilen Kommunikationsgeräts erfolgen. Es ist auch möglich, das mobile Handgerät mit einer Schnittstelleneinrichtung zu versehen, oder einen Daten- transfer über eine entfernbare Datenträgereinrichtung, z.B. einen USB-Stick, zu ermöglichen. Ferner kann die Schnittstelle auch als Infrarotschnittstelle ausgestaltet sein. Auch kann das erfindungsgemäße Handgerät insgesamt in ein mobiles Kommunikationsgerätes integriert sein.Ebenso kann das erfindungsgemäße Handgerät auch direkt an einen Auswerterechner angeschlossen sein.It is possible to design the handset so that it primarily serves the measurement data collection. These measurement data can be transmitted wirelessly to an external computer system and evaluated there. The transmission to an external computer system can take place both directly and using any mobile communication device. It is also possible to provide the mobile handset with an interface device, or a data Transfer via a removable disk device, such as a USB stick to allow. Furthermore, the interface can also be designed as an infrared interface. Also, the hand-held device according to the invention can be integrated into a mobile communication device as a whole. Likewise, the hand-held device according to the invention can also be connected directly to an evaluation computer.
In Figur 2 ist stark vereinfacht dargestellt, wie anhand einer Abbildungsfunktion fl aus der ermittelten Konzentration der Cytochrom-C-Oxidase ein Ausdauerzustand nach Cooper ermittelt werden kann. Die Abbildungsfunktion ist unter Berücksichtigung des Body-mass Indexes sowie weiteren zuverlässig feststellbaren Eigenschaften des Probanden festgelegt.FIG. 2 shows in a greatly simplified manner how an endurance state according to Cooper can be determined from the determined concentration of cytochrome C oxidase on the basis of an imaging function f1. The mapping function is determined taking into account the body-mass index as well as other reliably ascertainable characteristics of the subject.
In Figur 3 ist ebenfalls stark vereinfacht dargestellt, wie anhand einer Abbildungsfunktion f2 aus der ermittelten Konzentration der Cytochrom-C-Oxidase ein V02max -Ausdauerzustand ermittelt werden kann.FIG. 3 also shows in a greatly simplified manner how a VO 2 max endurance state can be determined from the determined concentration of cytochrome C oxidase by means of a mapping function f2.
In Figur 4 ist vereinfacht eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Gerätes in angesetztem Zustand dargestellt. Der Detektionskopf ist so ausgebildet, dass über diesen Licht über einen relativ breiten, und für Cytochrom-Substanzen besonders indikativen, Bereich generiert werden kann. Der Detektionskopf 3 kann hierzu mehrere LED-Lichtquellen umfassen, die gleichzeitig, sukzessive, oder zeitabschnittsweise aktiviert werden können.FIG. 4 shows in simplified form a further variant of a device according to the invention in an attached state. The detection head is designed in such a way that it can be generated via this light over a relatively wide range, which is particularly indicative of cytochrome substances. For this purpose, the detection head 3 can comprise a plurality of LED light sources, which can be activated simultaneously, successively, or periodically.
Über den Detektionskopf 3 wird das Licht wie in der Darstellung angedeutet in einen vitalen Muskel m eingestrahlt. Das eingestrahlte Licht wird im Muskel m gestreut und nach Maßgabe der Gewebeinhaltsstoffe in bestimmten Spektralbereichen absorbiert. Das durch Absorptionseffekte geprägte Licht wird durch die in den Detektionskopf 3 integrierte Lichtabgriffseinrichtung abgegriffen und einer Spektrometereinrichtung zugeführt. Über diese Spektrometereinrichtung kann die hier angedeutete Spektralverteilung der Intensität des Remissionslichtes aufgezeichnet werden. Diese Spektralverteilung kann in dem Datenspeicher 2a abgespeichert werden.About the detection head 3, the light is irradiated as shown in the diagram in a vital muscle m. The incident light is scattered in the muscle m and absorbed in accordance with the tissue constituents in certain spectral ranges. The light, which is characterized by absorption effects, is picked off by the light pick-off device integrated in the detection head 3 and supplied to a spectrometer device. About this spectrometer, the spectral distribution of the intensity of the remission light indicated here can be recorded. This spectral distribution can be stored in the data memory 2a.
Der Dateninhalt des Datenspeichers 2a kann über die Schaltungseinrichtung 2 ausgelesen und über ein hier nicht näher dargestelltes Mobilfunksystem einer externen Datenverarbeitungseinrichtung zugeführt werden. Im Bereich dieser externen Datenverarbeitungseinrichtung erfolgt eine Datenverarbeitung durch welche anhand der Spektralverteilung die Konzentration von hinsichtlich der Ausdauer indikativen Stoffen ermittelt werden kann. Anhand dieser Ermittlung kann eine weitere Berechnung des Ausdauerzustands erfolgen. Das Berechnungsergebnis kann, wie durch das Pfeilsymbol Pl angedeutet, zum Erfassungsgerät oder einer anderweitigen Anzeigeeinrichtung übertragen werden. Die Auswertungsprozeduren insbesondere zur Ermittlung der ausdauerindikativen Aussagen, sowie Darstellungskonzepte zur Wiedergabe der Auswertungsergebnisse können im Bereich der externen Datenverarbeitungseinrichtung gepflegt werden. Es ist möglich, die so gewonnenen Daten auch anderweitigen Systemen, insbesondere Archivierungssystemen zuzuführen. Hierdurch wird es möglich, die Spektralaufzeichnungen späteren Auswertungen zuzuführen.The data content of the data memory 2a can be read out via the circuit device 2 and fed via a mobile radio system not shown here in detail to an external data processing device. In the area of this external data processing device, data processing takes place by means of which the concentration of substances indicative of endurance can be determined on the basis of the spectral distribution. On the basis of this determination, a further calculation of the endurance state can take place. The calculation result can be transmitted to the detection device or to another display device, as indicated by the arrow symbol Pl. The evaluation procedures, in particular for determining the endurance-indicative statements, as well as presentation concepts for reproducing the evaluation results, can be maintained in the area of the external data processing device. It is possible to supply the data thus obtained to other systems, in particular archiving systems. This makes it possible to supply the spectral records later evaluations.
