DE102015009721A1 - Apparatus and method for determining brightnesses and their cleavage in colors - Google Patents
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Abstract
Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen Gesamthelligkeiten mindestens eines RR-Intervalls eines Menschen bspw. aus weißem Licht, in Farbmodelle gewandelt werden.The device is characterized in that the measured total brightnesses of at least one RR interval of a human, for example, are converted from white light into color models.
Description
Die Vorrichtung und das Verfahren ermittelt Helligkeiten in Pulswellen/RR-Intervallen von Menschen.The apparatus and method determines luminances in pulse wave / RR intervals of humans.
Die Vorrichtung und das Verfahren ermittelt aus den Helligkeiten der Pulswellen/RR-Intervallen von Menschen mit Hilfe von Farbmodellen, Farbräume und Farben.The apparatus and method determines from the luminances of the pulse wave / RR intervals of humans by means of color models, color spaces and colors.
Die Vorrichtung und das Verfahren ermittelt aus den Helligkeiten in Pulswellen/RR Intervalle, mit Hilfe von Farbmodellen, Farbräume und Farben, Geschwindigkeiten, Drücke und die Bewegungen eines Menschen.The device and method determines from the brightnesses in pulse wave / RR intervals, by means of color models, color spaces and colors, speeds, pressures and the movements of a person.
Die Lage der Vorrichtung befindet sich bspw. an den Extremitäten eines menschlichen Körpers.The position of the device is, for example, on the extremities of a human body.
Die Vorrichtung ermittelt aus mindestens zwei RR-Intervallen, Drücke, Lage und Bewegung eines Menschen.The device determines from at least two RR intervals, pressures, position and movement of a human.
Die Vorrichtung und das Verfahren ermittelt aus Pulswellen/RR-Intervallen eines Menschen, persönliche Merkmale mit Hilfe von aufgespaltenen Farben aus Gesamthelligkeitsmessungen, bspw. aus der Kamera eines Smartphone.The device and the method determines from personal pulse wave / RR intervals, personal features using split colors from total brightness measurements, for example, from the camera of a smartphone.
Die Vorrichtung und das Verfahren misst bspw. mit einer weißen Lichtfarbe einen Gesamthelligkeitswert auf der Haut eines Menschen und rechnet diese in bekannte Farbmodelle um.The device and the method measures, for example, with a white light color a total brightness value on the skin of a human and converts these into known color models.
Die Neuheit beschreibt bspw. die Änderung von Gesamthelligkeitswerten, bspw. aus der Lichtfarbe weiß, in ein RGB-Farbmodell.The novelty describes, for example, the change of total brightness values, for example, from the light color white, into an RGB color model.
Mit den Signalen aus dem RGB Farbmodell können so, bspw. Reflektionen der blauen Lichtanteile aus den oberen Hautschichten und Absorptionen von bspw. Sauerstoff mit einem Smartphone aus tieferen Schichten, mehr als 2 mm, ermittelt werden.With the signals from the RGB color model, it is thus possible to determine, for example, reflections of the blue light components from the upper skin layers and absorptions of, for example, oxygen with a smartphone from deeper layers, more than 2 mm.
Somit können mobile Endgeräte wie bspw. das Smartphone, sichere Aussagen zu Vitaldaten von Menschen erzielen.Thus, mobile devices, such as the smartphone, can provide reliable information on vital data of people.
Einleitungintroduction
Seit einigen Jahren werden Vitaldatenmessungen, bei Menschen sehr einfach mit Smartphonegeräten und Apps durchgeführt. Diese Lösungen benötigen nur das weiße Licht der Kamera und die Fotolinse für einmalige oder auch kontinuierliche Pulswellenmessungen.For some years now, vital data measurements have been carried out in humans very easily with smartphone devices and apps. These solutions require only the white light of the camera and the photo lens for single or even continuous pulse wave measurements.
In den letzten 2 Jahren wurden Wearable's mit ähnlichen und erweiterten Angeboten entwickelt und in den Markt gebracht.In the last 2 years, Wearable's have been developed and launched with similar and expanded offerings.
Heute besitzen diese „Helferlein” eine große Marktakzeptanz und einen noch größeren Markt für allerlei Anwendungen in unterschiedlichsten Bereichen.Today, these "helpers" have a large market acceptance and an even larger market for all sorts of applications in the most diverse areas.
Auch der klassische Gesundheitsmarkt, zur Überwachung unserer Aktivitäten und Vitaldaten mit Uhren und Armbänder, sind das Ziel dieser Produkte.Also, the classic health care market, to monitor our activities and vital signs with watches and bracelets, are the target of these products.
