DE102013001553A1

DE102013001553A1 - Method for determining vital parameters of human body by device, particularly smart device, involves recording sequence of individual image data of single limited area of skin of human body by optical recording unit

Info

Publication number: DE102013001553A1
Application number: DE201310001553
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2014-07-31

Abstract

The method involves recording a sequence of individual image data of a single limited area of the skin (30) of the human body by an optical recording unit (11). The image data is evaluated. The vital parameters of the human body are determined from the image data by a computing unit (12). A pulse wave transit time is determined, when the area of the skin reproduced in the individual image data is divided in the tiles. Independent claims are included for the following: (1) a device for determining vital parameters; (2) a method for authenticating a person; and (3) a method for identifying a reaction of a person.

Description

Die Erfindung zur Messung von Vitalparametern wie Blutdruck, Puls, Atmung, Sauerstoffsättigung mittels RR-Intervall und Pulswellenlaufzeit, sowie einer Identitätserkennung, mit handelsüblichen Kameras für Video und oder Einzelbilder, Vorzugweise in einem Smartphone und Folgesystemen und deren verbundenen Geräten, besteht optional aus einer Funkeinheit, einer Speichereinheit, einer Recheneinheit, einer oder mehreren Kameras für Video- und oder Einzelbilder und einer oder auch mehreren Beleuchtungseinheiten, mit einer oder auch mehreren Wellenlängenmessungen, wie zum Beispiel vorzugsweise in einem Smartphone oder auch nachfolgenden Systemen, wie Brille oder Uhr, vorhanden.The invention for the measurement of vital parameters such as blood pressure, heart rate, respiration, oxygen saturation by means of RR interval and pulse wave transit time, as well as identity recognition, with commercially available cameras for video and or frames, preferably in a smartphone and sequential systems and their associated devices, optionally consists of a radio unit , a memory unit, a computing unit, one or more cameras for video and / or single images and one or more illumination units, with one or more wavelength measurements, such as preferably in a smartphone or subsequent systems, such as glasses or clock available.

Eigene Vitalparameter wie Blutdruck, Puls, Atmung, Sauerstoffsättigung und auch die Werte Dritter (Familienangehörige und Freunde), finden immer mehr Beachtung in großen Kreisen der Menschen. Diese Daten geben gewissermaßen auch Auskunft über das Befinden und der jeweiligen Leistungsfähigkeit von Menschen. Sie sind bereits heute ein Bewertungsindikator für Versicherungen und Kalkulationsmittel für politische Entscheidungen. Diese Daten können gleichzeitig Motivationsmittel und Grundbestandsaufnahmen für die sportliche Leistungsfähigkeit sein, und auch Tendenzen aufzeigen.Own vital signs such as blood pressure, heart rate, breathing, oxygen saturation and also the values of third parties (family members and friends), are gaining more and more attention in large circles of people. To a certain extent, these data also provide information about how people feel and how they perform. They are already today an evaluation indicator for insurance policies and calculation tools for political decisions. These data can be both motivation and basic inventory for athletic performance, and also show tendencies.

Die berührungsfreien Messungen von Vitaldaten mittels Kamera und Bilderauswertung ist gegenüber herkömmlichen Messmethoden und Systemen schneller, einfacher, praktikabler.Non-contact measurements of vital data using a camera and image analysis are faster, easier, and more practicable compared to conventional measuring methods and systems.

Blutdruck- und Pulsmessungen, Atmung, Sauerstoffsättigung, werden unterschiedlich gemessen. Die Riva Rocci Methode, für die Blutdruckmessung, ist die zur Zeit etablierteste Lösung und in der medizinischen Anwendung seit Jahrzenten in der heutigen Form am Markt. Sie ist nichtinvasiv und wird unblutig gemessen. Genauerer Werte erhält man durch eine invasive und blutige Messung.Blood pressure and pulse measurements, respiration, oxygen saturation are measured differently. The Riva Rocci method, for blood pressure measurement, is currently the most established solution and in the medical application for decades in its current form on the market. It is non-invasive and is measured bloodlessly. More accurate values are obtained by an invasive and bloody measurement.

Die nicht invasive Messung erfolgt am häufigsten am Oberarm mit einer Luftmanschette. Geräte für den Endverbraucher werden meistens zur Messung am Handgelenk verkauft. Die Preise für beide Gerätetypen sind in den vergangenen Jahren stark gesunken. Durch diesen Preisverfall hat gleichzeitig die Kontrolle der eigenen Vitalwerte zugenommen.Non-invasive measurement is most commonly performed on the upper arm with an air cuff. Devices for the end user are usually sold for measurement on the wrist. The prices for both types of devices have dropped sharply in recent years. At the same time, the control of one's own vital signs has increased as a result of this drop in prices.

Die Menschen sind zu Ihren jeweiligen Grenzwerten und dem damit verbundenen Leistungsvermögen informierter als noch vor Jahren. Detaillierte Zusammenhänge stellen heute bei den unterschiedlichen Generationen kein Problem mehr dar.People are more informed about their respective limits and associated performance than they were years ago. Detailed relationships are no longer a problem for the different generations.

Der Bedarf nach mehr Information zu den eigenen Vitaldaten wächst.The need for more information about your own vital signs is growing.

Pulsmessgeräte werden als Kassenschlager, mittlerweile nicht mehr nur im Fachhandel, verkauft. Auch diese Geräte findet man derzeit schon bei den Discountern. Ein Preisverfall ist auch bei diesen Geräten zu verzeichnen. Mit der Integrationen von zusätzlichen Informationen rund um den eigenen Körper, sowie Auswertungsprogrammen, wird die Käuferschicht beworben.Heart rate monitors are being sold as box office hits, meanwhile no longer only in the specialized trade. These devices are currently found at the discounters. A drop in prices is also recorded with these devices. With the integration of additional information around the own body, as well as evaluation programs, the buyer layer is advertised.

Die Erfindung bezieht sich auf die alltägliche Blutdruck- und Pulsmessung, ohne die Nutzung bekannter und im Alltag gebräuchlichen Blutdruckmanschetten am Oberarm, oder Handgelenk sowie der Atmung, Sauerstoffsättigung. Diese alltägliche und bekannte Meßmethode, Beispielsweise für den Blutdruck, wird als Riva Rocci, auch abgekürzt RR (nicht zu verwechseln mit dem RR-Intervall), bezeichnet.The invention relates to the daily blood pressure and pulse measurement, without the use of known and commonly used in everyday blood pressure cuffs on the upper arm, or wrist and breathing, oxygen saturation. This everyday and well-known measurement method, for example for blood pressure, is called Riva Rocci, also abbreviated RR (not to be confused with the RR interval).

Die Messung kann auch berührungslos stattfinden, indem ein Video- und oder Einzelbilder, aus einer sich der Kameraleistung angepassten Entfernung zum Prüfenden Menschen, ausgewählt wird. Smartphone mit 80 FPS und Einzelbilder mit mehr als 10 Megapixel, können bis zu 50 cm vom Prüfenden Menschen entfernt sein, um die Daten aufzunehmen, elektronisch zu verarbeiten und auch für Dritte, beispielsweise auch sofort visuell, darzustellen.The measurement may also be non-contact by selecting a video and / or frames, from a distance adapted to the camera's performance, from the person to be tested. Smartphone with 80 FPS and frames with more than 10 megapixels, can be up to 50 cm away from the Examiner people to record the data, electronically process and also for third parties, for example, immediately visual represent.

Bei flimmerfreien visuellen Wiedergabegeräten, wie zum Beispiel Fernsehgeräte, können die zu messenden Daten auch nachträglich eingespielt werden.In flicker-free visual playback devices, such as televisions, the data to be measured can also be retrofitted.

Die Meßergebnisse können dann beliebig oft vervielfältigt werden.The measurement results can then be duplicated as often as desired.

Somit kann beispielsweise der Arzt, oder das medizinische Personal, telemedizinische Hilfe direkt geben.Thus, for example, the doctor, or the medical staff, can give telemedicine help directly.

Für behördliche und hoheitliche Aufgaben, können diese berührungslosen Daten auch maßgeblichen Nachweis bei der Erkennung von Straftaten geben. Auch eine effizientere Hilfe und Erkennung bei Rettungseinsätzen von Verletzten ist möglich. Überwachungskameras mit hoher Auflösung erkennen und identifizieren Personen weit über die 50 cm Barriere eines einfachen Smartphone. Somit ist der Einsatz der Neuheit schon heute verbreitet mit der einfachen Bildauswertung möglich.For regulatory and governmental tasks, these non-contact data can also provide significant evidence in the detection of criminal offenses. Also, a more efficient help and detection in rescue operations of injured is possible. High resolution surveillance cameras detect and identify people far beyond the 50 cm barrier of a simple smartphone. Thus, the use of novelty is already common today with the simple image analysis possible.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf die Identitätserkennung von Menschen, zur Sicherung von beweglichen- und unbeweglichen Gütern, sowie Leib und Leben. Differenzierte Zugangskontrollen werden durch die Sekundenschnelle Auswertung der Bilder, aus den beschriebenen Systemen, möglich. Ein aufwendige Identifizieren mit Chipkarten, oder vergessene Transponder sind mit dem Einsatz der Neuheit überflüssig.The invention further relates to the identity recognition of people, to secure movable and immovable goods, as well as life and limb. Differentiated access controls are made possible by the instantaneous evaluation of the images from the described systems. A complex identification with smart cards, or forgotten transponders are superfluous with the use of novelty.

