DE102013215388A1

DE102013215388A1 - Apparatus and method for pulse rate measurement

Info

Publication number: DE102013215388A1
Application number: DE102013215388.0A
Authority: DE
Inventors: David Mahr
Original assignee: Daum Electronic GmbH
Current assignee: Daum Electronic GmbH
Priority date: 2013-08-05
Filing date: 2013-08-05
Publication date: 2015-02-05

Abstract

Eine Vorrichtung zur Pulsfrequenzmessung, umfassend ein Befestigungselement (3) zum Befestigen der Vorrichtung (1) an einem Körperteil (2) einer Person, insbesondere an einem Unterarm oder an einem Handgelenk, mindestens eine mit dem Befestigungselement (3) verbindbare Lichtquelle (5) zum Einkoppeln von Licht (6) in das Körperteil (2), mindestens ein mit dem Befestigungselement (3) verbindbarer Lichtsensor (7) zum Empfangen des von der Lichtquelle (5) ausgesandten und von dem Körperteil (2) reflektierten Lichts (6), und einen Kraft-/Drucksensor (17) zum Erfassen eines Anpressdrucks der Vorrichtung (1) an dem Körperteil (2) und eine mit der mindestens einen Lichtquelle (5) und mit dem mindestens einen Lichtsensor (7) in Signalverbindung stehende Auswerteeinheit (8) zum Auswerten einer Lichtmodulation.A device for measuring pulse rate, comprising a fastening element (3) for fastening the device (1) to a body part (2) of a person, in particular on a forearm or on a wrist, at least one light source (5) connectable to the fastening element (3) Coupling light (6) into the body part (2), at least one light sensor (7) connectable to the fastening element (3) for receiving the light (6) emitted by the light source (5) and reflected by the body part (2), and a force / pressure sensor (17) for detecting a contact pressure of the device (1) on the body part (2) and an evaluation unit (8) in signal communication with the at least one light source (5) and with the at least one light sensor (7) Evaluation of a light modulation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur Pulsfrequenzmessung, insbesondere an einem Unterarm oder an einem Handgelenk.The invention relates to a device and method for pulse rate measurement, in particular on a forearm or on a wrist.

Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Pulsfrequenzmessung bekannt, wobei mittels eines Brustgurtes die Herzfrequenz einer Person ermittelt werden kann. Die ermittelte Herzfrequenz kann beispielsweise drahtlos an eine Armbanduhr eines Bedieners übermittelt und dort zur Anzeige gebracht werden. Ein Brustgurt ist unangenehm zu tragen. Der Brustgurt schränkt die Benutzerfreundlichkeit ein. Devices for pulse frequency measurement are known from the prior art, wherein the heart rate of a person can be determined by means of a chest strap. The determined heart rate can for example be transmitted wirelessly to a wristwatch of an operator and displayed there. A chest strap is uncomfortable to wear. The chest strap restricts the user-friendliness.

Aus der WO 2007/072239 A2 ist es bekannt, die Pulsmessung direkt an einem Handgelenk einer Person durchzuführen. Ein Brustgurt ist nicht erforderlich. Eine Pulsfrequenzmessung erfolgt mittels eines Sensors zur Erfassung eines elektrischen Parameters wie beispielsweise eines elektrischen Potentials mittels kapazitiven Elektroden. Durch Bewegungen der Person können Störungen bei der Pulsfrequenzmessung auftreten. Die zuverlässige Erfassung der Pulsfrequenz einer Person ist nicht gewährleistet.From the WO 2007/072239 A2 It is known to perform the pulse measurement directly on a person's wrist. A chest strap is not required. A pulse frequency measurement is carried out by means of a sensor for detecting an electrical parameter such as an electrical potential by means of capacitive electrodes. Due to movements of the person, disturbances in the pulse rate measurement can occur. The reliable detection of the pulse rate of a person is not guaranteed.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Pulsfrequenzmessung derart zu verbessern, dass die Pulsfrequenzmessung ohne Beeinträchtigung des Tragekomforts und insbesondere zuverlässig durchführbar ist. It is the object of the present invention to improve a device for pulse frequency measurement in such a way that the pulse frequency measurement without impairing the wearing comfort and in particular reliably can be carried out.