In 2015 haben Konzern wie Apple, Samsung, LG, aber auch sich neu entwickelnde Unternehmen wie Jawbone oder Misfit den Markt für sich erkannt und besetzt.In 2015, companies such as Apple, Samsung, LG, as well as newly developing companies such as Jawbone or Misfit, have recognized and occupied the market for themselves.
Die Systeme messen alle ähnlich und unterscheiden sich bspw. meist in Lichtfarbe und deren verbauten Anzahl, Fotodiode/Transistor n, Frequenzen und den Algorithmen.The systems all measure similar and differ, for example, usually in light color and their installed number, photodiode / transistor n, frequencies and the algorithms.
Apple und Samsung eröffneten in 2014 die Werbeschlacht zu Erkenntnissen der kommenden Generation Uhren „Watch”. Blutdruck, Blutzucker, und Diagnostik waren nur einige der Schlagwörter über die kommenden Möglichkeiten Ihrer Produkte.Apple and Samsung opened in 2014 the advertising battle to findings of the next generation watches "Watch". Blood pressure, blood sugar, and diagnostics were just a few of the buzz words about the upcoming possibilities of your products.
Im Sommer 2015 kündigen Apple und Samsung open source Plattformen an, um die Intelligenz der Masse für eine Produktentwicklung unter dem Dach der Konzerne zu begeistern.In the summer of 2015, Apple and Samsung announce open source platforms to inspire mass intelligence for product development under the corporate umbrella.
Die Uhren von Apple und Samsung messen im Sommer 2015 nur einen einmaligen Puls. Weitere Angebote, wie die angekündigten Aussagen zu Blutdruck, Blutzucker, und Diagnostik, wurden verschoben.The watches from Apple and Samsung will only measure a single pulse in the summer of 2015. Other offers, such as the announced statements on blood pressure, blood sugar, and diagnostics, have been postponed.
Die Neuheit beschreibt einfache Lösungen zur Verbesserung der Leistung von bestehender Hardware wie Apple und Co. durch eine Aufspaltung von Lichtfarbe mittels Farbmodellen.The novelty describes simple solutions to improve the performance of existing hardware such as Apple and Co. by splitting light color through color models.
Historiehistory
Die Pulswelle wurde seit vielen Jahren in der medizinischen Anwendung als eine 2dimensionale Welle dargestellt und ausgewertet.The pulse wave has been represented and evaluated in medical application as a 2-dimensional wave for many years.
Um die Pulsmessung durchführen zu können werden bis heute Helligkeitsänderungen aus der Messung mit Licht verwendet.In order to be able to perform the pulse measurement, brightness changes from the measurement with light are still used today.
Die bevorzugte Lichtfarbe in der medizinischen Anwendung ist Rot. Die bevorzugte Lichtfarbe für Messungen mit Wearable's wie Runtasic und Co. ist Grün.The preferred light color in the medical application is red. The preferred light color for measurements with wearable's such as Runtasic and Co. is green.
Die Fragen zur Messung des Pulses mit Licht und Lichtfarbe, sind bis heute nach Energieverbrauch und dem Ergebnis des jeweiligen Pulses begrenzt. The questions about the measurement of the pulse with light and light color, are limited to today according to energy consumption and the result of the respective pulse.
Der Sauerstoff wird im Tageslicht als grüner Farbanteil innerhalb der Meßstelle absorbiert. Durch das absorbieren und damit das detektierte Fehlen des Grünen Farbanteils, wird die Gesamthelligkeit der Pulswelle dunkler. Umso mehr Sauerstoff sich im Blut befindet, umso dunkler wird die gemessene Gesamthelligkeit an der Meßstelle.The oxygen is absorbed in daylight as a green color component within the measuring point. By absorbing and thus the detected absence of the green color component, the overall brightness of the pulse wave becomes darker. The more oxygen in the blood, the darker the measured total brightness at the measuring point.
Blau reflektiert bekanntermaßen in den oberen Schichten der Haut bis maximal 2 mm. Die Ergebnisse für eine Pulswellenmessung sind offenbar schlecht, da auch keine der im Handel befindlichen Wearable's blaue Lichtfarbe verwendet.Blue is known to reflect in the upper layers of the skin to a maximum of 2 mm. The results for a pulse wave measurement are evidently poor, since none of the commercially available wearable blue light color used.
Grünes Licht wird in tieferen Schichten absorbiert und stellt als grüne Lichtfarbe bei Wearable's eine häufig genutzte Lichtfarbe dar.Green light is absorbed in deeper layers and, as a green light color, is a commonly used light color in Wearable's.
