DE102008022920B4

DE102008022920B4 - Vorrichtung zur Erkennung von Leblosigkeit

Info

Publication number: DE102008022920B4
Application number: DE200810022920
Authority: DE
Inventors: Thomas Szelestey
Original assignee: Siemens AG Oesterreich
Current assignee: Atos IT Solutions and Services GmbH Austria
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2028-05-10
Also published as: DE102008022920A1

Abstract

Vorrichtung zur Erkennung von Leblosigkeit einer Person auf Basis von Pulsmessung und/oder Bewegung, wobei
zumindest ein optischer Sensor (S1, ..., Sn) bestehend aus einem Emitter (H1, ..., Hn) zum Aussenden von Licht auf ein Hautgewebe und aus einem Detektor (B1, ..., Bn) zum Empfangen des vom Hautgewebe remittieren Lichtes sowie eine Auswerteeinheit (AW) vorgesehen sind, wobei
vom Emitter (H1, ..., Hn) des zumindest einen optischen Sensors Licht mit einer beliebigen Wellenlänge aus einem vorgegebenen Bereich von 520 nm bis 600 nm ausgesendet wird, wobei a
ls Detektor (B1, ..., Bn) eine Photodiode oder ein Phototransistor vorgesehen sind und wobei
Emitter (H1, ..., Hn) und Detektor (B1, ..., Bn) unmittelbar nebeneinander angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
als Emitter (H1, ..., Hn) eine hocheffiziente Leuchtdiode mit einer dominanten Wellenlänge von 590 nm vorgesehen ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft generell das technische Feld der Signalverarbeitung ( DE 698 38 286 T2 ). Im speziellen bezieht sich die gegenständliche Erfindung auf eine Vorrichtung zur Erkennung von Leblosigkeit einer Person auf Basis von Pulsmessung und/oder Bewegung, insbesondere der Hand. Dabei erfolgt die Pulsmessung bzw. ein Feststellen von Bewegungen einer Person auf Basis von Licht, wobei die Vorrichtung zumindest einen optischen Sensor bestehend aus einem Emitter zum Aussenden von Licht auf einen Ausschnitt eines Hautgewebes und einen Detektor zum Empfangen des von diesem Hautgewebe remittierten Lichts sowie eine Auswerteeinheit umfasst, wobei Emitter und Detektor unmittelbar nebeneinander angeordnet sind.
Stand der Technik
Zur medizinischen Diagnostik oder zur Überwachungen einer z. B. älteren oder herzkranken Person ist es notwendig, die Herzaktionen, aber auch Bewegungen dieser Person über längere Zeit kontrollieren und interpretieren zu können.
Im Bereich der Medizin wird als Puls überwiegend qualitativ eine mechanische Auswirkung von Herzaktionen (z. B. Kontraktion der Herzkammern) auf eine direkte Umgebung oder deren Fortleitung in weiter entfernte Regionen eines menschlichen Körpers durch das Gefäßsystem beschrieben. Als Puls wird dabei üblicherweise sowohl die so genannte Puls- oder Herzschlagsfrequenz als auch eine Qualität dieser Impulse (z. B. „schwacher” Puls, „erhöhter” Puls, etc.) bezeichnet. Die Puls- oder Herzschlagsfrequenz wird in Impulsen pro Minute angegeben. Die Pulsmessung gibt neben der Häufigkeit des Herzschlags auch Aufschluss über eine Regelmäßigkeit des Herzschlags, über eine Druckanstiegsgeschwindigkeit, über den absoluten Druck sowie über ein Füllvolumen der Gefäße. Das bedeutet, dass von der Pulsmessung auf eine Effektivität der Herzaktionen rückgeschlossen werden kann.
Eine Messung des Pulses – d. h. eine Messung der Impulse pro Minute – kann z. B. auf unterschiedliche Weise erfolgen. Dabei stellt z. B. eine manuelle Messung, bei welcher der Puls z. B. am Handgelenk daumenseitig (Radialispuls) oder am Hals . (Carotispuls) ertastet und dann die Impulse mitgezählt werden, eine der einfachsten Methoden der Pulsmessung und damit zum Erkennen der Leblosigkeit einer Person dar. Abgesehen davon, dass diese Methode sehr ungenau ist und üblicherweise nur bei Notfällen zum Feststellen, ob überhaupt ein Puls vorhanden ist, eingesetzt wird, ist sie für eine längerfristige Kontrolle und Überwachung des Pulses nicht geeignet.
Im Spitalsbereich oder in Arztpraxen kann eine Messung des Pulses beispielsweise im Rahmen des so genannten Elektrokardiogramms (EKG) durchgeführt werden, wobei aus einem EKG-Signal nicht nur der Puls, sondern auch ein Verlauf eines Herzschlages gelesen werden kann, um auf diese Weise Störungen einer Herztätigkeit zu erkennen. Allerdings kann bei einer Untersuchung im Spital oder bei einem Arzt das Herz bzw. der Puls einer Person weder unter Alltagsbedingungen noch genügend lange kontrolliert und überwacht werden.
Um Messungen und Langzeitkontrollen außerhalb eines Spitals oder einer Arztpraxis alltagstauglich durchführen zu können, sind tragbare und leicht bedienbare Instrumente zur Puls- und/oder Bewegungsdetektion notwendig. Allerdings beruhen üblicherweise verfügbare Geräte zu Langzeitüberwachung des Pulses auf dem Prinzip des EKGs. Diese Geräte sind daher nicht nur unhandlich, komplex in einer Bedienung und kostenintensiv, sondern auch nicht geeignet Bewegungen als Messgröße für eine Nicht-Leblosigkeit einer Person festzustellen.
