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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur
automatischen Aufnahme eines Fingerabdruckes mit einer Datenverarbeitungseinheit
und einer an die Datenverarbeitungseinheit angeschlossenen, kamerabasierten
Fingerabdruck-Aufnahmeeinheit mit einer Auflagefläche zum
Auflegen eines Fingers, wenigstens einer Lichtquelle zur Einstrahlung
von Licht und wenigstens einem ortsempfindlichen Photosensor zur
Aufnahme des reflektierten Lichts als Fingerabdruckbild, wobei die
Datenverarbeitungseinheit dazu vorbereitet ist, aufgenommene Fingerabdruckdaten
auf wenigstens ein Echtheitskriterium hin zu untersuchen und Falsifikate
zurückzuweisen. Als ”echt” wird hier
der Finger eines lebenden Menschen angesehen, im Unterschied zu
Falsifikaten, mit denen ein Fingerabdruck vorgetäuscht
werden soll, wobei hier unter Falsifikaten sowohl jegliche künstliche
Nachbildungen als auch tote Finger oder Fingerteile verstanden werden.
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Eine
derartige Vorrichtung ist zum Beispiel aus
U.S. 2005/0205667 A1 bekannt.
Fingerabdruck-Aufnahmeeinheiten weisen typischerweise einen durchsichtigen
Prismenkörper auf, auf dessen obere Oberfläche der
Finger zur Aufnahme aufzulegen ist. Der Prismenkörper ist
typischerweise ein Glaskörper. Wenigstens eine Lichtquelle
ist so angeordnet, um den auf den Prismenkörper aufgelegten
Finger durch den Prismenkörper hindurch zu beleuchten.
Ein ortsempfindlicher Sensor, also ein Kamerasensor, ist so angeordnet,
um von dem aufgelegten Finger reflektiertes Licht, das durch den
Prismenkörper hindurch zurückgeworfen wird, aufzunehmen.
Solche Fingerabdruck-Aufnahme einheiten machen sich den Unterschied
der Brechungsindizes einerseits zwischen dem Prismenkörper
und darauf aufliegenden Hautbereichen und andererseits zwischen Prismenkörper
und Luft, in den zwischen benachbarten Hautleisten liegenden Zwischenräumen,
zunutze. Das an die Grenzfläche zwischen Prismenkörper
2,
wie schematisch in
1 dargestellt, und umgebender
Luft bzw. Fingeroberfläche auftreffende Licht wird mittels
diffuser Streuung in einigen Bereichen, nämlich in den
Bereichen der Hautleisten, gestreut und fällt auf eine
abgeschrägte, verspiegelte Seite
4 des Prismenkörpers. Dort
wo keine Hautleiste aufliegt, verlassen die Lichtstrahlen das Prisma.
Dadurch erscheinen die Zwischenräume der Hautleisten im
Reflexionsbild als Schwarz.
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Es
gibt eine Reihe von Verfahren, mit dem die so aufgenommenen Fingerabdruckbildern
dann ausgewertet und mit vorhandenen bekannten Datensätzen
zur Identifizierung verglichen werden können, siehe zum Beispiel
EP 1 498 837 A1 .
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Neben
der qualitativen guten Aufnahme des Fingerabdruckbildes, das zur
Identifizierung verwendet werden soll, ist es bei sicherheitsrelevanten
Anwendungen (Identifizierung an zugangsbeschränkten Eingangsbereichen,
an Geldautomaten, Prüfung der Zugangsberechtigung zu bestimmten
Datenbereichen in Computern oder Verifizierung der Berechtigung
zu bestimmten Anweisungen in Computern) von wesentlicher Bedeutung,
dass die Echtheit des aufgelegten Fingers festgestellt wird, d.
h. festgestellt wird, ob ein echter Finger aufliegt oder ob es sich
um einen Fälschungsversuch (oder Falsifikat) handelt. Die
Fälschungs- und Täuschungsarten bei Fingerabdruck-Aufnahmeeinheiten
lassen sich in drei Gruppen einteilen:
- (1)
Nachbildung von Fingerabdrücken auf einem Kunststoffkörper;
dieser kann Stempelform, die Form eines nachgemachten Fingers oder
einer imitierten Hand haben (im Nachfolgenden zusammenfassend ”Stempelpolymer”).