Angepasste Systeme auf die Entfernung und den Durchgangspezifischen Eigenschaften, schaffen Freiheit zum handeln, sparen Zeit, und besitzen eine höhere Sicherheitsstufe. Adapted systems for distance and passage-specific properties create freedom to act, save time, and have a higher level of security.

Benötigt werden zur Identitätserkennung menschlich-lebende Körperteile wie das Gesicht oder die Hand. Die Messung benötigt beispielsweise mit einer 60 FPS Kamera in einem Smartphone, 2–3 Sekunden.Needed for identity recognition human-living body parts such as the face or the hand. For example, the measurement takes 2-3 seconds with a 60 FPS camera in a smartphone.

Bei einem Puls 120 Schlägen pro Minute beispielsweise nur ca. 1 Sekunde.For example, with a heart rate of 120 beats per minute, only about 1 second.

Eine Manipulierung ist mit leblosen Körpern, wie Abdrucke oder Kopien von Körperteilen nicht möglich, da die Überprüfung einer Pulswelle benötigt wird und deren Auswirkung auch auf das Gewebe bedarf.A manipulation with lifeless bodies, such as impressions or copies of body parts is not possible because the verification of a pulse wave is needed and their effect on the tissue needs.

Stand der TechnikState of the art

Kontinuierliche Messungen der Vitalparameter, wie der Blutdruck, sind nur invasiv, sowie nichtinvasiv, mittels Messung der Pulswellenlaufzeit (PWL), möglich.Continuous measurements of vital signs, such as blood pressure, are only invasive, as well as non-invasive, by measuring the pulse wave transit time (PWL) possible.

Die Blutdruckmessung auch über der Pulswellenlaufzeit (PWL) ist ein bekanntes und akzeptiertes Verfahren in der Medizin und Medizintechnik.The blood pressure measurement also over the pulse wave transit time (PWL) is a well-known and accepted procedure in medicine and medical technology.

In Veröffentlichungen wurden die Möglichkeiten zur Messung der Pulswellenlaufzeit (PWL) ausführlich beschrieben. Siehe auch, PCT/DE96/02010 , PCT/EP2009/061520 , DE/102008042115.4 , PCT/DE 2007/000406 In publications, the possibilities for measuring the pulse wave transit time (PWL) were described in detail. See also, PCT / DE96 / 02010 . PCT / EP2009 / 061520 . DE / 102008042115.4 . PCT / DE 2007/000406

Um aus der PWL den Blutdruck zu ermitteln, ist die Kalibrierung Voraussetzung.To determine the blood pressure from the PWL, calibration is required.

Durch die notwendige Kalibrierung zur Messung des Blutdruckes mittels Pulswellenlaufzeit und dem technischen Aufwand zum Einsatz der Systeme, ist ein zögerlicher Einsatz in die Medizin derzeit unverkennbar.Due to the necessary calibration for measuring the blood pressure by means of the pulse wave transit time and the technical effort required to use the systems, a hesitant use in medicine is currently unmistakable.

Die notwendige Kalibrierung stellt derzeit nach Hürden, auch für den Einsatz in die Telemedizin, dar.The necessary calibration currently represents hurdles, also for use in telemedicine.

Der Patient muss erst Stück für Stuck an diese Form der Handlung und Handhabung herangeführt werden, um das Potenzial der Meßmethode zu erkennen.The patient must first be introduced piece by piece to this form of action and handling in order to recognize the potential of the measuring method.

Gleichzeitig sind rechtliche Grundlagen für Nutzung und Abrechnung der vorhandenen Systeme, durch die Gesetzgebung, zu schaffen.At the same time, the legal basis for using and billing the existing systems, through legislation, has to be created.

Im Sport sind Messungen des Pulses, in Ruhe und unter Belastung, der Regelfall.In sports measurements of the pulse, at rest and under stress, the rule.

Hier wird eine Kalibrierung kein Hindernis darstellen.Here calibration will not be an obstacle.

Die Pulsauswertung mit dem Smartphone ist gängige Praxis. Hier wird das pulsierende Videobild am Finger als Pulsauswertung genutzt.The pulse evaluation with the smartphone is common practice. Here, the pulsating video image on the finger is used as pulse evaluation.

Eine Bildauswertung in Smartphone Apps, unter Zuhilfenahme des in Millisekunden gemessenen und visualisierter RR-Intervalle, als Einzelmessung und als kontinuierliche Messung, sowie auch die Pulswellenlaufzeit als kontinuierliche Messung, findet man nicht.An image analysis in smartphone apps, with the aid of measured and visualized in milliseconds RR intervals, as a single measurement and continuous measurement, as well as the pulse wave transit time as a continuous measurement, you will not find.

Eine berührungsloses Messen von Vitaldaten, wie zum Beispiel der Blutdruck, Puls, Atmung und Sauerstoffsättigung als Einzel- oder kontinuierlicher Vitaldaten, unter Zuhilfenahme einer handelsüblichen Kamera, vorzugsweise in einem Smartphone vorhanden, sowie nachfolgender komplexer Systeme wie Brille oder Uhr, gibt es nicht.A non-contact measurement of vital data, such as blood pressure, heart rate, breathing and oxygen saturation as a single or continuous vital data, with the help of a standard camera, preferably in a smartphone available, and subsequent complex systems such as glasses or clock, there is not.

Die Pulswellenlaufzeit als Auswertungs- und Messmethode des Blutdruckes wird nicht verwendet. Somit ist die Messung des Blutdrucks, mittels Pulswellenlaufzeit derzeit mit einer einfachen Kamera, vorzugsweise in einem Smartphone oder einer externen Kamera, nicht möglich.The pulse wave transit time as blood pressure evaluation and measurement method is not used. Thus, the measurement of blood pressure, by means of pulse wave transit time currently with a simple camera, preferably in a smartphone or an external camera, not possible.

Die Messung der Pulswellenvariabilität, sowie auch des Pulsdruckes kann ebenfalls nicht ermittelt werden. Ein Kalkulierung der Leistungsfähigkeit unter Zuhilfenahme einer einfachen Pulsmessung ist somit auch nicht möglich.The measurement of the pulse wave variability, as well as the pulse pressure can also not be determined. A calculation of the performance with the help of a simple heart rate measurement is therefore not possible.

Durch die allgemein und verbreitete Nutzung von Smartphones, die in den kommenden Jahren weiter den Markt durchdringen werden, besitzt ein großer Teil der Menschen schon heute und zukünftig Grundlagen, den Blutdruck, Puls, Atmung, Sauerstoffsättigung mit einem Smartphone zu messen.Due to the widespread and widespread use of smartphones, which will continue to penetrate the market in the coming years, a large proportion of people today and in the future has the basics to measure blood pressure, heart rate, respiration, and oxygen saturation with a smartphone.

Die Pulswellenlaufzeit (PWL) wird vom Herzen (Startzeitpunkt), zu einem peripheren Blutgefäß, als weitere Messstelle (Endpunkt), gemessen.The pulse wave transit time (PWL) is measured from the heart (starting point), to a peripheral blood vessel, as a further measuring point (end point).

Messstellen als peripheres Blutgefäß, sind neben den Fingern, auch die Stirn, die Handfläche, am Fußgelenk, oder auch in der Leiste.Measuring points as a peripheral blood vessel, in addition to the fingers, the forehead, the palm, the ankle, or in the groin.

Um jedoch derzeit die Pulswellenlaufzeit bestimmen zu können, sind in medizinischen Anwendungen, mindestens zwei Punkte zur Ermittlung der Pulswellenlaufzeit notwendig.However, in order to be able to determine currently the pulse wave transit time, in medical applications at least two points are necessary for the determination of the pulse wave transit time.

Am Herzen und einer weiteren Messstelle, als peripheres Blutgefäß.At the heart and another measuring point, as a peripheral blood vessel.

Ein Startzeitpunkt und ein Endpunkt werden benötigt. A start time and an end point are needed.

In der Patentschrift DE/102008042115.4 wird beschrieben, wie die Pulswellengeschwindigkeit von der Pulswelle zur reflektierenden Welle gemessen wird. Dieses Verfahren ist nur mit eigens dafür konstruierten Systemen möglich und hat bis heute nicht den Markteintritt gefunden. Die verwendete Messmethode mit LED wird auch in weiteren Patenschriften beschrieben. Eine Bildauswertung, wie mit einem einfachen Foto aus einem Video, findet man nicht.In the patent DE / 102008042115.4 It will be described how the pulse wave velocity is measured from the pulse wave to the reflecting wave. This method is only possible with specially designed systems and has not yet found its way into the market. The used measuring method with LED is also described in other patent documents. An image analysis, as with a simple photo from a video, you will not find.

Weiterhin kann man nicht davon ausgehen, dass die reflektierende Wellengeschwindigkeit exakt die Wellengeschwindigkeit der Pulswelle besitzt.Furthermore, one can not assume that the reflective wave velocity has exactly the wave velocity of the pulse wave.

Somit grenzt sich die Erfindung von der aufgeführten Erfindung in Genauigkeit der Messstelle, sowie der Einfachheit der Lösung mittels marktüblicher Kamera, vorzugweise im Smartphone, erheblich ab.Thus, the invention of the listed invention in accuracy of the measuring point, as well as the simplicity of the solution by means of commercially available camera, preferably in the smartphone, significantly from.