Diese Aufgabe ist durch eine Vorrichtung zur Pulsfrequenzmessung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Pulsfrequenzmessung an einem Körperteil, insbesondere an einem Unterarm, einer Person dadurch zuverlässig möglich ist, dass ein duales Messsystem verwendet wird. Einerseits wird die Pulsfrequenz mittels Reflektionslicht gemessen. Dazu ist mindestens eine Lichtquelle vorgesehen, die mit einem Befestigungselement zum Befestigen der Vorrichtung an dem Körperteil verbindbar ist. Die mindestens eine Lichtquelle dient zum Einkoppeln von Licht in das Körperteil. Weiterhin ist ein Lichtsensor zum Empfangen des von der Lichtquelle ausgesandten und von dem Körperteil reflektierten Lichts vorgesehen. Der Lichtsensor ist mit dem Befestigungselement verbindbar. Neben der Reflektionslichtmessung ist eine Messung des Anpressdrucks beziehungsweise der Anpresskraft, mit der die Vorrichtung an dem Körperteil anliegt. Dazu dient ein Kraft-/Drucksensor, der den Anpressdruck beziehungsweise die Anpresskraft erfasst. Aus Gründen der sprachlichen Vereinfachung wird der Kraft-/Drucksensor im Folgenden als Drucksensor bezeichnet. Gleichwohl kann unter einem Drucksensor auch ein Kraftsensor verstanden werden, der zum Messen einer Kraft dient. Mittels des Drucksensors kann ein zulässiger Bereich eines Anpressdrucks für die Vorrichtung überwacht werden. Insbesondere ist es dadurch möglich, Bewegungen des Körperteils und der daran befestigten Vorrichtung zu erfassen. Sofern der Anpressdruck eine minimal zulässige Druck-Untergrenze unterschreitet, kann das von der Lichtquelle ausgesandte Licht nicht zuverlässig in das Körperteil eingekoppelt und/oder das von dem Körperteil reflektierte Licht nicht zuverlässig mittels des Lichtsensors erfasst werden. Bei zu geringem Anpressdruck ist eine zuverlässige Pulsfrequenzmessung nicht möglich. Jedoch ermöglicht der Drucksensor das Erkennen eines zu geringen Anpressdrucks, sodass ein entsprechendes Warnsignal veranlasst werden kann. Falls der Anpressdruck eine maximal zulässige Druck-Obergrenze überschreitet, ist eine zuverlässige Pulsfrequenzmessung nicht möglich, da einzelne Blutgefäße verengt oder abgedrückt werden können. Ein Blutdurchfluss ist dadurch behindert oder verhindert. Eine zuverlässige Pulsfrequenzmessung bei zu hohem Anpressdruck ist nicht möglich. Die Kombination von Reflektionslichtmessung und Anpressdruckmessung ermöglicht eine direkte und fehlerfreie Pulsfrequenzmessung an einem Körperteil, insbesondere an einem Unterarm oder einem Handgelenk einer Person. Die Pulsfrequenzmessung an sich erfolgt mittels der mindestens einen Lichtquelle und dem mindestens einen Lichtsensor. Insbesondere ermöglicht ein Drucksensor eine Überwachung der Pulsfrequenzmessung. Der Drucksensor ermöglicht zudem eine Verbesserung der Messergebnisse, in dem fehlerhafte Messergebnisse während einer Belastungs-Messung, also dann wenn die Person sich sportlich betätigt, ausfiltert. Beispielsweise beim Laufen kann eine Armbewegung der Person dazu führen, dass die mindestens eine Lichtquelle und/oder der mindestens eine Lichtsensor zumindest kurzzeitig nicht mit konstantem Anpressdruck an dem Körperteil anliegen. In diesem Zustand kann eine Pulsfrequenzmessung nicht zuverlässig erfolgen. Eine derart fehlerbehaftete Messung kann mittels des Drucksensors durch Erfassen einer Druckdifferenz erfasst werden. Eine als fehlerhaft erfasste Messung kann beim Auswerten der Pulsfrequenz ausgeblendet und somit das Messergebnis korrigiert werden. Die Qualität, das heißt die Aussagekraft, der Pulsfrequenzmessung ist erhöht. Das Messergebnis ist durch fehlerhafte Einzelmessungen bereinigt. Mittels eines Befestigungselements kann die Vorrichtung an dem Körperteil befestigt werden. Das Auswerten der Pulsfrequenz basiert auf dem Verfahren der Photoplethysmographie (PPG), bei dem es sich um ein diagnostisches Verfahren in der Medizin handelt. Das Verfahren ist auch unter der Bezeichnung Pulsoxymetrie bekannt. Das Verfahren ermöglicht die nicht invasive Ermittlung der Pulsfrequenz über die Messung der Lichtabsorption beziehungsweise der Lichtemission reflektierten Lichts. Die mindestens eine Lichtquelle und der mindestens eine Lichtsensor stehen mit einer Auswerteeinheit in Signalverbindung. Aufgrund des Herzschlags der Person wird das Körperteil mit unterschiedlichen Blutdichten durchströmt. Die unterschiedlichen Blutdichten bewirken, dass das Körperteil das Licht mit unterschiedlicher Intensität reflektiert. Je dichter das Blut in dem Körperteil ist, desto größer ist die Intensität, mit der das reflektierte Licht bei dem Lichtsensor erfasst wird. Insbesondere ist der Lichtsensor bezüglich der Lichtquelle benachbart angeordnet. Die unterschiedlichen Lichtintensitäten werden mittels des Lichtsensors erfasst. Mittels der Auswerteeinheit werden die unterschiedlich reflektierten Lichtintensitäten ausgewertet. Aus der zeitlichen Abhängigkeit der Lichtintensität kann eine Pulsfrequenz berechnet werden. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise in dem Befestigungselement integriert sein und insbesondere direkt mit der mindestens einen Lichtquelle und mit dem mindestens einen Lichtsensor verdrahtet sein. Es ist auch möglich, dass die Auswerteeinheit extern und insbesondere separat von dem Befestigungselement angeordnet ist. In diesem Fall kann eine Signalverbindung mit der Lichtquelle und dem Lichtsensor kabellos erfolgen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Pulsfrequenzmessung kann beispielsweise mit dem Befestigungselement komfortabel direkt an einem Unterarm von einer Person getragen werden. Die Vorrichtung zur Pulsfrequenzmessung kann insbesondere vorteilhaft in einer Armbanduhr integriert sein. Insbesondere ist ein Brustgurt nicht erforderlich. Die Verwendung einer Lichtquelle und eines dazu korrespondierenden Lichtsensors zur Ermittlung einer Modulationsfrequenz der herzschlagbedingten, zeitlich unterschiedlichen Blutdichte in dem Körperteil der Person ist in einem Ruhezustand zuverlässig. Ein möglicher Ausfall der Pulsfrequenzmessung in einem Bewegungszustand der Person kann erfasst werden und für die Auswertung unberücksichtigt bleiben.This object is achieved by a device for pulse rate measurement with the features of claim 1. According to the invention it has been recognized that a pulse rate measurement on a body part, in particular on a forearm, of a person is reliably possible by using a dual measuring system. On the one hand, the pulse rate is measured by means of reflection light. For this purpose, at least one light source is provided which can be connected to a fastening element for fastening the device to the body part. The at least one light source is used for coupling light into the body part. Furthermore, a light sensor is provided for receiving the light emitted by the light source and reflected by the body part. The light sensor can be connected to the fastening element. In addition to the reflection light measurement is a measurement of the contact pressure or the contact force with which the device rests against the body part. This is done by a force / pressure sensor, which detects the contact pressure or the contact force. For reasons of linguistic simplification, the force / pressure sensor is referred to below as a pressure sensor. Nevertheless, a pressure sensor can also be understood as meaning a force sensor which serves to measure a force. By means of the pressure sensor, a permissible range of a contact pressure for the device can be monitored. In particular, it is thereby possible to detect movements of the body part and the device attached thereto. If the contact pressure falls below a minimum permissible lower pressure limit, the light emitted by the light source can not be reliably coupled into the body part and / or the light reflected from the body part can not be detected reliably by means of the light sensor. If the contact pressure is too low, reliable pulse rate measurement is not possible. However, the pressure sensor allows the detection of a too low contact pressure, so that a corresponding warning signal can be initiated. If the contact pressure exceeds a maximum allowable pressure upper limit, a reliable pulse rate measurement is not possible because individual blood vessels can be narrowed or pressed. A blood flow is hindered or prevented. A reliable pulse rate measurement at too high contact pressure is not possible. The combination of reflection light measurement and contact pressure measurement enables a direct and error-free pulse frequency measurement on a body part, in particular on a forearm or a wrist of a person. The pulse rate measurement per se is carried out by means of the at least one light source and the at least one light sensor. In particular, a pressure sensor allows monitoring of the pulse rate measurement. The pressure sensor also allows an improvement in the measurement results, in the erroneous measurement results during a stress measurement, so when the person is exercising, filters out. For example, when running, an arm movement of the person may cause the at least one light source and / or the at least one light sensor to not rest against the body part at least for a short time with a constant contact pressure. In this state, a pulse rate measurement can not be reliable. Such a faulty measurement can be detected by means of the pressure sensor by detecting a pressure difference. A measurement recorded as faulty can be faded out when evaluating the pulse rate and thus the measurement result can be corrected. The quality, that is the significance, the pulse rate measurement is increased. The measurement result is corrected by faulty individual measurements. By means of a fastening element, the device can be attached to the body part. The evaluation of the pulse rate is based on the method of photoplethysmography (PPG), which is a diagnostic method in medicine. The method is also known as pulse oximetry. The method allows the non-invasive determination of the pulse rate via the measurement of the light absorption or the light emission of reflected light. The at least one light source and the at least one light sensor are in signal communication with an evaluation unit. Due to the heartbeat of the person, the body part is perfused with different blood densities. The different blood densities cause the body part to reflect the light with different intensity. The denser the blood in the body part, the greater the intensity with which the reflected light is detected in the light sensor. In particular, the light sensor is arranged adjacent to the light source. The different light intensities are detected by means of the light sensor. By means of the evaluation unit, the differently reflected light intensities are evaluated. From the temporal dependence of the light intensity, a pulse rate can be calculated. The evaluation unit can for example be integrated in the fastening element and, in particular, be wired directly to the at least one light source and to the at least one light sensor. It is also possible that the evaluation unit is arranged externally and in particular separately from the fastening element. In this case, a signal connection with the light source and the light sensor can be wireless. The pulse rate measurement device according to the invention can be comfortably carried by a person directly on a forearm, for example with the fastening element. The device for pulse frequency measurement can be particularly advantageously integrated in a wristwatch. In particular, a chest strap is not required. The use of a light source and a light sensor corresponding thereto for determining a modulation frequency of the heartbeat-related, temporally different blood density in the body part of the person is reliable in a resting state. A possible failure of the pulse rate measurement in a state of motion of the person can be detected and disregarded for the evaluation.

Eine Vorrichtung, bei der der Drucksensor mit der Auswerteeinheit in Signalverbindung steht, vereinfacht die Messung des Anpressdrucks. Insbesondere ist die Integration des Signals des Anpressdrucks für die Erzeugung eines Warnsignals und/oder für die Frage der Berücksichtigung der gemessenen Pulsfrequenz bei einer Langzeitmessung der Pulsfrequenz vorteilhaft. A device in which the pressure sensor is in signal communication with the evaluation unit, simplifies the measurement of the contact pressure. In particular, the integration of the signal of the contact pressure for the generation of a warning signal and / or for the question of taking into account the measured pulse frequency in a long-term measurement of the pulse rate is advantageous.

Bei einer Vorrichtung mit einer Halterung zum Aufnehmen der mindestens einen Lichtquelle und/oder des mindestens einen Lichtsensors sind die Lichtquelle und der Lichtsensor kompakt und robust in der Halterung anordenbar. Bei einer derartigen Vorrichtung sind die wesentlichen Komponenten definiert angeordnet. In a device with a holder for receiving the at least one light source and / or the at least one light sensor, the light source and the light sensor can be arranged compactly and robustly in the holder. In such a device, the essential components are arranged defined.