- (2) Ein Satz von dünnen Kunststofffolienüberzügen über
einem echten Finger, wobei hier auch transparente Folienüberzüge
verwendet werden können; eine besondere, in diese Gruppe
fallende Technik ist die sogenannte Holzleim-Methode (im Nachfolgenden
zusammenfassend ”Folienüberzüge).
- (3) Verwendung eines realen Fingers, wobei davon auszugehen
ist, dass der Finger von der Person abgetrennt ist oder die Person
nicht mehr lebt (im Nachfolgenden zusammenfassend ”Leichenfinger”).
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Die
obengenannten verschiedenen Falsifikate zur Auflage auf einen Fingerabdruck-Scanner
können ein einwandfreies Fingerabdruckbild liefern, sie
unterscheiden sich aber in anderen Eigenschaften, so dass es das
Ziel wäre, möglichst alle Falsifikate zu erkennen
und zurückzuweisen. In der oben genannten Druckschrift
U.S. 2005/0205667 ist
erwähnt, dass Aufnahmen in verschiedenen Wellenlängenbereichen
dazu dienen können, um Fälschungen zurückzuweisen,
wobei aber keine weiteren Angaben zu der Art und Weise der Echtheitserkennung
in dieser Hinsicht gemacht werden.
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In
U.S. 2006/0062438
A1 wird vorgeschlagen, Fingerabdruck-Aufnahmen in vielen
Spektralbereichen und unter unterschiedlichen optischen Bedingungen
aufzunehmen, und die gewonnenen multispektralen Abbildungen auf
Konsistenz mit den erwarteten Eigenschaften für einen lebendigen
Finger zu prüfen, wobei die optischen Eigenschaften von
sauerstoffreichem Blut etc. ausgenutzt werden sollen, um lebendes
Gewebe zu identifizieren. Diese multispektralen Aufnahmen und ihre
umfangreiche Verarbeitung setzten jedoch einigen apparativen Aufwand
und nicht unerhebliche Rechenkapazität voraus, um die umfangreichen
Analysen durchzuführen.
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Es
wurde ferner bereits vorgeschlagen, weitere Sensoren vorzusehen,
z. B. Temperaturfühler, Elektroden zur Messung der Impedanz
etc., um noch weitere Messparamter zu erhalten, die eine gute Diskriminierung
zwischen lebendem Gewebe und verschiedenen Falsifikaten ermöglichen.
Solche weiteren, nicht-optischen Sensoren erhöhen jedoch
den apparativen Aufwand erheblich, so dass dies für die
meisten Anwendungen aus Kostengründen nicht in Frage kommt.
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Aus
der Medizin sind sogenannte Pulsoximeter bekannt. Diese Geräte
werden auf einen Finger aufgesetzt und sind dazu ausgestaltet, Lichttransmission
durch den Finger zu messen. Dabei soll die Extinktion des arteriellen
Blutes beobachtet werden, wozu man die Tatsache ausnutzt, dass sich
das Arterienblut in den Gefäßen im Rhythmus des
Pulsschlages ausdehnt und wieder verengt. Die Absorption setzt sich
dann aus einem konstanten Anteil, der auf Absorption im Gewebe zurückgeht,
und einem periodischen variablen Teil zusammen, der durch den Pulsschlag
bedingt ist. Die periodische pulsatile Absorption, d. h. die Zu-
und Abnahme der Lichtintensität infolge des Pulsschlages,
erlaubt nicht nur die Überwachung der Pulsfrequenz, sondern auch