Zum weiteren Verständnis der Erfindung:To further understand the invention:
Sportliche Handlungen sind durch unterschiedliche Dauer und Intensität gekennzeichnet (lOOm-Lauf - Marathon-Lauf). Verbunden damit ist eine unterschiedliche, an die jeweilige Ausführungsform gebundene Energiebereitstellung. Grob werden zwei unterschiedliche Ausdauerarten unterschieden:Sporting activities are characterized by varying duration and intensity (100m run - marathon run). Associated with this is a different energy provision linked to the particular embodiment. Roughly two different endurance types are distinguished:
anaerobe Ausdauer: Für die Gewinnung von Energie werden muskeleigene Energiereserven weitgehend ohne Sauerstoffzufuhr verbraucht.anaerobic stamina: For the production of energy muscle-own energy reserves are consumed largely without oxygen supply.
aerobe Ausdauer. Hierbei geschieht die Energiegewinnung durch Verbrennung von Kohlenhydraten und Fetten unter Zufuhr von genügend Sauerstoff. Der Sauerstoffverbrauch des betreffenden Muskels wird bis zu 100-mal höher als in der Ruheaktion des Muskels. Bis zu einer bestimmten Leistung werden Fette und Kohlenhydrate mit Hilfe des Sauerstoffs verbrannt. Oberhalb einer bestimmten Leistungsgrenze wird zusätzlich Glykogen anaerob, also ohne Sauerstoff, abgebaut. Dabei wird 2 bis 3-mal mehr Energie gewonnen als mit der aeroben Oxidation. Kann der oxidative Fett- und Kohlenhydratabbau über einen sehr langen Zeitraum erfolgen, so ist die Energiegewinnung aus dem anaeroben Abbau zeitlich sehr begrenzt (etwa 30s). Durch das Training soll die aerobe Leistungsgrenze nach oben hin verschoben werden. Trainiert wird also eine Ausweitung der aeroben Energiegewinnung, (d.i.) die aerobe Kapazität.aerobic endurance. In this case, the energy is produced by combustion of carbohydrates and fats under supply of sufficient oxygen. The oxygen consumption of the muscle in question is up to 100 times higher than in the muscle's resting reaction. Up to a certain power, fats and carbohydrates are burned with the help of oxygen. Above a certain performance limit, glycogen is also degraded anaerobically, ie without oxygen. In this case, 2 to 3 times more energy is gained than with the aerobic oxidation. If the oxidative fat and carbohydrate degradation can take place over a very long period of time, the energy production from the anaerobic digestion is very limited in time (about 30 s). Through the training, the aerobic power limit should be shifted upwards. So training is an expansion of aerobic energy, (d.i.) The aerobic capacity.
Der Mensch speichert 98-99% seiner Energiereserven in Form von Fett und nur 1-2% in Form von Kohlenhydraten. Zu einem Ausdauertraining gehört, dass etwa 50% der Energie aus dem Fett- und 50% aus dem Kohlenhydratabbau gewonnen werden. Denn Fette werden aerob zu CO2 und H2O abgebaut, während der anaerobe Abbau der Kohlenhydrate unter Bildung von Laktat abläuft. Laktat übersäuert den Muskel, womit eine schwerwiegende Limitierung der Leistung und eine frühzeitige Erschöpfung einhergeht. Die Erweiterung der aeroben Kapazität bedeutet damit auch, den Anteil der Energie zu steigern, der aus der Fettverbrennung stammt, da der Körper vorrangig die Kohlenhydrate zur Energiegewinnung verbrennt. Die Erweiterung der aeroben Kapazität geht unter diesen Umständen einher mit dem Abbau von Fett. Dies sind bei weitem nicht die einzigen physiologischen Änderungen, die bei einem Ausdauertraining stattfinden. Da die Muskeln mit mehr Sauerstoff versorgt werden, kommt es zu Veränderungen des Muskelmetabolismus. Der Muskelfaserquerschnitt nimmt zu, die Anzahl und der Umfang der Kapillaren steigen, so dass es zu mehr Kapillaren pro Myofibrille kommt. Die Folge ist eine vermehrte Durchblutung insbesondere bei maximaler Belastung. Weiterhin kann an der trainierten Skelettmuskulatur gezeigt werden, dass Ausdauerbelastung geringer Intensität zu einer Größenzunahme und Mengenvermehrung der Mitochondrien führt. Dies geht einher mit einer Zunahme der Aktivität vor allem aerober Enzyme, insbesondere der Cytoch- rom-C-Oxidase. Eine Folge davon ist, dass die Mitochondrien mehr Sauerstoff aus der vorhandenen Blutmenge aufnehmen. Insbesondere kann nach ca. sechsmonatigem leichtem Training ein signifikanter (p <0.05) Anstieg der Cytochrom-C-Oxidase um 41% nachgewiesen werden. Als Folge der gesteigerten Sauerstoffaufnahme aus dem Blut vergrößert sich bei trainierten Personen die arteriovenöse Sauerstoffdifferenz. Dies führt zu einem verzögerten Beginn des anaeroben Stoffwechsels und somit zu einer verminderten Laktatproduktion auf vergleichbaren submaximalen Belastungsstufen. Es kann beobachtet werden, dass es hierdurch zu einer Steigerung der körperlichen Leistungsfähigkeit um durchschnittlich 30% kommt, ohne einen Anstieg des Herzminutenvolumens oder der Ejektionsfraktion.Man stores 98-99% of his energy reserves in the form of fat and only 1-2% in the form of carbohydrates. Part of endurance training is that about 50% of energy is derived from fat and 50% from carbohydrate digestion. Because fats are aerobically degraded to CO2 and H 2 O, while the anaerobic degradation of carbohydrates occurs to form lactate. Lactate acidifies the muscle, which results in severe performance limitations and premature fatigue. The expansion of aerobic capacity also means increasing the amount of energy that comes from burning fat, as the body primarily burns the carbohydrates for energy. The expansion of aerobic capacity in these circumstances is accompanied by the breakdown of fat. These are far from the only physiological changes that occur during endurance training. As the muscles are supplied with more oxygen, changes in muscle metabolism occur. The muscle fiber cross section As the number and size of capillaries increase, more capillaries per myofibril will increase. The result is an increased blood flow, especially at maximum load. Furthermore, it can be shown on the trained skeletal muscle that endurance exercise of low intensity leads to an increase in size and an increase in the number of mitochondria. This is accompanied by an increase in the activity of especially aerobic enzymes, in particular cytochrome C oxidase. One consequence of this is that mitochondria absorb more oxygen from the amount of blood present. In particular, a significant (p <0.05) increase in cytochrome C oxidase can be detected by 41% after about six months of light training. As a result of the increased oxygen uptake from the blood, the arteriovenous oxygen difference in trained persons increases. This leads to a delayed onset of anaerobic metabolism and thus to reduced lactate production at comparable submaximal loading levels. It can be observed that this results in an increase in physical performance by an average of 30%, without an increase in cardiac output or ejection fraction.