Aus der zurückgelegten Wegstrecke der Pulswelle und der dafür benötigten Zeit, wird die Pulswellenlaufzeit ermittelt.From the traveled distance of the pulse wave and the time required for it, the pulse transit time is determined.

Die PWL verändert sich, je nachdem die Druckverhältnisse im arteriellen Blutkreislauf steigen oder sinken.The PWL changes as the pressure conditions in the arterial circulation increase or decrease.

Die Herzrate (HR) und der Blutdruck und damit auch die PWL sind vollständig als gemeinsame Wertepaare voneinander zu trennen.The heart rate (HR) and the blood pressure and thus also the PWL are to be completely separated as common value pairs.

Durch eine Konstantenberechnung aus dem ruhenden Blutdruck und Puls, sowie dem gemessen Blutdruck und Puls unter Belastung, kann der Blutdruck ermittelt werden.By a constant calculation from the resting blood pressure and pulse, as well as the measured blood pressure and pulse under load, the blood pressure can be determined.

Aufgrund der Aufwändigen und zum Teil komplizierten Befestigung der Messelektronik, ist der Einsatz der Blutdrucks- und Pulsmessung mittels Pulswellenlaufzeit in Alltags- und Arbeitsprozessen, in Sport- und Freizeit nur bedingt tauglich, Die Befestigung der Klebeelektroden zur Abnahme des Startzeitpunktes der Pulswelle am Oberkörper, sind kostenintensiv und für eine dauerhafte Nutzung benötigt man eine spezielle Untergrundvorbereitung (entfetten und enthaaren). in einem anderen System wird ein spezieller Brustgurt und eine Messeinrichtung am peripheres Blutgefäß des Fingers bzw. der Stirn genutzt. Diese Möglichkeiten der Messungen, finden Aufgrund des technischen- und wirtschaftlichen Aufwands nur in speziellen Bereichen, beispielsweise in der Medizin, Anwendung.Due to the time-consuming and sometimes complicated attachment of the measuring electronics, the use of blood pressure and pulse measurement by means of pulse wave delay in everyday and work processes, in sports and leisure is only suitable, the attachment of the adhesive electrodes to decrease the start time of the pulse wave to the upper body, are costly and for a permanent use you need a special substrate preparation (degrease and depilate). in another system, a special chest strap and measuring device is used on the peripheral blood vessel of the finger or forehead. Due to the technical and economic effort, these possibilities of measurements are only used in special areas, for example in medicine.

Die Pulswellenvariabilität mit einfacher Betrachtung und Auswertung der anaeroben Schwelle mittels vorhandene Messeinrichtungen, ist derzeit nur mit bei hochwertigen Produkten möglich.The pulse wave variability with simple viewing and evaluation of the anaerobic threshold by means of existing measuring devices is currently only possible with high-quality products.

Der Einsatz zur Messung der Pulswellenlaufzeit mit einer handelsüblichen Kamera (eine Messstelle) ist nicht bekannt. Eine einfache Ermittlung der Werte wie Blutdruck, Puls und Pulswellenvariabilität, ist somit in dieser Form derzeit nicht möglich.The use for measuring the pulse wave transit time with a commercially available camera (a measuring point) is not known. A simple determination of the values such as blood pressure, pulse and pulse wave variability is thus currently not possible in this form.

Die Steuerung von Geräten, Maschinen, Anlagen und Fahrzeugen, unter Zuhilfenahme von Leistungsmerkmalen wie den persönlichen Vitaldaten, Blutdruck-Puls und Pulsvariabilität, Atmung und Sauerstoffsättigung, mittels RR-Intervalls und Pulswellenlaufzeitmessung, ob mit- oder berührungslos, sind nicht bekannt.The control of devices, machines, plants and vehicles, with the help of features such as the personal vital signs, blood pressure pulse and pulse variability, respiration and oxygen saturation, by RR interval and pulse wave transit time measurement, whether with or without contact, are not known.

Für eine Steuerung mit Hilfe des menschlichen Pulses, bzw. der Herzrate von Geräten, Maschinen, Anlagen und Fahrzeugen, wird die bereits bekannte und herkömmliche Methode (Brustgurt oder Handflächenmessung) eingesetzt. (Bsp. Fitness-Kardiogeräte) Diese misst jedoch nicht die Pulswellenlaufzeit und kann somit nur den Pulswert generieren. Eine berührungslose Fernmessung des RR-Intervalls und des Pulses gibt es nicht.For control by means of the human pulse, or the heart rate of devices, machines, plants and vehicles, the already known and conventional method (chest belt or palm measurement) is used. (Eg fitness cardio equipment) However, this does not measure the pulse wave transit time and thus can only generate the pulse value. A non-contact remote measurement of the RR interval and the pulse does not exist.

Eingesetzt wird die herkömmliche Messmethode bereits in der Freizeit und im Sport, zur Steuerung von Kardiogeräten, wie Ergometer oder Laufbänder.The conventional measuring method is already used in leisure time and in sports, for the control of cardiovascular equipment, such as ergometers or treadmills.

Im Outdoorbereich befindet sich derzeit diese Steuerung der Schaltung an e-Bike's in der Entwicklung.In the outdoor area is currently this control of the circuit of e-Bike's in development.

Um beispielsweise eine Aussage über den Energiehaushalt des Organismus zu erhalten, reicht die herkömmliche Pulsmessung, mit den daraus her leitbaren Rückschlüssen, nicht aus.For example, in order to obtain a statement about the energy balance of the organism, conventional pulse measurement, with the conclusions derived from this, is not sufficient.

Eine Speicherung der persönlichen Vitaldaten, wie der kontinuierliche Puls, macht aus steuerungstechnischer Sicht für Geräte, Maschinen, Anlagen und Fahrzeugen, somit nur bedingt Sinn (Beispiel: Ergometer im Sport). Der Energiehaushalt kann auch aufgrund der fehlenden sichtbaren anaeroben Schwelle („Pulswellenvariabilität korreliert mit anaerober Schwelle”... ist abschließend nicht validiert) nicht in die Berechnung einbezogen werden. Sicherungslösungen für definierte Grenzwerte, bzw. auch Grenzwertüberschreitungen des Blutdruckes, sind mit der einfachen Pulsmessung nur bedingt möglich.A storage of personal vital data, such as the continuous pulse, makes from a control point of view for devices, machines, systems and vehicles, so only limited sense (example: ergometer in sports). The energy balance can not be included in the calculation due to the missing visible anaerobic threshold ("pulse wave variability correlated with anaerobic threshold" ... is not validated in the end). Backup solutions for defined limit values or limit value exceedances of the blood pressure are only possible to a limited extent with the simple pulse measurement.

Die berührungslose Fernmessung der Vitaldaten, mittels Video- und oder Einzelbilder, ist nicht bekannt.The non-contact remote measurement of the vital data, by means of video and or individual images, is not known.

Eine berührungslose Identitätsüberprüfung von Personen mittels Änderung der Gewebestruktur (hervorgerufen durch die Pulswelle) und deren Abgleich mit den Vitaldaten, durch die Auswertung von Video- und oder Einzelbilder, zur Sicherung und Überwachung von beweglichen und unbeweglichen Gütern, sowie von Leib und Leben, gibt es nicht.A contactless identity verification of persons by changing the Tissue structure (evoked by the pulse wave) and their comparison with the vital data, through the evaluation of video and or individual images, for securing and monitoring of movable and immovable goods, as well as life and limb, there is not.

Die Nutzung der berührungslosen Fernmessung von kontinuierlichen Vitaldaten, zur Ermittlung von Echtzeitreaktionen auf Handlungen, Fragen und Aussagen von Personen, visualisiert durch bildgebende Formate, wie Fernsehgeräte, Monitore, Smartphone und deren Nachfolgegeräte, gibt es nicht.The use of non-contact remote measurement of continuous vital data, to determine real-time responses to actions, questions and statements of persons, visualized by imaging formats, such as TVs, monitors, smartphones and their successor devices, there is not.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die erfinderische Neuheit auch nach Anspruch 1 besteht in der Blutdruck- und Pulsmessung, Atmung und Sauerstoffsättigung mittels Pulswellenlaufzeit und Bildauswertung, unter Zuhilfenahme einer handelsüblichen Kamera, vorzugweise Smartphone auch mit nur einer Messstelle (inhaltlich beansprucht wird auch eine zweite Linse, einer 3D Kamera, im Smartphone). Durch die Einfachheit der Handhabung, mit Berührung oder auch Berührungsfrei und der gleichzeitigen Nutzung vorhandener Hardware (Smartphone), ist auch eine praktische und wirtschaftliche Messung der Vitaldaten sinnvoll.The innovative novelty also according to claim 1 is in the blood pressure and pulse measurement, breathing and oxygen saturation by means of pulse wave transit time and image analysis, with the aid of a commercially available camera, preferably smartphone with only one measuring point (in terms of content is also claimed a second lens, a 3D camera, im Smartphone). Due to the simplicity of handling, with touch or without contact and the simultaneous use of existing hardware (smartphone), a practical and economical measurement of vital data is useful.