die Bestimmung der arteriellen O2-Sättigung.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur automatischen Aufnahme eines Fingerabdruckes anzugeben,
die mit den Aufnahmemöglichkeiten eines herkömmlichen
Fingerabdruck-Scanners eine Echtheitserkennung mit hoher Wahrscheinlichkeit
und bei Zurückweisung möglichst viele Fingerabdruckfalsifikate
leisten kann.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff und die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 14 in Verbindung mit dessen Oberbegriff.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
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In
der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Datenverarbeitungseinheit
so vorbereitet, um den Betrieb der Fingerabdruck-Aufnahmeeinheit
so zu steuern, dass in einer Mehrzahl von Spektralbereichen mehrere
aufeinanderfolgende Fingerabdruckaufnahmen aufgenommen und die Fingerabdruckaufnahmen
oder wenigstens ein aus jeder Fingerabdruckaufnahme abgeleiteter
Parameter als Zeitreihe für jeden Spektralbereich gespeichert
wird. Die Datenverarbeitungseinheit ist weiter dazu vorbereitet,
die aufgezeichneten Zeitreihen aus den Spektralbereichen jeweils
auf das Vorhandensein eines Pulsschlagsignals zu untersuchen. Dabei wird
das Auffinden eines Pulsschlagsignals in wenigstens zwei Spektralbereichen
in Kombination mit vorgegebenen Eigenschaften der Amplituden der
Pulsschlagsignale in den beiden Spektralbereichen als Echtheitskriterium
gewertet. Als vorgegebene Eigenschaften der Amplituden in den beiden
Spektralbereichen werden Eigenschaften der Amplituden im Verhältnis
zueinander ausgewertet, die charakteristisch für oxydiertes
Blut sind.
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Es
hat sich herausgestellt, dass bei einem so vorbereiteten Fingerabdruck-Scanner,
dessen Grundfunktion zunächst darin besteht, eine Fingerabdruckaufnahme
aufzunehmen und zu speichern, in sehr effektiver Weise zusätzlich
eine Echtheitsprüfung durchgeführt werden kann,
indem Pulsschlagsignale in wenigstens zwei Spektralbereichen zusammen
mit einem Kriterium für deren Amplituden gefordert werden,
das charakteristisch für oxydiertes Blut ist. Auf diese
Weise können echte Finger mit hoher Sensitivität
erkannt und Falsifikate mit hoher Wahrscheinlichkeit zurückgewiesen
werden.
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Soweit
hierin angegeben ist, dass die Datenverarbeitungseinheit dazu vorbereitet
ist, den Betrieb der Fingerabdruck-Aufnahmeeinheit in der angegebenen
Weise zu steuern, und zur Verarbeitung der aufgenommenen Daten in
der angegebenen Weise vorbereitet ist, so ist dies dahingehend zu
verstehen, dass die Einheiten programmierbare Prozessoren, die programmtechnisch
dazu eingerichtet sind, und/oder durch speziell angepasste elektrische
Schaltungen umfassen, die dazu eingerichtet sind, die angegeben
Funktionen auszuführen. Die Datenverarbeitungseinheit wird
dazu in der Regel einen programmierten Prozessor umfassen, der steuernd
auf die Fingerabdruck-Aufnahmeeinheit einwirkt, um deren Betrieb
zu steuern, und die die von der Fingerabdruck-Aufnahmeeinheit erfassten
Daten aufnimmt und in der angegeben Weise verarbeitet und analysiert.