Rotes Licht wird in den Schichten ab 2 mm reflektiert und stellt den größten Anteil von Lichtfarbe im gesamten Farbraum von Smartphone und Wearable's dar.Red light is reflected in the layers from 2 mm and represents the largest proportion of light color in the entire color space of smartphone and wearable.
Die dargestellte 2dimensionale Pulswelle beschreibt in den heutigen Anwendungen Laufzeiten eines RR-Intervalls, vom physischen Auswurf bis zum Verschluss des Herzens sowie dessen Verlauf, dynamisch und in Zeit, hin zur Peripherie.The 2-dimensional pulse wave shown in today's applications describes transit times of an RR interval, from the physical ejection to the occlusion of the heart and its course, dynamically and in time, to the periphery.
Hierbei werden auch gelegentlich Geschwindigkeit und Laufzeit gemessen, die die Pulswelle benötigt, um in der Peripherie, bspw. an der A. Radiales, detektiert zu werden.In this case, speed and transit time are also occasionally measured, which the pulse wave requires in order to be detected in the periphery, for example at the A. Radial.
Dies geschieht meist mit Hilfe eines zeitgleich durchgeführten EKG, oder ein aus den Abständen der 1 und 2 Welle voneinander und innerhalb eines RR Intervalls.This is usually done with the help of a simultaneous ECG, or one of the intervals of the 1 and 2 wave from each other and within a RR interval.
Gleichzeitig wird auch häufig die Veränderung der Pulswellenform gemessen und ausgewertet.At the same time, the change in the pulse waveform is often measured and evaluated.
So kann man das Gefäßalter oder den Augmentationsindex aus den Gesamthelligkeiten mit natürlichem oder mit künstlichem Licht und einer passender Fotodiode/Transistor ermitteln.So you can determine the vascular age or the augmentation index of the total brightness with natural or artificial light and a matching photodiode / transistor.
Die Pulswellenanalyse wird 2dimensional dargestellt und dient auch zur Ermittlung des Sauerstoffgehalt mittels Plethysmografie am Finger gemessen.The pulse wave analysis is shown in 2dimensional and is also used to determine the oxygen content by plethysmography on the finger.
Die Plethysmografie ist eine in der Medizin bekannte Meßmethode zur Ermittlung der Pulswelle und der Sauerstofffüllung.Plethysmography is a measuring method known in medicine for determining the pulse wave and the oxygen filling.
Hier werden bspw. mit 1000 Signalen pro Sekunde der Sauerstoffgehalt an Händen oder Füßen ermittelt.Here, for example, the oxygen content of hands or feet is determined with 1000 signals per second.
Die 1000 Signale werden dem Nutzer 2dimensional, auch mit Ansicht von Systole und die Diastole, meist auch einer Reflektionswelle dargestellt.The 1000 signals are displayed to the user 2dimensional, also with view of systole and diastole, usually also a reflection wave.
Diese Signale werden im derzeitigen ambulanten und medizinischen Standard mit bis zu 3 Hertz gemessen.These signals are measured in the current ambulatory and medical standard at up to 3 Hertz.
Die Pulswelle beinhaltet jedoch weit mehr Informationen als die oben beschriebenen.However, the pulse wave contains much more information than the one described above.
Die in der Neuheit beschriebenen Informationen können so mit mindestens einer Fotodiode/Transistor aus den herkömmlichen Messverfahren ermittelt werden.The information described in the novelty can thus be determined with at least one photodiode / transistor from the conventional measuring methods.
Die Wellendynamik einzelner Pulswellen und innerhalb eines RR-Intervalls, entstanden an den Gefäßverzweigungen hin zur Peripherie, besitzen unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch die Veränderung des Querschnitts und durch Bewegungen der Extremitäten.The wave dynamics of individual pulse waves and within a RR interval, created at the vessel branches to the periphery, have different speeds due to the change in cross-section and movements of the extremities.
Wie die Hauptwelle/Systole wird auch die Reflektionswelle/dikrote Welle durch den Weg vom Startpunkt, oder auch dem Reflektionspunkt, wie bspw. an der Aortenklappe hin zur Meßstelle in die Peripherie „gewaschen” und für die Betrachter der 2dimensionalen Helligkeitswelle nach heutigen Erkenntnissen dargestellt.Like the main wave / systole, the reflection wave / dicrotic wave is "washed" by the path from the starting point, or the reflection point, such as at the aortic valve to the measuring point in the periphery and presented to the observer of the 2dimensional brightness wave according to current knowledge.