Die Änderung der Cytochrom-C-Oxidase-Konzentration ist, im Gegensatz etwa zur Gewebedurchblutung, ein Vorgang mit einer großen Zeitkonstanten, d.h. die Cytochrom-C-Oxidase-Konzentration ist sehr konstant, wohingegen der Oxidierungszustand eine sehr kleine Zeitkonstante besitzt. Damit ist die Konzentration der Cytochrom-C-Oxidase ein Maß für die Leistungsfähigkeit einer Person, welches nicht durch physiologische Schwankungen im Tagesverlauf beeinflusst wird.The change in cytochrome C oxidase concentration, unlike, for example, tissue perfusion, is a process with a large time constant, i. the cytochrome C oxidase concentration is very constant, whereas the oxidation state has a very small time constant. Thus, the concentration of cytochrome C oxidase is a measure of the performance of a person, which is not affected by physiological fluctuations in the course of the day.
Die Konzentration der mitochondrialen Cytochrom-C-Oxidase wird erfindungsgemäß nicht-invasiv spektroskopisch gemessen. Insbesondere erfolgt die Messunng der Cytochrom-C-Oxidase mittels Near Infrared Spectroscopy (NIRS). Near Infrared Licht (NIR) durchdringt problemlos biologisches Gewebe. NIRS erlaubt die Messung von lichtabsorbierenden Chromophoren. Hauptsächlich setzt sich das Spektrum aus der Absorption von Hämoglobin in kleinen Arteriolen, Kapillaren und Venolen zusammen. Im Muskel werden ca. 10% des NIRS Absorptionssignals vom Myoglobin besetzt. Cytochrom-C-Oxidase trägt mit 2-5% zum Absorptionsspektrum bei. Cytochrom-C- Oxidase und Hämoglobin liegen im selben Spektrumsbereich und lassen sich deshalb nicht voneinander getrennt beobachten. Durch spezielle Algorithmen kann das Signal der Cytochrom-C-Oxidase vom Signal des Hämoglobin separiert werden. Weiterhin vermehrt sich unter dem Training die Kapillarisierung in den Muskeln, um den gesteigerten Sauerstoffbedarf unter der sportlichen Aktivität decken zu können. Jedoch ändert sich die Anzahl der durchbluteten Kapillaren relativ schnell und ist zudem von verschiedenen Umweltfaktoren stark abhängig. Die erfindungsgemäße Muskeldurchleuchtung ist geeignet, den Trainingszustand einfach, nichtinvasiv, ohne Strahlenbelastung und beliebig oft zu quantifizieren.The concentration of mitochondrial cytochrome C oxidase is inventively measured by non-invasive spectroscopy. In particular, the measurement of cytochrome C oxidase is carried out by means of near infrared spectroscopy (NIRS). Near Infrared Light (NIR) easily penetrates biological tissue. NIRS allows the measurement of light-absorbing chromophores. Mainly the spectrum is composed of the absorption of hemoglobin in small arterioles, capillaries and venules. In muscle, about 10% of the NIRS absorption signal is occupied by myoglobin. Cytochrome C oxidase contributes 2-5% to the absorption spectrum. Cytochrome C oxidase and hemoglobin are in the same spectral range and therefore can not be observed separately. By special algorithms, the signal of cytochrome C oxidase can be separated from the signal of hemoglobin. Furthermore, during training, the capillarization in the muscles increases in order to cover the increased oxygen demand under the sporting activity. However, the number of perfused capillaries changes relatively quickly and is also highly dependent on various environmental factors. The muscle fluoroscopy according to the invention is suitable for simply, non-invasively quantifying the training state without any radiation exposure and as often as desired.
Weiter ist es möglich, die Konzentration der Cytochrom-C- Oxidase im Weiteren mit dem bekannten, d.h. unabhängig mit anderer Methode bestimmten, Ausdauerzustand von Probanden zu korrelieren. Dazu wird der Ausdauerzustand der Probanden mit Hilfe bekannter Messverfahren (Spirometrie, EKG) ermittelt. Damit stellt die gemessene Cytochrom-C-Oxidase-Konzentration bei folgenden spektroskopischen Messungen^ ein präziseres Maß für den jeweiligen Ausdauerzustand der gemessenen Person dar.Further, it is possible to further increase the concentration of cytochrome c oxidase with the known, i. independently correlated with other method to correlate endurance state of subjects. For this purpose, the endurance status of the subjects is determined using known measuring methods (spirometry, ECG). Thus, the measured cytochrome C oxidase concentration in the following spectroscopic measurements represents a more precise measure of the respective endurance state of the measured person.
Die Ermittlung der Konzentration der Cytochrom-C-Oxidase-Konzentration mittels Reflekti- onsspektroskopie kann dabei auf den verschiedensten mathematischen und statistischen Verfahren beruhen, die in der Spektroskopie unter dem Begriff ,Multivariate Kalibration' bekannt sind etwa: PLS (Partial Least Square), PCA (Principal Compound Analysis), einfachen multilinearen Verfahren, aber auch univariate Verfahren. Ebenso ist es möglich, die Konzentrationsbestimmung mit Hilfe Neuronaler Netze durchzuführen. Dabei können alle bisher bekannten unterschiedlichen Arten Neuronaler Netze zum Einsatz kommen. Die Konzentrationsbestimmung kann unter Benutzung von Monte-Carlo-Simulationen erfolgen. Aber auch strenge mathematische Verfahren die auf der Lösung der Maxwell'schen Gleichungen oder der Diffusionsgleichung beruhen, können dabei eingesetzt werden.The determination of the concentration of the cytochrome C oxidase concentration by means of reflection spectroscopy can here be based on the most diverse mathematical and statistical methods which are known in spectroscopy under the term 'multivariate calibration', for example: PLS (Partial Least Square), PCA (Principal Compound Analysis), simple multilinear procedures, but also univariate procedures. It is also possible to carry out the concentration determination using neural networks. In this case, all previously known different types of neural networks can be used. Concentration determination can be done using Monte Carlo simulations. But also strict mathematical methods based on the solution of Maxwell's equations or the diffusion equation can be used.
