DE102011112226A1 - Multi-model multi-sensor device for contact-less detection and monitoring of physiological signals of resting or active working people, has sensors for simultaneous capacitive and optoelectronic detection of physiological signals - Google Patents

Multi-model multi-sensor device for contact-less detection and monitoring of physiological signals of resting or active working people, has sensors for simultaneous capacitive and optoelectronic detection of physiological signals

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DE102011112226A1
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DE
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sensor
multi
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device according
sensors
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Withdrawn
Application number
DE201110112226
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German (de)
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Tobias Wartzek
Steffen Leonhardt
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LifeTAix GmbH
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LifeTAix GmbH
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    • A61B5/1455Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • A61B5/14551Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
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    • A61B5/7207Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts
    • A61B5/721Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts using a separate sensor to detect motion or using motion information derived from signals other than the physiological signal to be measured

Abstract

The multi-model multi-sensor device has sensors for simultaneous capacitive and optoelectronic detection and monitoring of significant physiological signals. The sensor functionalities or sensor partitions integrated into each other inside a multi-sensor contain an electrical and an optoelectronic device. The electrical and an optoelectronic device enables a simultaneous capacitive measurement of an electric field and a photoplethymographic measurement of light scattering of the dermal blood volume pulse or the material between sensor and patient.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine multimodale Sensorvorrichtung zur kontaktlosen, ortsselektiven Erfassung und Überwachung von wichtigen physiologischen Signalen des ruhenden oder aktiv tätigen Menschen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a multimodal sensor device for contact-free location-selective detection and monitoring of important physiological signals of the dormant or active working people according to the preamble of claim 1.
  • Vor allem in Krankenhäusern auf Stationen niedriger bis mittlerer Überwachungsstufe, bei der Therapie chronisch Kranker (z. B. während der Dialyse) aber auch in der Betreuung von Patienten im häuslichen Umfeld (z. B. zur Detektion von Atemaussetzern und Stress bei Schlafapnoe oder bei Säuglingen mit unreifer Atmungsregulation), findet heutzutage nur eine intermittierende punktuelle bzw. gar keine Überwachung der Vitalparameter durch Personal oder Angehörige statt. Especially in hospitals stations low to medium level of vigilance, in the treatment of chronically ill patients (eg., During dialysis) but also in the care of patients in their home environment (eg. As for the detection of apnea and stress in sleep or infants with immature respiratory control), will now take only an intermittent occasional or no vital signs monitoring by staff or relatives. Es gibt zwar Sensoren, die eine kontinuierliche Überwachung ermöglichen würden, allerdings benötigen diese immer eine mechanische und elektrisch leitfähige Fixierung am Patienten und sind mit störender Verkabelung verbunden. Although there are sensors that would allow continuous monitoring, but these always require a mechanical and electrically conductive attachment to the patient and connected to disruptive wiring. Zusätzlich können z. In addition, z can. B. durch Klebelektroden Hautirritationen auftreten. B. occur through adhesive electrodes skin irritations. Kontaktlose Messtechniken, die auf unterschiedlichen physikalischen Effekten beruhen, befinden sich momentan noch in der Entwicklung, wobei das größte Problem die erhöhte Sensitivität für Artefakte aufgrund der kontaktlosen Messtechnik ist. Contactless measurement techniques based on different physical effects, are currently still in development, the biggest problem is the increased sensitivity to artifacts due to the non-contact measurement technology. Diese Artefakte stellen aber, wenn sie als solche erkannt und z. These artifacts provide when they recognized as such and such. B. als „bewegungsgestört” angezeigt würden, für viele Anwendungen kein grosses Problem dar, da es sich bei den skizzierten Anwendungsszenarien häufig nicht um Hoch-Risiko-Patienten handelt und Zeitabschnitte ohne brauchbare Messsignale tolerierbar wären, dh eine reduzierte Sensitivität bei sehr hoher Spezifität erscheint in diesen Fällen akzeptabel. As would "movement disturbed" is displayed as, for many applications no big problem because it is often not dealing with high-risk patients in the outlined application scenarios and time periods with no useful measurement signals would be tolerable, ie a reduced sensitivity at very high specificity appears acceptable in these cases.
  • Die robuste, kontaktlose (dh es wird kein galvanischer Kontakt zur Haut benötigt) und automatische kontinuierliche Überwachung könnte eine Verschlechterung des Gesundheitszustandes auch auf Stationen niedriger Überwachungsstufe oder im häuslichen Umfeld frühzeitig detektieren, so dass rechtzeitig mit einer adäquaten Therapie reagiert und Folgekosten gesenkt werden können. The robust, contactless (ie there is no need for galvanic contact with the skin) and automatic continuous monitoring could detect a decline in health at an early stage on stations lower monitoring stage or in the home setting, follow-up costs can be reduced so that time responded with an adequate therapy and.
  • In den letzten Dekaden sind eine ganze Reihe von Vorrichtungen zur nichtinvasiven Erfassung verschiedener Vitalparameter des Menschen entwickelt worden. In recent decades, a number of devices have been developed for non-invasive detection of various vital parameters of man. Vorrichtungen, von denen bei der Formulierung des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ausgegangen wird, sind beispielsweise in der beigefügten Literaturauswahl zum Stande der Technik oder aus den Patentschriften Devices, one of which is considered in the formulation of the preamble of claim 1 are, for example, in the accompanying literature selection to the art or known from the patents DE 3100610.8 DE 3100610.8 (Blazek und Wienert, 1981), (Blazek and Wienert, 1981) DE 3609075.1 DE 3609075.1 (Schmitt und Blazek, 1986) und (Schmitt and Blazek, 1986) and DE 4226973.3 DE 4226973.3 (Blazek und Schmitt, 1992), bekannt. (Blazek and Schmitt, 1992), known. Alle diese Vorrichtungen (dh die Literaturauswahl als auch die obigen Patente) weisen Sensor-Datenerfassungskonfigurationen auf, welche wenigstens einen kapazitiven oder einen optoelektronischen Sensor beinhalten. All of these devices (ie, the selected literature as well as the above patents) have sensor data acquisition configurations which include at least one capacitive or opto-electronic sensor. Auch sind grundsätzlich bereits kombinierte Sensorkonfigurationen für Multiparameter-Monitoring bekannt (Chetelat, 2006), auch wenn diese nicht kontaktfrei ausgeführt sind. Also are basically already combined sensor configurations for multi-parameter monitoring known (Chetelat, 2006), even if they are not carried out without contact. Auf diese Druckschriften wird im Übrigen zur Erläuterung aller hier nicht näher beschriebenen Begriffe ausdrücklich verwiesen. To these documents is expressly made in other respects to the explanation of all terms not described in detail here.