Alle Pulswellen/RR-Intervalle die mit Licht und damit aus Gesamthelligkeitswerten an Menschen in Bewegung gemessen werden, unterliegen unterschiedlichsten Gefäßwiderständen und Blutdrucken, bspw. auch durch die jeweilige Lage zum hydrostatischen Indifferenzpunkt-HIP.All pulse waves / RR intervals which are measured with light and thus from total brightness values to people in motion are subject to very different vascular resistances and blood pressures, for example also due to the respective position to the hydrostatic indifferent point HIP.
Somit werden die Reflektions- und Laufzeiten der Pulswelle/n im Verlauf hin zur peripheren Meßstelle beeinträchtig, bzw. verändert dargestellt und somit falsch interpretiert.Thus, the reflection and propagation times of the pulse wave / n in the course towards the peripheral measuring point are impaired, or shown changed and thus misinterpreted.
Die Falsche Interpretation entsteht aus der Tatsache, dass die Bewegungen der Extremitäten und Lage der Meßstelle gegenüber dem HIP die Helligkeiten drastisch ändern kann.The wrong interpretation arises from the fact that the movements of the extremities and position of the measuring point compared to the HIP can drastically change the brightness.
Die Veränderung der Helligkeiten durch Bewegungen, bspw. mit Wearable's gemessen bzw. ermittelt, manchmal auch als Wert dem Nutzer dargestellt, wird jedoch meist als Artefakt von den guten Ergebnissen getrennt bzw. dem Nutzer nicht angezeigt.The change in the brightness due to movements, for example, measured or determined with wearable's, sometimes represented as a value to the user, however, is usually separated as an artifact from the good results or not displayed to the user.
Das führt zu Interpolation der entfernten Ergebnisse und damit zu falschen Werten.This leads to interpolation of the removed results and thus to incorrect values.
Um die Glaubwürdigkeit von Markenprodukten wie bei Apple oder Samsung nicht zu gefährden, wurden bspw. die angekündigten Vitaldatenmessungen aus den geplanten Inhalten der Apple Watch und Samsung Gear zurückgezogen. In order not to jeopardize the credibility of branded products such as Apple or Samsung, for example, the announced vital data measurements were withdrawn from the planned content of the Apple Watch and Samsung Gear.
Um jedoch die geplanten Möglichkeiten umzusetzen hat Samsung 2014 und Apple 2015 open source Plattformen erstellt.However, in order to implement the planned opportunities, Samsung 2014 and Apple 2015 have created open source platforms.
Produkte wie Fitbit, Sigma, Polar, Jawbone, Withings, Misfit, runtastic, garmin, nike, adidas micoach, sony, LG vermessen die Pulswelle mit Licht und einem Helligkeitswert aus der Fotodiode/Transistor und erstellen daraus Erkenntnisse für den Nutzer, jedoch meist nicht mehr als nur den Puls.Products such as Fitbit, Sigma, Polar, Jawbone, Withings, Misfit, runtastic, garmin, nike, adidas micoach, sony, LG measure the pulse wave with light and a brightness value from the photodiode / transistor and create insights for the user, but mostly not more than just the pulse.
Beschreibungdescription
Die Gesamtheit aller Helligkeiten, die bspw. auf die Haut eines Menschen strahlt, entstehen aus dem Sonnenlicht das auf die Erde durch die elektromagnetische Strahlung wirkt, einschließlich des künstliches Licht sowie den Änderungen aus bspw. Schattenbildungen, Filterungen, Reflektionen, Farbmischungen, Absorptionen, Streuungen.The totality of all brightnesses, which, for example, radiates on the skin of a human being, arise from the sunlight which acts on the earth by the electromagnetic radiation, including the artificial light and the changes from, for example, shadow formations, filters, reflections, color mixtures, absorptions, scattering ,
Das Sonnenlicht besitzt einen für den Menschen sichtbaren und auch unsichtbaren Bereich.The sunlight has a visible and invisible area for humans.
Spezielles Wellenlängen von Licht (Bezeichnung und Abkürzung in nm Wellenlänge) regieren mit Gasen, Substanzen und Stoffen und verändern Zustände und Helligkeiten, bspw. durch Streuung, Absorption oder Reflektion.Specific wavelengths of light (designation and abbreviation in nm wavelength) govern with gases, substances and substances and change states and brightnesses, for example by scattering, absorption or reflection.
Zur Ermittlung einer Pulswelle am Menschen kann des Umgebungslicht, ausgehend der Sonne, dienen.To determine a pulse wave in humans, the ambient light, starting from the sun, can be used.
Um auch ohne Sonne und auch im dunkeln die Pulswelle messen zu können, wird zur Ermittlung der Pulswelle künstliches Licht auf die Haut gestrahlt und damit beleuchtet.In order to be able to measure the pulse wave even without the sun and in the dark, artificial light is radiated onto the skin to illuminate the pulse wave and illuminated.