Die Messung ist auch geeignet, Verläufe des Trainingszustands zu erfassen. Dieses verbessert erheblich die Durchführung und das individuelle Monitoring von Ausdauertrainingsmaßnahmen. Eine solche Bestimmung des Ausdauerzustandes ist neu und bisher noch nicht beschrieben worden. Weiterhin können mit Hilfe der Methode krankhafte Zustände des Zellstoffwechsels bei Menschen und Tieren festgestellt werden, etwa mitochondrialer Myopathien oder neuromuskulärer Erkrankungen. Gemessen wird mit einem Reflektionsspektrometer im Wellenlängenbereich von 500 - 900 nm. Eine entsprechende Beleuchtungsquelle emittiert Licht in diesem Wellenlängenbereich.The measurement is also suitable for recording progressions of the training state. This considerably improves the implementation and the individual monitoring of endurance training measures. Such a determination of the endurance state is new and has not yet been described. Furthermore, the method can be used to detect pathological conditions of cell metabolism in humans and animals, for example mitochondrial myopathies or neuromuscular diseases. It is measured with a reflection spectrometer in the wavelength range of 500 - 900 nm. A corresponding illumination source emits light in this wavelength range.
Figur 5 zeigt ein mobiles Spektrometer 1 das hier beispielhaft an einen Muskelbereich angesetzt ist. Über dieses Spektrometer 1 wird im Rahmen eines Spektroskopievorganges Licht in einen Gewebebereich m eingekoppelt und hierbei aus diesem Gewebebereich austretendes Licht erfasst. Aus dem erfassten Licht werden die hier vereinfacht dargestellten Messsignale MD generiert, die indikativ sind für die spektrale Intensitätsverteilung des erfassten Lichtes. Diese Messsignale MD können im Rahmen eines Datentransfervorganges DT zu einem Auswertungssystem A übertragen und dort ausgewertet werden. Die über das Auswertungssystem A generierten Auswertungsergebnisse können nach verschiedenen Auswertungskonzepten generiert und verschiedenen Datennutzern DUl, DU2, sowie insbesondere auch dem Anwender des Messgerätes zur Verfügung gestellt werden. Erfindungsgemäß wird im Rahmen einer dem Datentransfervorgang DT vorgelagerten Datenverarbeitungsprozedur DEX eine Prüfung der Messsignale MD auf Grundlage von Plausibilitätskriterien durchgeführt. Zur Abarbeitung dieser Datenverarbeitungsprozedur ist im Bereich des Messgerätes 1 eine Datenverarbeitungseinrichtung 2 vorgesehen. Die Abwicklung des Datentransfervorganges DT erfolgt in Abhängigkeit von dem Ergebnis der durch die lokale Datenverarbeitungseinrichtung 2 abgearbeiteten Plausibili- tätsprüfung DEX.FIG. 5 shows a mobile spectrometer 1, which is used here by way of example for a muscle region. As part of a spectroscopy process, light is coupled into a tissue region m via this spectrometer 1 and, in this case, light emerging from this tissue region is detected. From the detected light, the measurement signals MD shown here in simplified form are generated, which are indicative of the spectral intensity distribution of the detected light. As part of a data transfer process DT, these measurement signals MD can be transmitted to an evaluation system A and evaluated there. The evaluation results generated via the evaluation system A can be generated according to various evaluation concepts and made available to different data users DU1, DU2, and in particular also to the user of the measuring device. According to the invention, as part of a data processing procedure DEX upstream of the data transfer process DT, a check of the measurement signals MD is carried out on the basis of plausibility criteria. For processing this data processing procedure, a data processing device 2 is provided in the region of the measuring device 1. The processing of the data transfer process DT takes place as a function of the result of the plausibility check DEX carried out by the local data processing device 2.
Anhand der Plausibilitätskriterien kann festgestellt werden, ob das Spektrum MD hinreichend plausibel ist oder nicht. Hierzu kann ein Erfüllungsdatensatz generiert werden der den Erfüllungsgrad verschiedener Plausibilitätskriterien beschreibt. Die lokale Datenverarbeitungseinrichtung 2 zur Durchführung der Plausibilitätsprüfung muss nicht zwingend in das Messgerät 1 integriert sein. Es ist auch möglich, diese lokale Datenverarbeitungseinrichtung 2 auf einem Transmittersystem, z.B. PDA Insbesondere Mobiltelefon zu realisieren, über welches optional der Datentransfer zu dem Auswertungsrechnersystem A abgewickelt werden kann. Die Plausibilitätsprüfung kann die Bewertung von Abweichungen der Messsignale von möglichen Messsignalen umfassen. Im Rahmen der Plausibilitätsprüfung kann ermittelt werden, ob sich die Messsignale innerhalb eines bestimmten jeweils wellenlängenspezifischen Wertebereichs befinden. Hierbei kann insbesondere eine Kurvenanalyse durchgeführt werden. Es ist möglich die Plausibilitätsprüfung derart vorzunehmen, dass diese prüft, ob sich für einen gesuchten Stoff, insbesondere Cytochrom hinreichend markante Signaturen in den aufgenommenen Messsignalen finden.On the basis of the plausibility criteria it can be determined whether the spectrum MD is sufficiently plausible or not. For this purpose, a fulfillment data record can be generated which describes the degree of fulfillment of various plausibility criteria. The local data processing device 2 for carrying out the plausibility check does not necessarily have to be integrated into the measuring device 1. It is also possible to use this local data processing device 2 on a transmitter system, e.g. PDA In particular to realize mobile phone, over which optionally the data transfer to the evaluation computer system A can be handled. The plausibility check may include the evaluation of deviations of the measurement signals from possible measurement signals. As part of the plausibility check, it can be determined whether the measurement signals are within a certain wavelength-specific value range. In particular, a curve analysis can be carried out here. It is possible to carry out the plausibility check in such a way that it checks whether sufficiently prominent signatures can be found in the recorded measurement signals for a sought-after substance, in particular cytochrome.
Ein von dem Messgerät als unplausibel erkanntes Spektrum braucht nicht weitergeleitet zu werden, um somit Kosten und Zeit für eine unnötige weitere Auswertung zu sparen. Im Rahmen der Plausibilitätsprüfung kann ermittelt werden, welche Ursachen für etwaige unplausible Signalsequenzen angenommen werden. Weiterhin ist es möglich, inplausible Abschnitte des erfassten Spektrums zu visualisieren. Das Gerät 1 kann derart ausgebildet sein, dass durch dieses eine Reparaturprozedur aktivierbar ist, zur Schaffung eines hinreichend plausiblen Datensatzes auf Grundlage der Messsignale. Grundsätzlich ist es auch möglich, an sich auch unplausible Datensätze zum Auswertesystem A zu senden, beispielsweise um den Zustand der im Feld befindlichen Messsysteme statistisch zu erfassen und entsprechende Maßnahmen einleiten zu können.A spectrum recognized as implausible by the measuring device does not need to be forwarded in order to save costs and time for an unnecessary further evaluation. As part of the plausibility check, it can be determined which causes are assumed for any implausible signal sequences. Furthermore, it is possible to visualize implausible sections of the acquired spectrum. The device 1 can be designed such that a repair procedure can be activated by it, to create a sufficiently plausible data record on the basis of the measurement signals. In principle, it is also possible to send implausible data records to the evaluation system A, for example in order to be able to statistically record the state of the measuring systems in the field and to be able to initiate appropriate measures.