Eine Vorrichtung, bei der die Halterung eine Halterungsunterseite zum Anliegen an dem Körperteil aufweist, wobei insbesondere die mindestens eine Lichtquelle an dem Halterungsunterseite übersteht und der mindestens eine Lichtsensor bündig mit der Halterungsseite abschließt, ist die Messwerterfassung verbessert. Dadurch, dass die mindestens eine Lichtquelle an der Halterungsseite übersteht, ist die Einkopplung des Lichts für die Pulsfrequenzmessung verbessert. Dadurch, dass der mindestens eine Lichtsensor bündig mit der Halterungsunterseite abschließt, ist ein sicheres, insbesondere flächiges Anliegen des Lichtsensors an der Oberfläche des Körperteils begünstigt. Dadurch kann eine zuverlässige Auswertung des reflektierten Lichts erfolgen. A device in which the holder has a holder bottom for abutment against the body part, wherein in particular the at least one light source protrudes on the holder underside and the at least one light sensor is flush with the holder side, the measured value detection is improved. The fact that the at least one light source protrudes on the support side, the coupling of the light for pulse rate measurement is improved. Due to the fact that the at least one light sensor terminates flush with the holder underside, a secure, in particular flat, abutment of the light sensor on the surface of the body part is favored. This allows a reliable evaluation of the reflected light.

Bei einer Vorrichtung, bei der die Halterung zweiteilig ausgeführt ist, mit einem dem Körperteil zugewandten Halterungs-Unterteil und einem damit verbundenen, dem Körperteil abgewandten Halterungs-Oberteil können die für die duale Messung erforderlichen Komponenten vorteilhaft räumlich aufgeteilt werden. Insbesondere ist es möglich, die Komponenten für die Messung der Pulsfrequenz einerseits und des Anpressdrucks andererseits funktional und örtlich voneinander zu trennen, indem die eine Messvorrichtung im Halterungs-Unterteil und die andere Messvorrichtung im Halterungs-Oberteil untergebracht sind. Dadurch ist beispielsweise ein Austausch einzelner Komponenten vereinfacht. Die Komponenten sind besser zugänglich in der Halterung angeordnet. In a device in which the holder is made in two parts, with a body part facing the support base and an associated, remote from the body part support upper part required for the dual measurement components can advantageously be spatially divided. In particular, it is possible to separate the components for the measurement of the pulse frequency on the one hand and the contact pressure on the other hand functionally and spatially by the one measuring device in the lower part of the holder and the other measuring device are housed in the upper bracket. As a result, for example, an exchange of individual components is simplified. The components are more accessible in the holder.

Besonders bevorzugt ist eine Vorrichtung, bei der die mindestens eine Lichtquelle und der mindestens eine Lichtsensor, insbesondere über eine erste Platine, in dem Halterungs-Unterteil gehalten sind, wobei der Drucksensor, insbesondere über eine zweite Platine, in dem Halterungs-Oberteil gehalten ist, und wobei das Halterungs-Oberteil, insbesondere der Drucksensor, über einen Puffer-Dämpfer mit der ersten Platine des Halterungs-Unterteils schwingungsdämpfend verbunden ist. Insbesondere dient das Halterungs-Unterteil als Gegenlager der Vorrichtung zur Befestigung an dem Körperteil. Particularly preferred is a device in which the at least one light source and the at least one light sensor, in particular via a first circuit board, are held in the mounting base, the pressure sensor, in particular via a second circuit board, being held in the mounting upper part, and wherein the support upper part, in particular the pressure sensor, is connected in a vibration-damping manner to the first circuit board of the support base via a buffer damper. In particular, the support base serves as an abutment of the device for attachment to the body part.

Eine Vorrichtung, bei der die mindestens eine Lichtquelle und/oder der mindestens eine Lichtsensor in der Halterung integriert sind, ist robust ausgeführt und ist insbesondere ästhetisch hochwertig unauffällig gestaltet. Der Lichtsensor und die Lichtquelle, die in dem Befestigungselement jeweils integriert sind, sind durch äußere Umgebungseinflüsse wie beispielsweise Sonneneinstrahlung, Nässe und Schläge oder Stöße geschützt.A device in which the at least one light source and / or the at least one light sensor are integrated in the holder, is robust and is designed in particular aesthetically high-quality inconspicuous. The light sensor and the light source, which are respectively integrated in the fastening element, are protected by external environmental influences such as solar radiation, moisture and shocks.

Eine Vorrichtung, bei der der Lichtsensor als Fotodiode ausgeführt ist, ermöglicht ein besonders unkompliziertes und effizientes Erfassen des reflektierten Lichts. Eine Fotodiode ist zur Erfassung des reflektierten Lichts besonders gut geeignet. Die mittels Fotodiode erfasste reflektierte Lichtstrahlung kann in ein Messsignal zur weiteren Signalauswertung verarbeitet werden. Eine Fotodiode ist kompakt ausgeführt und robust. Anstelle der Fotodiode kann auch ein Fototransistor verwendet werden. A device in which the light sensor is designed as a photodiode, allows a particularly uncomplicated and efficient detection of the reflected light. A photodiode is particularly well suited for detecting the reflected light. The detected by photodiode reflected light radiation can be processed in a measurement signal for further signal evaluation. A photodiode is compact executed and robust. Instead of the photodiode, a phototransistor can also be used.

Vorteilhaft ist eine Vorrichtung, bei der der Drucksensor als FSR-Sensor ausgeführt ist. Ein derartiger Sensor weist einen elektrischen Widerstand auf, der unter Einwirkung einer Kraft beziehungsweise eines Drucks seinen elektrischen Widerstand ändert. Ein derartiger Sensor kann direkt und unkompliziert an der Vorrichtung angebracht werden. Zusätzliche Elektronikkomponenten zur Auswertung der Anpresskraft beziehungsweise des Anpressdrucks sind nicht erforderlich. Der FSR-Sensor kann direkt mit der Auswerteeinheit verbunden sein. Advantageous is a device in which the pressure sensor is designed as an FSR sensor. Such a sensor has an electrical resistance which changes its electrical resistance under the action of a force or a pressure. Such a sensor can be attached directly and easily to the device. Additional electronic components for evaluating the contact force or the contact pressure are not required. The FSR sensor can be connected directly to the evaluation unit.

Eine Vorrichtung, bei der das von der Lichtquelle ausgesandte Licht eine Wellenlänge derart aufweist, dass das Körperteil, insbesondere das Körperteil durchströmende Blut, das Licht anteilig reflektiert und insbesondere ein Reflexionssignal im Wesentlichen störungsfrei ist, ermöglicht eine besonders zuverlässige Auswertung der Pulsfrequenzmessung. Störungsfrei bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Reflexionssignal nur wenige oder keine Störsignale aufweist.. Insbesondere dadurch, dass das Licht anteilig vom Blut reflektiert wird, ist eine Korrelation zwischen der erfassten Lichtmodulationsfrequenz und der Pulsfrequenz möglich. A device in which the light emitted by the light source has a wavelength such that the body part, in particular the blood flowing through the body part, the light reflects proportionately and in particular a reflection signal is substantially free of interference, allows a particularly reliable evaluation of the pulse rate measurement. In this context, interference-free means that the reflection signal has only a few or no interference signals. In particular, the fact that the light is reflected proportionately by the blood, a correlation between the detected light modulation frequency and the pulse rate is possible.