Unterschiedlichstes künstliches Licht wird zur Ermittlung der Pulswelle derzeit eingesetzt.The most varied artificial light is currently used to determine the pulse wave.
Ergänzt wird auch die grüne Lichtfarbe mit einer roter Lichtfarbe als zweite Messung auf der Haut.The green light color with a red light color is also added as a second measurement on the skin.
Nachteilig bei sichtbaren Licht ist die Sichtbarkeit von Lichtquellen, die störend im Alltag sein können. Abschirmend unterhalb der Hardware angebracht, getragen wie eine Uhr, ist der Störfaktor jedoch gleich Null.A disadvantage of visible light is the visibility of light sources that can be disturbing in everyday life. Shielding mounted underneath the hardware, worn like a clock, however, the disturbance factor is zero.
Der Einfluss von Tageslicht stellt jedoch mit Schattenwürfen durch Bäume, Fenster usw. in der Grundhelligkeitsaufnahme ein Problem dar.The influence of daylight, however, is a problem with shadows cast by trees, windows, etc. in the basic brightness image.
Nichtsichtbares IR Licht besitzt diese Nachteile nur begrenzt, durch die angepasste Fotodiode/Transistor auf das künstlich eingebrachte Infrarotlicht.Non-visible IR light has these disadvantages only limited, by the adapted photodiode / transistor on the artificially introduced infrared light.
Somit könnte der Vorteil zur Ermittlung der Pulswelle/RR-Intervall bei einer Infrarot Messung liegen.Thus, the benefit of determining the pulse wave / RR interval could be in an infrared measurement.
Rote Lichtfarbe hat den Vorteil, den größten Anteil von gemessenen Helligkeitsdaten auf der Haut in derzeitigen Messverfahren zu repräsentieren.Red light color has the advantage of representing the largest proportion of measured brightness data on the skin in current measurement methods.
Über 50–70 Prozent, je nach Druck und Tageslicht der Farbanteile auf der Haut, bspw. mit dem in der Neuheit beschriebenen RGB-Farbmodell gemessen, sind Rot.About 50-70 percent, depending on the pressure and daylight of the color components on the skin, for example, measured with the RGB color model described in the novelty, are red.
Rot repräsentiert somit den größten Farbraumanteil in den Gesamthelligkeiten einer 2dimensionalen Anzeige/Apps, bzw. bei der Plethysmografie.Red thus represents the largest color space proportion in the overall brightness of a 2-dimensional display / apps, or in plethysmography.
Die Vergleichbarkeit der gemessenen Gesamthelligkeiten aus der weißen Lichtfarbe, bspw. eines Smartphone gegenüber den aufgespaltenen Farbanteilen Rot aus den RGB Farbmodell ermittelt, sind fast identisch.The comparability of the measured total brightness from the white light color, for example of a smartphone compared to the split color components red determined from the RGB color model, are almost identical.
Die Lichtfarbe Rot und Grün wird in Fitnesstrackern und Uhren verwendet.The light color red and green is used in fitness trackers and watches.
Nachteilig ist jedoch für alle Lichtfarben ob einzeln oder kombiniert, die Störung und Beeinflussung durch Bewegung, aufgrund von Blutdruckänderungen, bzw. das Absacken von Blut in die Extremitäten, oder das Auspressen durch eine Beschleunigung der Extremitäten weg vom Körper.However, the disadvantage for all light colors, whether individually or in combination, is the disturbance and influence by movement, due to changes in blood pressure, or the sinking of blood into the extremities, or the pressing out by an acceleration of the extremities away from the body.
Blaues Licht hat durch die anstrahlende Energiemenge eine geringere Strahlungstiefe. Auf 1 bis maximal 2 mm Eindringtiefe in die Haut, ist das blaue Licht begrenzt. In diesem Bereich befinden sich häufig Gefäßsanteile, die den venösen Bereich repräsentieren. Das gilt insbesondere, wenn der Druck in den unteren Schichten der Haut durch den extremen Blutdruck, bspw. erzeugt durch eine hängende Hand nach unten, so über einen relativ längeren Zeitraum gehalten bleibt.Blue light has a lower radiation depth due to the amount of energy being radiated. At 1 to a maximum of 2 mm penetration into the skin, the blue light is limited. In this area are often vessel parts that represent the venous area. This is particularly true when the pressure in the lower layers of the skin remains held for a relatively longer period of time due to the extreme blood pressure, for example produced by a hanging hand downwards.