  • Derzeitige in der Klinik eingesetzte Messtechniken zur Messung der Herzfrequenz (z. B. EKG, PPG) werden über Kabel und Elektroden mit dem Patienten verbunden. Current measuring techniques used in the clinic for measuring the heart rate (z. B. ECG, PPG) are connected via cables and electrodes with the patient. Damit sind diese Techniken zwar einfach und störungsarm zu realisieren, sind dafür aber mit häufigem Wechsel der Klebeelektroden verbunden, die Hautirritationen und Stress verursachen können. Thus, these techniques are simple and low interference to implement, are for it but is associated with frequent changes of adhesive electrodes that can cause skin irritation and stress. Dazu kommt eine Minderung der Bewegungsfreiheit durch die Kabel. In addition, a reduction of freedom of movement through the cable.
  • Eine Messtechnik zur kontaktfreien Ableitung des EKGs wurde bisher im klinischen Alltag noch nicht etabliert. A measurement technique for non-contact electrocardiographic monitoring has not yet been established in clinical practice. Ähnlich verhält es sich mit der Temperaturmessung. The situation is similar with the temperature measurement. Es gibt zwar nichtinvasive Oberflächentemperatursensoren zur Messung der Hauttemperatur, allerdings verfügen diese Sensoren nicht über eine Fehlererkennung, so dass z. While there are non-invasive surface temperature sensors for measuring the skin temperature, however, these sensors do not have a fault detection, so that for. B. die Messwerte eines Sensors, der den Kontakt zur Haut verloren hat, nicht als Artefakt bewertet wird. B. is not rated the measured values ​​of a sensor which has lost contact with the skin as an artifact.
  • Kommerziell verfügbar sind auch mehrere Messsysteme, die über eine im Bett integrierte Druck- oder Beschleunigungsmessung ein Atem- und Pulssignal ohne Kabelverbindung zum Patienten ableiten können. Commercially available are also several measuring systems which can derive a breathing and pulse signal without a cable connection to the patient via a bed in the integrated pressure or acceleration measurement. Als Beispiele wären hier das Gerät ANGELCARE von BébéSounds, Tommee Tippee, LifeBed von Hoana Medical Inc. oder NB Vital Sign System von netblue zu nennen. As examples might be mentioned here by netblue the device ANGELCARE of BébéSounds, Tommee Tippee, LifeBed of Hoana Medical Inc. or NB Vital Sign System. Allerdings unterscheiden sich alle bei diesen Geräten verwendeten Sensorkonzepte deutlich von der erfindungsgemäßen Lehre der hier beschriebenen Multisensor-Vorrichtung unter anderem in Hinblick auf das zugrunde liegende kombinierte, voneinander unabhängige physikalische Prinzip und die ortsselektive Erfassung der physiologischen Signale. However, all sensor concepts used in these devices differ significantly from the inventive teachings described herein multisensor device, among other things with regard to the underlying combined, independent physical principle and the site-selective detection of the physiological signals.
  • In der Literatur finden sich vielfältige Veröffentlichungen zur kontaktfreien Ableitung des Elektrokardiograms mittels kapazitiven Elektroden ( diverse publications noncontact derivative of Elektrokardiograms be found in the literature (using capacitive electrodes ; ; ) und auch Ansätze der Artefakt-Detektion mit zusätzlichen Signalen wie z. ) And approaches the artifact detection with additional signals such. B. eine Messung der Koppelimpedanz ( As a measurement of the coupling impedance ( ), mit Hilfe von Beschleunigungssensoren ( (), By means of acceleration sensors ) oder mittels eines integrierten Laserinterferometers zur Bewegungsdetektion ( () Or by means of an integrated laser interferometer for movement detection ). ). Die isolierte Messung des Pulses mittels infrarotem Licht durch Kleidung hindurch wurde in ( The isolated measurement of the pulse by means of infrared light through clothing was converted to ( ) vorgestellt. ) presented.
  • Die Erfindung beschreibt einen hochintegrierten multimodalen Sensor, der kapazitiv elektrische Felder (z. B. das EKG, aber auch andere Biopotentiale wie das EMG oder EEG oder künstlich eingekoppelte Felder), optional die Oberflächentemperatur und gleichzeitig mittels eines optischen Sensorteils Relativbewegungen zwischen Sensor und Patient sowie volumetrisch herz- und atemsynchrone Blutvolumenschwankungen messen und somit Artefakte identifizieren kann. The invention relates to a highly integrated multi-modal sensor, the capacitive electric fields (eg. As the ECG, but also other biopotentials such as the EMG or EEG or artificially injected fields), optionally, the surface temperature and at the same time by means of an optical sensor part relative movements between the sensor and the patient, and volumetrically measure heart and respiratory synchronous blood volume fluctuations and thus can identify artifacts. Der optische Sensorteil besteht aus mindestens einer oder mehreren frequenzselektiven Lichtquellen (Sender) mit gleicher und/oder unterschiedlicher Messwellenlänge, die gezielt Licht in das Gewebe einkoppeln, und mindestens einem Lichtdetektor (Empfänger), der das aus den Tiefen des Gewebes zurück zur Hautoberfläche gestreute Licht wieder empfängt. The optical sensor portion consists of at least one or more frequency-selective light sources (channels) having the same and / or different measurement wavelength which couple selectively light in the tissue, and at least one light detector (receiver), where the from the depths of the tissue scattered back to the skin surface light receives again. In dem optischen Signal kann auch der Puls detektiert werden, wenn keine Bewegung vorhanden ist. In the optical signal and the pulse can be detected when there is no motion. Erfindungsgemäß wird Licht des sichtbaren oder infraroten Frequenzspektrums verwendet, da dieser Wellenlängenbereich sehr tief in menschliches Gewebe eindringen und somit mit dem Pulssignal moduliert werden kann. According to the invention the light of the visible or infrared frequency spectrum is used, since this range of wavelengths penetrate very deeply into human tissue and thus can be modulated with the pulse signal. Durch das Pulssignal lässt sich zusätzlich etwas über die Perfusion aussagen und in Kombination mit dem EKG kontaktfrei die Puls-Transit-Zeit bestimmen, wodurch Rückschlüsse auf den Blutdruck möglich werden. By the pulse signal can be also say something about the perfusion and non-contact determine the pulse transit time in combination with the ECG, making conclusions on blood pressure are possible. Wird Licht mit zwei unterschiedlichen Wellenlängen verwendet, so lässt sich auch die lokale Sauerstoff-Sättigung des Blutes bestimmen. Is light having two different wavelengths, then the local oxygen saturation of the blood can be determined. Bei mehreren Lichtquellen oder mehreren Lichtdetektoren können die Abstände zwischen den einzelnen Quellen und Detektoren unterschiedlich weit sein, um gleichzeitig Signale aus unterschiedlichen Gewebetiefen auswerten zu können. In case of several light sources or a plurality of light detectors, the distances between the individual sources and detectors may vary widely, to evaluate signals from different tissue depths simultaneously.