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Die
beiden Spektralbereiche, in denen in den Zeitreihen der Fingerabdruckaufnahmen
oder daraus abgeleiteter Parameter nach Pulsschlagsignalen gesucht
wird, können zum Beispiel im Bereich von 660 nm und 570
nm liegen. Durch Anwendung pulsoxymetrischer Verfahren kann aus
den Amplituden in diesen beiden Spektralbereichen die Sauerstoffsättigung
bestimmt werden; als vorgegebene Eigenschaft zur Echtheitserkennung
kann dabei eine Sauerstoffkonzentration von wenigstens 75% gefordert
werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform kann die Fingerabdruck-Aufnahmeeinheit
mit einer weiteren Lichtquelle ausgestattet sein, die so angeordnet
ist, dass daraus Licht in einen jenseits der Auflagefläche
liegenden Bereich eines auf die Auflagefläche aufgelegten
Fingers in dessen der Auflagefläche zugewandte Seite einstrahlbar
ist, wobei das transmittierte, an der Auflagefläche wieder
aus dem Finger austretende Licht mit dem ortsempfindlichen Photosensor
aufgenommen wird, um so eine Transmissonsmessung durchzuführen. Mit
dem ortsempfindlichen Sensor kann das transmittierte Licht als Funktion
der durch den Finger zurückgelegten Strecke aufgenommen
werden, wobei die Intensität als Funktion der zurückgelegten
Wegstrecke x der Funktion e–αx folgt,
wobei α der Absorptionskoeffizient ist. Vorzugsweise ist
die Datenverarbeitungseinheit dazu vorbereitet, die Aufnahmen in
Transmissionsmessung oder wenigstens einen aus jeder Aufnahme in
Transmissionsmessung abgeleiteten Parameter als Zeitreihe aufzunehmen
und diese Zeitreihe ebenfalls auf das Vorhandensein eines Pulsschlagsignals
zu untersuchen, wobei das Auffinden eines Pulsschlagsignals in der Transmissionsmessung
in Kombination mit vorgegebenen Eigenschaften der Amplituden der
Pulsschlagsignale in wenigstens zwei Spektralbereichen in Reflexionsmessung
als Echtheitskriterium gewertet wird, wobei die vorgegebenen Eigenschaften
der Amplituden charakteristisch für oxydiertes Blut sind.
Beispielsweise kann eine Transmissionsmessung im NIR-Bereich bei
etwa 840 nm durchgeführt werden.
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Aus
den Fingerabdruckaufnahmen kann als abgeleiteter Parameter zum Beispiel
die Gesamtintensität jeder Fingerabdruckaufnahme oder die
Gesamtintensität aller Bildelemente (Pixel), die oberhalb
eines vorgegebenen Schwellenwerts liegen, oder die mittlere Intensität
aller Bildelemente, die in einem vorgegebenen Bereich der aufgenommenen
Fingerabdruckform liegen, verwendet werden.
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Ferner
kann die Datenverarbeitungseinheit in einer bevorzugten Ausführungsform
dazu vorbereitet sein, die aufgenommenen Zeitreihen einer Hochpassfilterung
zu unterziehen, um Variationen mit Änderungsraten, die
kleiner als typische Pulsfrequenzen sind, zu unterdrücken.
Ferner kann die Datenverarbeitungseinheit dazu vorbereitet sein,
die Zeitreihen für jeden Spektralbereich einer Fouriertransformation
zu unterziehen und das Vorhandensein eines Pulsschlagsignals zu
bejahen, wenn eine schmale Kurvenspitze innerhalb eines für
Herzfrequenzen typischen Frequenzbereichs vorhanden ist.
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Ferner
kann in einer bevorzugten Ausführungsform die Datenverarbeitungseinheit
dazu vorbereitet sein, die Zeitreihen mit einer hohen Zeitauflösung
aufzunehmen, die es erlaubt, die Pulsform einzelner Pulsschläge
zu analysieren, d. h. mit Aufnahmefrequenzen die um ein Vielfaches
höher als die Pulsschlagfrequenzen sind. Bei dieser Ausführungsform
kann die aufgenommene Zeitreihe auch einer Pulsformanalyse unterzogen
werden und vorgegebene Kriterien, die typisch Herzschlagpulse sind
auf die aufgenommenen Pulsformkurven angewendet und als weiteres
Echtheitskriterium herangezogen werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden weiter an weiteren Ausführungsbeispielen
in den Figuren beschrieben, in denen:
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1 eine
schematische Prinzipdarstellung zur Reflexionsmessung mit einer
Fingerabdruck-Aufnahmeeinheit zur Aufnahme eines Reflexionsbildes
zeigt;
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2 eine
schematische Prinzipdarstellung zur Transmissionsmessung mit der
Fingerabdruck-Aufnahmeeinheit zeigt;
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3 die
Intensität aufgenommener Fingerabdruckbilder bei Aufnahme
in Reflexion mit Lichtwellenlängen von 570 nm (grün),
660 nm (rot) und 870 nm (NIR) und in Transmission bei 870 nm (NIR)
jeweils als Funktion der Zeit zeigt;
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4 das
Verhältnis der Amplitude des Pulssignals zum pulsunabhängigen
Grundsignal als Funktion der Wellenlänge für Reflexionsaufnahmen
zeigt;
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5 die
fouriertransformierten von Reflexionsaufnahmen bei 570 nm (grün),
660 nm (rot) und 870 nm (NIR) und einer Transmissionsmessung bei
870 nm (NIR) für eine normale Sauerstoffsättigung
zeigt;
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6 die
fouriertransformierten von Reflexionsaufnahmen bei 570 nm (grün),
660 nm (rot) und 870 nm (NIR) und einer Transmissionsmessung bei
870 nm (NIR) für eine leicht erniedrigte Sauerstoffsättigung zeigt;
und
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6 die
Intensität von Fingerabdruckaufnahmen in Reflexion bei
einer Wellenlängen von 570 nm (grün) als Funktion
der Zeit zeigt.