Das mobile Spektrometer kann so ausgebildet sein, dass durch dieses bei Vorliegen unplausibler Messdaten entsprechende Fehlercodes oder Handlungsanweisungen ausgegeben werden. Das Untersuchen der spektroskopischen Messdaten auf Plausibilität erweist sich beim Einsatz eines mobilen Spektrometersystems als besonders vorteilhaft. Die Untersuchung kann noch unmittelbar im Messgerät im Rahmen der Messung, oder unmittelbar im Anschluss daran erfolgen. Die Kriterien der Überprüfung werden dabei den jeweiligen Bedürfnissen angepasst. Auch der Umfang der Überprüfung im Bereich des Messgerätes und vorzugsweise auch im Bereich eines externen, leistungsfähigeren Rechnersystems kann auf den Anwendungsfall abgestimmt werden. Er kann von einer einfachen Prüfung, ob ein Signal vorhanden ist oder nicht, bis zu umfangreichen Tests der Messdaten selbst reichen.The mobile spectrometer can be designed so that corresponding fault codes or instructions are output by it in the presence of implausible measurement data. The Examination of the spectroscopic measurement data for plausibility proves to be particularly advantageous when using a mobile spectrometer system. The examination can still be carried out directly in the measuring instrument within the scope of the measurement, or immediately afterwards. The criteria of the review are adapted to the respective needs. Also, the scope of the review in the field of the meter and preferably also in the field of an external, more powerful computer system can be tailored to the application. It can range from a simple check of whether a signal is present or not, to extensive testing of the measurement data themselves.
Der Sinn der Plausibilitätsprüfung auf dem Messgerät ist es insbesondere, eine versehentliche Fehlbenutzung zu erkennen. Dann besteht die Möglichkeit einer zeitnahen erneuten Messung. Außerdem wird damit verhindert, dass eventuell zusätzliche Kosten für einen Nutzer in Form von Übertragungsgebühren anfallen. Zu diesem Zweck wird auf dem Messgerät eine Software implementiert, deren prinzipieller Ablauf im Folgenden unter dem Begriff „Fenstervergleich" beschrieben werden soll.The purpose of the plausibility check on the meter is, in particular, to detect accidental misuse. Then there is the possibility of a timely re-measurement. It also prevents any additional costs for a user from being incurred in the form of transmission fees. For this purpose, a software is implemented on the measuring device, the basic procedure of which is described below under the term "window comparison".
Korrekt aufgenommene Spektren liegen für eine Anwendung innerhalb eines bestimmten Bereiches (in willkürlichen Einheiten), der von Wellenlänge zu Wellenlänge bei unterschiedlichen Einheiten liegen kann. Die Bandbreite des Bereiches wird zuvor mit Hilfe einer hinreichend gτoßen Anzahl statistisch verteilter Spektren ermittelt. Die eigentliche Prüfung benötigt nicht den gesamten Wellenlängenbereich, sondern nur eine gewisse Anzahl von Prüfstellen innerhalb des Bereiches. Die Anzahl richtet sich dabei nach der Anwendung und wird in der Regel zumindest hinreichend sein. Aus dem gemessenen Spektrum werden nun die Messwerte an den Prüfstellen dahingehend überprüft, ob sie innerhalb des Bereiches liegen oder nicht. Nur wenn alle Messwerte positiv bewertet werden, wird das Spektrum als plausibel akzeptiert.Correctly recorded spectra are for an application within a certain range (in arbitrary units) that can be from wavelength to wavelength at different units. The bandwidth of the area is determined beforehand by means of a sufficiently large number of statistically distributed spectra. The actual test does not require the entire wavelength range, but only a certain number of test points within the range. The number depends on the application and will usually be at least sufficient. From the measured spectrum, the measured values at the test stations are checked to see if they are within the range or not. Only if all measured values are evaluated positively, the spectrum is accepted as plausible.
Bei einem negativen Ergebnis erhält beispielsweise der Nutzer je nach Anwendung eine Fehlermeldung und/oder eine Aufforderung zu einer Wiederholungsmessung. Das ungültige Spektrum wird nicht weitergeleitet. Damit werden unnötig anfallende Kosten für eine Übertragung vermieden. Die Wiederholung der Messung kann gegebenenfalls auch automatisch erfolgen.In the case of a negative result, for example, the user receives an error message and / or a request for a repeat measurement, depending on the application. The invalid spectrum is not forwarded. This avoids unnecessary costs for a transmission. If necessary, the repetition of the measurement can also be automatic.
War die erste Plausibilitätsprüfung auf dem Messgerät positiv, dann kann sich daran eine weitere Plausibilitätsprüfung anschließen. Diese kann entweder ebenfalls auf dem Messgerät stattfinden oder aber nach Weiterleitung (z.B. per Funk auf einen Zentralrechner, per Kabel/Bluetooth auf den Laptop) auf einem Computer erfolgen. Dies hängt von der Speicher- und der Rechenkapazität des Messgerätes ab. Gegebenenfalls kann sie auch auf dem Transmittersystem erfolgen, das die Daten zur Auswertung weiterleitet.If the first plausibility check on the meter was positive, then another plausibility check can follow. This can either also take place on the meter or after forwarding (eg by radio to a central computer, via cable / Bluetooth on the laptop) done on a computer. This depends on the memory and computing capacity of the From the meter. If necessary, it can also be done on the transmitter system, which forwards the data for evaluation.
