DE102016105869A1

DE102016105869A1 - Heart Rate Monitor

Info

Publication number: DE102016105869A1
Application number: DE102016105869.6A
Authority: DE
Inventors: Tim Boescke; Stefan Struewing; Stephan Haslbeck; Florian Lex
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-10-05

Abstract

Ein Herzfrequenzsensor umfasst ein Gehäuse mit einem Innenraum, in dem ein Lichtemitter und ein Lichtdetektor angeordnet sind. Eine dem Innenraum zugewandte Oberfläche des Gehäuses ist zumindest abschnittsweise lichtreflektierend ausgebildet.A heart rate sensor comprises a housing having an interior in which a light emitter and a light detector are arranged. A surface of the housing facing the interior is at least partially light-reflecting.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Herzfrequenzsensor.The present invention relates to a heart rate sensor.

Herzfrequenzsensoren zur optischen Messung einer Herzfrequenz sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei solchen Herzfrequenzsensoren wird mittels einer Leuchtdiode Licht in obere Hautschichten eines Probanden eingestrahlt. Dort wird das Licht wellenlängenabhängig gestreut, absorbiert und teilweise reflektiert. Der Anteil des reflektierten Lichts variiert durch das veränderliche Adervolumen mit dem Herzschlag (Puls) des Probanden. Diese Variation wird durch einen Photodetektor des Herzfrequenzsensors erfasst und ausgewertet. Das gemessene Signal ist dabei allerdings in der Regel schwach und durch Störungen überlagert.Heart rate sensors for the optical measurement of a heart rate are known from the prior art. In such heart rate sensors, light is radiated into upper skin layers of a subject by means of a light-emitting diode. There, the light is scattered as a function of wavelength, absorbed and partially reflected. The proportion of reflected light varies by the variable vein volume with the heartbeat (pulse) of the subject. This variation is detected and evaluated by a photodetector of the heart rate sensor. However, the measured signal is usually weak and superimposed by interference.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Herzfrequenzsensor bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch einen Herzfrequenzsensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.An object of the present invention is to provide a heart rate sensor. This object is achieved by a heart rate sensor with the features of claim 1. In the dependent claims various developments are given.

Vorteilhafterweise kann an der dem Innenraum zugewandten, lichtreflektierenden Oberfläche des Gehäuses Licht, das an oder in der Haut eines Probanden gestreut worden ist, jedoch nicht auf den Lichtdetektor getroffen ist, erneut reflektiert und dadurch erneut auf die Haut des Probanden gerichtet werden. Dadurch ist dieser Lichtanteil nicht verloren, sondern erhält eine weitere Gelegenheit, pulsabhängig in der Haut des Probanden reflektiert und anschließend durch den Lichtdetektor des Herzfrequenzsensors erfasst zu werden. Hierdurch kann der Herzfrequenzsensor vorteilhafterweise eine erhöhte Lichtausbeute und eine erhöhte Energieeffizienz aufweisen. Das auf die zumindest abschnittsweise lichtreflektierende Oberfläche des Gehäuses treffende Licht kann bereits pulsabhängig in der Haut des Probanden gestreut worden sein und dadurch einen Nutzsignalanteil aufweisen. Eine Reflexion dieses Lichts an der lichtreflektierenden Oberfläche des Gehäuses ermöglicht eine weitere pulsabhängige Streuung dieses Lichts in der Haut des Probanden, wodurch sich der Nutzsignalanteil erhöhen kann. Dadurch kann der Herzfrequenzsensor eine besonders hohe Messgenauigkeit aufweisen.Advantageously, light which has been scattered on or in the skin of a subject, but has not struck the light detector, may be reflected again on the light-reflecting surface of the housing facing the interior and thereby directed again onto the skin of the subject. As a result, this proportion of light is not lost, but instead receives another opportunity to be reflected in the subject's skin in a pulse-dependent manner and subsequently detected by the light detector of the heart rate sensor. As a result, the heart rate sensor may advantageously have an increased light output and increased energy efficiency. The light striking the at least partially light-reflecting surface of the housing may already have been scattered in a pulse-dependent manner in the skin of the subject and thus have a useful signal component. A reflection of this light on the light-reflecting surface of the housing allows a further pulse-dependent scattering of this light in the skin of the subject, whereby the useful signal component can increase. As a result, the heart rate sensor can have a particularly high measuring accuracy.

In einer Ausführungsform des Herzfrequenzsensors weist die Oberfläche für durch den Lichtemitter emittierbares Licht eine Reflektivität von mindestens 50 % auf. Vorteilhafterweise geht dadurch ein hoher Anteil von auf die dem Innenraum zugewandte Oberfläche des Gehäuses auftreffendem Licht nicht durch Absorption verloren, sondern erhält durch Reflexion an der Oberfläche eine weitere Gelegenheit, zu dem Lichtdetektor des Herzfrequenzsensors zu gelangen.In one embodiment of the heart rate sensor, the surface for light which can be emitted by the light emitter has a reflectivity of at least 50%. Advantageously, a high proportion of light incident on the surface of the housing facing the interior is thus not lost by absorption, but instead receives a further opportunity, due to reflection at the surface, to reach the light detector of the heart rate sensor.