Auch Nach Anspruch 2 werden für eine Blutdruck- und Pulsmessung mittels Pulswellenlaufzeit, mit nur einer Messstelle, berührungs- oder berührungsfrei, vorzugsweise und optional bestehende Komponenten, wie eine Funkeinheit, eine Speichereinheit, eine Recheneinheit, eine Kamera für Video- und Einzelbilder und eine Beleuchtungseinheit, auch mit unterschiedlichen Wellenlängen, benötigt.Also according to claim 2 for a blood pressure and pulse measurement by means of pulse wave transit time, with only one measuring point, contact or non-contact, preferably and optionally existing components such as a radio unit, a memory unit, a computing unit, a camera for video and still images and a lighting unit , also with different wavelengths, needed.

Für diese Nutzung wird das Smartphone mit seinen vorhandenen Komponenten vorbereitet und abgestimmt.For this use, the smartphone is prepared and tuned with its existing components.

Beispielsweise kann das Smartphone, ohne Zuhilfenahme weiterer anzuschließender und zusätzlicher Bauteile, den Blutdruck mit nur einer Messstelle, berührungs- oder berührungsfrei, messen.For example, the smartphone, without the aid of additional components to be connected and additional components, can measure the blood pressure with only one measuring point, without contact or contact.

Ob am Finger mit dem Smartphone, oder an einer anderen Messstelle mit einem externen System gemessen, ist unerheblich. Auch nach dem Anspruch 7 liegt sichtbarer Hautkontakt, berührungs- oder berührungsfrei Vor.Whether on the finger with the smartphone, or measured at another measuring point with an external system is irrelevant. Also according to claim 7 is visible skin contact, touch or contact before.

Für die Geschwindigkeitsberechnung kann beispielsweise aus dem Abstand der auflaufenden Pulswelle, auch die auslaufende Pulswelle, sowie auch die reflektierende Pulswelle genutzt werden.For the speed calculation can be used for example from the distance of the incoming pulse wave, the expiring pulse wave, as well as the reflective pulse wave.

Der Abstand zwischen dem Wellenanfang und dem Wellenende ist relativ konstant. Die Veränderungen der Wellendynamik werden gespeichert und für eine Bildauswertung verwertet.The distance between the beginning of the shaft and the end of the shaft is relatively constant. The changes in the shaft dynamics are stored and utilized for image evaluation.

Durch den Abstand der beiden Punkte zueinander, wird die Zeit zwischen zwei Punkten per Bildanalyse auch nach Anspruch 3, ermittelt. Durch den Linsendurchmesser erhält man die zurückgelegte Strecke.By the distance between the two points to each other, the time between two points by image analysis is determined according to claim 3. The lens diameter gives you the distance traveled.

Die Bildanalyse auch nach Anspruch 3 beginnt mit Aufteilung in Kacheln. So entsteht aus einem Bild eine gepixelte Fläche mit vielen kleinen Bildern, sowie ein Raster mit zuordenbaren Zeit und Streckenangaben.The image analysis according to claim 3 begins with division into tiles. The result is an image with a pixelated surface with many small images, as well as a grid with assignable time and route information.

Bei einer Pulsfrequenz, wie zum Beispiel Herzrate (HR) 60, bzw., Puls 60, stellen handelsübliche Smartphonegeräte, aus den Jahren 2011–2012, pro 1 Sekunde – gleich 1000 ms..., beispielsweise gleich 10 Bilder, pro 1 Sekunde, zur Verfügung.At a pulse rate, such as heart rate (HR) 60, or, pulse 60, commercially available smartphone devices, from the years 2011-2012, represent per 1 second - equal to 1000 ms ..., for example equal to 10 images, per 1 second, to disposal.

Diese 10 Bilder werden an der Messstelle, beispielsweise am Finger, mittels einer eingebauten Smartphone-Kamera aufgenommen.These 10 images are taken at the measuring point, for example on the finger, by means of a built-in smartphone camera.

Um die auswertbaren Grundlagen nutzen zu können, werden alle erhaltenden Bilder innerhalb einer Sekunde aus dem Smartphone gekachelt und durch die Bewegung zum Rauschen gebracht.In order to be able to use the evaluable bases, all preserving images are tiled out of the smartphone within one second and caused by the movement to the noise.

Aus den erhaltenden 10 Bildern pro Sekunde, bei einem Puls von 80 Schlägen pro Minute, ergibt sich bei einer Kachelung von 100 × 100 Kacheln, je Ursprungsbild und je nach Leistung des Smartphones, 10.000 gekachelte Bilder pro Ursprungsbild.From the 10 images per second, with a pulse of 80 beats per minute, results in a tiling of 100 × 100 tiles, depending on the original image and depending on the performance of the smartphone, 10,000 tiled images per original image.

Das Ursprungsbild zeigt einen Ausschnitt von ca. 100 ms, Durch die Kachelung von 100 × 100, teilt sich das Bild, das einen Ausschnitt von 100 ms zeigt, in 100 Längenteile, gerauscht, auf.The original image shows an excerpt of approx. 100 ms. Due to the tiling of 100 × 100, the image, which shows an excerpt of 100 ms, is divided into 100 length parts, roaring.

Bei einem Puls von 60 wäre das gekachelte und gerauschte Bild, in Zeit ausgedruckt, 1 ms lang.At a pulse of 60, the tiled and noisy image, expressed in time, would be 1 ms long.

Dieser Bildausschnitt von 100 ms, aufgeteilt in 100 × 100 Kacheln, wird nun zu den weiteren Bildern, für eine Differenzermittlung, gegenüber den folgenden Bildern aus der Kamera genutzt.This image section of 100 ms, divided into 100 × 100 tiles, is now used to the other images, for a difference determination, compared to the following images from the camera.

Durch die Aufteilung in Kacheln ist es möglich, die Werteangaben, aus Farb-, Helligkeits- und dem Volumen, bestimmten Kacheln und Kachelgruppen genau zuzuordnen.By dividing into tiles, it is possible to precisely assign the value specifications of color, brightness and volume, specific tiles and tile groups.

Eine zeitliche Zuordnung der einzelnen Kachel selbst, zum gesamten Bild (100 ms) und der kommenden Differenzermittlung zu weiteren Bildern ist nun möglich.A temporal allocation of the individual tile itself, to the whole picture (100 ms) and the coming difference determination to further pictures is now possible.

Eine berechenbare Zuordnung der Farbänderungen, auf die neuentstandenen gekachelten Bilder, wird systembedingt jeweils eingestellt. A calculable assignment of the color changes to the newly created tiled images is set by the system.

Die gekachelten Bilder werden somit nach Bedarf und den Erfordernissen an die vorhandene Leistung der Nutzergeräte angepasst.The tiled images are thus adapted to the needs and requirements of existing user device performance.

Auch nach Anspruch 3 werden die Farb- und Helligkeitsänderungen auf allen gekachelten Bildern mit einander verglichen und Zusammenhänge aus den vergangen Bildern, sowie auch gekachelten Gruppen von Bildern, nach vorgegebenen Algorithmen und Toleranzen durchsucht.Also according to claim 3, the color and brightness changes are compared on all tiled images with each other and searched connections from the past images, as well as tiled groups of images, according to predetermined algorithms and tolerances.

Auch nach Anspruch 9 werden die Bilder, sowie die gekachelten Bilder, für den festgelegten Auswertungszeitraum gespeichert.Also according to claim 9, the images, as well as the tiled images are stored for the specified evaluation period.

Mehr als maximal 30 Sekunden sind für eine Bildanalyse nicht notwendig. Um den Speicher nicht unnötig zu belasten, erfolgt die Anforderung der jeweiligen Speicherung erst nach Aktivierungsanforderung und Nutzung.More than a maximum of 30 seconds are not necessary for an image analysis. In order not to burden the memory unnecessarily, the request for the respective storage is made only after activation request and use.

Die kontinuierlichen Anzeige, wird mit einer Zeitverzögerung von 5 Sekunden ausgegeben.The continuous display is issued with a time delay of 5 seconds.

Für einen Blutdruckschuss als einmaliger Ausgabewert, fließen 30 Sekunden der Messung ein, um das Ergebnis geglättet auszugeben.For a blood pressure pulse as a single output value, 30 seconds of the measurement flow in to output the result in a smoothed way.

Nachdem die Vorgaben aus der Bildauswertung und den gespeicherten Daten gefunden worden sind, werden diese mit den vorangegangenen Bildergruppen verglichen und der Abstand und die Farb- und Helligkeitsänderung der gesuchten Messpunkte der Welle in die Zeitachse eingetragen. Nun erfolgt die Berechnung der zurückgelegten Strecke anhand des jeweiligen Bildausschnittes, den die Kamera laut Herstellerangabe liefert.After the specifications from the image analysis and the stored data have been found, they are compared with the previous image groups and entered the distance and the change in color and brightness of the sought measuring points of the wave in the time axis. Now, the calculation of the distance traveled on the basis of the respective image section, the camera delivers according to the manufacturer.

Die Kamera des Smartphones lichtet, bzw. fotografiert unterschiedlich große Bildausschnitte auch als Video ab.The camera of the smartphone clears, or photographed different sized image sections also as video.

Beispielsweise liefern Kameras im Schnitt ein 3 mm sichtbares und auswertbares Bild, aufgenommen aus einem Video der Fingerkuppe. Diese unterschiedlichen Bildausschnitte sind jedoch klar definierte Größen des Herstellers der jeweilig eingebauten bzw. genutzten Kamera.For example, on average, cameras deliver a 3 mm visible and evaluable image taken from a video of the fingertip. However, these different image sections are clearly defined sizes of the manufacturer of the respectively installed or used camera.