Derzeitige bekannte Ergebnisse mit spezieller blauer Lichtfarbe für eine Pulswellenmessung, sind durch den hohen Anteil der Einflussnahme des störenden venösen Kreislauf am schlechtesten von allen bis hierher benannten allgemeinen Lichtfarben wie Rot, Grün und Weiß bzw. den jeweiligen Wellenlängen.Presently known results with a special blue light color for a pulse wave measurement are, due to the high proportion of influence of the disturbing venous circulation, worst of all the general light colors named so far, such as red, green and white or the respective wavelengths.
Somit wird in Wearable meist grüne Lichtfarbe wie in bisherigen Produkten bspw., Fitbit, Samsung, Apple oder Withings, sowie auch rote Lichtfarbe oder Infrarotlicht verwendet.Thus, in Wearable usually green light color as in previous products eg., Fitbit, Samsung, Apple or Withings, as well as red light color or infrared light used.
Einzig in der Open Source Lösung von Samsung, Simband, ist auch ein blaues Licht verbaut.Only in the open source solution from Samsung, Simband, a blue light is installed.
Video Aufnahmen von Smartphone Geräten nutzen das weiße Kameralicht, da die Lampe und dessen weißes Licht der Sonnenlichtzusammensetzung am Nächsten kommt.Video Recordings from smartphone devices use the white camera light, as the lamp and its white light comes closest to the sunlight composition.
Weißes Licht benötigt jedoch von allen Lichtfarben am meisten Energie.However, white light needs the most energy of all light colors.
Da die verbauten Fotodiode/Transistorn in den Kameras von bspw. Smartphonegeräten für Videoaufnahmen 3 Farben diktieren, ist eine Übertragung der Helligkeiten in Farbmodelle wandelbar.Since the built-in photodiode / Transistorn in the cameras of, for example, smartphone video recording devices dictate 3 colors, a transfer of the brightnesses in color models is changeable.
Der Energieverbrauch zur Wandlung der Daten spielt mit einem Smartphone eher eine untergeordnete Rolle da die mobilen Endgeräte wie das Smartphone weit über 2000 mAh besitzen.The energy consumption for the conversion of the data plays with a Smartphone rather a subordinated role because the mobile terminals like the Smartphone possess far over 2000 mAh.
Da die Neuheit aufgrund bestehender Hardware einfach und bspw. in ein Smartphone oder Wearable verbaubar ist, können Verbesserungen der Algorithmen auch ohne Änderung derzeitiger Hardware dem Zweck dienen.Since the novelty can be easily and for example built into a smartphone or wearable due to existing hardware, improvements of the algorithms can serve the purpose also without change of current hardware.
Die Neuheit besteht darin, Helligkeiten aus bspw. weißer Lichtfarbe, in Farben zu wandeln.The novelty is to convert brightness from, for example, white light color into colors.
Die Pulswelle besteht aus einer Vielzahl von Wellen, die sich während des Verlaufs hin zur Peripherie durch bspw. Verzweigungen bilden.The pulse wave consists of a plurality of waves which form during the course towards the periphery by, for example, branches.
Diese Wellen die sich aus Reflektionen durch die Verzweigungen bilden, Formen die Pulswelle aus.These waves, which are formed by reflections from the branches, form the pulse wave.
Diese Vielzahl von Wellen haben unterschiedlichste Geschwindigkeiten und bilden die spätere Summe der 2dimensionale Abbildung einer einzelnen Pulswelle mit den bekannten Ersten und Zeiten Gipfel, in dem Falle stehend für die Systole und Reflektionswelle.These multiple waves have different speeds and form the later sum of the 2-dimensional image of a single pulse wave with the known first and second peaks, in the case standing for the systole and the reflection wave.
Um eine bekannte Lösung für die Wandlung von gemessenen Helligkeiten in Farbe zu nutzen, kann bspw. das YCbCr-Farbmodell Anwendung finden.In order to use a known solution for the conversion of measured brightnesses in color, for example, the YCbCr color model can be used.
Das YCbCr-Farbmodell steht für die Aufnahme von Daten. Das RGB Farbmodell steht für die Anzeige der Daten.The YCbCr color model stands for the recording of data. The RGB color model stands for the display of the data.
Die Helligkeiten, bspw. aus einem Smartphone gemessen, werden in das YCbCr-Farbmodell gewandelt. Aus dem YCbCr-Farbmodell kann ein RGB-Farbmodell errechnet werden.The brightness, for example, measured from a smartphone, are converted into the YCbCr color model. From the YCbCr color model, an RGB color model can be calculated.
Das RGB Farbmodell kommt der bekannten Vorstellung von Farbe eines Menschen entgegen und somit am nächsten.The RGB color model meets the well-known idea of the color of a human and therefore the closest.