Eine Vorrichtung, bei der die Wellenlänge des Lichts in einen Bereich von 780 nm bis 1400 nm oder in einem Bereich von 450 nm bis 600 nm liegt, kann je nach Anwendung eine besonders vorteilhafte Ausführung der Vorrichtung realisiert werden. Mit einer Lichtquelle, die Licht im Infrarotbereich ausstrahlt, also mit einer Wellenlänge von etwa 780 nm bis 1400 nm, ist die Reflexion des Lichts an dem roten Blut sehr hoch. Dadurch ist es möglich, dass eine reduzierte Lichtstärke für die Lichtquelle verwendet werden kann, um immer noch ausreichen reflektierendes Licht mittels des Lichtsensors zu erfassen. Dadurch ist der Stromverbrauch für die mindestens eine Lichtquelle reduziert. Die Lebensdauer eine Batterie, insbesondere eines Akkumulators, der Vorrichtung ist vergrößert. Alternativ kann Licht in einem Wellenlängenbereich von 450 nm bis 600 nm ausgewählt werden. Licht mit dieser Wellenlänge ist im sichtbaren Spektralbereich mit der Farbe Grün oder Blau. Im Vergleich zu Licht im Infrarotbereich ist zwar der Reflexionsgrad reduziert, jedoch sind die Reflexionssignale weniger störungsanfällig. Das bedeutet, dass die Reflexionsstrahlung von Licht mit einer Wellenlänge zwischen 450 nm bis 600 nm im Wesentlichen störungsfrei ausgewertet werden kann. Grundsätzlich sind auch andere Wellenlängenbereiche, die von der Lichtquelle ausgesendet werden können, möglich. Insbesondere ist Lichtstrahlung auch im nicht-sichtbaren Spektralbereich, insbesondere im Bereich von mindestens 1 nm bis 10⁶ nm möglich.A device in which the wavelength of the light is in a range of 780 nm to 1400 nm or in a range of 450 nm to 600 nm, depending on the application, a particularly advantageous embodiment of the device can be realized. With a light source that emits light in the infrared range, ie with a wavelength of about 780 nm to 1400 nm, the reflection of the light on the red blood is very high. Thereby, it is possible that a reduced light intensity for the light source can be used to still detect sufficient reflective light by means of the light sensor. As a result, the power consumption for the at least one light source is reduced. The life of a battery, in particular of a rechargeable battery, of the device is increased. Alternatively, light in a wavelength range of 450 nm to 600 nm can be selected. Light with this wavelength is in the visible spectral range with the color green or blue. Although the reflectance is reduced compared to light in the infrared range, the reflection signals are less susceptible to interference. This means that the reflection radiation of light with a wavelength between 450 nm and 600 nm can be evaluated essentially without interference. In principle, other wavelength ranges that can be emitted by the light source are possible. In particular, light radiation is also possible in the non-visible spectral range, in particular in the range of at least 1 nm to 10 ⁶ nm.

Eine Vorrichtung, mit einem mit der Auswerteeinheit in Signalverbindung stehenden Anzeigeelement ermöglicht eine direkte und für eine Person komfortable Anzeige der ermittelten Pulsfrequenz. Beispielsweise kann eine derartige Anzeige in einem Display einer Armbanduhr integriert sein. Das Display kann vorteilhafterweise direkt an dem Befestigungselement der Vorrichtung zur Pulsfrequenzmessung abgebracht sein. Insbesondere ist das Anzeigeelement mit der Auswerteeinheit kabelgebunden in Signalverbindung. Es ist auch möglich, das Anzeigeelement separat von der Vorrichtung anzuordnen, beispielsweise als Bildschirm an einem Fitness-Übungsgerät oder als Bildschirm in einer medizinischen Einrichtung oder bei einer medizinischen Betreuungsperson. In diesem Fall ist eine Signalverbindung zwischen der Auswerteeinheit und dem Anzeigeelement insbesondere kabellos und kann beispielsweise über Funk oder über eine kabellose Netzwerkverbindung und/oder das Internet bereitgestellt werden.A device with a display element in signal communication with the evaluation unit allows a direct and convenient for a person display of the determined pulse rate. For example, such a display can be integrated in a display of a wristwatch. The display can advantageously be mounted directly on the fastening element of the device for pulse rate measurement. In particular, the display element with the evaluation unit is wired in signal connection. It is also possible to arrange the display element separately from the device, for example as a screen on a fitness exercise device or as a screen in a medical facility or in a medical care person. In this case, a signal connection between the evaluation unit and the display element is in particular wireless and can be provided, for example, via radio or via a wireless network connection and / or the Internet.

Eine Vorrichtung mit einer zweiten Lichtquelle ermöglicht, dass die Modulationsfrequenz des Blutes in dem Körperteil parallel von zwei separaten Systemen, nämlich der ersten Lichtquelle mit dem korrespondierenden ersten Lichtsensor sowie der zweiten Lichtquelle mit dem korrespondierenden zweiten Lichtsensor, jeweils unabhängig voneinander gemessen wird. Die Vorrichtung zur Pulsfrequenzmessung ist als selbstabgleichendes System ausgeführt. Messungenauigkeiten können kompensiert werden. Die Messgenauigkeit einer derartigen Vorrichtung ist zusätzlich verbessert. A device with a second light source allows the modulation frequency of the blood in the body part to be measured in parallel by two separate systems, namely the first light source with the corresponding first light sensor and the second light source with the corresponding second light sensor, each independently. The device for pulse rate measurement is designed as a self-balancing system. Measurement inaccuracies can be compensated. The measurement accuracy of such a device is additionally improved.

Eine Vorrichtung, bei der das Befestigungselement flexibel an dem Körperteil verschließbar und wieder öffenbar anbringbar ist, ermöglicht eine komfortable Befestigung an dem Körperteil. Das Befestigungselement ist flexibel sowie verschließbar und wieder öffenbar an dem Körperteil anbringbar. Beispielsweise ist das Befestigungselement ein Gurt, Band oder Clip und weist einen Verschluss, insbesondere in der Form eines Klettverschlusses oder einer Schnalle auf. Das Befestigungselement kann elastisch ausgeführt sein und insbesondere eine Längenverstellung ermöglichen. A device in which the fastening element is flexibly closable on the body part and can be reopened, makes possible a comfortable attachment to the body part. The fastener is flexible and closable and reopenable attached to the body part. For example, the fastening element is a belt, strap or clip and has a closure, in particular in the form of a hook-and-loop fastener or a buckle. The fastener may be elastic and in particular allow a length adjustment.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Pulsfrequenzmessung derart zu verbessern, dass die Pulsfrequenzmessung unkompliziert und zuverlässig durchführbar ist. It is a further object of the present invention to improve a method for pulse frequency measurement such that the pulse frequency measurement can be carried out in a straightforward and reliable manner.

Diese Aufgabe ist durch ein Verfahren zur Pulsfrequenzmessung mit den Merkmalen nach Anspruch 15 gelöst. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass neben einer Auswertung der Lichtmodulation eines reflektierten Lichtsignals mindestens einer Lichtquelle durch mindestens einen Lichtsensor auch ein Anpressdruck der Vorrichtung an dem Körperteil berücksichtigt wird. Dadurch ist eine Messsignalauswertung zuverlässig und robust. Das Verfahren ermöglicht die Pulsfrequenzmessung mit hoher Qualität. Im Übrigen wird auf die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen. This object is achieved by a method for pulse frequency measurement with the features of claim 15. According to the invention, it has been recognized that in addition to an evaluation of the light modulation of a reflected light signal of at least one light source, at least one light sensor also takes into account a contact pressure of the device on the body part. This is one Measurement signal evaluation reliable and robust. The method enables pulse rate measurement with high quality. Incidentally, reference is made to the advantages of the device according to the invention.

Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Pulsfrequenzmessung angegebenen Merkmale sind jeweils für sich allein oder in Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf. Both the features specified in the patent claims and the features specified in the following exemplary embodiment of the device according to the invention for pulse frequency measurement are each suitable alone or in combination with each other to further develop the object according to the invention. The respective feature combinations represent no limitation with respect to the developments of the subject invention, but have essentially merely exemplary character.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibug eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:Further features, advantages and details of the invention will become apparent from the following Beschreibug an embodiment of the drawing. Show it:

1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Pulsfrequenzmessung und 1 a perspective view of a device according to the invention for pulse rate measurement and

2 einen Querschnitt durch ein Handgelenk einer Person mit der mittels eines Befestigungselements daran befestigten Vorrichtung gemäß 1. 2 a cross section through a wrist of a person with the means of a fastener attached thereto device according to 1 ,

Eine als Ganzes mit 1 bezeichnete Vorrichtung zur Pulsfrequenzmessung ist in 1 perspektivisch dargestellt. One as a whole 1 designated device for pulse rate measurement is in 1 shown in perspective.