Aus der Geschwindigkeit berechnet sich der Startzeitpunkt der Welle. Beginnend vom Herzen bis zum peripheren Blutgefäß und damit zum Messpunkt. Im Falle des Smartphones, ist der Finger die bevorzugte Messstelle. Als Ergebnis der Bildanalyse wird die Pulswellenlaufzeit und der RR-Intervall ermittelt.From the speed, the starting time of the shaft is calculated. Starting from the heart to the peripheral blood vessel and thus to the measurement point. In the case of the smartphone, the finger is the preferred metering point. As a result of the image analysis, the pulse wave transit time and the RR interval are determined.

Um die zurückgelegte Wegstrecke zweier Punkte in einer gemessenen Zeit zu ermitteln, wurden die zur Verfügung gestellten Bilder des Smartphones gekachelt und anschließend als Bilder mit Werteangaben aus auch nach Anspruch 3 auf Farb-, Helligkeit und dem Volumen definiert.In order to determine the distance traveled by two points in a measured time, the provided images of the smartphone were tiled and then defined as images with value information from also according to claim 3 on color, brightness and the volume.

Die unterschiedlichen Werteangeben in den Bildern, erzeugt durch die pulsierenden Wellen des sauerstoffreichen Blutes, können nun aus dem Bild ermittelt werden.The different values given in the images, generated by the pulsating waves of the oxygen-rich blood, can now be determined from the image.

Durch die Farbveränderung entstehen zu den anderen Bildern Unterschiede, die in der weiteren Berechnung auch nach Anspruch 3 als Unterschiede, beispielsweise in Prozent, in Länge, in Breite, in Höhe, oder auch in Farb- und Helligkeitsdefinierungen angezeigt werden können.Due to the color change arise to the other images differences that can be displayed in the further calculation according to claim 3 as differences, for example in percent, in length, in width, in height, or in color and brightness definitions.

Durch die Messung des Abstandes, bzw. der Entfernung zwischen den Messpunkten, wird auch innerhalb unterschiedlicher Bilder, ohne hier die Kachelung zu betrachten, eine Grobkalkulierung vorgenommen.By measuring the distance, or the distance between the measuring points, a coarse calculation is made even within different images, without here to consider the tiling.

Ein Blick auf die gekachelten Bilder zeigt den genauen Standort der Welle.A look at the tiled pictures shows the exact location of the wave.

Aufgrund der Kachelung wird nun eine zeitliche Entfernung vorgenommen.Due to the tiling now a time distance is made.

Durch die Größenangabe der erhaltenden Bilder, ist somit auch die Strecke messbar, aus der die Geschwindigkeit der Welle ermittelt wird.By specifying the size of the images obtained, thus also the distance can be measured, from which the speed of the wave is determined.

Durch die beispielsweise im Smartphone zur Verfügung gestellte Bilderanzahl pro Sekunde, sind die Messungen der handelsüblichen Geräte aus 2011 und 2012 nur tendenziell und in Ruhe der Person zu betrachten.Due to the number of images per second provided in the smartphone, for example, the measurements of commercially available devices from 2011 and 2012 are only to be regarded as tenders and at rest.

Neue Generationen von Smartphonegeräten, oder auch davon abgeleiteten Produkten, ermöglichen auch nach Anspruch 6 durch eine höhere Anzahl von zur Verfügung gestellten und auswertbaren Bildern, weitaus genauere Werte zur Ermittlung und Berechnung des Blutdruckes sowie weiterer Vitaldaten wie Puls, Atmung, Sauerstoffsättigung, Pulswellenvariabilität, gemessen, berührungs- oder auch berührungslos.New generations of smartphone devices, or even products derived therefrom, also allow, according to claim 6 by a higher number of images provided and evaluable, far more accurate values for determining and calculating the blood pressure and other vital data such as pulse, respiration, oxygen saturation, pulse wave variability, measured , touch or contactless.

Aus der Pulswellenlaufzeit wird nun mittels der Konstantenberechnung und der vorab eingegebenen Wertepaare, der Blutdruck errechnet.The blood pressure is now calculated from the pulse wave transit time by means of the constant calculation and the previously entered value pairs.

Eine 3D Kamera auch nach Anspruch 4 mit 2 Kameralinsen, vorzugsweise im Smartphone, kann unabhängig voneinander Bilder mit klar definiertem Abstand zur gleichen Zeit aufnehmen. Die Auswertung der 3D Kamera erfolgt nach dem gleichen Prinzip wie mit nur einer Kamera. Die Genauigkeit ist jedoch um ein vielfaches höher, da mehr Bilder zur Auswertung zur Verfügung stehen. Auch ist der definierte Abstand voneinander für eine Bildauswertung von Vorteil.A 3D camera according to claim 4 with 2 camera lenses, preferably in the smartphone, can independently record images with a clearly defined distance at the same time. The evaluation of the 3D camera follows the same Principle like with only one camera. However, the accuracy is many times higher, as more images are available for evaluation. Also, the defined distance from each other for an image analysis of advantage.

Smartphones mit 2 separaten Kameras, gestatten genauere Daten der Welle aus dem Bild, bzw. den gekachelten Bilder und Bildergruppen.Smartphones with 2 separate cameras, allow more accurate data of the wave from the image, or the tiled images and groups of images.

Bei heute schon 2011 und 2012 vorhandenen 30 Bildern (derzeit wenige Systeme) pro Sekunde in der Auswertung und der damit möglichen Kachelung der Bilder pro Sekunde, werden belastbare Daten geliefert.In today already existing 2011 and 2012 existing 30 images (currently few systems) per second in the evaluation and thus possible tiling of the images per second, reliable data are delivered.

Je nach Herzrate, bzw. Puls sowie der genutzten Systeme und der damit zu Verfügung stehenden Bilderanzahl pro Sekunde, ist die Ermittlung der Pulswellenlaufzeit derzeit noch qualitativen Schwankungen unterworfen.Depending on the heart rate or pulse as well as the systems used and the available number of images per second, the determination of the pulse wave transit time is currently subject to qualitative fluctuations.

Prinzipiell gilt bei den Geräten der Jahre 2011 bis 2012, umso geringer die HR bzw. der Puls, umso genauere Werte werden dem Nutzer in der Blutdruck- und Pulsmessung mittels PWL zur Verfügung gestellt.In principle, the lower the HR or the pulse, the more accurate the values are provided to the user in the blood pressure and pulse measurement by means of PWL in the devices from the years 2011 to 2012.

Durch zukünftige Geräteentwicklungen, beispielsweise im Smartphone Bereich und denen sich daraus entwickelten Systemen, wie z. B. eine Brille oder eine Uhr, werden diese Ungenauigkeiten verschwinden.By future device developments, for example in the smartphone sector and those systems developed from it, such. As glasses or a clock, these inaccuracies will disappear.

Die Vitalmessungen mit dem Smartphone, berührungs- oder berührungslos, stellen eine Neue und dem Zeitgeist dienliche, zweckentsprechende und einfache Möglichkeit dar, die erhaltenen Daten für persönliche und dem Zweck dienliche Systeme, Geräte und Anlagen, Fahrzeuge uvm. zu steuern, bzw. für Steuerungsprozesse die erforderliche Daten zu liefern.The vital measurements with the smartphone, touchless or contactless, represent a new and the Zeitgeist useful, appropriate and simple way, the data obtained for personal and useful systems, equipment and vehicles, and much more. to control or supply the required data for control processes.

Die Integrierung des Systems auch nach Anspruch 4 und 5, bzw. externer Komponenten in intelligente Bekleidung, wie zum Beispiel Mützen oder Handschuhe, ist unproblematisch mit herkömmlichen und handelsüblichen Systemen möglich.The integration of the system according to claim 4 and 5, or external components in smart clothing, such as hats or gloves, is possible without problems with conventional and commercially available systems.

Die erhaltenen Daten auch nach Anspruch 10 aus der Blutdruck- und Pulsmessung mittels Pulswellenlaufzeit, vorzugweise aus einem Smartphone, fließen als Sofort-Daten in die persönliche Auswertung, zeigen aber auch als statistische Auswertung für den Arzt Tendenzen auf, sowie warnen auch vor sich wiederholenden kritische Alltagsituationen. Anwendungen sind weiterhin: die Blutdruckmessung in der Überwachung und Monitoring von Personen, die Blutdruckmessung, auf der Haut, die Blutdruckmessung und Überwachung im Schlaflabor, die Blutdruckmessung in der Leistungsdiagnostik, die Blutdruckmessung als 24–72 h Dauermessung, Steuerung von Geschwindigkeiten für die Blutabgabe (Blutspenden) bzw. die Aufnahme oder Blutreinigung wie Dialyse, Thromozyten, Plasma. Bei der berührungslosen Fernmessung wird die Neuheit im Sport in der Freizeit und auf der Arbeit als Kontroll- und Überwachungsinstrument genutzt.The obtained data also according to claim 10 from the blood pressure and pulse measurement by means of pulse wave transit time, preferably from a smartphone, flow as instant data in the personal evaluation, but also show as a statistical evaluation for the doctor tendencies, as well as warn against repetitive critical everyday situations. Applications include: blood pressure measurement in monitoring and monitoring of persons, blood pressure measurement, on the skin, blood pressure measurement and monitoring in the sleep laboratory, blood pressure measurement in performance diagnostics, blood pressure measurement as 24-72 h continuous measurement, control of blood delivery rates ( Blood donation) or uptake or blood purification such as dialysis, thrombocytes, plasma. In non-contact telemetry, novelty in sport is used as a control and monitoring instrument during leisure time and at work.