Andererseits werden im Sportbereich Pulsmessgeräte – wie beispielsweise die Pulsmesser des finnischen Hightech-Unternehmens Polar Elektro Oy (http://www.polar.fi) oder der finnischen Firma Suunto Oy (http://www.suunto.com) – eingesetzt, die wesentlich bedienerfreundlich, kleiner und kostengünstiger sind. Da diese Pulsmessgeräte, die vor allem für den Einsatz bei Sportlern und im Fitness- und Ausdauertrainingsbereich konzipiert sind, ebenfalls auf dem Prinzip des EKGs beruhen, sind sie auf einen Sensor (z. B. Brustgurt, Sensor an Finger oder Ohrläppchen, etc.) außerhalb des eigentlichen Instruments zur Pulsmessung angewiesen und umfassen daher üblicherweise zwei Komponenten (z. B. Brustgurt und Empfänger in Form einer Armbanduhr, etc.). Für die Pulsmessung ist allerdings ein Feuchtigkeitsfilm zwischen Haut und Elektroden bzw. Brustgurt notwendig, welcher bei sportlichen Aktivitäten rasch z. B. von Körperschweiß unter dem Brustgurt gebildet wird. Bei einem Einsatz zur längerfristigen Pulskontrolle z. B. im Alltagsbereich wäre daher laufend ein Anfeuchten des Brustgurts für eine Pulsmessung notwendig. Aus diesem Grund und wegen des Einsatzes von zwei Komponenten (z. B. Brustgurt und Empfänger) sind diese Pulsmessgeräte für einen Einsatz bei einer längerfristigen Pulsüberwachung im Alltagsbereich eher ungeeignet und wenig nutzerfreundlich. Diese Pulsmessgeräte sind auch nicht dazu geeignet, die Leblosigkeit einer Person anhand von Bewegungen festzustellen.
Eine weitere Möglichkeit zum Messen des Pulses stellt die Pulsmessung mit Hilfe von Licht dar, bei welcher für eine nutzerfreundliche Messung nicht zwei Komponenten (z. B. Brustgurt und Empfänger) notwendig sind und ein Messen an nur einer Körperstelle (z. B. Handgelenk) möglich ist. Diese Art der Pulsmessung basiert – wie beispielsweise in Gerber, M.; Schrag, D.: Wearable Heartbeat Logger, Institut für Elektronik; Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich, 2001 beschrieben – auf der so genannten photoelektrischen Plethysmographie, welche in der medizinischen Diagnostik als Messverfahren verwendet wird, um Volumenschwankungen mittels Remission, d. h. anhand von Reflexion und/oder Rückwärtsstreuung von Licht in Gefäßen zu messen. Bei der photoelektrischen Plethysmographie wird davon ausgegangen, dass durchblutetes Gewebe infrarotes Licht oder Licht im Infrarot-Nahbereich stärker absorbiert als schlecht durchblutetes oder undurchblutetes Gewebe und daher ein geringerer Anteil an Licht remittiert wird.
Da pulsbedingt (d. h. eine von jedem Herzschlag produzierte Pulswelle) die Durchblutung des Gewebes (z. B. der Kapillargefäßen der Haut) verändert wird, ergibt sich daraus eine Veränderung der optischen Eigenschaften z. B. des Hautgewebes. Daher kann aus der Remission eines auf eine Hautstelle gestrahlten Lichts die Pulsfrequenz abgeleitet werden.
In der Schrift Gerber, M.; Schrag, D.: Wearable Heartbeat Logger wird eine Vorrichtung und Methode zur Pulsmessung beschrieben, welche für ein Messen des Pulses mehrere Sensoren einsetzt. Diese Sensoren bestehen aus Infrarot-Sendedioden, von welchen Infrarotlicht auf eine Hautstelle abgestrahlt wird, und Infrarot-Photodetektoren zum Detektieren der Remission. Die Sensoren sind dabei als so genanntes Sensorarray mit jeweils zumindest einer Reihe von Sendedioden und einer Reihe von Photodetektoren angeordnet, wobei Sendedioden und Photodetektoren einen Abstand zueinander aufweisen, da für eine gute Messung zumindest ein Sensor auf einer Arterie zum Liegen kommen sollte. Ein Ergebnis der Sensoren wird mit einer Prozessorkarte zur Signalverarbeitung ausgewertet.
Da das mittels Licht im Infrarot bzw. Infrarot-Nahbereich erzeugte Messsignal relativ klein ist, Sendedioden und Photodetektoren relativ weit (z. B. ungefähr 1 cm) auseinander liegen und außerdem für eine verwertbares Messsignal zumindest von einem Sensor über einer Arterie gemessen werden muss, ist die erzielte Pulsmessung relativ ungenau und von Störeinflüsse (z. B. Signalschwankungen, Verfälschung durch externes Licht, mechanische Einflüsse, etc.) beeinflussbar. Insbesondere durch Körperbewegungen, durch welche die optischen Eigenschaften der Haut ebenfalls verändert werden, wird das Messsignal für die Pulsmessung stark beeinflusst, da derartige Störungen im gleichen Frequenzbereich wie das relativ kleine Pulssignal gelegen sind.
In der Schrift Gerber, M.; Schrag, D.: Wearable Heartbeat Logger wird daher versucht, bewegungsbedingte Störsignale mittels Filterschaltung und einer aufwendigen Nachbearbeitung des Messsignals mittels eines Algorithmus von der Pulsmessung zu trennen. Die durch Bewegungen bedingten Signale werden allerdings nicht für Diagnose oder Notfallserkennung eingesetzt.
Aus der Schrift DE 698 38 286 T2 ist ein Verfahren zur Konfiguration einer Sensoreinheit für reflektiertes Licht bekannt, insbesondere für Vorrichtungen zum Messen von biologischen Informationen wie z. B. Puls. Die in dieser Schrift beschriebene Sensoreinheit umfasst dabei eine Leuchtdiode zum Aussenden von Licht und eine Photodiode zum Detektieren des vom Körpergewebe reflektierten Lichts, wobei die Leucht- und die Photodiode nebeneinander angeordnet sind. Zusätzlich ist ein Filter vorgesehen, welches sowohl das von der Leuchtdiode emittierte, als auch das von der Photodiode detektierte Licht auf einen Wellenlängenbereich von 500 nm bis 600 nm begrenzt.
Auch aus der Schrift US 2002/015175 A ist eine Vorrichtung zum Messen von biologischen Informationen, insbesondere der Pulsfrequenz bekannt. Auch diese Vorrichtung umfasst einen Sensor mit einer Leuchtdiode zum Emittieren von Licht und einer Photodiode zum Detektieren des vom Körpergewebe reflektierten Lichts, wobei bei den Messungen ein Lichtfilter eingesetzt wird, von welchem die Wellenlänge des emittierten wie des reflektieren Lichts auf einen Bereich von 500 nm bis 600 nm beschränkt wird.