Bei dieser Plausibilitätsprüfung wird das Spektrum (z.B. ein Gewebespektrum der menschlichen Haut) mit einem oder mehreren synthetischen Spektren (z.B. zusammengesetzt aus einzelnen Melanin- und Hämoglobinspektren) verglichen. Daraus ergeben sich Schwellwerte ober- bzw. unterhalb derer die Werte aus dem Vergleich liegen. Mit einer hinreichend großen Anzahl statistisch verteilter Spektren werden auch hier im Voraus die Schwellwerte ermittelt. Das Ergebnis des Vergleichs eines gemessenen Spektrums mit einem oder mehreren synthetischen Spektren ist positiv, wenn die Werte ober- bzw. unterhalb des jeweiligen Schwellwertes liegen. Das Spektrum kann nun weiter bearbeitet werden. Bei einem negativen Ausgang wird das Spektrum nicht weiter bearbeitet und der Nutzer erhält eine Fehlermeldung.In this plausibility check, the spectrum (e.g., a tissue spectrum of human skin) is compared to one or more synthetic spectra (e.g., composed of individual melanin and hemoglobin spectra). This results in threshold values above or below which the values from the comparison lie. With a sufficiently large number of statistically distributed spectra, the threshold values are also determined in advance. The result of comparing a measured spectrum with one or more synthetic spectra is positive if the values are above or below the respective threshold value. The spectrum can now be further edited. If the output is negative, the spectrum is not processed further and the user receives an error message.
Für beide Verfahren gilt, dass an Hand der Prüfstellen ggf. ermittelt werden kann, was der Grund der Fehlermeldung ist. Dies kann dem Nutzer oder dem Zentralrechner mitgeteilt werden. Aus der Analyse dieser Störungen kann auf den Zustand des Messsystems oder typischer Fehlhandlungen bei der Nutzung des Messsystems zurück geschlossen werden. Diese Erkenntnis kann in eine Verbesserung der Hardware und/oder Software oder in eine Optimierung der Betriebsanleitung münden. Es ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Zustandsmatrix der im Feld befindlichen Messgeräte.For both methods, it can be determined on the basis of the test stations, if necessary, what the reason of the error message is. This can be communicated to the user or the central computer. From the analysis of these disturbances it is possible to conclude on the state of the measuring system or typical malfunctions when using the measuring system. This knowledge can lead to an improvement of the hardware and / or software or to an optimization of the operating instructions. This advantageously results in a state matrix of the measuring devices in the field.
Der Nutzer kann auf verschiedene Weise (z.B. per mail, SMS, telefonisch etc.) vor dem tatsächlichen Ausfall eines Messgeräts infolge von z.B. zu starker Verschmutzung oder UV-Veränderungen optisch relevanter Bauteile, Verkratzungen der Optik oder anderweitig dem Nutzer nicht direkt erkennbaren dauerhaften Beeinträchtigungen des Messsystems informiert werden, so dass er rechtzeitig das Messsystem einer autorisierten Stelle zur Inspektion übergeben kann. Das hat den Vorteil, dass von ihm geplante Messungen auch termingerecht durchgeführt werden können, und es nicht dazu kommt, dass das System unvorhergesehen ausfällt oder permanent unbrauchbare Messdaten erzeugt und eventuell Regressansprüche auf den Inverkehrbringer des Messsystems zukommen.The user may be contacted in various ways (e.g., by mail, SMS, telephone, etc.) prior to the actual failure of a meter due to e.g. excessive contamination or UV changes of visually relevant components, scratches of the optics or otherwise the user not directly recognizable permanent impairment of the measuring system are informed so that he can hand over the measuring system in due time to an authorized body for inspection. This has the advantage that planned measurements can also be carried out on schedule, and it does not happen that the system fails unexpectedly or permanently generates unusable measurement data and possibly recourse claims to the distributor of the measuring system.
Obgleich die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit der Erhebung und Verarbeitung spektroskopischer Messdaten entstanden ist - und beschrieben wurde, ist sie nicht auf diesen Anwendungsbereich eingeschränkt. Sie kann insbesondere im medizinischen und technischen Bereich grundsätzlich dort angewendet werden wo es gilt Messdaten zu erheben und diese zur weiteren Auswertung an ein entferntes Auswertungssystem zu übermitteln. Although the present invention has been developed and described in connection with the collection and processing of spectroscopic measurement data, it is not restricted to this field of application. In principle, it can be used in the medical and technical fields wherever it is necessary to collect measurement data and transmit it to a remote evaluation system for further evaluation.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Generierung eines hinsichtlich des physiologischen Zustande, insbesondere Ausdauerzustandes, einer Person indikativen Auswertungsergebnisses bei welchem:1. A method for generating a with respect to the physiological state, in particular endurance state, a person indicative evaluation result in which:
- in einen vitalen Muskelbereich Licht eingekoppelt wird,- Light is coupled into a vital muscle area,
- zumindest ein Teil des den Muskelbereich durchstrahlenden Lichts erfasst wird,at least part of the light penetrating the muscle area is detected,
- das erfasste Licht hinsichtlich seiner spektralen Intensitätsverteilung analysiert wird,the analyzed light is analyzed with regard to its spectral intensity distribution,
- aus dieser Analyse im Rahmen einer Determinierungsaktion die Konzentration einer Cytochrom- substanz, insbesondere der Cytochrom-C-Oxidase in dem Muskelbereich erfasst wird,in the context of a determination action, the concentration of a cytochrome substance, in particular cytochrome C oxidase, in the muscle area is detected from this analysis,
- und basierend auf der ermittelten Konzentration der Cytochromsubstanz das Auswertungsergebnis bestimmt wird.- And based on the determined concentration of the cytochrome substance, the evaluation result is determined.
2. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertungsergebnis derart generiert wird, dass dieses als Angabe eines Ausdauerzustandes im Zeitbereich der Determinierungsaktion interpretierbar ist.2. The method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the evaluation result is generated such that it can be interpreted as an indication of an endurance state in the time domain of Determinierungsaktion.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen einer zeitlich nachfolgenden Observationsaktion der Muskelbereich erneut durchleuchtet und der Ausdauerzustand erneut bestimmt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the context of a temporally subsequent observation action of the muscle area again examined and the endurance state is determined again.
4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertungsergebnis derart generiert wird, dass dieses als Angabe eines Trainingsfortschrittes interpretierbar ist.4. The method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the evaluation result is generated such that it can be interpreted as indicating a training progress.
5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertungsergebnis derart generiert wird, dass dieses als Prognose zur Trainingswirkung, oder einer anderweitigen Entwicklung interpretierbar ist.5. The method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the evaluation result is generated such that it can be interpreted as a forecast for training effect, or otherwise development.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Konzentration der Cytochrom-C-Oxidase die Messung an mehreren Körperstellen beinhaltet.6. The method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the detection of the concentration of cytochrome C oxidase includes the measurement at several body sites.
7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die spektrometrische Messung der Cytochrom-C-Oxidase die Messung an Laufmuskeln, insbesondere der Waden- und/oder Schenkelmuskulatur beinhaltet.7. The method according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the spectrometric measurement of cytochrome C oxidase includes the measurement of running muscles, in particular the calf and / or thigh muscles.