Im Bereich des Sports ist die Steuerung unter Zuhilfenahme der Pulsmessung (keine Pulswellenlaufzeitmessung, keine Bildauswertung) mittels handelsüblichen Systeme, im Markt seit Jahren etabliert.In the field of sports, the control with the help of pulse measurement (no pulse wave transit time measurement, no image analysis) by means of commercially available systems, has been established on the market for years.

Ein Pulsgesteuertes Training auch mit verbundenen Trainingsgeräten (stationär oder outdoor), wie Fahrräder/Ergometer oder Laufbänder, sind an die Gerate und Anlagen gebunden. Die Pulsmessung ist entweder intergiert, oder wird mit einem externen Messpunkt, wie ein Brustgurt unterstützt. Auch eine lastabhängige Schaltung, mittels Pulsauswertung zur Steuerung von e-Bike's, ist bekannt.Pulse-controlled training, even with connected exercise machines (stationary or outdoor), such as bicycles / ergometers or treadmills, are tied to the equipment and facilities. The pulse measurement is either integrated, or is supported with an external measurement point, such as a chest strap. A load-dependent circuit, by means of pulse evaluation for controlling e-bikes, is also known.

Die Einbeziehung zum Messen des Blutdrucks und Pulses, mit Hilfe einer einfachen Messung der Pulswellenlaufzeit, stellt im Bereich des Sports und Freizeitbranche auch nach Anspruch 1 eine Neuheit dar.The inclusion of measuring the blood pressure and pulse, by means of a simple measurement of the pulse wave transit time, represents a novelty in the field of sports and leisure industry also according to claim 1.

Auch nach Anspruch 8 wird im Training durch die direkte Ermittlung der Pulswellenvariabilität, mittels Pulswellenlaufzeitmessung und die Ermittlung des RR-Intervalls, durch die interne Kamera eines Smartphones, oder einer integrierten externen Kamera, berührungs- oder berührungslos, eine nachhaltige Trainingsteuerung auch schon während des Trainings durchgeführt.Also according to claim 8 is in training by the direct determination of the pulse wave variability, by means of pulse wave transit time measurement and the determination of the RR interval, by the internal camera of a smartphone, or an integrated external camera, touch or contactless, sustainable training control even during training carried out.

Die Bewertung des persönlichen Energiehaushaltes, sowie deren Kalkulation auf eine kommende und mögliche Leistungsabforderung, ist kalkulierbar.The evaluation of the personal energy balance, as well as their calculation on an upcoming and possible performance request, is calculable.

Für eine Grenzwertsicherung im Sport mit Patienten mit definierten Indikationen, ist die Blutdruck und die Pulsmessung, Atmung und Sauerstoffsättigung, mit Hilfe der Pulswellenlaufzeitmessung und des RR-Intervalls, insbesondere auch im Outdoorbereich, ein Fortschritt. Die Messung erfolgt beispielsweise mit einem Smartphone, einer externen Kamera berührungs- oder berührungslos.For a limit value assurance in the sport with patients with defined indications, the blood pressure and the pulse measurement, breathing and oxygen saturation, with the help of the pulse wave transit time measurement and the RR interval, in particular also in the outdoor area, a progress. The measurement is carried out, for example, with a smartphone, an external camera touch or contactless.

Auch nach Anspruch 9 zeigt die Messung direkt, durch die kontinuierlich ermittelten und gespeicherten Daten den Trainingsprozess und den Trainingsstand, sowie auch begleitende Vitalveränderungen, nach der Auswertung an.Also according to claim 9, the measurement directly, through the continuously determined and stored data, the training process and the training level, as well as accompanying changes in vital signs, after the evaluation.

Bei auffallenden Schwierigkeiten und spezieller Voreinstellung des Systems, wird das Smartphones, automatisch Hilfe anfordern, oder kann direkt Vorschläge zur Trainingsteuerung anbieten.In case of striking difficulties and special presetting of the system, that will Smartphones, automatically request help, or can directly offer suggestions for training control.

Stationäre Systeme, wie bereits beschrieben, sind nur mit zusätzlichen Komponenten dazu in der Lage.Stationary systems, as already described, are capable of this only with additional components.

Der Einsatz des eigenen persönlichen Smartphones, bzw. zukünftiger Bildauswertungssysteme zur Ermittlung des Blutdruckes und Pulses mittels Pulswellenlaufzeit, in der Freizeit und dem Sport, ersetzt die Trainingssteuerungsmöglichkeiten auch externer Kraftfitnessgeräte und schafft so ein persönlicheres Bild der ausgewerteten Daten.The use of personal smartphones, or future image evaluation systems for the determination of blood pressure and pulse pulse wave transit time, in leisure time and sports, replaced the training control options also external Kraftfitnessgeräte and creates a more personal picture of the evaluated data.

Hochpreisige und in sich geschlossenen Trainingssysteme/Kraftfitness werden, durch die einfache und zweckdienlichere Lösungen ersetzt.High-priced and self-contained training systems / strength fitness are replaced by the more simple and expedient solutions.

Die Speicherung der Trainings- und der Trainingssteuerungsdaten leistet das mitgeführte Smartphone.The storage of the training and the training control data makes the carried smartphone.

Auch ist die Datenaufzeichnung im Wasser, aufgrund von Baugröße und dem geringem Energieaufwand, möglich. Die benötigten Komponenten Wasserdicht auf die Haut zu platzieren und den Blutdruck und Puls mittels Pulswellenlaufzeit im Wasser durchzuführen (Video aus Kamera) ist nicht nur aus Sicht der therapeutischen- und sporttherapeutischen Arbeit sinnvoll. Die berührungsfreie Messung schafft auch in der Bewegung des Anwenders die Messung der Vitaldaten im Wasser, mittels Video und oder Einzelbildauswertung.Also, the data recording in the water, due to size and low energy consumption, possible. The required components to place waterproof on the skin and to perform the blood pressure and pulse by means of pulse wave transit time in the water (video from camera) is useful not only from the point of view of therapeutic and sports therapeutic work. The non-contact measurement also creates in the movement of the user, the measurement of vital data in the water, using video and or individual image analysis.

In der Freitzeitbranche, wie zum Beispiel bei Onlinespielen, oder auch bei Spielekonsolen, führen kontinuierliche Vitaldaten auch nach Anspruch 10, zu realeren Spielen. Eine Bewertung des Leistungsstandes des Nutzers wird durch die Auswertung der Vitaldaten aus der Bildanalyse, durch die Pulswellenvariabilität, sichtbar.In the leisure industry, such as in online games, or even in game consoles, lead continuous vital data even according to claim 10, to more real games. An evaluation of the user's level of performance becomes visible through the evaluation of the vital data from the image analysis, through the pulse wave variability.

Die Pulswellenvariabilität nimmt im Alter ab. Gleichzeitig sinkt, bzw. stagniert die Pulswellenvariabilität auch bei starker Belastung des Organismus.Pulse wave variability decreases with age. At the same time, the pulse wave variability decreases or stagnates even under heavy stress of the organism.

Dieser Punkt sollte mit dem Übergang zur anaeroben Schwelle korrelieren. Nachweise wurden hierzu bereits vielschichtig in Veröffentlichungen angetreten. Eine wissenschaftliche Belastbarkeit konnte jedoch noch nicht erzielt werden. Durch die kontinuierliche und einfache Messmöglichkeit, sollte eine umfangreiche Studie zum Nachweis möglich sein.This point should correlate with the transition to the anaerobic threshold. Evidence has already been compiled in publications. However, a scientific resilience could not yet be achieved. Due to the continuous and simple measurement possibility, a comprehensive study for the proof should be possible.

Die anaerobe Schwelle ist ein definierter Begriff in der Medizin und dem Sport.The anaerobic threshold is a well-defined term in medicine and sport.

Die Leistungsfähigkeit im anaeroben Bereich unterliegt einem komplexen Steuerungsprozess in der ganzheitlichen Betrachtung des Menschen.The performance in the anaerobic area is subject to a complex control process in the holistic view of humans.

Sie ist jedoch auch ein Zeichen für die Erschöpfung und lässt sich in eingelagerten Laktat nachweisen.However, it is also a sign of exhaustion and can be detected in stored lactate.

Die Blutdruck- und Pulsmessung, Messung von Atmung und Sauerstoffsättigung mit Hilfe eine komplexen Bildauswertung der Pulswellenlaufzeit und des RR-Intervalls, macht eine Auswertung der kontinuierlichen Vitaldaten, inklusive der gleichzeitigen Auswertung der Bewegung sinnvoll. Gleichzeitig wird der Erschöpfungsgrad definierbar und die nachfolgende Belastbarkeit kalkulierbar.The blood pressure and pulse measurement, measurement of respiration and oxygen saturation with the help of a complex image evaluation of the pulse wave transit time and the RR interval makes an evaluation of the continuous vital data, including the simultaneous evaluation of the movement makes sense. At the same time, the degree of exhaustion becomes definable and the subsequent load capacity can be calculated.