Die Vorrichtung 1 weist ein in 1 nicht dargestelltes Befestigungselement auf, das in einer Umfangsrichtung ein in 1 nicht dargestelltes Körperteil umschließt. Das Befestigungselement ist insbesondere als Armband entsprechend einer Uhr ausgeführt und kann insbesondere einen in 1 nicht dargestellten Verschluss zur längenverstellbaren Einstellung an dem Körperteil aufweisen. Insbesondere weist das Befestigungselement ein Material auf, das zumindest teilweise elastisch ist. Durch die längenverstellbare Einstellung des Armbandes kann eine definierte Vorspannung, also ein Anpressdruck, erzeugt werden, mit dem die Vorrichtung 1 über das Befestigungselement an dem Körperteil gehalten ist. Die Vorspannung kann mittels des Verschlusses gehalten werden. Die Vorrichtung 1 weist ein Anzeigeelement 4 auf. Das Anzeigeelement 4 umfasst drei verschiedenfarbige LEDs. Das Anzeigeelement kann auch beispielsweise das Display einer digitalen Uhr sein. Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin eine Stromversorgung in Form einer Batterie 23, insbesondere eines Akkumulators. Der Akkumulator 23 ist mit einem zylindrischen Taster 10 verbunden. Der Taster 10 dient zum Einschalten der Vorrichtung 1. Der Taster kann auch zum Ausschalten der Vorrichtung 1 dienen, beispielsweise indem der Taster 10 beispielsweise für mindestens drei Sekunden oder für mindestens fünf Sekunden gedrückt wird. The device 1 has an in 1 Not shown fastener, which in a circumferential direction in 1 not shown body part encloses. The fastener is designed in particular as a bracelet according to a clock and can in particular a in 1 not shown closure for adjustable length adjustment on the body part have. In particular, the fastening element has a material which is at least partially elastic. Due to the length-adjustable adjustment of the bracelet, a defined bias, so a contact pressure, are generated, with which the device 1 is held on the body part via the fastening element. The bias can be held by the shutter. The device 1 has a display element 4 on. The display element 4 includes three different colored LEDs. The display element may also be, for example, the display of a digital clock. The device 1 further includes a power supply in the form of a battery 23 , in particular a rechargeable battery. The accumulator 23 is with a cylindrical button 10 connected. The button 10 is used to turn on the device 1 , The button can also turn off the device 1 serve, for example by pressing the button 10 for example, for at least three seconds or for at least five seconds.

Die drei LEDs des Anzeigeelements 4 dienen beispielsweise dazu, um einen Ladezustand des Akkumulators 23 anzuzeigen. Zusätzlich kann über das Anzeigeelement 4 eine Anzeige darüber erfolgen, ob ein erforderlicher Mindest-Anpressdruck der Vorrichtung 1 an dem Körperteil 2 eingehalten ist. Darüber hinaus kann das Anzeigeelement 4 einen Zustand einer Funkverbindung zu einem zusätzlichen externen Anzeigeelement signalisieren. Das externe Anzeigeelement kann beispielsweise an einem Cockpit eines Ergometers oder eines Fahrrads vorgesehen sein. The three LEDs of the display element 4 serve, for example, to a state of charge of the accumulator 23 display. In addition, via the display element 4 an indication of whether a required minimum contact pressure of the device 1 on the body part 2 is complied with. In addition, the display element 4 signal a state of a radio link to an additional external display element. The external display element may be provided, for example, on a cockpit of an ergometer or a bicycle.

Die Vorrichtung 1 weist ein zweiteilig ausgeführte Halterung 12 auf mit einem Halterungs-Unterteil 13 und einem Halterungs-Oberteil 14. Das Halterungs-Unterteil 13 weist eine Halterungs-Unterseite 15 zum Anliegen an dem Körperteil auf. The device 1 has a two-part holder 12 on with a mounting base 13 and a support top 14 , The mounting base 13 has a bracket bottom 15 to the concern on the body part.

In dem Halterungs-Unterteil 13 ist jeweils eine Leuchtdiode als Lichtquelle 5 in einer dafür vorgesehenen Ausnehmung angeordnet. Insgesamt sind zwei Lichtquellen 5 vorgesehen, die insbesondere identisch ausgeführt sind. Jede Lichtquelle 5 sendet Licht 6 aus, das von dem Körperteil und insbesondere von dem das Körperteil durchströmenden Blut reflektiert und das reflektierte Licht 6 von einem Lichtsensor 7 erfasst wird. Der Lichtsensor 7 ist gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Fotodiode ausgeführt. Der Lichtsensor 7 ist entlang einer virtuellen Verbindungslinie der beiden Lichtquellen 5 mittig zwischen den Lichtquellen 5 auf der Verbindungslinie angeordnet. Es ist denkbar, dass mehr als zwei Lichtquellen vorgesehen sind. Insbesondere sind die Lichtquellen derart angeordnet, dass der Lichtsensor 5 im Zentrum einer Lichtquellen-Anordnung angeordnet ist. Insbesondere sind die Lichtquellen an Eckpunkten eines regelmäßigen Vielecks oder auf einer Kreislinie um den Lichtsensor 7 angeordnet. In the bracket base 13 is each a light emitting diode as a light source 5 arranged in a recess provided for this purpose. In total, there are two light sources 5 provided, which are in particular identical. Every light source 5 sends light 6 which reflects from the body part and in particular from the blood flowing through the body part and the reflected light 6 from a light sensor 7 is detected. The light sensor 7 is designed according to the embodiment shown as a photodiode. The light sensor 7 is along a virtual connecting line of the two light sources 5 in the middle between the light sources 5 arranged on the connecting line. It is conceivable that more than two light sources are provided. In particular, the light sources are arranged such that the light sensor 5 is arranged in the center of a light source arrangement. In particular, the light sources are at vertices of a regular polygon or on a circular line around the light sensor 7 arranged.

Das Halterungs-Oberteil 14 ist im Wesentlichen als rechteckförmiger Rahmen ausgeführt. An dem Halterungs-Oberteil 14 können Aufnahmebohrungen vorgesehen sein, um die Halterung 12 an einer dafür vorgesehenen Halterung, insbesondere durch Anschrauben, zu befestigen. Das Halterungs-Oberteil 14 weist einen Drucksensor 17 mit einem zentralen Steg 16 auf, der in einen von dem Rechteckrahmen umgebenen Innenraum hineinragt. Der Steg 16 weist an einem freien Ende einen Drucksensor-Kopf 11 auf. An dem Drucksensor 17 ist das Halterungs-Oberteil 14 über einen Puffer-Dämpfer 18 mit dem Halterungs-Unterteil 13 verbunden. Der Puffer-Dämpfer 18 ist mit dem Drucksensor 17 verklebt. Das Halterungs-Unterteil 13 dient als Gegenlager für den Drucksensor 17. Mittels des Puffer-Dämpfers 18 ist das Halterungs-Unterteil 13 mit dem Halterungs-Oberteil 14 schwingungsdämpfend verbunden. The bracket shell 14 is designed essentially as a rectangular frame. On the bracket top 14 Mounting holes can be provided to the holder 12 at a designated holder, in particular by screwing to attach. The bracket shell 14 has a pressure sensor 17 with a central jetty 16 on, which projects into an area surrounded by the rectangular frame interior. The jetty 16 has a pressure sensor head at a free end 11 on. At the pressure sensor 17 is the bracket shell 14 via a buffer damper 18 with the support base 13 connected. The buffer damper 18 is with the pressure sensor 17 bonded. The mounting base 13 serves as an abutment for the pressure sensor 17 , By means of the buffer damper 18 is the bracket base 13 with the bracket top 14 vibration damping connected.

Im Folgenden werden anhand von 2 der Aufbau und die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert. 2 zeigt einen Querschnitt senkrecht zu einer Längsausdehnung eines Körperteils 2 einer Person. Das Körperteil 2 ist beispielsweise ein Unterarm oder ein Handgelenk einer Person. Zur vereinfachenden Darstellung sind wesentliche Details des Körperteils 2 wie beispielsweise Knochen oder Muskelgewebe nicht näher dargestellt. Lediglich die blutführenden Adern 19 sind schematisch dargestellt. The following are based on 2 the structure and operation of the device according to the invention explained in more detail. 2 shows a cross section perpendicular to a longitudinal extent of a body part 2 one person. The body part 2 is for example a forearm or a wrist of a person. To simplify the presentation are essential details of the body part 2 such as bone or muscle tissue not shown in detail. Only the blood-bearing veins 19 are shown schematically.