Beiden Schriften ist gemeinsam, dass der Wellenlängenbereich durch ein zusätzliches Filter auf 500 nm bis 600 nm eingeschränkt wird, da die Photodiode zum Detektieren des Lichts in einem Wellenlängenbereich von 250 nm bis 850 nm sehr empfindlich ist und damit gute Messergebnisse erzielt werden. Dies hat allerdings den Nachteil, dass zusätzlicher Aufwand und Kosten durch den Einbau des Filters bei der Konstruktion des Sensors entstehen.
Wird zusätzlich zu den Schriften DE 698 38 286 T2 und US 2002/015175 A die Schrift Prahl, S. A.: Tabulated Molar Extinction Coeffizient for Hemoglobin in Water, Oregon Medical Lase Center, 1999 betrachtet, in welcher eine Tabelle des optischen Reflexionsspektrum von Hämoglobin offenbart ist, so zeigt sich, dass insbesondere bei einer Wellenlänge von 576 nm das Reflexionsspektrum ein lokales Maximum aufweist. Dieser Wert liegt im Wellenlängenbereich, auf welchen das Licht in den Schriften DE 698 38 286 T2 und US 2002/015175 A eingeschränkt wird. D. h. in Kombination mit dem Filter erweist sich ein Einsatz einer Leuchtdiode mit grünem Licht als günstig im Bezug auf die Reflexion. Allerdings weist der Einsatz einer grünen Leuchtdiode den Nachteil auf, dass diese eine relativ schlechte Arbeitsleitung und damit einen relativ hohen Energiebedarf aufweist.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erkennung von Leblosigkeit einer Person auf Basis von lichtbasierter Pulsmessung zu schaffen, von welcher auf einfache, effiziente und kostengünstige Weise ein gut auswertbares Messergebnis für eine Pulsmessung und/oder Erkennung einer Körperbewegung geliefert wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art, wobei vom Emitter des zumindest einen optischen Sensors Licht mit einer beliebigen Wellenlänge aus einem vorgegebenen Bereich von 520 nm bis 600 nm ausgesendet wird. Dabei werden als Emitter eine Leuchtdiode mit einer dominanten Wellenlänge aus dem vorgegebenen Bereich von 520 nm bis 600 nm – eine hocheffiziente Leuchtdiode mit einer dominanten Wellenlänge von 590 nm – und als Detektor eine Photodiode oder ein Phototransistor eingesetzt.
Der Hauptaspekt der Erfindung liegt darin, dass zur Erkennung der Leblosigkeit einer Person auf einfache und kostengünstige Weise puls- und bewegungsbedingte Änderungen der optischen Eigenschaften von Hautgewebe ausgenutzt werden. Bei einem Einsatz von Licht mit einer beliebigen Wellenlänge aus dem Bereich von 520 nm bis 600 nm – also aus dem grün bis gelben Lichtbereich – wird – wie die Schrift Prahl, S. A.: Tabulated Molar Extinction Coeffizient for Hemoglobin in Water, Oregon Medical Lase Center, 1999 zeigt – eine um ein Vielfaches größere Messgröße für die Pulsmessung erreicht, als beim Einsatz von Licht aus dem Infrarot- oder Nah-Infrarotbereich. Außerdem ist eine genaue Platzierung von zumindest einem optischen Sensor über einer Arterie für gut verwertbare Messergebnisse im grün bis gelben Lichtbereich nicht notwendig.
Im Versuch wurde festgestellt, dass bei einer gegebenen pulsbedingten Schwankung des Blutanteils in der so genannten Dermis die Änderung der Messgröße für die Pulsmessung (gemessene Reflexion des Lichtes) bei Verwendung des Bereichs von 520 nm bis 600 nm etwa 10-mal so groß ist als bei bereits bekannten Ansätzen mit Infrarotlicht. Der Bereich von 520 nm bis 600 nm für die Wellenlänge des ausgestrahlten Lichtes weist ein für die Pulsmessung günstiges Signal-Rausch-Verhältnis auf, wobei der beste Wert bei einer Wellenlänge von 577 nm erzielt wird.
Aus diesem Grund wäre zwar eine Leuchtdiode („grüne LED”) mit einer dominanten Wellenlänge von ca. 570 nm eine sehr gute Lösung für einen Einsatz als Emitter. Allerdings weisen grüne LEDs eine relativ schlechte Arbeitsleistung auf und sind derzeit üblicherweise nicht als Hochleistungsvariante verfügbar. Daher stellt für den Einsatz als Emitter eine Leuchtdiode mit einer dominanten Wellenlänge von 590 nm („gelbe LED”), welche als Hochleistungsvariante verfügbar ist, die effizienteste und vorteilhafteste Lösung dar. Dadurch wird ein notwendiger Energiebedarf der erfindungsgemäßen Vorrichtung gering gehalten wird, ohne das Signal-Rausch-Verhältnis zu verschlechtern.
Von der Leuchtdiode mit einer dominanten Wellenlänge von 590 nm werden in Kombination mit einer Photodiode oder einem Phototransistor, von welchem ein höherer Stromwert als Messergebnis erzeugt wird, auf einfache und kostengünstige Weise gut auswertbare Messsignale für ein Erkennen von Leblosigkeit einer Person geliefert. Durch ein Sensoranordnung, bei der sich der jeweilige Emitter und Detektor des jeweiligen optischen Sensors unmittelbar nebeneinander befinden, werden zusätzlich auf vorteilhafte Weise Störsignale durch Streueffekte ausgeschlossen.
Damit kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einfache und kostensgünstige Weise auch an Körperstellen (z. B. Handgelenk), an welchen die Haut sehr schwach und/oder von Hautstelle zu Hautstelle sehr unterschiedlich durchblutet ist, nutzerfreundlich eine Kontrolle von Puls und/oder ein Erkennen von Leblosigkeit durchgeführt werden. Für den Fall, dass keine Bewegung erkannt wird und/oder die Pulsmessung beispielsweise keine, einen schwachen oder unregelmäßigen Puls ergibt, kann ein Notsignal an eine entsprechende Einrichtung (z. B. Rettungszentrale, etc.) gesendet werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass der zumindest eine optische Sensor hautseitig in einem Armband angeordnet ist, welches auf einer hautabgewandten Seite aus einem flexiblen Trägermaterial und auf einer hautzugewandten Seite aus einem weichen, elastischen – vorzugsweise geschäumten – Material aufgebaut ist. Eine Integration in ein Armband ermöglicht eine sichere Positionierung am Handgelenk, insbesondere bei Verwendung von mehreren optischen Sensoren kann ein gut auswertbares Messergebnis erzielt werden.