  • Da die Artefakte in der kapazitiven EKG-Messung vor allem durch triboelektrische Effekte an Grenzflächen von zwei zu einander beweglichen Materialien hervorgerufen werden, die aus Relativbewegungen des Sensors zur Oberfläche resultieren (sowohl laterale Bewegungen als auch Abstandsänderungen, siehe hierzu Since the artifacts in the ECG capacitive measurement are caused primarily by triboelectric effects at interfaces of two mutually movable materials resulting from relative movement of the sensor to the surface (both lateral movements and changes in distance, cf. ), eignet sich der optische Sensor ideal zur Erkennung dieser Bewegungen, da das Licht auch durch Kleidung hindurch scheint und somit. ), The optical sensor is ideal for the detection of these movements, as the light shines even through clothing, and thus. auch Bewegungen an tiefer liegenden Schichten detektieren kann. can also detect movements in underlying layers. Da die Artefakt-Detektion optisch geschieht, korreliert das Messsignal zwar mit den Störungen, aber nicht mit dem zu messenden elektrischen Elektrokardiogramm, was für die Artefakt-Detektion und -Kompensation sehr wichtig ist. Since the artifact detection is done visually, the measurement signal correlated with the true disorders, but not with the measured electrical electrocardiogram, which is very important for artifact detection and compensation.
  • Werden mehrere Sensoren in einem Array in eine Matratzenauflage integriert, so ermöglichen diese Sensoren die Auswahl des am besten an den Patienten angekoppelten Sensors und somit die Messung eines sehr guten EKG-Signals. If several sensors are integrated in an array in a mattress, these sensors allow the selection of the best sensor coupled to the patient and thus the measurement of a very good ECG signal. Die Diskriminierung der Sensoren kann entweder mittels eines künstlich in den Patienten eingespeisten elektrischen Signals oder über das Vorhandensein eines optischen Pulssignals erfolgen. The discrimination of the sensors can be done either by means of an artificially injected into the patient or electrical signal about the presence of an optical pulse signal.
  • Typische Anwendungsorte sind Inkubatoren, Wärmebettchen, Kinderbetten, Krankenhausbetten und -liegen (z. B. OP- oder Dialyse-Liegen) oder häusliche Bett-Matratzen, aber auch spezielle Arbeitskleidung (wie beispielsweise Bekleidung für Leistungssportler, Rettungsdienste oder Astronautenbekleidung), sowie die Integration in Büro-, Flugzeug- oder Autositze. Typical application sites are incubators, Wärmebettchen, cribs, hospital beds and loungers (z. B. surgical or dialysis chairs) or domestic bed mattresses, as well as special work clothes (such as clothing for athletes, rescue services or astronauts clothing), as well as integration in office, plane or car seats.
  • Die Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf die Integration und Fusion von zwei Einzel-Sensoren (kapazitive elektrische Feld-Messung und optische Bewegungs- und Pulsdetektion sowie daraus abgeleitet die Sauerstoffsättigung) und optional einer Temperaturmessung in einen Sensor zur multimodalen Messung von wichtigen physiologischen Parametern mit Artefakterkennung. The invention mainly refers to the integration and fusion of two individual sensors (capacitive electric field measurement and optical motion and pulse detection and therefrom the oxygen saturation derived), and optionally a temperature measurement in a sensor for multimodal measure important physiological parameters with artifact detection.
  • Der Neuigkeitswert der Erfindung liegt auch in der erstmalig gebotenen Möglichkeit, mittels eines multimodalen Sensorkonzepts mehrere voneinander unabhängige physiologische Signale kontaktfrei zu messen und gleichzeitig mittels eines optischen Verfahrens eine Art Plausibilitätsprüfung durchführen zu können bzw. Artefakte zu erkennen. The novelty of the invention lies in the possibility offered for the first time to measure by means of a multi-modal sensor concept several independent physiological signals without contact and at the same time be able to perform a kind of plausibility check by means of an optical method or to detect artifacts. Dadurch kann ein Multisensor-Array aus Sensoren aufgebaut werden, aus dem dann automatisch die beste Elektrode bzw. die beste Elektrodenkombination für eine optimale Signalerfassung ausgewählt werden kann. Characterized sensors can be constructed from a multi-sensor array that automatically select the best electrode or the best combination of electrodes may be selected for optimal signal acquisition from then. Ferner wird keine manuelle Positionierung mehr benötigt, da bei einem Multisensor-Array eine automatische unüberwachte Elektrodenauswahl getroffen werden kann. Furthermore, no manual positioning more is needed because an automatic unsupervised electrode selection can be made with a multi-sensor array. Da beispielsweise die Herzfrequenz sowohl aus dem optischen als auch aus dem elektrischen Signal bestimmt werden kann, wird dadurch Redundanz hinzugefügt, welche die Robustheit der Messung weiter erhöht. For example, since the heart rate can be determined from both the optical and from the electrical signal, characterized redundancy is added, which further increases the robustness of the measurement. Umgekehrt könnte diese erhöhte Robustheit auch zur Unterdrückung bzw. Erkennung von Artefakten bei der Sauerstoffsättigungsmessung benutzt werden, wenn in dem optischen Sensor mindestens zwei unterschiedliche Wellenlängen benutzt werden. Conversely, this increased robustness could also be used to suppress or identification of artifacts in the oxygen saturation measurement when at least two different wavelengths are used in the optical sensor.