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1 illustriert
schematisch die Messung als Reflexionsmessung. Dabei fällt
ein Lichtstrahl 1 von unten durch einen Prismenkörper 2,
auf dessen oberer Oberfläche 3 ein Finger auflegbar
ist, wie schematisch dargestellt. Solche Fingerabdruck-Aufnahmeeinheiten
machen sich den Unterschied des Brechungsindex zwischen dem Prismenkörper 2 und
darauf aufliegenden Hautbereichen einerseits und andererseits zwischen Prismenkörper
und Luft, in den zwischen benachbarten Hautleisten liegenden Zwischenräumen,
zunutze. Das an die Grenzfläche zwischen Prismenkörper 2,
wie schematisch in 1 dargestellt, und umgebender
Luft bzw. Fingeroberfläche auftreffende Licht wird mittels
diffuser Streuung in einigen Bereichen, nämlich in den
Bereichen der Hautleisten, gestreut und fällt auf eine
abgeschrägte, verspiegelte Seite 4 des Prismenkörpers. Dort
wo keine Hautleiste aufliegt, verlassen die Lichtstrahlen das Prisma.
Dadurch erscheinen die Zwischenräume der Hautleisten im
Reflexionsbild als schwarz. Durch die Außenseite des Prismas
eindringende Lichtstrahlen können dieses Verfahren nicht
stören, da diese in einem derart flachen Winkel auf die
Oberfläche fallen müssten, um über die
abgeschrägte Seite 4 auf den Kamerasensor abgebildet
zu werden, dass die Bedingung für Totalreflexion erfüllt
wäre, und diese nicht in das Prisma eindringen könnten.
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Diese
abgeschrägte Seite 4 wird über eine Optik
auf einen Kamerasensor 10 abgebildet, der das Reflexionsbild
und damit das Fingerabdruckbild aufnimmt. Aus dem bestimmten Reflexionsvermögen
kann natürlich auch das Absorptionsvermögen abgeleitet
werden.
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2 illustriert
schematisch die Messung als Transmissionsmessung. Dabei wird der
Lichtstrahl 1 über einen Glaskörper 6 in
einen Bereich des Fingers eingestrahlt, der jenseits der Auflagefläche
auf dem Prismenkörper 2 liegt. Das den Finger
durchstrahlende Licht tritt an der Auflagefläche auf den
Prismenkörper 2 wieder aus und wird teilweise über
die abgeschrägte Wand 4 und die Optik auf den
Kamerasensor 10 geworfen. Auf diese Weise kann die Transmissionsintensität
als Funktion der zurückgelegten Weglänge des Lichtes in
dem aufgelegten Finger bestimmt werden, wobei aus diesem Zusammenhang
gemäß der Funktion e–α·x,
wobei x die zurückgelegte Weglänge im Finger ist,
auch der Absorptionskoeffizient α bestimmt werden kann.