Das Befestigungselement 3 ist gemäß 2 oberhalb des Akkumulators 23 geführt. An einer dem Akkumulator 23 abgewandten Seite des Befestigungselements 3 kann ein nicht dargestelltes Gehäuse vorgesehen sein, dass die Vorrichtung 1 insgesamt einhaust. The fastener 3 is according to 2 above the accumulator 23 guided. At one the accumulator 23 opposite side of the fastener 3 a non-illustrated housing may be provided that the device 1 total einhaust.

Beim Anlegen der Vorrichtung 1 an das Körperteil 2 wird das Befestigungselement 3 entlang des Umfangs des Körperteils 2 gelegt und mit einer definierten Vorspannung mittels des Verschlusses an dem Körperteil 2 befestigt. Die definierte Vorspannung bewirkt, dass die Vorrichtung 1 an der Halterungsunterseite 15 mit einem definierten Anpressdruck gegen die Hautoberfläche 20 des Körperteils 2 gedrückt wird. Sofern der definierte Anpressdruck mittels des Drucksensors 17 erfasst worden ist, wird dies über die LEDs des Anzeigeelements 4 angezeigt. Um dies zu überwachen, ist es möglich, einen Schwellwert für den Anpressdruck zu definieren, um die Betriebsbereitschaft der Vorrichtung 1 zu ermöglichen. Insbesondere ist es möglich, dass über das Anzeigeelement 4 angezeigt wird, falls der Ist-Anpressdruck den Mindest-Anpressdruck unterschreitet. In diesem Fall liegt die Vorrichtung 1 an dem Körperteil 2 nicht sicher an. Eine zuverlässige Pulsfrequenzmessung ist nicht gewährleistet. Sofern der Ist-Anpressdruck einen maximal zulässigen Höchst-Anpressdruck überschreitet, wird dies ebenfalls an dem Anzeigeelement 4 angezeigt. In diesem Fall kann die Pulsfrequenzmessung fehlerhaft sein, da die Vorrichtung 1 das Körperteil 2 und insbesondere darin verlaufende Adern 19 derart drückt, dass ein ungehinderter Blutfluss nicht möglich ist. Dies könnte dazu führen, dass die gemessene Pulsfrequenz höher ist als die tatsächliche Pulsfrequenz der Person. Eine derartige Pulsfrequenzmessung ist fehlerhaft. Es ist zusätzlich denkbar, bei Unterschreiten des Mindest-Anpressdrucks, also dann, wenn die Vorrichtung 1 nicht an dem Körperteil 2 anliegt, die Vorrichtung 1 automatisch nach einer vorgegebenen Zeitdauer, beispielsweise nach fünf Sekunden oder beispielsweise nach zehn Sekunden, abzuschalten. Dadurch wird der Akkumulator 23 geschont. Der Stromverbrauch wird reduziert. Sobald der Mindest-Anpressdruck erreicht ist, wird mittels des FSR-Drucksensors 17 eine Druckdifferenz gemessen. When creating the device 1 to the body part 2 becomes the fastener 3 along the circumference of the body part 2 placed and with a defined bias by means of the closure on the body part 2 attached. The defined preload causes the device 1 at the bottom of the bracket 15 with a defined contact pressure against the skin surface 20 of the body part 2 is pressed. If the defined contact pressure by means of the pressure sensor 17 this is detected via the LEDs of the display element 4 displayed. In order to monitor this, it is possible to define a threshold value for the contact pressure in order to ensure the operational readiness of the device 1 to enable. In particular, it is possible that via the display element 4 is displayed if the actual contact pressure falls below the minimum contact pressure. In this case, the device lies 1 on the body part 2 not sure. A reliable pulse rate measurement is not guaranteed. If the actual contact pressure exceeds a maximum permissible maximum contact pressure, this will also be on the display element 4 displayed. In this case, the pulse rate measurement may be erroneous as the device 1 the body part 2 and especially wires running in it 19 expresses such that unhindered blood flow is not possible. This could cause the measured heart rate to be higher than the person's actual heart rate. Such pulse rate measurement is faulty. It is also conceivable, when falling below the minimum contact pressure, that is, when the device 1 not on the body part 2 is applied, the device 1 automatically after a predetermined period of time, for example after five seconds or for example after ten seconds, off. This will cause the accumulator 23 spared. The power consumption is reduced. Once the minimum contact pressure is reached, the FSR pressure sensor is used 17 measured a pressure difference.

Die Lichtquellen 5 stehen an der Halterungsunterseite 15 über. Aufgrund der Flexibilität und Elastizität des menschlichen Gewebes des Körperteils 2 wird das Körperteil 2 im Bereich der Lichtquellen 5 elastisch deformiert. Dadurch ist eine Einkopplung des Lichts 6 in das Körperteil verbessert. Der Lichtsensor 7 ist derart in dem Halterungs-Unterteil 13 angeordnet, das er bündig mit der Halterungsseite 15 abschließt. Der Lichtsensor 7 liegt insbesondere flächig und insbesondere vollflächig an der Hautoberfläche 20 des Körperteils 2 an. The light sources 5 stand on the support base 15 above. Due to the flexibility and elasticity of the human tissue of the body part 2 becomes the body part 2 in the field of light sources 5 elastically deformed. This is a coupling of the light 6 improved in the body part. The light sensor 7 is so in the mounting base 13 arranged it flush with the bracket side 15 concludes. The light sensor 7 is especially flat and especially on the entire surface of the skin surface 20 of the body part 2 at.

In dem Halterungs-Unterteil 13 ist eine erste Platine 21 vorgesehen. Die erste Platine 21 trägt die Lichtquellen 5 und den Lichtsensor 7. Die erste Platine 21 ist kreisscheibenförmig, viereckig oder in anderer Weise flächig ausgeführt. Die Lichtquellen 5 und der Lichtsensor 7 sind an einer der Halterungsunterseite 15 zugewandten Platinenunterseite befestigt. An einer der Platinenunterseite abgewandten Platinenoberseite ist der Pufferdämpfer 18 befestigt. In the bracket base 13 is a first board 21 intended. The first board 21 carries the light sources 5 and the light sensor 7 , The first board 21 is circular disk-shaped, quadrangular or otherwise flat. The light sources 5 and the light sensor 7 are on one of the bracket base 15 attached facing board underside. On a side of the board facing away from the underside of the board is the buffer damper 18 attached.

In dem Halterungs-Oberteil 14 ist eine zweite Platine 22 vorgesehen. An einer der Halterungsunterseite 15 zugewandten zweiten Platinenunterseite ist der Drucksensor 17 befestigt. Der Drucksensor 17 ist mit dem Pufferdämpfer 18 fest verbunden. Es ist auch möglich, dass der Drucksensor 17 an dem Pufferdämpfer 18 lose anliegt und insbesondere nicht fest verbunden ist. An einer der zweiten Platinenunterseite gegenüberliegend angeordneten zweiten Platinenoberseite ist die Auswerteeinheit 8 angeordnet. Die Auswerteeinheit 8 besteht in Signalverbindung mit den Lichtquellen 5, mit dem Lichtsensor 7 und mit dem Drucksensor 17. Die von dem Lichtsensor 7 erfasste Lichtintensität wird an die Auswerteeinheit 8 übermittelt. Die Auswerteeinheit 8 steht mit den Lichtquellen 5 in Signalverbindung, um eine jeweils aktuelle Lichtintensität und/oder Lichtleistung abzufragen und mit den erfassten Werten des Lichtsensors 7 abzugleichen. Die Auswerteeinheit 8 ist mit dem Anzeigeelement 4 in Signalverbindung.In the holder top 14 is a second board 22 intended. At one of the bracket underside 15 facing the second board underside is the pressure sensor 17 attached. The pressure sensor 17 is with the buffer damper 18 firmly connected. It is also possible that the pressure sensor 17 on the buffer damper 18 loosely and in particular is not firmly connected. On one of the second board underside opposite arranged second board top is the evaluation unit 8th arranged. The evaluation unit 8th is in signal communication with the light sources 5 , with the light sensor 7 and with the pressure sensor 17 , The of the light sensor 7 detected light intensity is sent to the evaluation unit 8th transmitted. The evaluation unit 8th stands with the light sources 5 in signal communication to interrogate a respective current light intensity and / or light output and with the detected values of the light sensor 7 match. The evaluation unit 8th is with the indicator 4 in signal connection.