Somit stellt die Erfindung der Blutdruck und Pulsmessung mit Hilfe der Pulswellenlaufzeit, vorzugweise durch ein Smartphone ermittelt, einen Entwicklungssprung auch nach Anspruch 6 dar, der die körperliche Leistungsfähigkeit nutzt und gleichzeitig für Weiterentwicklungen von bestehenden Produkten, qualifiziert. Beispielsweise sei hier die Schaltung von „normalen” Fahrrädern genannt die bereits heute motorisch geschaltet werden.Thus, the invention of the blood pressure and pulse measurement using the pulse wave transit time, preferably determined by a smartphone, a development leap is also according to claim 6, which uses the physical performance and at the same time for further developments of existing products qualifies. For example, here the circuit of "normal" bicycles called the already be switched by motor today.

Die Integrierung von Kameras mit Berührung, oder auch berührungsfrei, auch nach Anspruch 5 zur Messung von Vitaldaten, wie den Blutdruck und Puls, Atmung und Sauerstoffsättigung mittels Pulswellengeschwindigkeit und dem RR-Intervall, in extern angeschlossene Systemen, Gerätschaften, Anlagen und Fahrzeuge, ob per Funklösung oder Kabel, ist Bestandteil der Erfindung.The integration of cameras with touch, or non-contact, even according to claim 5 for the measurement of vital data, such as blood pressure and heart rate, breathing and oxygen saturation by means of pulse wave velocity and the RR interval, in externally connected systems, equipment, systems and vehicles, whether by Wireless solution or cable is part of the invention.

Durch die Steuerung von Systemen auch nach Anspruch 10, mittels der persönlichen Vitaldaten, wie Blutdruck und Puls, ist es möglich, Freizeitgeräte, wie zum Beispiel e-Bikes, nicht nur mit einem intelligenten Energiemanagement auszurüsten. Die Zuschaltung des Motors, oder Aktors, erfolgt über die Blutdruck- und der Pulswerte/Belastung. Über die Eingabe von beispielsweise 60 Watt eigener Dauerleistung, wird je nach Bedarf, wie Gegenwind oder erhöhte Steigung des Geländes, die Motorleistung an die fehlende Eigenleistung des Nutzers (durch Zuschaltung des Motors) der Fehlbedarf an Energie ausgeglichen. Der Nutzer des Fahrrades senkt somit seine Leistungsspitzen. Sein Erschöpfungsgrad wird durch die kontinuierliche Abgabe begrenzt und sein eigener Aktionsradius wird mit dem e-Bike größer. Ein gleiches Ergebnis wird durch rechtzeitiges Schalten bei der Nutzung eines Fahrrades erzielt. Realitätsnahe Bewegungsspiele, oder auch Onlinetraining mit mehreren Personen, an unterschiedlichen Orten, werden mit eigenen Vitaldaten für Wettbewerbsspiele und sportliche Aktivitäten genutzt. Die Neuheit wird im Anspruch 10, Berührungs- oder Berührungsfrei, je nach Anwendungsanforderung eingesetzt.By controlling systems according to claim 10, by means of personal vital data, such as blood pressure and heart rate, it is possible to equip leisure equipment, such as e-bikes, not only with an intelligent energy management. The connection of the motor, or actuator, via the blood pressure and the pulse / load. By inputting, for example, 60 watts of continuous power, depending on the need, such as headwinds or increased slope of the terrain, the engine power to the lack of own performance of the user (by switching the engine) offset the lack of energy. The user of the bicycle thus lowers his power peaks. His exhaustion is limited by the continuous delivery and his own range of action is greater with the e-bike. A similar result is achieved by timely switching when using a bicycle. Realistic movement games, or online training with several people, in different places, are used with their own vital data for competitive games and sports activities. The novelty is used in claim 10, touch or non-contact, depending on the application requirement.

Für die Steuerung von Leistungsmerkmalen an Geräten, Maschinen, Anlagen und Fahrzeugen mittels der persönlichen Vitaldaten, wie Blutdruck und Puls (gemessen durch die Pulswellenlaufzeit), sind folgende Anwendungen sicherungstechnisch, energetisch und wirtschaftlich auch nach Anspruch 10 sinnvoll. For the control of performance features on equipment, machines, plants and vehicles by means of personal vital data, such as blood pressure and pulse (measured by the pulse wave transit time), the following applications fuse technology, energetically and economically also according to claim 10 makes sense.

Auch ist nach Anspruch 10 die „vorauseilende Steuerung”, durch eine zeitlich begrenzte Kalkulierungsmöglichkeit des Vitalverhaltens (Beispielsweise eine schnellere Atmung), von Personen und Personengruppen, in das jeweilige Steuerungsmanagement (siehe Beispiele unten) einfügbar.

– Steuerung von Notsignalen für Personen und motorbetriebene Fahrzeuge (Land, Wasser, Luft)
– Steuerung von Leistungsmerkmalen an motorbetrieben Fahrzeugen (Land, Wasser, Luft)
– Steuerung von der Luftkonditionierung in gekapselten Geräten-Bauten- und Objekten, in denen sich Personen aufhalten, wie im Schiffbau (U-Boote), Spezialbauten, wie Druckbehälter, sowie auch in der Flugzeug- und Raumfahrttechnik,
– Steuerung von Haushaltsgeräten und Energiemanagement auch im Homebereich, z. B. kann eine Kaffeemaschine nach dem Aufwachen oder Aufstehen des Nutzer, sich anschalten.
– Steuerung der Heizung, Lüftungen oder der elektronischen Anlagen im Haus richten sich nach den Vitaldaten und den vorab eingestellten Abläufen.
– Steuerung von Schusswaffen, bsw. zum verhindern des Auslösens des Projektiels aufgrund der Pulswelle bzw. auf die auflaufende Pulswelle. Beispiel Biathleten (schießen zwischen den Pulswellen, innerhalb von 200–300 ms)

Also, according to claim 10, the "anticipatory control", by a time-limited ability to calculate the vital behavior (for example, a faster breathing) of people and groups of people in the respective control management (see examples below) can be inserted.

- control of emergency signals for people and motor vehicles (land, water, air)
- Control of performance characteristics of motor vehicles (land, water, air)
- Control of air conditioning in encapsulated equipment-buildings and objects in which people are present, such as in shipbuilding (submarines), special structures, such as pressure vessels, as well as in aerospace engineering,
- Control of household appliances and energy management in the home area, such. For example, a coffee maker may turn on after waking or getting up.
- Control of the heating, ventilation or electronic systems in the house are based on the vital data and the pre-set processes.
- Control of firearms, bsw. to prevent the triggering of the Projektiels due to the pulse wave or on the incoming pulse wave. Example biathletes (shoot between the pulse waves, within 200-300 ms)

Anspruch 11 kennzeichnet die Nutzung der Neuheit für den Bereich der telemedizinischen- und medizinischen Anwendungen, der Spiele- Sport und Freizeitmöglichkeiten, online Spiele, der Steuerung von Leistungsmerkmalen an Geräten, Maschinen, Anlagen und Fahrzeugen mittels der persönlichen Vitaldaten und Systemen, die die Übertragung der Bilder zur Auswertung und Überprüfung auf bildgebende Formate, auch über den Umweg als Spiegelbild, oder als visuelle Darstellung auf elektronischen Bildwiedergabegeräten und Systemen mit handelsüblichen Kameras für Video und Einzelbilder, vorzugweise ein Smartphone, liefert.Claim 11 identifies the use of novelty in the field of telemedicine and medical applications, gaming, sports and leisure, online games, the control of features on equipment, machinery, equipment and vehicles by means of the personal vital signs and systems that facilitate the transmission of Images for evaluation and review of imaging formats, even over the detour as a mirror image, or as a visual representation on electronic image display devices and systems with commercially available cameras for video and still images, preferably a smartphone supplies.

Beispielsweise wird der Arzt, bzw. des medizinische Personal in die Lage versetzt, Ferngutachten zu erstellen, den Vorgang der Messungen des Patienten bzw. Nutzers, direkt durch die berührungslose Messung als Video- oder und Einzelbilder zu begleiten, und direkte Hilfen zu geben.For example, the physician or the medical staff is enabled to create remote expert reports, to accompany the process of the measurements of the patient or user, directly by the non-contact measurement as video and / or single images, and to give direct assistance.

So kennen auch Videos- oder und Einzelbilder aufgenommen werden und später als Einzel- oder gebündelte Daten sichtbar auf ein Wiedergabegerät eingespielt oder versendet werden.Video and / or individual images are also recorded and later recorded or transmitted on a reproduction device as individual or bundled data.

Berührungslose Fernmessungen von Vitaldaten beim Menschen lassen Bewegungsfreiheit zu und werden so auch für Messungen während des Spielens, der Freizeit, dem Sport und der Arbeit, ohne Beeinträchtigung der freien Aktivität selbst, möglich.Non-contact remote measurements of vital data in humans allow for freedom of movement and are thus also possible for measurements during play, leisure, sport and work, without affecting the free activity itself.

Die direkte Messung von Vitaldaten erfolgt auch über einfachste Fernsehgeräte, die über eine entsprechende flimmerfreie Darstellung verfügen. Aufnahmegeräte, wie beispielsweise Überwachungskameras an Türen oder Gebäuden zur Sicherung, können diese Merkmale zur Identitätserkennung nutzen. Die Verwendung der sehr einfachen und verständlichen Identitätserkennung können Beispielsweise bei der elektronischen Unterschrift, ob Arzt oder Krankenkasse, Behörden, Anwendung finden.The direct measurement of vital data also takes place on the simplest television sets, which have a corresponding flicker-free display. Recording devices, such as surveillance cameras on doors or buildings for backup, can use these features for identity recognition. The use of very simple and understandable identity recognition can be used, for example, in the electronic signature, whether doctor or health insurance, authorities.