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In 3 ist
jeweils die Gesamtintensität von Fingerabdruckaufnahmen
dargestellt, die in sehr kurzer Aufeinanderfolge aufgenommen wurden,
so dass die Zeitreihe der aus den einzelnen Fingerabdruckaufnahmen
abgeleiteten Parameter, hier die Gesamtintensität, nicht
als Zeitreihe mit einzelnen diskreten Punkten, sondern als kontinuierliche
Kurven dargestellt sind. Die dargestellten Kurven entsprechen Reflexionsaufnahmen
bei drei unterschiedlichen Wellenlängen, nämlich
Reflexionsaufnahmen bei 570 nm (grün), bei 660 nm (rot)
und bei 870 nm (NIR) und einer Transmissionsaufnahme bei 870 nm
(NIR). Die dargestellten Messreihen sind ”gleichzeitig” aufgenommen,
d. h. es werden in kurzer Aufeinanderfolge nacheinander Messungen
in den genannten vier Wellenlängenbereichen durchgeführt
und diese Sequenz mit ausreichend hoher Frequenz (z. B. 10 Hz) wiederholt,
so dass in allen vier genannten Wellenlängenbereichen Zeitreihen
aufgezeichnet werden können. Die Ausleserate des Kamerasensors
muss in diesem Fall wenigstens 4 × 10 Hz betragen, was
ohne weiteres realisierbar ist, insbesondere wenn Pi xel blockweise
zusammengefasst ausgelesen und nur das zentrale Fingerabdruckgebiet
ausgelesen wird. Um das Pulsschlagsignal zeitlich auflösen
zu können, sollte die Frequenz, mit der die Messungen in
jedem Wellenlängenbereich wiederholt werden, ein Mehrfaches
von typischen Pulsschlagfrequenzen von etwa 1 bis 1,5 Hz betragen.
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In
allen Wellenlängenbereichen ist in 3 eine periodische
Modulation der Intensitäten als Funktion der Zeit mit einer
Frequenz von etwa 1,3 Hz zu erkennen, die durch den Pulsschlag bedingt
ist. In der Darstellung von 3 sind die
Signale bei den verschiedenen Wellenlängen willkürlich
skaliert, so dass die Signale gut erkennbar und getrennt voneinander übereinander
liegen. Die absolute Signalhöhe hat in der Darstellung von 3 keine
Bedeutung.
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In 4 ist
das Verhältnis des pulsatilen Signalanteils im Verhältnis
zum Grundsignal als Funktion der verwendeten Lichtwellenlänge
dargestellt. Als pulsatiler Signalanteil wird dabei die Amplitude
des periodischen Pulssignals verwendet und dessen Verhältnis
zum zeitunabhängigen Grundsignal gebildet. Wie zu erkennen ist,
ist die durch den Pulsschlag bedingte pulsatile Signalkomponente
im Wellenlängenbereich von 500 nm bis 590 nm relativ groß,
aber auch im Bereich oberhalb des genannten Bereichs lässt
sich die durch den Pulsschlag bedingte Signalkomponente noch deutlich
nachweisen. Nur im Bereich zu kürzeren Wellenlängen
hin, im UV-Bereich, wird die Absorption zu stark, so dass der Pulsschlag
nicht mehr nachweisbar ist. Grundsätzlich können
also alle Wellenlängenbereiche außer dem UV-Bereich
zum Nachweis einer durch den Pulsschlag bedingten. Signalkomponente
verwendet werden.
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3 macht
ebenfalls deutlich, dass das Verhältnis der Amplituden
der Pulsschlagsignale in verschiedenen Wellenlängenbereichen
als charakteristisches Kriterium, für oxydiertes Blut ist,
verwendet werden kann. Charakteristisch für oxydiertes
Blut zum Beispiel die Tatsache, dass die Pulssignalamplitude im
Bereich von 570 nm um ein mehrfaches größer als
zum Beispiel bei 660 nm ist.