Die Platinen 21, 22 sind über mehrere, insbesondere vier, nicht dargestellte Leitungen elektrisch miteinander verbunden. Es können auch mehr oder weniger als vier Leitungen zur Verbindung der Platinen 21, 22 vorgesehen sein.The boards 21 . 22 are electrically connected to each other via several, in particular four, not shown lines. There may also be more or fewer than four lines connecting the boards 21 . 22 be provided.

Die Halterung 12, also das Halterungs-Oberteil 14 und das Halterungs-Unterteil 13 sind gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel mittels einer ringförmig umlaufenden Gummi-Manschette 24 miteinander verbunden. Die Gummi-Manschette 24 dient einerseits als Schutz für die innen liegenden, elektronischen Komponenten. Gleichzeitig bietet die Gummi-Manschette eine Stabilisierung der Halterungsteile 13, 14. Darüber hinaus ist die Gummi-Manschette 24 elastisch und flexibel. Die Gummi-Manschette 24 ist weich. Weiterhin ermöglicht die Gummi-Manschette 24, dass ein von dem Körperteil über die erste Platine 21 auf den Puffer-Dämpfer 18 übertragener Anpress-Druck auf den Drucksensor 17 übertragen wird. Die Gummi-Manschette 24 dient als Kippausgleich bei einer Belastungsrichtung des Puffer-Dämpfers 18, die nicht senkrecht zu einer Ebene des Drucksensors 17 orientiert ist. The holder 12 , so the support shell 14 and the support base 13 are according to the embodiment shown by means of an annular circumferential rubber sleeve 24 connected with each other. The rubber cuff 24 serves on the one hand as protection for the internal, electronic components. At the same time the rubber cuff provides a stabilization of the support parts 13 . 14 , In addition, the rubber cuff is 24 elastic and flexible. The rubber cuff 24 is soft. Furthermore, the rubber cuff allows 24 in that one of the body part over the first board 21 on the buffer damper 18 transmitted contact pressure on the pressure sensor 17 is transmitted. The rubber cuff 24 serves as a tilt compensation in a load direction of the buffer damper 18 that are not perpendicular to a plane of the pressure sensor 17 is oriented.

Aufgrund der Durchblutung des Körperteils 2, die herzschlagbedingt mit unterschiedlichen Blutdichten erfolgt, wird das Licht 6 beim Einkoppeln in das Körperteil 2 mit unterschiedlicher Intensität bei dem Lichtsensor 7 erfasst. Aufgrund der zeitlich veränderlichen Blutmenge in den Adern 19 ergibt sich ein zeitlich veränderlicher Reflektionsgrad für das Blut in den Adern 19. Falls eine hohe Blutdichte in den Adern 19 gegeben ist, also wenn gerade eine große Menge Blut durch die Adern 19 fließt, also eine Pulswelle kommt, wird eine ansteigende Reflektion des Lichts 6 festgestellt. Dagegen sinkt die Reflektion wenn die Blutdichte in den Adern 19 gering ist, also wenn eine geringe Menge Blut in den Adern 19 fließt, beispielsweise dann, wenn eine Pulswelle geht. Die aufgrund der veränderlichen Reflektion veränderliche Intensität wird in der Auswerteeinheit 8 in eine Lichtmodulationsfrequenz und anschließend in eine Modulationsfrequenz der Blutdichte umgerechnet. Daraus wird die Pulsfrequenz ermittelt und kann an einem externen Anzeigeelement zur Anzeige gebracht werden.Due to the circulation of the body part 2 , which happens heartbeat with different blood densities, becomes the light 6 when coupling into the body part 2 with different intensity in the light sensor 7 detected. Due to the time-varying amount of blood in the veins 19 results in a time-varying degree of reflection for the blood in the veins 19 , If a high blood density in the veins 19 is given, so if just a large amount of blood through the veins 19 flows, so a pulse wave comes, is an increasing reflection of the light 6 detected. In contrast, the reflection decreases when the blood density in the veins 19 is low, so if a small amount of blood in the veins 19 flows, for example, when a pulse wave goes. The varying intensity due to the variable reflection is in the evaluation unit 8th converted into a light modulation frequency and then into a modulation frequency of the blood density. From this, the pulse rate is determined and can be displayed on an external display element.

Als Lichtquellen 5 dienen insbesondere Leuchtdioden mit einer hohen Leuchtkraft, die insbesondere im Bereich zwischen 1800 mcd und 2500 mcd bei einer Stromversorgung von 20 mA liegt. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Leuchtdioden mit Strom von etwa 1 mA bis 2 mA betrieben. Das bedeutet, dass die Helligkeit etwa 100 mcd bis 250 mcd beträgt. Diese reduzierte Helligkeit ermöglicht einen reduzierten Stromverbrauch und damit eine längere Lebensdauer des Akkumulators 23. Gleichzeitig ist die reduzierte Helligkeit ausreichend, um eine zuverlässige Reflexionsmessung durchzuführen. Eine zuverlässige Reflexionsmessung ist auch von der Wegstrecke des Lichts von der mindestens einen Lichtquelle 5 durch das Körperteil 2 zu dem mindestens einen Lichtsensor 7 abhängig.As light sources 5 In particular, light-emitting diodes with a high luminosity are used, which is in particular in the range between 1800 mcd and 2500 mcd with a power supply of 20 mA. According to the embodiment shown, the light-emitting diodes are operated with current of about 1 mA to 2 mA. This means that the brightness is about 100 mcd to 250 mcd. This reduced brightness allows a reduced power consumption and thus a longer life of the battery 23 , At the same time, the reduced brightness is sufficient to perform a reliable reflection measurement. A reliable reflection measurement is also the distance of the light from the at least one light source 5 through the body part 2 to the at least one light sensor 7 dependent.

Beim Anlegen der Vorrichtung wird der Anpressdruck mittels des Drucksensors 17 erfasst. Für den Fall, dass der Anpressdruck einen erforderlichen Mindestdruck nicht unterschreitet und einen zulässigen Höchstdruck nicht überschreitet, wird über das Anzeigeelement 4 ein Freigabesignal ausgegeben. Das Freigabesignal kann akustisch und/oder optisch erfolgen. Durch die Überwachung des Anpressdrucks ist gewährleistet, dass die Vorrichtung mit der Halterungsunterseite 15 ausreichend fest an das Körperteil 2 angedrückt ist, damit das Licht zuverlässig in das Körperteil 2 eingekoppelt werden kann. Gleichzeitig ist verhindert, dass der Anpressdruck zu groß ist, sodass Adern 19 zumindest anteilig abgedrückt und/oder verengt werden könnten, sodass der Blutfluss hindurch behindert oder unterbunden sein könnte. Nachdem die Vorrichtung 1 an dem Körperteil 2 mit einem definierten Anpressdruck angelegt ist, wird im Betrieb der Vorrichtung 1 lediglich eine Druckänderung erfasst. Die Druckänderung dient insbesondere dazu, die Zuverlässigkeit der mittels der Lichtsensoren ermittelten Pulsfrequenz zu überwachen. When applying the device, the contact pressure by means of the pressure sensor 17 detected. In the event that the contact pressure does not fall below a required minimum pressure and does not exceed a maximum allowable pressure, is via the display element 4 issued a release signal. The release signal can be acoustically and / or optically. By monitoring the contact pressure is ensured that the device with the bottom bracket 15 sufficiently tight to the body part 2 is pressed to allow the light reliable in the body part 2 can be coupled. At the same time prevents the pressure is too large, so that wires 19 could be at least partially reduced and / or narrowed, so that the blood flow could be impeded or prevented. After the device 1 on the body part 2 is applied with a defined contact pressure, is in operation of the device 1 detected only a pressure change. The pressure change serves, in particular, to monitor the reliability of the pulse frequency determined by means of the light sensors.