  • Im Falle der Temperaturmessung verhält es sich ähnlich. In the case of temperature measurement, it is similar. Ist in dem optischen Signal ein Puls zu erkennen, so kann von einer stabilen Wechselwirkung mit der Haut ausgegangen werden, so dass die gemessene Elektroden-Temperatur mit hoher Wahrscheinlichkeit auch der Hauttemperatur entspricht. Is in the optical signal, a pulse can be seen, it can be assumed that a stable interaction with the skin, so that the measured electrode temperature with high probability corresponds to the skin temperature. Treten Artefakte auf, kann abhängig von der thermischen Masse des Sensors der Zeitbereich markiert werden, der vermutlich durch die Bewegung eine gestörte Temperaturmessung darstellt. Contact artifacts can be marked dependent on the thermal mass of the sensor of the time domain, which probably represents a disturbed by the movement of the temperature measurement.
  • Die Veröffentlichung von Feddes et al. The publication of Feddes et al. ( ( ) kommt dieser Erfindungsmeldung am nächsten, da mittels eines in die kapazitive Elektrode integrierten „Laser Self-Mixing Interferometry” Sensors eine Relativbewegung des kapazitiven Sensors zur Oberfläche gemessen werden kann. ) Comes to this invention message on the next, as may be measured to the surface by means of a built-in capacitive electrode "Laser Self-Mixing Interferometry" sensor, a relative movement of the capacitive sensor. Dieser Aufbau unterscheidet sich aber von der Lehre dieser Erfindung in dem wesentlichen Merkmal, dass damit – aufgrund des physikalischen Wirkprinzips – kein Pulssignal gemessen werden kann und auch Bewegungen an weiter unten liegenden Kleidungsschichten nicht detektiert werden können. However, this structure differs from the teachings of this invention in the essential feature is that it - because of the physical working principle - no pulse signal can be measured and also movements to lower down layers of clothing can not be detected.
  • Die Veröffentlichung von Chetelat und Ko-Autoren ( The publication of Chetelat and co-authors ( ) bezieht sich zwar auf eine grundsätzlich ähnliche Sensorkonfiguration wie die in diesem Patentantrag beschriebene Konfiguration, allerdings wurden weder kapazitive Sensoren (sondern galvanisch gekoppelte Sensoren) noch mehrere Partitionen und auch nicht unterschiedliche Lichtquellen-Detektor-Abstände vorgestellt, so dass mit dem Prinzip diesser Autoren keine ortsaufgelöste und keine tiefenabhängige Messung möglich ist. ) Although it applies to a basically similar sensor configuration as the configuration described in this patent application, but neither capacitive sensors (but electrically coupled sensors) were still presented multiple partitions and even different light source-detector distances, so diesser with the principle authors no spatially resolved and no depth-dependent measurement is possible.
  • Die Integration mehrerer kontaktfreier Sensorprinzipien in einem integrierten Sensor und die Verwendung des optischen Signals als Artefakt-Detektion, wie sie hier auch geschützt werden soll, ist nach unserem Kenntnisstand bisher nicht Gegenstand von allen uns bekannten Veröffentlichungen anderer Arbeitsgruppen. The integration of multiple contact sensor principles in an integrated sensor and the use of the optical signal as an artifact detection as it should also be protected here has not object from all we know of Publications of other working groups, to our knowledge.
  • Der Vorteil des integrierten multimodalen Sensors gegenüber Standardsensoren liegt im Wegfall von leitenden Verbindungen (Kabeln) zwischen Messtechnik und Patient, der Reduzierung der benötigten Sensoren und der Erhöhung der Robustheit einer Messung. The advantage of the integrated multi-modal sensor compared to standard sensors is the elimination of conductive connections (cables) between the measuring equipment and the patient, the reduction of the required sensors and increase the ruggedness of a measurement. Durch Klebelektroden hervorgerufene Hautirritationen und zusätzliche Stresserscheinungen können außerdem vermieden werden, infolge der Einsparung von Wegwerfartikeln werden die Umwelt geschont und Kosten gespart. caused by adhesive electrodes skin irritations and additional stress symptoms can also be avoided due to the reduction of disposable articles the environment are protected and saved costs. Durch den kontaktlosen Ansatz der Messtechnik wird der Patient in keinster Weise behindert oder eingeschränkt. By the contactless approach of the measurement technology, the patient is inhibited or restricted in any way. Die Integration von optischen Sensoren und ggf. von Temperatursensoren in kapazitive Sensoren zur Messung von elektrischen Feldes zur Bestimmung der physiologischen Parametern hat den höchsten Neuigkeitswert und stellt damit den Hauptschutzanspruch für das Patent dar. The integration of optical sensors and possibly of temperature sensors in capacitive sensors for measuring the electric field to determine the physiological parameters has the highest novelty value and therefore represents the main protection claim for the patent.
  • Die Hauptaufgabe der Erfindung liegt darin, das oben Geschriebene erstmalig in Form einer einfach und kostengünstig realisierbaren Multisensor-Vorrichtung zur ortsaufgelösten, artefaktresistenten Überwachung von physiologischen Signalen umzusetzen. The main object of the invention is to implement the above-written for the first time in the form of a simple and cost feasible multisensor device for the spatially resolved, artifact-resistant monitoring of physiological signals.
  • Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. A solution of this object is characterized in claim. 1 Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der folgenden Ansprüche. Further developments of the invention are the subject of the following claims.
  • Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben, auf die im Übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. The invention is described below, without limiting the general inventive idea with reference to embodiments with reference to the drawings, with respect to the disclosure of all not explained in detail in the text details the invention is expressly referred to in the remainder.
  • Die geometrische Ausführung ist nicht eingeschränkt und ist in vielfältiger weise machbar, z. The geometrical configuration is not limited and can be done in many instance, for. B. oktogonaler Form, rotationssymmetrisch, achsensymmetrisch oder asymmetrisch. B. octagonal shape, rotationally symmetrical, axis-symmetrical or asymmetrical.