8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur spektrometrischen Messung hinsichtlich des Ausdauerzustandes indikative Daten im Rahmen eines Belastungstests ermittelt werden. 8. The method according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that in addition to the spectrometric measurement in terms of endurance condition indicative data are determined in a stress test.
9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Belastungstest die Erhebung spirometrischer, plusfrequenzspezifischer, und/oder blutdruckspezifischer Messdaten beinhaltet.9. The method according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the stress test includes the collection of spirometric, plusfrequency-specific, and / or blood pressure-specific measurement data.
10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Konzentration der Cytochrom-Substanz unter Verwendung eines als mobiles Handgerät ausgeführten Spektrometers erfolgt.10. The method according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the detection of the concentration of the cytochrome substance is carried out using a designed as a mobile hand-held spectrometer.
11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungsprozedur durch ein elektronisches Rechnersystem abgewickelt wird.11. The method according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that the evaluation procedure is handled by an electronic computer system.
12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Rechnersystem einen Teil des mobilen Handgerätes bildet.12. The method according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that this computer system forms part of the mobile handset.
13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechnersystem als externes Rechnersystem ausgeführt ist, und dass die spektrometrischen Messdaten zu diesem Rechnersystem übertragen werden.13. The method according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that the computer system is designed as an external computer system, and that the spectrometric measurement data are transmitted to this computer system.
14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Rechnersystem eine Prognostizierungsfunktion abgearbeitet wird, die unter Benutzung eines typischen Zusammenhangs zwischen der Konzentration der Cytochrom-C-Oxidase und dem Ausdauerzustand auf diesen schließt.14. The method according to at least one of claims 1 to 13, characterized in that a prognostic function is executed by the computer system, which concludes using a typical relationship between the concentration of cytochrome C oxidase and the endurance state on this.
15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Prognostizierungsfunktion unter Einbindung weiterer personenspezifischer Parameter, z.B. Body- Indizes abgearbeitet wird.15. The method according to at least one of claims 1 to 14, characterized in that the prognostic function with the inclusion of other person-specific parameters, e.g. Body indexes is processed.
16. Auswertungssystem zur Generierung eines hinsichtlich des physiologischen Zustands, insbesondere Ausdauerzustandes einer Person indikativen Auswertungsergebnisses, mit:16 evaluation system for generating a with respect to the physiological condition, in particular endurance condition of a person indicative evaluation result, with:
- einer Messeinrichtung zur Erhebung von hinsichtlich der Konzentration der Cytochrom-C-Oxidase einer Person indikativen Konzentrations-Messsignalen auf spektrometrischem Wege und- A measuring device for the collection of concentration of the cytochrome C-oxidase of a person indicative concentration measurement signals by spectrometry and
- einer Datenverarbeitungseinrichtung,a data processing device,
- wobei die Datenverarbeitungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass über diese auf Grundlage der spektrometrischen Messsignale ein Auswertungsergebnis generiert wird, das Aufschluss über einen erwarteten Ausdauerzustand gibt.- Wherein the data processing device is designed such that on this basis based on the spectrometric measurement signals, an evaluation result is generated, which provides information about an expected endurance state.
17. Auswertungssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung derart konfiguriert ist, dass durch diese die Verarbeitung der Messsignale nach Maßgabe des Verfahrens gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15 erfolgt. 17, evaluation system according to claim 16, characterized in that the data processing device is configured such that by the processing of the measuring signals in accordance with the method according to at least one of claims 1 to 15 takes place.
18. Mobiles Messgerätesystem mit:18. Mobile meter system with:
- einer Spektrometereinrichtung zur Erfassung eines hinsichtlich der Konzentration einer Cytoch- rom-Substanz in einem vitalen Gewebebereich indikativen Messsignales unda spectrometer device for detecting a measurement signal indicative of the concentration of a cytochrome substance in a vital tissue region, and
- einer Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der Konzentration der Cytochromsubstanz, und/oder zur Anzeige eines unter Berücksichtigung dieser Konzentration ermittelten Auswertungsergebnisses.- A display device for displaying the concentration of the cytochrome substance, and / or for displaying an evaluation result determined in consideration of this concentration.
19. Mobiles Messgerätesystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung als Bildwiedergabedisplay ausgebildet ist, und die Anzeige des Auswertungsergebnisses in Form einer graphischen Darstellung erfolgt.19. Mobile measuring device system according to claim 18, characterized in that the display device is designed as a picture display, and the display of the evaluation result in the form of a graphical representation takes place.
20. Mobiles Messgerätesystem nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Rechnereinrichtung umfasst zur Auswertung der Messsignale und zur Generierung von zur Ansteuerung der Anzeigeeinrichtung vorgesehenen Signalen.20. Mobile measuring device system according to claim 18 or 19, characterized in that this comprises a computer device for evaluating the measurement signals and for generating provided for driving the display device signals.
21. Verfahren zur Auswertung spektroskopischer Messsignale, bei welchem:21. Method for evaluating spectroscopic measuring signals, in which:
- im Rahmen eines Spektroskopievorganges Licht in einen Gewebebereich eingekoppelt wird und aus diesem Gewebebereich austretendes Licht erfasst wird,in the context of a spectroscopy process, light is coupled into a tissue region and light emerging from this tissue region is detected,
- wobei zu diesem Licht Messsignale generiert werden, die indikativ sind für die spektrale Intensitätsverteilung des erfassten Lichtes,in which measuring signals are generated for this light which are indicative of the spectral intensity distribution of the detected light,
- wobei diese Messsignale, im Rahmen eines Datentransfervorganges zu einem Auswertungssystem übertragen und ausgewertet werden,wherein these measurement signals are transmitted and evaluated as part of a data transfer process to an evaluation system,
- dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen einer dem Datentransfervorgang vorgelagerten Datenverarbeitungsprozedur eine Prüfung der Messsignale auf Grundlage von Plausibilitätskriterien erfolgt, und dass die Abwicklung des Datentransfervorganges in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Plausibilitätsprüfung erfolgt.- Characterized in that in the context of a data transfer procedure upstream of the data processing procedure, a check of the measurement signals based on plausibility criteria, and that the processing of the data transfer operation in response to the result of the plausibility check.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Plausibilitätskriterien festgestellt wird, ob das Spektrum ob das Spektrum hinreichend plausibel ist oder nicht.22. The method according to claim 21, characterized in that it is determined based on the plausibility criteria, whether the spectrum whether the spectrum is sufficiently plausible or not.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Erfüllungsdatensatz generiert wird, der den Erfüllungsgrad verschiedener Plausibilitätskriterien beschreibt.23. The method according to claim 21 or 22, characterized in that a fulfillment data record is generated which describes the degree of fulfillment of various plausibility criteria.
24. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilitätsprüfung die Bewertung von Abweichungen der Messsignale von möglichen Messsignalen umfasst. 24. The method according to at least one of claims 21 to 23, characterized in that the plausibility check comprises the evaluation of deviations of the measurement signals of possible measurement signals.
25. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Plausibilitätsprüfung ermittelt wird, ob sich die Messsignale innerhalb eines bestimmten jeweils wellenlängenspezifischen Wertebereichs befinden.25. The method according to claim 21, characterized in that, in the context of the plausibility check, it is determined whether the measurement signals are within a specific wavelength-specific value range.
26. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Plausibilitätsprüfung eine Kurvenanalyse erfolgt.26. The method according to at least one of claims 21 to 25, characterized in that a curve analysis is carried out in the context of the plausibility check.
27. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, ein auf einem Messgerät als unplausibel erkanntes Spektrum nicht weitergeleitet wird, um somit Kosten und Zeit für eine unnötige weitere Auswertung zu sparen.27. The method according to at least one of claims 21 to 26, characterized in that a detected on a meter as implausible spectrum is not forwarded, so as to save costs and time for an unnecessary further evaluation.
28. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Plausibilitätsprüfung ermittelt wird, welche Ursachen für etwaige unplausible Signalsequenzen angenommen werden.28. Method according to claim 21, characterized in that, in the context of the plausibility check, it is determined which causes are assumed for possible implausible signal sequences.
29. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass inplausible Abschnitte des erfassten Spektrums visualisiert werden.29. The method according to at least one of claims 21 to 28, characterized in that implausible portions of the detected spectrum are visualized.
30. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reparaturprozedur aktivierbar ist, zur Schaffung eines hinreichend plausiblen Datensatzes auf Grundlage der Messsignale.30. The method according to at least one of claims 21 to 29, characterized in that a repair procedure can be activated to create a sufficiently plausible data set based on the measurement signals.
31. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass auch unplausible Datensätze zum Auswertesystem gesendet werden, um den Zustand der im Feld befindlichen Messsysteme statistisch zu erfassen und entsprechende Maßnahmen einleiten zu können.31. The method according to at least one of claims 21 to 30, characterized in that implausible data sets are also sent to the evaluation system in order to statistically detect the state of the measuring systems located in the field and to be able to initiate appropriate measures.
32. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen unplausibler Messdaten entsprechende Fehlercodes oder Handlungsanweisungen ausgegeben werden.32. The method according to at least one of claims 21 to 31, characterized in that in the presence of implausible measurement data corresponding error codes or instructions are issued.
33. Mobiles Spektrometersystem zur Erhebung und Auswertung spektroskopischer Messsignale, mit:33. Mobile spectrometer system for the collection and evaluation of spectroscopic measurement signals, comprising:
- einer Lichtquelleneinrichtung zum Einkoppeln von Licht in einen zu untersuchenden Gewebebereich,a light source device for coupling light into a tissue region to be examined,
- einer Lichterfassungseinrichtung zum Erfassen von Licht das aus diesem Gewebebereich heraustritt,a light detection device for detecting light emerging from this tissue region,
- einer Messsignalaufzeichnungseinrichtung zum Aufzeichnen von Daten die zu dem erfassten Licht generiert werden, und welche indikativ sind für die spektrale Intensitätsverteilung des erfassten Lichtes, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Spektrometersystems eine Datenverarbeitung vorgesehen ist, die derart konfiguriert ist, dass im Rahmen einer Datenverarbeitungsprozedur eine Prüfung der Messsignale auf Grundlage von Plausibilitätskriterien erfolgt.a measurement signal recording device for recording data which are generated for the detected light and which are indicative of the spectral intensity distribution of the detected light, characterized in that data processing is provided in the region of the spectrometer system, which is configured in such a way that as part of a data processing procedure the test signals are checked on the basis of plausibility criteria.
34. Mobiles Spektrometersystem nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät derart gestaltet ist, dass die Abwicklung eines Datentransfervorganges der als solcher der Übertragung der Messdaten, oder hiervon abgeleiteter Messdaten zu einem Auswertungsrechnersystem dient, in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Plausibilitätsprüfung erfolgt.34. The mobile spectrometer system according to claim 33, characterized in that the device is designed in such a way that the processing of a data transfer operation of the measurement data derived as such or of the measurement data derived therefrom serves to an evaluation computer system, depending on the result of the plausibility check.
35. Verfahren zur Auswertung von Messsignalen, bei welchem:35. Method for evaluating measuring signals, in which:
- im Rahmen eines Messvorganges Messsignale generiert werden,- measuring signals are generated during a measuring process,
- wobei diese Messsignale, im Rahmen eines Datentransfervorganges zu einem Auswertungssystem übertragen und ausgewertet werden,wherein these measurement signals are transmitted and evaluated as part of a data transfer process to an evaluation system,
- dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen einer dem Datentransfervorgang vorgelagerten Datenverarbeitungsprozedur eine Prüfung der Messsignale auf Grundlage von Plausibilitätskriterien erfolgt, und dass die Abwicklung des Datentransfervorganges in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Plausibilitätsprüfung erfolgt.- Characterized in that in the context of a data transfer procedure upstream of the data processing procedure, a check of the measurement signals based on plausibility criteria, and that the processing of the data transfer operation in response to the result of the plausibility check.
36. Verfahren zur Auswertung von Messsignalen, bei welchem:36. Method for evaluating measuring signals, in which:
- im Rahmen eines Messvorganges Messsignale generiert werden,- measuring signals are generated during a measuring process,
- wobei diese Messsignale, im Rahmen eines Datentransfervorganges zu einem Auswertungssystem übertragen und ausgewertet werden,wherein these measurement signals are transmitted and evaluated as part of a data transfer process to an evaluation system,
- dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen einer dem Datentransfervorgang vorgelagerten Datenverarbeitungsprozedur eine Prüfung der Messsignale auf Grundlage von Plausibilitätskriterien erfolgt, und dass nach Maßgabe dieser Prüfung angegeben wird, ob die Messung voraussichtlich aussagekräftig ist. - characterized in that in the context of a data transfer procedure upstream of the data processing procedure, a check of the measurement signals is based on plausibility criteria, and that is specified in accordance with this test, whether the measurement is likely to be meaningful.
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