Durch den schichtartigen Aufbau des Armbands (z. B. flexibles Trägermaterial, weiches, elastisches Material) werden Störeffekte durch Fremdlicht verhindert, eine sichere Positionierung auf der Haut ohne Druck ermöglicht und eine Zuverlässigkeit der Messung erhöht, da die Durchblutung durch das Armband nicht unnötig beeinträchtig wird. Eine besonders vorteilhafte Lösung stellt lichtundurchlässiger Schaumstoff als weiches, elastisches Material auf der hautzugewandten Seite des Armbandes dar.
Es ist vorteilhaft, wenn das Armband auch in einem von einem Handgelenk abgenommenen Zustand eine gebogene Form aufweist. Auf diese Weise kann das Armband nicht auf ebenen Flächen derart abgelegt werden, dass die optischen Sensoren dicht und eng auf der Oberfläche aufliegen. Dadurch werden idealerweise unnötige Fehlalarme verhindert.
Es ist auch günstig, wenn bei Verwendung von mehreren optischen Sensoren diese Sensoren gleichmäßig bzw. äquidistant in Längsrichtung des Armbands angeordnet sind. Durch eine derartige Anordnung wird ein Einfluss einer Position des Armbandes am Handgelenk bzw. am Unterarm in Nähe des Handgelenks auf das Messergebnis minimiert.
Es ist auch zweckmäßig, wenn bei Verwendung von mehreren optische Sensoren eine Verschaltung der optischen Sensoren derart gestaltet ist, dass eine Anzahl an verwendeten Leitungen minimiert wird. Eine Minimierung der verwendeten Leitungen beispielsweise durch 3- oder 4-Draht-Verschaltung hat den Vorteil, dass ein Anschluss (z. B. Stecker, flexible Leiterplatte, etc.) an die Auswerteeinheit einfacher, mit geringerer Komplexität und unabhängig von einer Anzahl an verwendeten optischen Sensoren gestaltbar und ausführbar ist.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Auswerteeinheit, welche über zumindest drei Anschlüsse an den zumindest einen optischen Sensor angeschlossen ist, eine Einheit für Signalverarbeitung umfasst. An die Einheit zur Signalverarbeitung sind zwei Analog-Digital-Konverter angeschlossen, von denen ein erster Analog-Digital-Konverter mit einem Ausgang eines Tiefpassfilters für ein Filtern von Störsignalen und ein zweiter Analog-Digital-Konverter mit einem Ausgang eines Hochpassfilters für ein Herausfiltern eines Gleichanteils aus einem Messsignal verbunden ist. Der Ausgang des Tiefpassfilters ist außerdem mit einem negativen Eingang eines Differenzverstärkers verbunden. An einen positiven Eingang des Differenzverstärkers ist eine Referenzspannungsquelle angeschlossen. Der Ausgang des Differenz verstärkers ist mit einem Eingang eines Integral-Reglers verbunden, über welchen eine Stromquelle steuerbar ist. Von der Stromquelle werden über einen ersten Anschluss die Emitter bzw. Leuchtdioden der optischen Sensoren angesteuert. Über einen zweiten Anschluss ist ein Strom-Spannungskonverter für ein Umwandeln eines Ausgangsstroms der Detektoren bzw. Photodioden oder -transistoren der optischen Sensoren in eine Spannung als Messsignal angeschlossen. Mit dem Ausgang des Strom-Spannungskonverters ist das Tiefpassfilter für ein Filtern von Störsignalen verbunden, an welchen das Hochpassfilter für ein Herausfiltern eines Gleichanteils aus einem Messsignal angeschlossen ist.
Die Schaltungsanordnung der Auswerteeinheit weist den Vorteil auf, dass das Messsignal in einen Wechselanteil und ein tiefpassgefiltertes Gesamtsignal getrennt wird. Mittels einer Filteranordnung (Tiefpass- und Hochpassfilter) gemäß der Schaltungsanordnung der Auswerteeinheit werden Störsignale (z. B. Licht, Netzbrummen, Hochfrequenz-Einkopplungen, etc.) auf einfache Weise ausgefiltert und dadurch Rechenaufwand sowie Energiebedarf für eine nachfolgende Signalverarbeitung verringert. Durch einen Einsatz eines Integral-Reglers und einer Auswertung des Messsignals wird zusätzlich durch die Schaltungsanordnung der Auswerteeinheit auf einfache Weise eine automatische Arbeitspunkteinstellung erzielt.
Es empfiehlt sich außerdem, dass bei Verwendung von mehreren optischen Sensoren die Emitter bzw. die Leuchtdioden der optischen Sensoren in Serie geschaltet sind und ein Eingang eines n-ten Emitters bzw. einer n-ten Leuchtdiode über den ersten Anschluss mit der ansteuernden Stromquelle verbunden ist. Dadurch wird auf einfache Weise sichergestellt, dass alle verwendeten Emitter bzw. Leuchtdioden von selben Strom angesteuert werden und damit mit einer annähernd gleichen Helligkeit Licht aussenden.
Es ist auch vorteilhaft, wenn bei Verwendung von mehreren optischen Sensoren die Detektoren (z. B. Photodiode, Phototransistor) der optischen Sensoren parallel geschaltet sind, wobei erste Pole aller parallel geschalteten Detektoren über den zweiten Anschluss mit dem Strom-Spannungswandler und zweite Pole aller parallel geschalteten Detektoren über einen dritten Anschluss mit einem Bezugspotential verbunden sind. Dabei sind bei Einsatz von Phototransistoren unter den ersten Polen Kollektoranschlüsse der Phototransistoren und unter den zweiten Polen Emitteranschlüsse der Phototransistoren zu verstehen. Bei Verwendung von Photodioden sind erste und zweite Pole Anoden- bzw. Kathodenanschlüsse. Auf diese einfache Weise wird der Ausgangsstrom der jeweiligen Detektoren aufsummiert, welcher durch Umwandlung des vom Hautgewebe remittierten und vom Detektor empfangenen Lichts erzeugt wird.