  • Es zeigen: Show it:
  • 1 1 den prinzipiellen Aufbau der Multisensor-Vorrichtung mit z. the basic structure of the multi-sensor device with z. B. oktogonaler Sensorform und schematischer Darstellung einer möglichen Aufteilung der einzelnen Sensorbereiche für kapazitative, optoelektronische und temperatursensitive Ableitung wichtiger physiologischer Signale, anschließender Signalvorverarbeitung und Datenverbindung zur externen Datenauswertung, B. sensor octagonal shape and schematic representation of a possible distribution of the individual sensor portions for capacitive, optoelectronic and temperature-sensitive derivative of important physiological signals, followed by signal conditioning and data connection to the external data analysis,
  • 2 2 eine zweites Realisierungsbeispiel des Multisensors mit verteilten elektrischen und optoelektronischen Sensorkomponenten, a second implementation example of the multi-sensor with distributed electrical and opto-electronic sensor components,
  • 3 3 ein drittes Realisierungsbeispiel des Multisensors mit kapazitiver Elektrode und optoelektronischen Sensorkomponenten, a third implementation example of the multi-sensor with capacitive electrode and optoelectronic sensor components,
  • 4 4 ein weiteres Realisierungsbeispiel des Multisensors mit verteilten optoelektronischen Sensorkomponenten, a further implementation example of the multi-sensor with distributed optoelectronic sensor components,
  • 5 5 das Gesamtsystem als Multisensor-Array mit einer zentralen Einheit, the overall system as a multi-sensor array with a central unit,
  • 6 6 mögliche Kombinationen mehrerer autarker Multisensor-Vorrichtungen zu einem in einem Sitz integrierten Multisensor-Array-Messsystem, possible combinations of several autonomous multi-sensor devices into an integrated seat in a multi-sensor array measurement system,
  • 7 7 typische Signalqualitäten von drei voneinander unabhängigen Biosignalqualitäten und Demonstration des messtechnischen Vorteils durch deren multivariate Analyse. typical signal qualities of three independent Biosignalqualitäten and demonstration of the technical advantage by measuring the multivariate analysis.
  • 1 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Messanordnung und deutet auch das Vorgehen bei deren bevorzugten Anwendung im Rahmen der funktionellen medizinischen Diagnostik an. schematically shows an embodiment of the measurement arrangement according to the invention and also indicates the procedure for its preferred application in the context of the functional medical diagnostics. Das Sensorgehäuse (S) ist in diesem Beispiel in Form eines flachen Zylinders aufgebaut, auf dessen Vorderseite (SV) sich verschiedene bioisignalempfindliche Sensorelemente befinden, die Rückseite (SR) ist aus einem elektrisch leitendem Material und dient z. The sensor housing (S) is constructed in this example in the form of a flat cylinder, on the front side (SV) is different bioisignalempfindliche sensor elements are, the back (SR) is made from an electrically conductive material and serves z. B. zur Schirmung oder der Einkopplung eines Hilfssignals. Example for shielding or the coupling of an auxiliary signal. Die vier Elektroden (E 1 –E 4 ) sind z. The four electrodes (E 1 -E 4) are, for. B. oktogonaler Form um die Sensormitte angeordnet, wo sich ein Temperatursensor (TSV) befindet; B. octagonal shape disposed around the sensor center where a temperature sensor is located (TSV); der zweite Temperatursensor (TSR) ist auf der Rückseite angeordnet, so dass Temperaturdifferenzen zwischen der körperzugewandten und -abgewandten Seite registriert werden können. the second temperature sensor (TSR) is arranged on the back, so that temperature differences between the body facing and -abgewandten side can be registered. In den Elektroden (E 1 –E 4 ), welche bevorzugt als kapazitive Elektroden dienen, sind jeweils 4 Öffnungen (O 1 –O 4 ), in welchen sich mittig vier optoelektronische Wandler befinden, in diesem Ausführungsbeispiel drei Lichtquellen (LQ 1 –LQ 3 ) und ein Lichtdetektor (LD 1 ). In the electrodes (E 1 -E 4), which preferably serve as the capacitive electrodes are each 4 openings (O 1 -O 4) in which the center four optoelectronic transducers are located, in this embodiment, three light sources (LQ 1 -LQ 3 ) and a light detector (LD 1). Die Lichtquellen sind bevorzugt als selektive Strahler (LED's) ausgeführt, die gezielt nacheinander oder gleichzeitig mit unterschiedlicher oder gleicher Schwerpunktwellenlänge das Messlicht über eine Schutzschicht (SS) in die Haut des Körpers (K) emittieren. The light sources are preferably carried out as a selective emitter (LED's) which emit selectively sequentially or simultaneously with different or the same center wavelength of the measuring light on a protective layer (SS) in the skin of the body (K). Über einen eigenen, in diesem Fall kabelgebundenen Datenkanal (DK) wird der Multisensor (S) mit einer Auswerteeinheit (AE) verbunden; A private, wired in this case, data channel (DK), the multi-sensor (S) connected to an evaluation unit (AE); an diese können auch weitere Multisensoren angeschlossen werden. to these, other multi-sensors can be connected. Gemäß dem als bekannt vorausgesetztem EKG-Signal-Ableitungsprinzip kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mit mehreren Multisensoren arbeiten, aber erstmalig alternativ auch nur mit einem einzigen auskommen kann, da in jedem Sensor wie aufgeführt mehrere Elektrodenpartitionen vorgesehen sein können. According to the vorausgesetztem known as ECG signal deriving principle, the inventive apparatus can operate with several multi-sensors, but can survive for the first time, alternatively also with only one, as in each sensor as depicted partitions a plurality of electrodes may be provided. Durch Differenzbildung von Potentialmessungen innerhalb eines Sensors sind dann nicht nur lokale EKG-Messungen, sondern auch Messungen anderer Biopotentiale, z. By forming the difference of potential measurements within a sensor are then not only local ECG measurements, but also measurements of other biopotentials, z. B. des EMGs, möglich. As the EMG, possible. Der Vorteil der lokalen EKG-Ableitung ist die Tatsache, dass der Patient z. The advantage of the local ECG lead is the fact that the patient z. B. nur an einer Stelle eine gute Ankopplung an den Sensor besitzt oder an nur einem Sensor nur sehr wenige Bewegungen aufweist, wodurch die Messqualität stark erhöht wird, da die Elektrode mit der besten Ankopplung gewählt werden kann und Artefakte reduziert werden. B. at one point only has a good coupling to the sensor or comprises only a sensor very few movements, whereby the measurement quality is greatly increased, since the electrode can be selected with the best coupling and artifacts are reduced. Lokale EMG-Messungen können bedeutsam sein, um lokale Muskelkontraktion zu messen und beispielsweise Muskelverspannungen zu detektieren. Local EMG measurements can be important to measure local muscle contraction and for example, to detect muscle tension.
  • 2 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensorkonfiguration. shows a second embodiment of the sensor configuration according to the invention. In diesem Fall befinden sich auf der aktiven Sensorseite (SV) ein Elektrodenpaar (E 1 , E 2 ), ein Lichtdetektor (LD), zwei Lichtquellenpaare ((LQ 1 und LQ 2 ) und (LQ 3 und LQ 4 )) und ein Temperatursensorpaar (TSV 1 , TSV 2 ). In this case are located on the active sensor face (SV) a pair of electrodes (E 1, E 2), a light detector (LD), two light source pairs ((LQ 1 and LQ 2) and (LQ 3 and LQ 4)) and a temperature sensor pair (TSV 1, TSV 2). Die hier nicht abgebildete Sensorrückseite ist bevorzugt ähnlich wie im Ausführungsbeispiel nach der Lehre der The sensor back not shown here is preferably similar to the embodiment of the teachings of 1 1 ausgebildet. educated.