Unter Anspruch 12 wird die Neuheit der Identitätserkennung im Anspruch beschrieben. Unter Zuhilfenahme handelsüblicher Kameras für Videos oder und Einzelbilder, mit Berührung oder Berührungsfrei, vorzugweise ein Smartphones, werden aufgenommen Körperteile, vorzugsweise das Gesicht oder die Hand, ausgewertet und die Identität der Person festgestellt.In claim 12, the novelty of the identity recognition is described in the claim. With the help of commercially available cameras for video or and single frames, with touch or non-contact, preferably a smartphone, recorded body parts, preferably the face or hand, evaluated and found the identity of the person.

Das geschieht durch die im Gewebe sich nicht veränderbaren befindlichen hellen und dunkleren Flecken, sichtbar ähnlich der Sterne auf einer Sternenkarte, die an den immer wiederkehrenden gleichen Koordinaten, ihr Licht, aufgrund der durcheilenden Pulswelle, absenken und wieder aufhellen lassen.This is done by the light and dark spots, which can not be changed in the tissue, visibly similar to the stars on a star chart, which at the recurring same coordinates, lower and lighten their light due to the pulse wave passing through.

Diese Farb- bzw. Helligkeitsunterschiede entstehen durch die Pulswellen in den arteriellen Blutgefäßen. Die Auswertungen können über den Vitalzustand der zu überprüfenden Person Daten liefern. Leblose Körper, wie Abdrücke oder Kopien, auch zur Manipulierung der Überprüfung gedacht, werden erkannt.These differences in color or brightness result from the pulse waves in the arterial blood vessels. The evaluations can provide data on the vital condition of the person to be checked. Lifeless bodies, such as imprints or copies, also intended to manipulate the inspection, are recognized.

Die Auswertung selbst wird mit jedem Pixel im Bild vorgenommen.The evaluation itself is made with each pixel in the image.

Helle und dunkle Flecken werden wie auf einer Art Sternenkarte, jeder Pixel bzw. Pixelgruppe, in den jeweiligen Quadranten an dem Standort zueinander fixiert. Sie verändern ihre Helligkeiten und Farbe während der einfließenden Pulswelle. Zueinander und am Standort sind diese Flecken fest im Gewebe platziert.Light and dark spots are fixed to each other like a kind of star map, each pixel or pixel group, in the respective quadrants at the location. They change their brightness and color during the incoming pulse wave. To each other and in the location these spots are firmly placed in the tissue.

Nur durch beispielsweise geänderte Druck-Sauerstoffanteile werden diese Helligkeits- und Farbänderungen, während des RR-Intervalls im Gewebe, erzeugt.Only changes in pressure oxygen, for example, produce these changes in brightness and color during the RR interval in the tissue.

Nach Ablaufende eines Intervalls, gehen die Helligkeits- und Farbunterschiede wieder in den Anfangszustand zurück. Dies bleibt bis zur nächsten Pulswelle so. After the end of an interval, the brightness and color differences return to the initial state. This remains until the next pulse wave.

Der festgelegte Quadrant wird auch bei einer Bewegung des Körperteils verfolgt. Mit jedem erhaltenden Bild, aus dem Video und oder dem Einzelbild wird anschließend dann anhand der maximalen Helligkeitswerte gegenüber den Vorgängerbilder, mittels einer Grafik, die Auswertung vorgenommen.The fixed quadrant is also tracked during a movement of the body part. With each preserving image, from the video and or the individual image, the evaluation is then carried out on the basis of the maximum brightness values compared to the predecessor images by means of a graphic.

Die Nutzung der in Anspruch 13 beschriebenen Neuheit, der berührungslosen Fernmessung von kontinuierlichen Vitaldaten, zur Ermittlung von Echtzeitreaktionen auf Handlungen, Fragen und Aussagen von Personen, visualisiert durch bildgebende Formate, wie Fernsehgeräte, Monitore, Smartphone und deren Nachfolgegeräte, sind nicht nur für Spiel, Spaß, Freizeit und Entertainment ein nutzbringendes Produkt.The use of the novelty described in claim 13, the non-contact remote measurement of continuous vital data, to determine real-time responses to actions, questions and statements of persons, visualized by imaging formats, such as televisions, monitors, smartphones and their successor devices, are not just for game, Fun, leisure and entertainment a useful product.

Eine spezielle Art des Fragenkatalogs, mit der entscheidenden Kernfrage, ob visuell oder akustisch, beispielsweise in der Mitte der Fragestellung, gleicht sich mit den allgemeinen Informationen, vorher und nachher und den zeitlich dazugehörenden Vitaldaten, ab.A special kind of questionnaire, with the crucial key question, whether visually or acoustically, for example in the middle of the question, is similar to the general information, before and after, and the temporal associated vital data.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 96/02010 [0022]
EP 2009/061520 [0022]
DE 102008042115 [0022, 0041]
DE 2007/000406 [0022]

Claims

The invention is characterized in that you measure with the help of commercially available cameras for video and still images, preferably a smartphone, the blood pressure and pulse, breathing and oxygen saturation by means of pulse wave transit time, as well as the RR interval, touch or contactless as a remote measurement ,

The invention for the measurement of vital data, such as the blood pressure and pulse, respiration and oxygen saturation, by means of pulse wave transit time and the RR interval is characterized by the fact that you optionally from a radio unit, a storage unit, a computing unit, one or more cameras for video and Single images and one or more lighting units, with one or more wavelength measurements, such as preferably in a smartphone, touch or contactless as a remote measurement exists.

The invention is characterized in that, with the aid of an image evaluation, the blood pressure and pulse, respiration and oxygen saturation, by means of pulse wave transit time and RR interval, contact or contactless as a telemetry, is measured.

The invention is characterized in that, with the aid of commercially available cameras, with video and single image, including 3D images developed therefor, the blood pressure and pulse, respiration and oxygen saturation, by means of pulse wave transit time and RR interval, contact or contactless as a remote measurement, measures.

The invention is characterized in that with the aid, preferably, a smartphone, the control of an external measuring point, such as a camera for the detection and transmission of vital data, the blood pressure and pulse, respiration and oxygen saturation by means of pulse wave transit time and the RR interval, touch or Non-contact also as a remote measurement, measures. This is done by radio or via a data cable, for more secure transmission of data.

The invention is characterized in that with the aid of a smartphone, or their developments as well as followers / systems, such as glasses or clock, the blood pressure and pulse, respiration and oxygen saturation, by means of pulse wave transit time and the RR interval, touch or non-contact, measures.

The invention is characterized in that, with the aid of a smartphone, the blood pressure and pulse, respiration and oxygen saturation by means of pulse wave transit time and the RR interval on the skin, touch or contactless as a telemetry, is measured.

The invention is characterized in that you with the help of blood pressure and pulse measurement, breathing and oxygen saturation, by means of pulse wave transit time and the RR interval, preferably with a smartphone, but also external systems, the determination of performance and energy sales in the human organism, too related to the use and integration of motion and acceleration sensors, with continuous vital parameters, such as pulse, blood pressure, respiration and oxygen saturation, temperature and anaerobic threshold, for controlling systems, devices, machines, plants and vehicles, touch-sensitive or contactless as a telemetry, serves.

The invention is characterized in that the data of the blood pressure and pulse measurement, respiration and oxygen saturation are stored by means of pulse wave transit time and RR interval, as well as individual data and complex data sets, such as energy consumption of the human organism, by radio or cable for evaluation to the Control unit be forwarded.

The invention is characterized in that blood pressure and pulse measurement, respiration and oxygen saturation, by means of pulse wave transit time and RR interval, as personal vital data for controlling performance characteristics of systems, devices, machines, plants and vehicles, for example in medical and medical technology, or differentiated in online games, game consoles, e-bikes and pressure chambers, decision-making and action-relevant data, contact or contactless as a remote measurement, measured, supplies

The invention is characterized in that blood pressure and pulse measurement, respiration and oxygen saturation, by means of pulse wave transit time and RR interval, as personal vital data for controlling performance characteristics of systems, devices, machines, equipment and vehicles, for example in medical and medical technology, or Differentiated in online games, game consoles, e-bikes and pressure chambers, decision-making and action-relevant data, contact or contactless also measured as telemetry, even via the detour as a mirror image or as a visual representation on electronic image display devices and systems, using commercially available cameras for video or and Single images, preferably a smartphone, delivers.

The invention is characterized in that you with the help of commercially available Cameras for video and or single frames, preferably a smartphone, the blood pressure and pulse, breathing and oxygen saturation by means of pulse wave transit time, as well as the RR interval, contact or non-contact telemetry measures, images of the recorded body parts, preferably the face or hand , evaluates and identifies the identity of the person for security-relevant applications.

The invention is characterized by providing non-contact telemetry of continuous vital data, simultaneous to the actions, questions and testimony of individuals, to detect real-time responses visualized by imaging formats and programs, such as televisions, monitors, smartphones and their successor devices, not only for games, fun, leisure and entertainment.