Außerdem ist es günstig, wenn eine Grenzfrequenz des Tiefpassfilters über einer maximalen Frequenz eines zu messenden Pulses gelegen ist, wenn eine Grenzfrequenz des Hochpassfilters unter einer minimalen Frequenz des zu messenden Pulses gelegen ist, und wenn eine Zeitkonstante des Intergral-Reglers größer bzw. höher als eine Zeitkonstante des Hochpassfilters ist. Auf diese Weise wird durch Tiefpass- und Hochpassfilter ein Bandpassfilter erzeugt, von welchem die Frequenzen des zu messenden Pulses bzw. einer zu messenden Pulsfrequenz durchgelassen werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist für eine weitere Verarbeitung des Messsignals als Einheit für Signalverarbeitung der Auswerteeinheit ein Mikrokontroller oder ein digitaler Signalprozessor vorgesehen, da sowohl mit einem Mikrokontroller als auch mit einem digitalen Signalprozessor eine wirkungsvolle und effektive Nachbearbeitungen und Auswertung des Messsignals durchgeführt werden kann.
Zur Vermeidung von Fehlern bei der Messung oder bei einem Versand von Notsignalen ist es günstig, wenn für eine Fehlererkennung, insbesondere wenn das Armband nicht oder nicht korrekt angelegt worden ist, ein bestimmter Pegel des Messsignals mit einem Gleich-Pegel eines Stroms für eine Ansteuerung des Emitters des zumindest einen optischen Sensors vergleichbar ist, da dadurch auf einfache Weise ein korrektes Tragen der erfindungsgemäßen Vorrichtung festgestellt werden kann. Ein Fehlerzustand wird dabei dann erkannt, wenn zumindest eine von folgenden Bedingungen erfüllt ist. Entweder es wird ein Messsignal registriert und kein Stromfluss über den zumindest einen Emitter (H1, ..., Hn) festgestellt oder der Gleichanteil des Messsignals beträgt weniger als eine Hälfte eines Gleichanteils eines typischen Messsignals.
Wird also beispielsweise ein Gleich-Pegel des Messsignals gemessen, obwohl der Emitter bzw. die Emitter von keinem Strom angesteuert bzw. durchflossen werden (d. h. es wird kein Licht ausgestrahlt), so wird die erfindungsgemäße Vorrichtung z. B. gar nicht oder nicht korrekt getragen. Der festgestellte Gleich-Pegel kann beispielsweise von Tageslicht oder einer anderen Beleuchtungsquelle herrühren, von welcher die Detektoren angeregt werden.
Eine weitere Fehlnutzung wird z. B. erkannt, wenn ein Verhältnis zwischen dem Gleich-Pegel des Messsignals und dem Pegel des Stroms für die Ansteuerung der Emitter kleiner ist als ein halber Wert des üblicherweise gemessenen Verhältnisses (z. B. bei einer Kalibrierung, bei einer vorhergehenden, korrekten Verwendung, etc.). Auf diese Weise wird z. B. festgestellt, dass von den Detektoren das vom Hautgewebe remittierte Licht beispielsweise aufgrund von nicht korrektem Tragen nicht oder nur teilweise empfangen wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise anhand beigefügter Figuren erläutert. Es zeigen:
1 schematisch und beispielhaft einen Aufbau sowie eine Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erkennung von Leblosigkeit
2A schematisch eine Anordnung von optischen Sensoren der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Armband
2B schematisch einen Aufbau des Armbands für eine Integration der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand eines Schnitts durch 2A entlang einer Mittelachse A-A
Ausführung der Erfindung
In 1 wird in schematischer und beispielhafter Weise eine Vorrichtung zur Erkennung von Leblosigkeit einer Person auf Basis von Pulsmessung und/oder Bewegung gezeigt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst zumindest einen optischen Sensor S1 bis Sn sowie eine Auswerteeinheit AW für Steuerung, Nachbearbeitung und Auswertung eines Messsignals. Um eine verbessertes Messsignal zu erzielen, wird üblicherweise eine Anzahl von vier oder mehr optischen Sensoren S1 bis Sn verwendet.
Ein optischer Sensor S1 bis Sn besteht aus einem Emitter H1, Hn und einem Detektor B1, ..., Bn. Dabei wird vom Emitter H1, ..., Hn Licht auf einen Ausschnitt eines Hautgewebes (z. B. einer Hautstelle in einem Bereich des Handgelenks, etc.) ausgesendet, wobei vom Emitter H1, ..., Hn Licht mit einer beliebigen Wellenlänge aus einem vorgegebenen Bereich von 520 nm bis 600 nm abgegeben wird. Als Emitter H1, Hn wird beispielsweise eine Leuchtdiode, eine so genannte LED – wie in 1 dargestellt – verwendet. Diese Leuchtdiode H1, ..., Hn weist beispielsweise eine dominante Wellenlänge von 590 nm („gelbe LED”) auf, welche eine hohe Effizienz und einen geringen Stromverbrauch aufweist.
Vom Detektor B1, ..., Bn wird das vom Hautgewebe remittierte Licht empfangen und in ein elektrisches Signal umgesetzt. Als Detektor B1, ..., Bn werden daher eine Photodiode oder ein Phototransistor eingesetzt. Da ein Signal einer Pulsfrequenz ein relativ langsames Signal darstellt, dessen Frequenz ungefähr im Bereich von 1 bis 3 Hz gelegen ist, ist es vorteilhaft einen Phototransistor als Detektor H1, ..., Hn – wie in 1 dargestellt – zu verwenden, insbesondere da einerseits die Schnelligkeit der Photodiode nicht notwendig ist und andererseits vom Phototransistor ein wesentlich höherer Photostrom für ein auszuwertendes Messergebnis geliefert wird. Für gut auswertbare Messergebnisse ist bei einem optischen Sensor S1 bis Sn der jeweilige Emitter H1, Hn unmittelbar neben dem jeweiligen Detektor B1, ..., Bn angeordnet.
1 zeigt weiter beispielhaft in schematischer Weise eine Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erkennung von Leblosigkeit bzw. eine beispielhafte Verbindung der optischen Sensoren S1 bis Sn, eine Verbindung mit der Auswerteeinheit über Anschlüsse X1, X2, X3 sowie eine beispielhafte Schaltung der Auswerteeinheit.