  • 3 3 zeigt ein drittes Sensor-Ausführungsbeispiels mit einer kapazitiven Elektrode (E 1 ) und drei Lichtquellen (LQ 1 –LQ 3 ), welche um einen zentrisch angebrachten Lichtdetektor (LD 1 ) positioniert sind. shows a third sensor embodiment with a capacitive electrode (E 1) and three light sources (LQ 1 -LQ 3), which is a centrally mounted light detector (LD 1) are positioned.
  • 4 4 zeigt ein Foto eines weiteren Sensor-Ausführungsbeispiels mit einer Elektrode (E 1 ) und drei Lichtquellen (LQ 1 –LQ 3 ), welche um einen nicht zentrisch angebrachten Lichtdetektor (LD 1 ) positioniert sind. shows a photograph of a further sensor embodiment with an electrode (E 1) and three light sources (LQ 1 -LQ 3), which is a non-centrally mounted light detector (LD 1) are positioned. Da erfindungsgemäß erkannt wurde, dass aus unterschiedlichen Abständen zwischen einer Lichtquelle und einem Lichtdetektor vorteilhafte Zusatzinformationen zum Entstehungsort des Biosignals (tiefenselektive Blutvolumenpulsation in diesem Fall) oder des Artefakts ermittelt werden können, sind hier die Abstände zwischen den optoelektronischen Detektor-Quellen-Paaren (LD 1 -LQ 1 ), (LD 1 -LQ 2 ), (LD 1 -LQ 3 ) ungleich ausgebildet. Since it has been recognized according to the invention that advantageous additional information about the origin of the bio-signal (low selective Blutvolumenpulsation in this case) can be determined from different distances between a light source and a light detector or the artefact, the distances between the opto-electronic detector-source pair are here (LD 1 -LQ 1), (LD 1 -LQ 2), (LD 1 -LQ 3) is formed unequally.
  • 5 5 zeigt den Gesamtaufbau bestehend aus den partitionierten Multisensoren mit jeweils mehreren Elektroden (E), Lichtquellen (LQ) und Lichtdetektoren (LD) mit der dazugehörigen lokalen Elektronik und Signalverarbeitung (AE), einem Datenkanal (DK) und einer zentralen Elektronik, Logik bzw. Auswerteinheit (BC). showing the entire structure consisting of the partitioned multi-sensors each having a plurality of electrodes (E), light sources (LQ) and light detectors (LD) to the associated local electronics and signal processing (AE), a data channel (DK) and a central electronics, logic and evaluation unit (BC). Die verschiedenen Funktionalitäten (elektrische Feldmessung, Benutzung der Elektrode als Ausgang, optoelektronische Messung, Temperaturmessung) pro Partition (P) aber auch zwischen den Partitionen können alle einzeln benutzt, beliebig verschaltet (z. B. Summe, Differenz, parallel, seriell) und kombiniert werden, was durch die zugehörige lokale Auswerteeinheit geschieht (AE), die aber auch von den globalen Auswerteeinheit (BC) gesteuert werden kann. The various functionalities (electric field measurement, use of the electrode as an output, opto-electronic measurement, temperature measurement) per partition (P) and also between the partitions can all be used individually, any wired (for. Example, sum, difference, parallel, serial) and combined be what is done by the associated local evaluation unit (AE), but which can be also controlled by the global evaluation unit (BC).
  • 6 6 zeigt eine vorteilhafte Kombination von 9 Multisensoren (S 1 –S 9 ), die z. shows an advantageous combination of 9 Multi sensors (S 1 -S 9) z. B. in Form eines 3 × 3 Multisensor-Arrays in der Rückenlehne eines Sitzes eingebaut ist. B. incorporated in the form of a 3 x 3 multi-sensor arrays in the backrest of a seat. Jeder der Sensoren wird durch einen eigenen Datenkanal (DK1–DK9) an die gemeinsame Auswerteeinheit (AE) angeschlossen, von dort gezielt in eigenem Regime angesteuert und auch mit entsprechender elektrischer Energie versorgt. Each of the sensors is a separate data channel (DK1-DK9) to the common evaluation unit (AE) is connected, controlled by specifically there in its own regime and also supplied with appropriate electric power. Die Verbindung der zentralen Auswerteeinheit mit dem Bordcomputer (BC) außerhalb des Sitzes ist in diesem Ausführungsbeispiel in Form eines Funkkanals realisiert. The connection of the central evaluation unit with the onboard computer (BC) outside the seat is realized in this embodiment in the form of a radio channel.
  • In der In the 7 7 sind als Beispiel typische Zeitreihen des kapazitiv abgeleiteten differentiellen EKG-Potentialsignals zwischen zwei Multisensoren (cEKG) sowie der optoelektronisch abgeleiteten Photoplethysmogramme (PPG1) und (PPG2). are as example, typical time series of capacitively derived differential ECG signal potential between two multi-sensors (cEKG) and the photoplethysmographs optoelectronic derived (PPG1) and (PPG2). Zusätzlich ist hier auch die Betragssumme der beiden optischen Signale dargestellt (|PPG1| + |PPG2|), die in der Auswerteeinheit (AE) errechnet wurde. In addition, the amount sum of the two optical signals is shown here (| PPG1 | + | PPG2 |), which was calculated in the evaluation unit (AE). Es ist deutlich zu erkennen, dass die Artefakte in dem EKG-Signal mit den optischen Signalen detektiert werden können (Bereiche mit starker Änderung der Amplitude bei 10–15 s, um 25 s und zwischen 32 und 35 s), während in Bereichen ohne Bewegung auch im optischen Signal der dermale arterielle Blutvolumenpuls zu erkennen ist. It can be clearly seen that the artifacts can be detected in the ECG signal with the optical signals (areas with strong change in the amplitude at 10-15 s to 25 s and from 32 to 35 s), while in areas with no movement can also be seen in the optical signal of the dermal arterial blood volume pulse. Durch diese Redundanz kann erfindungsgemäß nun auch eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt werden. This redundancy also a plausibility check can now be carried out according to the invention. In dieser Beispielmessung wurde durch Kleidung (T-shirt und Pullover) hindurch gemessen. In this example, measurement by clothing (T-shirt and sweaters) was measured through.