Zusätzlich oder alternativ zu dem Freigabesignal ist es denkbar, dass die Vorrichtung 1 ein Warnsignal ausgibt, beispielsweise über das Anzeigeelement 4 optisch und/oder akustisch oder als Vibrationssignal analog dem Freigabesignal. Das Warnsignal wird insbesondere dann ausgegeben, wenn eine minimal zulässige Druck-Untergrenze unterschritten oder eine maximal zulässige Druck-Obergrenze überschritten wird. Der Anpressdruck wird insbesondere kontinuierlich, also insbesondere auch während einer Sportübung einer Bedienperson überwacht. Sofern der Anpressdruck einen zulässigen Druckbereich nach oben oder nach unten verlässt, erhält die Bedienperson das Warnsignal und kann beispielsweise durch Nachjustieren des Befestigungselements 3 den Anpressdruck derart verändern, dass er wieder im zulässigen Bereich liegt. Additionally or alternatively to the release signal, it is conceivable that the device 1 emits a warning signal, for example via the display element 4 optically and / or acoustically or as a vibration signal analogous to the enable signal. The warning signal is output, in particular, when a minimum permissible lower pressure limit is exceeded or a maximum permissible upper pressure limit is exceeded. The contact pressure is monitored in particular continuously, ie in particular during a sports exercise of an operator. If the contact pressure leaves a permissible pressure range upwards or downwards, the operator receives the warning signal and can, for example, by readjusting the fastening element 3 change the contact pressure so that it is within the permissible range again.

Durch die Kombination der Signale des Lichtsensors 7 und des Drucksensors 17 kann die Pulsfrequenz zuverlässig ermittelt und ausgewertet werden. Insbesondere ist neben der beschriebenen Fehlanwendung der Vorrichtung 1 durch Anlegen der Vorrichtung mit nicht zulässigem Anpressdruck auch eine fehlerhafte Messung während der Anwendung der Vorrichtung 1 ausgeschlossen. Es ist beispielsweise denkbar, dass bei Körperbewegungen die Vorrichtung mit der Halterungsunterseite 15 zumindest anteilig und zumindest vorübergehend nicht mit dem erforderlichen Mindest-Anpressdruck an der Hautoberfläche 20 des Körperteils 2 anliegt. In einem derartigen Fall ist eine zuverlässige Einkopplung des Lichts 6 in das Körperteil 2 nicht gewährleistet. Es ist denkbar, dass die Pulsfrequenz fehlerhaft erfasst wird. Insbesondere dann, wenn ein derartiges Abheben der Halterungsunterseite 15 von der Hautoberfläche 20 regelmäßig und insbesondere periodisch, insbesondere im Takt der Pulsfrequenz von beispielsweise 40 bis 240 Schlägen/Min wie beispielsweise beim Laufen oder Radfahren einer Person auftritt, kann es zu fehlerhaften Pulsanzeigen kommen. Der Drucksensor kann, wenn ein derartiges Abheben der Vorrichtung 1 vom Körperteil 2 erfolgt, ein während dieses Abhebezeitraums erfasstes Signal bei der Auswertung der Pulsfrequenz unberücksichtigt lassen. Darüber hinaus kann der Drucksensor 17 die durch Muskel- beziehungsweise Fleischdruck hervorgerufenen Blutmengen Schwankungen erfassen. Derart erfasste Schwankungen können anschließend in einem Prozessor elektronisch ausgefiltert werden. By combining the signals of the light sensor 7 and the pressure sensor 17 The pulse rate can be reliably determined and evaluated. In particular, in addition to the described misuse of the device 1 by applying the device with unacceptable contact pressure and a faulty measurement during the application of the device 1 locked out. It is conceivable, for example, that during body movements, the device with the holder underside 15 at least proportionately and at least temporarily not with the required minimum contact pressure on the skin surface 20 of the body part 2 is applied. In such a case, a reliable coupling of the light 6 in the body part 2 not guaranteed. It is conceivable that the pulse rate is detected incorrectly. In particular, if such a lifting of the support base 15 from the skin surface 20 regularly and in particular periodically, in particular to the beat of the pulse rate of, for example, 40 to 240 beats / min, such as when running or cycling a person occurs, it can lead to erroneous pulse displays. The pressure sensor may, if such a lifting of the device 1 from the body part 2 takes place, a signal detected during this Abhebezeitraums signal is disregarded in the evaluation of the pulse rate. In addition, the pressure sensor can 17 the fluctuations in blood volume caused by muscle or meat pressure. Such detected fluctuations can then be electronically filtered out in a processor.

Der Drucksensor 17 ist insbesondere als FSR-Sensor ausgeführt. Es sind auch andere Ausführungsformen für den Drucksensor 17 möglich. The pressure sensor 17 is especially designed as an FSR sensor. There are also other embodiments for the pressure sensor 17 possible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2007/072239 A2 [0003]

Claims

Apparatus for pulse rate measurement comprising a. a fastener ( 3 ) for fixing the device ( 1 ) on a body part ( 2 ) of a person, in particular on a forearm or on a wrist, b. at least one with the fastener ( 3 ) connectable light source ( 5 ) for coupling light ( 6 ) in the body part ( 2 c. at least one with the fastener ( 3 ) connectable light sensor ( 7 ) for receiving the from the light source ( 5 ) and from the body part ( 2 ) reflected light ( 6 ), and d. a force / pressure sensor ( 17 ) for detecting a contact pressure of the device ( 1 ) on the body part ( 2 ) and e. one with the at least one light source ( 5 ) and with the at least one light sensor ( 7 ) evaluation unit in signal connection ( 8th ) for evaluating a light modulation.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the force / pressure sensor ( 17 ) with the evaluation unit ( 8th ) is in signal connection.

Device according to one of the preceding claims, characterized by a holder ( 12 ) for receiving the at least one light source ( 5 ) and / or the at least one light sensor ( 7 ).

Device according to claim 3, characterized in that the holder ( 12 ) a support base ( 15 ) to abut on the body part ( 2 ), wherein in particular the at least one light source ( 5 ) on the lower side of the bracket ( 15 ) and the at least one light sensor ( 7 ) flush with the support base ( 15 ) completes.

Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the holder ( 12 ) is made in two parts with a body part ( 2 ) facing support base ( 13 ) and an associated, the body part ( 2 ) facing away from the bracket upper part ( 14 ).

Apparatus according to claim 5, characterized in that the at least one light source ( 5 ) and the at least one light sensor ( 7 ), in particular via a first board ( 21 ), in the mounting base ( 13 ), wherein the pressure sensor ( 17 ), in particular via a second board ( 22 ), in the holder top ( 14 ), and wherein the support upper part, in particular the force / pressure sensor ( 17 ), via a buffer damper ( 18 ) with the first board ( 21 ) of the support base ( 13 ) is vibration-damping connected.

Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the at least one light source ( 5 ) and / or the at least one light sensor ( 7 ) are integrated in the holder.

Device according to one of the preceding claims, characterized by a photodiode or a phototransistor as a light sensor.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure sensor ( 17 ) is designed as an FSR sensor.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that that of the light source ( 5 ) emitted light ( 6 ) has a wavelength such that the body part ( 2 ), especially in veins ( 19 ) the body part ( 2 ) flowing blood, the light reflects proportionately and in particular a reflection signal is free of interference.

Apparatus according to claim 10, characterized in that the wavelength is in a range of 780 nm to 1400 nm or in a range of 450 nm to 600 nm.

Device according to one of the preceding claims, characterized by a with the evaluation unit ( 8th ) Signaling element ( 4 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized by a second light source ( 5 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fastening element ( 3 ) flexible on the body part ( 2 ) can be closed and reopened attachable.

Method for measuring the pulse rate on a body part ( 2 ) of a person, in particular on a wrist, comprising the steps of: - providing a device ( 1 ) for pulse frequency measurement according to one of the preceding claims, - emission of light ( 6 ) by means of the at least one light source ( 5 ), - detecting a portion of reflected light by means of the at least one light sensor ( 7 ), - transmitting the reflected light signal to an evaluation unit ( 8th ), - determining a contact pressure of the device ( 1 ) on the body part ( 2 ) by means of the force / pressure sensor ( 17 ) and - determining a pulse frequency by evaluating the reflected light signal by light modulation taking into account the contact pressure, wherein in particular monitoring, and in particular displaying, an actual contact pressure of the device ( 1 ) on the body part ( 2 ), in which case a warning signal is output, in particular when the pressure falls below a required minimum contact pressure or when a maximum permissible maximum contact pressure is exceeded.