Eine Verschaltung der optischen Sensoren S1 bis Sn bzw. der Emitter H1, ..., Hn (Leuchtdioden) und der Detektoren B1, ..., Bn (Phototransistoren) ist beispielweise so ausgeführt, dass ein Anzahl an notwendigen Leitungen und Anschlüssen X1, X2, X3 zur Auswerteeinheit AW minimiert wird, wobei als Anschlüsse X1, X2, X3 z. B. einfache Stecker oder flexible Leiterplatten verwendet werden. Die Verschaltung der optischen Sensoren S1 bis Sn erfolgt im dargestellten Beispiel als 3-Drahtverschaltung. Die Verschaltung kann aber auch als 4-Drahtverschaltung gestaltet werden, wenn Emitter H1, ..., Hn und Detektoren B1, ..., Bn über eine getrennte Rückleitung an die Auswerteeinheit AW angeschlossen werden, wobei dann auch vier Anschlüsse X1 bis X3 notwendig sind.
Über die Anschlüsse X1, X3 sind die in Serie geschalteten Emitter H1, ..., Hn (z. B. Leuchtdioden) der optischen Sensoren S1 bis Sn an die Auswerteeinheit AW angeschlossen. Über die Anschlüsse X2, X3 sind die parallel geschalteten Detektoren B1, ..., Bn (z. B. Phototransistoren, Photodioden) mit der Auswerteeinheit AW verbunden. Dabei erfolgt die Anschaltung der optischen Sensoren S1 bis Sn an die Auswerteeinheit über einen ersten Anschluss X1 an einen Eingang eines n-ten Emitters Hn bzw. einer n-ten Leuchtdiode Hn des n-ten Sensors Sn. Über einen zweiten Anschluss X2 werden erste Pole bzw. Kollektoranschlüsse der parallel geschalteten Detektoren B1, ..., Bn (z. B. Phototransistoren, Photodioden) aller Sensoren S1 bis Sn an die Auswerteeinheit AW angeschaltet. Über einen dritten Anschluss X3 werden dann sowohl ein Ausgang eines ersten Emitters H1 eines ersten Sensors S1 als zweite Pole der parallel geschalteten B1, ..., Bn Detektoren (z. B. Emitteranschlüsse der Phototransistoren) aller Sensoren S1 bis Sn mit der Auswerteeinheit AW angebunden, wobei die Sensoren S1 bis Sn über den dritten Anschluss X3 mit einem Bezugspotential M verbunden sind.
Durch die Serienschaltung der Emitter H1, ..., Hn (z. B. Leuchtdioden) wird bewirkt, dass alle Emitter H1, ..., Hn vom selben Strom durchflossen werden und damit Licht in annähernd selber Helligkeit aussenden. Durch die Parallelschaltung der Detektoren B1, ..., Bn wird der von diesen erzeugte Photostrom aufsummiert und ein Summenstrom fließt dann als Messsignal über den zweiten Anschluss X2 in die Auswerteeinheit AW.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Emitter H1, ..., Hn parallel zu schalten, wobei bei Verwendung von z. B. Leuchtdioden als Emitter H1, ..., Hn diese dann nicht über eine Stromquelle G1, sondern über ein Spannungsquelle angesteuert werden und zusätzlich Widerstände für eine Strombegrenzung vorzusehen sind.
Die Auswerteeinheit AW wird einerseits für eine Ansteuerung der Leuchtdioden H1, ..., Hn und andererseits für eine Auswertung und Nachbearbeitung des Messsignals eingesetzt. Dazu umfasst die Auswerteeinheit AW eine Einheit für Signalverarbeitung DSP (z. B. Mikrokontroller, digitaler Signalprozessor). An die Einheit für Signalverarbeitung DSP sind zwei Analog-Digital-Konverter U2, U3 angeschlossen, wobei von einem ersten Analog-Digital-Konverter U2 das digitalisierte, tiefpassgefilterte gesamte Messsignal und von einem zweiten Analog-Digital-Konverter U3 ein Wechselanteil dieses Messsignals an die Einheit für Signalverarbeitung DSP weitergeleitet wird.
Über den zweiten Anschluss X2 werden die Detektoren B1, ..., Bn der optischen Sensoren S1 bis Sn mit einem Strom-Spannungskonverter U1 verbunden, welche beispielsweise als einfacher Widerstand oder als Transimpedanzverstärker ausgeführt sein kann. Durch den Strom-Spannungskonverter U1 wird das von den Detektoren B1, ..., Bn erzeugte und aufgrund der Parallelschaltung in Form eines aufsummierten Photostroms vorliegende Messsignal in eine Spannung umgewandelt.
Mit dem Ausgang des Strom-Spannungskonverters U1 ist ein Tiefpassfilter R1, C1 verbunden, durch welches Störsignale mit höheren Frequenzen (z. B. Netzbrummen, HF-Rauschen, Störungen durch andere Lichtquellen, etc.) ausgefiltert werden. Das Tiefpassfilter R1, C1 weist dazu beispielsweise eine Grenzfrequenz im Bereich von 5 bis 10 Hz auf. An einen Ausgang des Tiefpassfilters R1, C1 ist der erste Analog-Digital-Konverter U2 angeschlossen, über welchen dann das tiefpassgefilterte Messsignal an die Einheit für Signalverarbeitung DSP geleitet wird.
An den Ausgang des Tiefpassfilters R1, C1 ist auch ein Hochpassfilter R2, C2 angeschlossen, welches zum Ausfiltern des Gleichanteils aus dem Messsignal eingesetzt wird. Das Hochpassfilter R2, C2 weist z. B. eine Grenzfrequenz von zirka 0,1 Hz auf und bildet gemeinsam mit dem Tiefpassfilter R1, C1 einen Bandpass, in dessen Durchlassbereich die Pulsfrequenzen liegen und von welchem ein Einsatz von Analog-Digital-Konvertern U2, U3 mit geringem Energiebedarf ermöglicht wird. An den Ausgang des Hochpassfilters ist dann ein zweiter Analog-Digital-Konverter U3 angebunden, über den der Wechselanteil des Messsignals in die Einheit für Signalverarbeitung DSP geleitet wird.