  • In einem anderen Anwendungsbeispiel kann der erfindungsgemäße multimodale Sensor auch direkt auf die Haut gelegt und an ihr befestigt werden. In another application example of the multi-modal sensor of the invention can be placed directly on the skin and attached to her. Auch können die einzelnen Elektrodenpartitionen innerhalb eines einzigen Sensors genauso wie die Elektroden zwischen mehreren multimodalen Sensoren zusätzlich zur Registrierung von Muskelpotentialen (EMG) oder Gehirnpotentialen (EEG) verwendet werden. Also, the individual electrodes partitions can be used within a single sensor as well as the electrodes between a plurality of sensors in addition to the multimodal registration of muscle potentials (EMG) or brain potentials (EEG). Auch hier ermöglicht die Vorrichtung eine ortsaufgelöste Detektion von physiolgischen Parametern, kombiniert mit Bestimmung der Nervenleitgeschwindigkeit. Again, the device allows a spatially resolved detection of physiolgischen parameters, combined with the determination of nerve conduction. Für besondere Anwendungsszenarien können hochintegrierte Versionen von Multisensor-Vorrichtungen derart ausgebildet werden, dass die Auswerteeinheit (AE) direkt in das Multisensorgehäuse (S) integriert wird; For special application scenarios highly integrated versions of multi-sensor devices may be designed such that the evaluation unit (AE) directly into the multi-sensor housing (S) is integrated; die Kommunikation jedes einzelnen Multisensors mit der Zentralen Auswerteeinheit (BC) geschieht in diesem Fall vorzugsweise drahtlos. the communication of each multi-sensor with the central evaluation unit (BC) is done in this case is preferably wirelessly.
  • Um eine elektrische Messung der Ankopplung oder eine kapazitive Bioimpedanzmessung durchführen zu können, können einzelne Partitionen oder die Sensorrückseite auch als aktiv getriebener Ausgang geschaltet werden. In order to perform an electrical measurement of the coupling or capacitive bio-impedance measurement, individual partitions or the sensor rear side can also be connected as active-driven output.
  • Auswahl von Literaturhinweisen zum Stand der Technik Selection of references to the art
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  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Claims (22)

  1. Multimodale Multisensor-Vorrichtung mit Sensoren zur gleichzeitigen kapazitativen und optoelektronischen Erfassung und Überwachung von wichtigen physiologischen Signalen, bestehend aus einer rechnergesteuerten, kontaktlosen und ortsaufgelösten Erfassung und Überwachung von wichtigen physiologischen Parametern einer ruhenden oder aktiven Person als kontinuierliches funktionelles und von Bewegungsartefakten befreites Abbild seiner Herz-, Atmungs-, Gehirn- und Skelettmuskelaktivität, dadurch gekennzeichnet , dass die innerhalb eines Multisensors ineinander integrierte Sensorfunktionalitäten oder Sensorpartitionen mindestens eine elektrische und eine optoelektronische Vorrichtungen beinhalten, die einzeln oder im Verbund mit anderen Multisensoren eine gleichzeitige kapazitive Messung eines elektrischen Feldes und eine photoplethysmographische Messung der Lichtstreuung des dermalen Blutvolumenpulses oder des Materials zwischen Sensor und Patient ermöglichen, wobei durch kombinierte An Multimodal multi-sensor device with sensors for simultaneous capacitive and optoelectronic detection and monitoring of important physiological signals consisting of a computer controlled, noncontact and spatially resolved detection and monitoring of important physiological parameters of a dormant or active person as a continuous functional and motion artifacts liberated image of his heart , respiratory, brain and skeletal muscle activity, characterized in that the mutually integrated within a multi-sensor sensor functionalities or sensor partitions include at least one electrical and optoelectronic devices, which individually or in combination with other multi-sensors a simultaneous capacitive measurement of an electric field and a photoplethysmographic measurement allow the light scattering of the dermal blood volume pulse or of the material between the sensor and the patient, wherein by combined to alyse der einzelnen verteilen Signale Signalredundanzen oder Artefakte erkannt werden können. alyse the individual distributing signals Signal redundancies or artifacts can be detected.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Sensortemperatur oder die sensornahe Temperatur und/oder die Temperatur auf der Rückseite des Sensors gemessen wird. Device according to claim 1, characterized in that in addition the sensor temperature or near-sensor temperature and / or the temperature on the back of the sensor is measured.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Multisensor in mindestens zwei elektrische Partitionen unterteilt ist, die jeweils nach Anspruch 1 aufgebaut sind und beliebig zusammen verschaltet werden können. Device according to claim 1, characterized in that the multi-sensor is divided into at least two electrical partitions, each constructed according to claim 1 and any can be connected together.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Sensortemperatur oder die sensornahe Temperatur und/oder die Temperatur auf der Rückseite des Sensors gemessen wird. Device according to claim 3, characterized in that in addition the sensor temperature or near-sensor temperature and / or the temperature is measured on the back of the sensor.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingänge oder die Sensorrückseite auch als Ausgang zur kapazitiven Einspeisung von Strom oder Spannung verendet werden können, um z. Device according to claim 1-4, characterized in that the inputs or the rear sensor can be died as a starting for the capacitive infeed of current or voltage to z. B. eine kapazitive Bioimpedanzmessung zu ermöglichen. As to allow a capacitive bioimpedance.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Multisensoren eine lokale Elektronik, Datenerfassung und Steuerung vorhanden sind. Device according to claim 1-5, characterized in that a local electronics, data acquisition and control are present within the multi-sensors.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Vorrichtungen nach Anspruch 1–6 in einem Multisensor-Array kombiniert werden. Device according to claim 1-6, characterized in that at least two devices are combined according to claims 1-6 in a multi-sensor array.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass das Multisensor-Array mit einer globalen Steuereinheit verbunden wird. Device according to claim 1-7, characterized in that the multi-sensor array is connected to a global controller.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich in jedem der verwendeten Multisensoren mindestens eine Sensorpartition mit mindestens einem Lichtdetektor und mindestens einer selektiven Lichtquelle befindet, wobei der Abstand zwischen den Lichtdetektoren und den einzelnen Lichtquellen gleich ist. Device according to claim 1 to 8, characterized in that at least one sensor partition is located in each of the multi-sensors that are used with at least one light detector and at least one selective light source, the distance between the light detectors and each of the light sources is the same.