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Bei
der Pulsoxymetrie wird das Verhältnis der zwei Hauptbestandteile
des Hämoglobins, das Oxyhämoglobin (O
2Hb)
und das reduzierte Hämoglobin (Hb) gemessen, falls keine
disfunktionellen Hb-Konzentrationen vorhanden sind. Bei Verwendung
von zwei Wellenlängen λ
1 und λ
2 kann die funktionelle O
2-Sättigung über
die Lambert-Beer-Gleichung nach einigen Umformungen wie folgt bestimmt
werden:
wobei mit SaO
2 hier
die O
2-Sättigung und mit ε die
Extinktionskoeffizienten bezeichnet sind. Ω ist die sich
aus den Lichtintensitäten ergebende Messwertvariable, für
die gilt:
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Der
Sättigungswert ist eine Funktion des Messwertes Ω: SaO2.PO = f(Ω)
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Bei
Kenntnis der Extinktionskoeffizienten kann dieser Zusammenhang theoretisch
errechnet werden. Allerdings treffen die bei der theoretischen Berechnung
vorausgesetzten idealen Zustände in der Praxis nicht zu,
weswegen in der Praxis empirische Kallibrationen verwendet werden,
um den Zusammenhang zwischen der Sauerstoffsättigung und
dem Messparameter Ω zu bestimmen. Sobald eine solche Kallibrationskurve
für die erfindungsgemäße Vorrichtung
bestimmt ist, kann aus der Verhältnis bildung der Pulsamplituden
bei zwei Wellenlängen ein Wert für die Sauerstoffkonzentration
bestimmt werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform
kann gemäß der vorliegenden Erfindung zur Echtheitserkennung
verlangt werden, dass die so bestimmte Sauerstoffkonzentration wenigstens
75% beträgt.
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5 zeigt
die Fouriertransformierten der in 3 gezeigten
Signalkurven für die vier Spektralbereiche und Aufnahmesituationen.
Im Bereich von etwa 70 Hz zeigen die Fouriertransformierten der
Aufnahmen bei Reflexionsmessung im grünen Spektralbereich
und im NIR-Bereich einen hohen Anteil der pulsatilen Signalkomponente.
Die in 5 dargestellten Fouriertransformierten entsprechen
dabei Signalaufnahmen für eine normale Sauerstoffsättigung.
Demgegenüber zeigt 6 die Furiertransformierten
für eine leicht erniedrigte Sauerstoffkonzentration.
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7 zeigt
eine vergrößerte Darstellung des Signalverlaufs
aufeinanderfolgender Fingerabdruckaufnahmen im grünen Spektralbereich
als Funktion der Zeit mit hoher Zeitauflösung. Aus dieser
Darstellung wird deutlich, dass mit der hier beschriebenen Erfassung
des Pulssignals aus zeitlich dicht aufeinanderfolgenden Fingerabdruckaufnahmen
das Pulssignal so detailliert aufgenommen werden kann, dass dessen
charakteristische Pulsformeigenschaften erfassbar sind. Dazu gehören
zum Beispiel charakteristische Unterschiede in den ansteigenden
und abfallenden Flanken des Pulssignals. Das typische Pulssignal
zeigt eine insgesamt weniger steile Anstiegsflanke, die sich in
der Regel in zwei oder mehr steile lineare Anstiegsbereiche aufteilt,
die von kurzen eher konstanten oder sogar abfallenden Perioden unterbrochen
sind. Die abfallenden Flanken des Pulssignals lassen sich meist
durch eine einfache steile lineare Abstiegsflanke beschreiben. Bei
Aufnahme aufeinanderfolgender Fingerabdruckbilder mit hoher Zeitauflösung
kann gemäß der vorliegenden Erfindung auch die
Signalform des Pulssignals wie in 7 dargestellt
ausgewertet werden, zum Beispiel das Vorhandensein von mehreren
Anstiegsflanken im Pulssignal automatisch erfasst und das Vorhandensein
einer einzelnen steilen Abstiegsflanke im abfallenden Pulssignalteil
erfasst werden. Das Vorhandensein von wenigstens zwei steilen Anstiegsflanken
im ansteigenden Teil und wenigstens einer steilen Abstiegsflanke
im absteigenden Teil des Pulssignals kann neben geforderten Werten
für die Steigung dieser Flanken als Echtheitskriterium
für das Vorhandensein eines echten Pulssignals ausgewertet
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
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- - US 2005/0205667
A1 [0002]
- - EP 1498837 A1 [0003]
- - US 2005/0205667 [0005]
- - US 2006/0062438 A1 [0006]