Beide Messsignalanteile (Gesamtmesssignal und Wechselanteil) werden dann von der Einheit für Signalverarbeitung DSP verarbeitet und ausgewertet. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Wechselanteil des Messsignals, von welchem die Pulsfrequenz dargestellt wird, z. B. um zirka 20 bis 50 dB niedriger sein kann als der Gleichanteil, da der Wechselanteil beispielsweise stark von Hauteigenschaften (z. B. Pigmentierung) und Sensorposition abhängig ist. Daher kann z. B. eine Verstärkung vor der Verarbeitung des Messsignals notwendig sein.
An den Ausgang des Tiefpassfilters R1, C1 ist zusätzlich ein negativer Eingang eines Differenzverstärkers N1 angeschlossen. Ein positiver Eingang des Differenzverstärkers N1 ist mit einer Referenzspannungsquelle Vref verbunden. An den Ausgang des Differenzverstärkers N1 ist ein Integral-Regler N2 angeschaltet, über welchen eine Stromquelle G1 angesteuert wird. Von der Stromquelle G1 werden mittels Versorgungsspannung Vsub über den ersten Anschluss X1 die Leuchtdioden H1, ..., Hn der optischen Sensoren S1 bis Sn angesteuert. Die für Stromquelle G1 notwendige Versorgungsspannung Vsub ist von einer Anzahl an verwendeten Leuchtdioden H1, ..., Hn abhängig und kann z. B. als so genannter Step-Up-Konverter ausgeführt sein. Eine Zeitkonstante für den Integral-Regler N2 sollte beispielsweise bei 10 s gelegen sein, aber vorteilhafter Weise sollte eine Zeitkonstante gewählt werden, welche größer ist als eine Zeitkonstante des Hochpassfilters R2, C2.
2A zeigt schematisch eine Anordnung von beispielhaften vier optischen Sensoren S1 bis S4 der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf Abschnitt eines Armbands AB, wobei eine Anzahl der optischen Sensoren S1 bis S4 nicht auf vier beschränkt ist. Die Sensoren S1 bis S4 sind auf einer hautzugewandten Seite des Armbands AB angebracht. Der Abschnitt des Armbands AB stellt dabei jenen Abschnitt dar, welcher bei einem Tragen auf der Innenseite eines Handgelenks bzw. des Unterarm in Handgelenksnähe zum Liegen kommt. Es besteht alternativ aber auch die Möglichkeit die Sensoren S1 bis S4 in einem Abschnitt eines Armbands AB anzubringen, der beim Tragen des Armband AB auf der Außenseite des Handgelenks bzw. Unterarms gelegen ist.
Die Sensoren S1 bis S4 umfassen wieder jeweils einen Emitter H1 bis H4 (z. B. Leuchtdiode) und einen Detektor B1 bis B4 (z. B. Phototransistor, Photodiode). Der Emitter H1 bis H4 des jeweiligen Sensors S1 bis S4 ist dabei unmittelbar neben dem zugehörigen Detektor B1 bis B4 angebracht. D. h. beispielsweise der Emitter H1 eines ersten optischen Sensors S1 ist so nahe wie möglich neben dem Detektor B1 des ersten optischen Sensors S1 gelegen. Durch eine benachbarte Anordnung von Emitter H1 bis H4 und Detektoren B1 bis B4 werden gut auswertbare Messsignale erzielt, insbesondere dann, wenn z. B. eine Hauptstrahlungsrichtung des Emitters H1 bis H4 und eine Normale auf ein Zentrum einer Oberfläche des Detektors B1 bis B4 annähernd auf einer gemeinsamen Achse gelegen sind. Bei benachbarter Anordnung von Emitter H1 bis H4 und Detektor B1 und B4 ist aber auch Vorsorge zu treffen, dass der jeweilige Detektor B1 bis B4 von keinem Streulicht des jeweiligen unmittelbar daneben liegenden Emitters H1 bis H4 angeregt wird, sondern nur von der Reflexion des Lichts durch das Hautgewebe.
Die in 2A dargestellte Anordnung zeigt weiter, dass die Sensoren S1 bis S4 gleichmäßig – d. h. in annähernd gleichem Abstand zueinander – auf der hautzugewandeten Seite des Armbands AB angebracht sind. Die optischen Sensoren S1 bis S4 können dabei beispielsweise entlang einer Mittelachse A-A, welche entlang der Längsachse des Armbands AB verläuft, angeordnet sein. Eine alternative Anordnung stellt ein Anbringen der Sensoren S1 bis S4 mit unterschiedlichem Abstand von der Mittelachse A-A in Längsrichtung des Armbandes AB dar. Dabei werden einzelne Sensoren S1 bis S4 beispielsweise mit einem Abstand alternierend oberhalb oder unterhalb der Mittelachse A-A platziert.
Durch die jeweilige Anordnung – wie beispielsweise in 2A dargestellt – kommen die Sensoren S1 bis S4 dann auf der Innenseite des Handgelenks bzw. des Unterarms in Nähe des Handgelenks bei einem Tragen des Armbandes AB zum Liegen. Damit kann auf einfache und nutzerfreundliche Weise eine Pulsmessung und/oder ein Messen einer Bewegung durchgeführt werden.
2B zeigt schematisch einen Aufbau des Armbands AB für eine Integration der optischen Sensoren S1 bis S4 der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand eines Schnitts durch 2A entlang der Mittelachse A-A. Anhand des Schnitts durch das Armband AB ist zusehen, dass das Armband AB in Schichten aufgebaut ist. Das Armband AB weist auf der hautabgewandten Seite eine Außenschicht TM auf, welche aus einem flexiblen Trägermaterial (z. B. Leder, Kunststoff, etc.) besteht. Durch die Außenform kann z. B. auch erreicht werden, dass das Armband AB eine gebogene Form beibehält, wenn es abgenommen wird.
Auf der hautzugewandten Seite besteht das Armband AB aus einer weichen, elastischen und lichtundurchlässige Schicht MS (z. B. lichtundurchlässiger Schaumstoff, etc.). In die weiche, elastische Schicht MS sind die optischen Sensoren S1 bis S4 eingebettet, damit diese beim Tragen möglichst lichtdicht abgedeckt werden und sicher auf der Haut aufliegen. Durch einen Einsatz der weichen, elastischen Schicht MS wird außerdem eine sichere Positionierung ohne oder nur mit geringem Druck beim Tragen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht, wodurch das Tragen der erfindungsgemäßen Vorrichtung keinen oder nur sehr geringen Einfluss auf eine Durchblutung des Hautgewebes aufweist und Messsignale kaum verfälscht werden.