Mit dem RGB-Farbmodell lässt sich bspw. die Pulswelle eines Menschen 3dimensional darstellen und unterschiedliche Geschwindigkeiten der möglichen unzähligen Pulswellen/Farben berechnen und bspw. direkt, einzeln und oder kontinuierlich, dem Nutzer anzeigen.With the RGB color model, for example, the pulse wave of a human being can be represented in three dimensions and different speeds of the possible countless pulse waves / colors calculated and, for example, displayed directly, individually and or continuously to the user.
Dies geschieht bspw. durch die Möglichkeit einer Ansicht von Pulswellen mehrere RR-Intervalle, die durch die Aufspaltung der Gesamthelligkeiten W4, in bspw. 3 Farben, rot W3, grün W1, blau W2 mit einem RGB Farbmodell angezeigt werden.This is done, for example, by the possibility of a view of pulse waves multiple RR intervals, which are displayed by the splitting of the total brightness W4, in example. 3 colors, red W3, green W1, blue W2 with an RGB color model.
Die
Die Pulswelle W4 ist die Summe der Pulswellen aus W1, W2, W3.The pulse wave W4 is the sum of the pulse waves of W1, W2, W3.
Wie man aus der
Beide Pulswellen verlieren durch die Bewegung stark an Helligkeiten.Both pulse waves lose a lot of brightness due to the movement.
Da die Welle W3 über 70 Prozent der Gesamthelligkeit repräsentiert und W1 gegensätzlich an Helligkeit zunimmt, muss die Welle W3 einen höheren Ausschlag in der Amplitude besitzen als die Gesamthelligkeit darstellt.Since the wave W3 represents over 70 percent of the total brightness and W1 increases in contrast with brightness, the wave W3 must have a higher amplitude swing than the total brightness.
Die Welle W2, Siehe
Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Welle W4 als Summe für die Gesamthelligkeiten, aus bspw. einer Smartphone-Pulswellenmessung ermittelt, die tatsächlichen Inhalte der Messung nicht wiedergibt.In summary, it should be noted that the wave W4 as the sum of the total brightness, for example from a smartphone pulse wave measurement, does not reflect the actual contents of the measurement.
Die simulierte Bewegung innerhalb einer Pulsmessung, siehe
Dieses versteckte und veränderliche Verhalten einzelner Wellenlängen, entsteht bspw. aus Druckveränderungen am Meßort durch die Lage zum HIP. Die Eindringtiefe des Licht wird somit auch durch die Druckverhältnisse bestimmt.This hidden and changeable behavior of individual wavelengths arises, for example, from changes in pressure at the measuring location due to the position to HIP. The penetration depth of the light is thus determined by the pressure conditions.
Auffällig sind auch die unterschiedlichen Startzeiten von Minima zu Maxima einzelner Pulswellenintervalle aus den ermittelten Wellen W1, W2, W3 und der Summe aus allen Wellen W4. Siehe
Die
Ausgelöst werden die Druckveränderungen auch im peripheren System situationsbedingt, bspw. durch das zentrale Nervensystem zur Anpassung von Bewegungen, Hitze, Höhe, Mangelerscheinungen wie Flüssigkeitsverlust, fehlende Energiezuführ durch fehlende Nahrung oder Erkrankungen.The pressure changes are triggered also in the peripheral system depending on the situation, for example, by the central nervous system to adjust movements, heat, altitude, deficiency symptoms such as fluid loss, lack of energy supply due to lack of food or diseases.
Die unterschiedlich messbaren Geschwindigkeiten von Pulswellen innerhalb eines RR-Intervalls, entstehen bspw. durch Druckveränderungen in den Gefäßen selbst und auch als tatsächliche Gefäßwiderstände zur weiteren Übertragung die Drücke auf das Gewebe (Gewebemenge, Zustand und Art).The variably measurable speeds of pulse waves within a RR interval arise, for example, due to pressure changes in the vessels themselves and also as actual vessel resistances for further transmission of the pressures on the tissue (amount of tissue, condition and type).
Die Helligkeitswelle W4 aus weißes Lichtfarbe und somit Träger der Gesamthelligkeiten, reagiert auf die Bewegung in einem anderen Verhältnis, als W3 aus dem RGB Modell. Der messbare zeitliche Beginn des Absenkens der Helligkeit ist nicht identisch mit beider Wellen. Siehe
Die Welle W2, aus dem RGB Farbmodell, zeichnet die simulierte Bewegung nur schwach mit.
Somit wird deutlich, dass in der Gesamthelligkeit, siehe
Siehe in
Sowie in
Die Neuheit löst bspw. die Aufgabe der Erkennung von Bewegungsartefakte und deren Zuordnung mit der Berechnung von mindestens einer Pulswelle eines einzelnen RR-Intervalls.The novelty solves, for example, the task of detecting movement artifacts and their assignment with the calculation of at least one pulse wave of a single RR interval.