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich in jedem der verwendeten Multisensoren mindestens eine Sensorpartition mit mindestens einem Lichtdetektor und mehreren selektiven Lichtquellen oder mindestens einer selektiven Lichtquelle und mehreren Lichtdetektoren befindet, wobei der Abstand zwischen den einzelnen Lichtquellen und den einzelnen Lichtdetektoren unterschiedlich ist, so dass verschiedene Erfassungstiefen des dermalen Blutvolumenpulses gezielt erreicht werden, aber auch Eigenschaften des Stoffes zwischen Sensor und Haut charakterisiert werden können. Device according to claim 1 to 8, characterized in that at least one sensor partition is located in each of the multi-sensors that are used with at least one light detector and a plurality of selective light sources or at least one selective light source and plurality of light detectors, wherein the distance between the individual light sources and the individual light detectors different is such that different depths of the detection dermal blood volume pulse are specifically achieved, but also properties of the substance between the sensor and the skin can be characterized.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem der verwendeten Multisensoren frequenzselektive Lichtquellen als LEDs ausgebildet sind, die in ausgesuchtem Wellenlängenbereich im sichtbaren und nahen Infrarotbereich des Spektrum das Messlicht ausreichender Intensität emittieren. Device according to claim 1 to 10, characterized in that in each of the multi-sensors used frequency selective light sources are designed as LEDs that emit the measuring light of sufficient intensity in carefully selected wavelength range in the visible and near infrared region of the spectrum.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen in jedem der verwendeten Multisensoren zeitselektiv angesteuert werden. Device according to claim 1 to 10, characterized in that the light sources are driven time-selectively in each of the multi-sensors used.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen in jedem der verwendeten Multisensoren an wahlweise gleichen oder verschiedenen Schwerpunktwellenlängen das Messlicht emittieren. Device according to claim 1 to 10, characterized in that the light sources in each of the multi-sensors that are used to selectively emit the same or different center wavelengths, the measuring light.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen in jedem der verwendeten Multisensoren an solchen Schwerpunktwellenlängen das Messlicht emittieren, dass eine transkutane Bestimmung der dermalen arteriellen Sauerstsättigung ermöglicht wird. Device according to claim 1 to 10, characterized in that the light sources emit the measuring light in each of the multi-sensors that are used in such centroid wavelengths that transcutaneous determination of the dermal arterial Sauerstsättigung is made possible.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im funkgestörtem Scenario, in welchem die Erfassung der körpereigenen elektrischen Felder nicht sicher möglich wird, das reine optoelektronische Arbeitsregime zur Erfassung von bestimmter physiologischer Signale eingestellt wird, wobei die Elektroden an der Vorderseite des Multisensors mit der metallischen Beschichtung der Sensorrückseite zusammengeschaltet werden und als Abschirmung des Sensors dienen. Device according to claim 1 to 10, characterized in that in funkgestörtem scenario, in which the detection of the endogenous electric fields is not certainly possible, the pure optoelectronic work regime is set for the detection of certain physiological signals, wherein the electrodes on the front side of the multi-sensor with the metallic coating of the sensor rear side are connected together and serve as a shield of the sensor.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem der verwendeten Multisensoren die Partitionen zusätzlich zu einer ortsaufgelösten Ableitung anderer Biopotentiale, z. Device according to claim 1 to 10, characterized in that in each of the multi-sensors that are used in addition to the partitions a spatially resolved derive other biopotentials, z. B. eines elektromyographischen Signals, verwendet werden können. As an electromyographic signal may be used.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem der verwendeten Multisensoren zumindest eine Sensorpartition mit mindestens einem Temperatursensor-Paar vorhanden ist. Device according to claim 1 to 10, characterized in that in each of the multi-sensors that are used at least one sensor partition with at least one temperature sensor pair is present.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein mehrere Sensorpartitionen einzelne Partitionen in beliebiger Weise zusammengeschaltet werden können, so dass entweder lokale Potentialdifferenzen gemessen werden können, oder eine größere Elektrodenfläche für eine bessere Ankopplung gewählt werden kann. Device according to claim 1 to 10, characterized in that in the presence of a plurality of sensor partitions individual partitions can be connected together in any desired manner, so that either local potential differences can be measured, or a larger electrode surface for a better coupling can be selected.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 1–18, dadurch gekennzeichnet, dass in der Datenerfassung- und Steuereinheit aus der ortsverteilten Signalanalyse (z. B. Korrelationsanalyse) der voneinander unabhängigen physiologischen Signale Signalredundanzen gesucht werden und diese zur Minimierung der Bewegungsartefakte herangezogen werden. Apparatus according to claim 1-18, characterized in that in the data acquisition and control unit from the stationarily distributed signal analysis (eg. B. correlation analysis) to search the independent physiological signals signal redundancies, and these are used to minimize motion artifacts.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 1–19, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalkommunikation zwischen dem Multisensor und der Datenerfassungs- und Steuereinheit über einen kodierten Datenkanal abläuft, wobei dieser Datenkanal als kabelgebunden oder alternativ mit integrierten Funkmodulen als kabellos ausgebildet wird. Apparatus according to claim 1-19, characterized in that the signal communication between the multi-sensor and the data acquisition and control unit via a channel encoded data expires, said data channel is a wired or alternatively formed with integrated radio modules as wireless.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Multisensor-Array in die Rückenlehne eines Sitzes (z. B. Auto-, LKW-, Flugzeug- oder Pilotensitz) integriert wird und die erfassten physiologischen Signale beispielsweise zum Monitoring verwendet werden. Device according to claim 1 to 20, characterized in that the multi-sensor array in the backrest of a seat (z. B. car, truck, aircraft or the pilot's seat) is integrated and the physiological signals detected for example be used for monitoring.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Multisensor-Array in eine Bett-, eine Matratze bzw. eine Matratzenauflage oder eine OP-Liege integriert wird und die erfassten physiologischen Signale zur kontaktlosen Überwachung bzw. Langzeitüberwachung des Patienten herangezogen werden. Device according to claim 1 to 20, characterized in that the multi-sensor array in a bed, a mattress and a mattress pad or a surgical bed is integrated and the detected physiological signals for contactless monitoring or long-term monitoring of the patient are used.
DE201110112226 2011-08-30 2011-08-30 Multi-model multi-sensor device for contact-less detection and monitoring of physiological signals of resting or active working people, has sensors for simultaneous capacitive and optoelectronic detection of physiological signals Withdrawn DE102011112226A1 (en)

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