Claims

Vorrichtung zur Erkennung von Leblosigkeit einer Person auf Basis von Pulsmessung und/oder Bewegung, wobei zumindest ein optischer Sensor (S1, ..., Sn) bestehend aus einem Emitter (H1, ..., Hn) zum Aussenden von Licht auf ein Hautgewebe und aus einem Detektor (B1, ..., Bn) zum Empfangen des vom Hautgewebe remittieren Lichtes sowie eine Auswerteeinheit (AW) vorgesehen sind, wobei vom Emitter (H1, ..., Hn) des zumindest einen optischen Sensors Licht mit einer beliebigen Wellenlänge aus einem vorgegebenen Bereich von 520 nm bis 600 nm ausgesendet wird, wobei a ls Detektor (B1, ..., Bn) eine Photodiode oder ein Phototransistor vorgesehen sind und wobei Emitter (H1, ..., Hn) und Detektor (B1, ..., Bn) unmittelbar nebeneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass als Emitter (H1, ..., Hn) eine hocheffiziente Leuchtdiode mit einer dominanten Wellenlänge von 590 nm vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine optische Sensor (S1, ..., Sn) hautseitig in einem Armband (AB) angeordnet ist, welches auf einer hautabgewandten Seite aus einem flexiblen Trägermaterial (TM) und auf einer hautzugewandten Seite aus einem weichen, elastischen – vorzugsweise geschäumten – Material (MS) aufgebaut ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das s auf der hautzugewandten Seite des Armbandes (AB) als weiches, elastisches Material (MS) lichtundurchlässiger Schaumstoff vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einen der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Armband (AB) auch in einem von einem Handgelenk abgenommenen Zustand eine gebogene Form aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das s bei Verwendung von mehreren optische Sensoren (S1, S2, S3, S4) diese Sensoren (S1 S2, S3, S4) äquidistant in Längsrichtung des Armbands (AB) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das s bei Verwendung von mehreren optische Sensoren (S1, ..., Sn) eine Verschaltung der optischen Sensoren (S1, ..., Sn) derart gestaltet ist, dass eine Anzahl an verwendeten Leitungen minimiert wird.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (AW), welche über zumindest drei Anschlüsse (X1, X2, X3) an den zumindest einen optischen Sensor (S1, ..., Sn) angeschlossen ist, umfasst: – eine Einheit (DSP) für Signalverarbeitung, an welche zwei Analog-Digital-Konverter (U2, U3) angeschlossen sind, – einen Strom-Spannungskonverter (U1) für ein Umwandeln eines Ausgangsstroms des Detektors (B1, ... Bn) des zumindest einen optischen Sensors (S1, ..., Sn), wobei der Strom-Spannungskonverter (U1) über einen zweiten Anschluss (X2) mit dem zumindest einen optischen Sensor (S1, ..., Sn) verbunden ist, – ein Tiefpassfilter (R1, C1) für ein Filtern von Störsignalen, wobei ein Ausgang des Tiefpassfilters (R1, C1) mit dem ersten Analog-Digital-Konverter (U2) verbunden ist – ein Hochpassfilter (R2, C2) für ein Herausfiltern eines Gleichanteils aus einem Messsignal, wobei ein Ausgang des Hochpassfilters (R2, C2) mit dem zweiten Analog-Digital-Konverter (U3) verbunden ist, – einen Differenzverstärker (N1), welcher über einen negativen Eingang mit dem Ausgang des Tiefpassfilters (R1, C1) und über einen positiven Eingang mit einer Referenzspannungsquelle (Vref) verbunden ist, und – einen Integral-Regler (N2), welcher an einen Ausgang des Differenzverstärkers (N1) angeschlossen ist und mit welchem eine Stromquelle (G1) steuerbar ist, über welche der Emitter (H1, ..., Hn) des zumindest einen optischen Sensors (S1, ..., Sn) über einen ersten Anschluss (X1) ansteuerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von mehreren optischen Sensoren (S1, ..., Sn) die Emitter (H1, ..., Hn) der optischen Sensoren (S1, ..., Sn) in Serie geschaltet sind und ein Eingang eines n-ten Emitters (Hn) über den ersten Anschluss (X1) mit der Stromquelle (G1) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von mehreren optischen Sensoren (S1, ..., Sn) die Detektoren (B1, ..., Bn) der optischen Sensoren (S1, ..., Sn) parallel geschaltet sind, wobei erste Pole aller parallel geschalteten Detektoren (B1, ..., Bn) über den zweiten Anschluss (X2) mit dem Strom-Spannungswandler (U1) und zweite Pole alle parallel geschalteten Detektoren (B1, ..., Bn) über einen dritten Anschluss (X3) mit einem Bezugspotential (M) verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grenzfrequenz des Tiefpassfilters (R1, C1) über einer maximalen Frequenz eines zu messenden Pulses gelegen ist, dass eine Grenzfrequenz des Hochpassfilters (R2, C2) unter einer minimalen Frequenz eines zu messenden Pulses gelegen ist – und dass eine Zeitkonstante des Integral-Reglers (N2) höher als eine Zeitkonstante des Hochpassfilters (R2, C2) ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswerteeinheit (AW) als Einheit (DSP) für Signalverarbeitung ein Mikrokontroller oder ein digitaler Signalprozessor vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Fehlererkennung ein bestimmter Pegel des Gleichanteils aus dem Messsignal mit einem Pegel eines Stroms für eine Steuerung des Emitters (H1, ..., Hn) des zumindest einen optischen Sensor (S1, ..., Sn) vergleichbar ist, wobei ein Fehlerzustand dann erkannt wird, wenn zumindest eine von folgenden Bedingungen erfüllt ist: – dass ein Messsignal registriert und kein Stromfluss über den zumindest einen Emitter (H1, ..., Hn) festgestellt wird oder – dass der Gleichanteil des Messsignals weniger als eine Hälfte eines Gleichanteils eines typischen Messsignals beträgt.