Zur Bereinigung bzw. Verbesserung der Daten aus den Pulswellen, bspw. mit Smartphone, Wearable's oder Uhren gemessen, werden mit den aufgespaltenen Helligkeiten in Farben, Bewegungen messbar.To clean up or improve the data from the pulse waves, for example, measured with smartphones, wearables or watches, with the split brightnesses in colors, movements can be measured.
Weiterhin werden die unterschiedlichen Geschwindigkeiten und die Lage des Messortes einer Pulswelle zum HIP deutlich.Furthermore, the different speeds and the location of the measuring location of a pulse wave to the HIP become clear.
Das Absacken des Blutes in die Extremitäten, bspw. der Hand oder dem Finger, durch das hineinpressen von Blut durch Beschleunigung hin zum Körper oder auch Fliehkräfte durch Rotation sowie auch durch die Trägheit des Blutes durch die Beschleunigung weg vom Körper, erzeugt unterschiedlichste Blutdrücke und damit unterschiedlichste Helligkeiten.The slumping of the blood into the extremities, for example the hand or the finger, by the pressing in of blood by acceleration towards the body or centrifugal forces by rotation as well as by the inertia of the blood by the acceleration away from the body, produces a variety of blood pressures and thus different brightnesses.
Die Vielzahl von möglichen Pulswellen innerhalb eines RR-Intervalls, lässt die Betrachtung des Gewebes mit dem RGB Farbmodell aus unterschiedlichen Bereichen/Tiefen des Gewebes zu.The multitude of possible pulse waves within a RR interval allows the viewing of the tissue with the RGB color model from different regions / depths of the tissue.
Der Abgleich untereinander und die Unbeeindruckbarkeit einer einzelnen Pulswelle gegenüber einer schnellen Bewegung, ermittelt aus den RGB Modell, löst die Aufgabe zur Verbesserung der kontinuierlichen Pulswellenanzeige.The comparison between each other and the indivisibility of a single pulse wave against a fast movement, determined from the RGB model, solves the task of improving the continuous pulse wave display.
Jede einzelne Farbe aus den aufgespaltenen Helligkeiten des Lichtes reagiert bei Drücken unterschiedlich auch gegenüber der jeweilig unterschiedlichen Eindringtiefe der Farben an der Meßstelle.Each individual color from the split brightnesses of the light reacts differently when pressed against the respectively different penetration depth of the colors at the measuring point.
Somit ist die Druckveränderung Hauptverursacher für Artefakte aus der Bewegung.Thus, the pressure change is the main cause of artifacts from the movement.
Um Ressourcen zu sparen, können mit Hilfe von Frequenzaufspaltungen, einzelne Wellen und Ansichten für eine günstigere Informationsabgabe, innerhalb von Pulswellen eines RR-Intervalls, dienen.To save resources, frequency splitting, single waves and views can be used to provide more favorable information delivery within pulse waves of a RR interval.
Um diese Druckveränderungen oder Bewegungsartefakte Ressourcen zu verarbeiten geschieht dies in dem spezielle Filter eingesetzt werden.To process these pressure changes or motion artefacts resources this happens to be used in the special filter.
Nach der Filterung in
Mit dem Einsatz von Filtern, lassen sich Atmungswellen und Gefäßschaltungen separiert messen und je nach Anforderung rechnerisch oder per Bild bzw. Bilderserie Video anzeigen und auswerten.With the use of filters, respiratory waves and vascular circuits can be measured separately and, depending on requirements, displayed and evaluated by computer or by image or image series.
Insbesondere entstehen Veränderungen von Drücken von innen nach außen des Gewebes. Somit immer von den arteriellen Gefäßen hin zur Hautoberfläche. Die arteriellen Gefäße reagieren sehr schnell auf Druckveränderungen durch Bewegung zum HIP.In particular, changes of pressures arise from the inside to the outside of the tissue. Thus, always from the arterial vessels to the skin surface. The arterial vessels respond very quickly to pressure changes due to movement to the HIP.
Da die Wellen W1, W2, W3 aus der Gesamthelligkeit W4 aus bspw. weißer Lichtfarbe aufgespalten und ermittelt werden, jedoch sich stark gegensätzlich verhalten, werden die Meßfehler der 2dimensionalen Ansicht, weltweit mit fast 500 Wearable's, deutlich.Since the waves W1, W2, W3 are split and determined from the total brightness W4 of, for example, white light color, but behave very contrary, the measuring errors of the 2-dimensional view, with almost 500 wearable's worldwide, become clear.
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