In einer Ausführungsform des Herzfrequenzsensors weist der Innenraum des Gehäuses eine erste Kammer und eine zweite Kammer auf. Dabei ist der Lichtemitter in der ersten Kammer angeordnet. Der Lichtdetektor ist in der zweiten Kammer angeordnet. Vorteilhafterweise wird durch diese Ausgestaltung des Herzfrequenzsensors erreicht, dass kein oder nur eine geringe Menge des durch den Lichtemitter emittierten Lichts auf direktem Wege und ohne Streuung in der Haut eines Probanden zu dem Lichtdetektor gelangt. Direkt von dem Lichtemitter zu dem Lichtdetektor gelangendes Licht würde ein die Signalqualität verschlechterndes Hintergrundsignal bewirken.In one embodiment of the heart rate sensor, the interior of the housing has a first chamber and a second chamber. In this case, the light emitter is arranged in the first chamber. The light detector is arranged in the second chamber. Advantageously, this embodiment of the heart rate sensor ensures that no or only a small amount of the light emitted by the light emitter reaches the light detector directly and without scattering in the skin of a subject. Light passing directly from the light emitter to the light detector would cause a background signal that degrades signal quality.

In einer Ausführungsform des Herzfrequenzsensors umfasst die dem Innenraum zugewandte Oberfläche des Gehäuses eine Oberfläche einer die erste Kammer von der zweiten Kammer trennenden Trennwand. Dabei ist die Oberfläche der Trennwand lichtreflektierend ausgebildet. Vorteilhafterweise wird dadurch erreicht, dass auf die Oberfläche der Trennwand auftreffendes Licht nicht durch Absorption verloren geht, sondern durch Reflexion an der Oberfläche der Trennwand eine weitere Gelegenheit erhält, in die Haut eines Probanden und/oder zu dem Lichtdetektor des Herzfrequenzsensors zu gelangen.In one embodiment of the heart rate sensor, the interior surface of the housing includes a surface of a partition separating the first chamber from the second chamber. In this case, the surface of the partition is designed to be light-reflecting. Advantageously, it is achieved that light incident on the surface of the dividing wall is not lost by absorption, but receives a further opportunity by reflection on the surface of the dividing wall to reach the skin of a subject and / or the light detector of the heart rate sensor.

In einer Ausführungsform des Herzfrequenzsensors weist die Trennwand einen Kern aus einem ersten Material und eine die Oberfläche bildende Beschichtung aus einen zweiten Material auf. Dies ermöglicht es, das erste Material und das zweite Material unterschiedlich zu wählen, so dass der Kern und die Oberfläche der Trennwand unterschiedliche Aufgaben erfüllen. Beispielsweise kann das erste Material des Kerns so gewählt werden, dass eine Durchstrahlung der Trennwand durch Licht wirksam verhindert wird. Das zweite Material der Beschichtung kann so gewählt werden, dass die Oberfläche der Trennwand eine hohe Reflektivität aufweist.In one embodiment of the heart rate sensor, the dividing wall comprises a core of a first material and a surface-forming coating of a second material. This makes it possible to choose the first material and the second material differently, so that the core and the surface of the partition meet different tasks. For example, the first material of the core can be chosen so that a penetration of the partition by light is effectively prevented. The second material of the coating can be chosen so that the surface of the partition wall has a high reflectivity.

In einer Ausführungsform des Herzfrequenzsensors ist der Lichtemitter an einem ersten Bodenabschnitt des Gehäuses angeordnet. Dabei umfasst die dem Innenraum zugewandte Oberfläche des Gehäuses eine Oberfläche des ersten Bodenabschnitts. Die Oberfläche des ersten Bodenabschnitts ist lichtreflektierend ausgebildet. Vorteilhafterweise geht auf die Oberfläche des ersten Bodenabschnitts auftreffendes Licht dadurch nicht durch Absorption verloren, sondern erhält durch Reflexion an der Oberfläche des ersten Bodenabschnitts eine weitere Gelegenheit, in die Haut eines Probanden und/oder zu dem Lichtdetektor des Herzfrequenzsensors zu gelangen.In one embodiment of the heart rate sensor, the light emitter is arranged on a first bottom portion of the housing. In this case, the surface of the housing facing the interior comprises a surface of the first floor section. The surface of the first bottom portion is formed light-reflecting. Advantageously, light incident on the surface of the first bottom section is thereby not lost by absorption, but receives by reflection on the surface of the first bottom portion another opportunity to get into the skin of a subject and / or to the light detector of the heart rate sensor.

In einer Ausführungsform des Herzfrequenzsensors ist der Lichtdetektor an einem zweiten Bodenabschnitt des Gehäuses angeordnet. Dabei umfasst die dem Innenraum zugewandte Oberfläche des Gehäuses eine Oberfläche des zweiten Bodenabschnitts. Die Oberfläche des zweiten Bodenabschnitts ist dabei lichtreflektierend ausgebildet. Vorteilhafterweise geht auf die Oberfläche des zweiten Bodenabschnitts auftreffendes Licht dadurch nicht durch Absorption verloren, sondern erhält durch Reflexion an der Oberfläche des zweiten Bodenabschnitts eine weitere Gelegenheit, zur Haut eines Probanden und/oder zu dem Lichtdetektor zu gelangen.In one embodiment of the heart rate sensor, the light detector is arranged on a second bottom portion of the housing. In this case, the surface of the housing facing the interior comprises a surface of the second floor section. The surface of the second bottom portion is designed to be light-reflecting. Advantageously, light incident on the surface of the second bottom section is thereby not lost by absorption, but receives by reflection on the surface of the second bottom section a further opportunity to reach the skin of a subject and / or to the light detector.

In einer Ausführungsform des Herzfrequenzsensors weist der Lichtdetektor eine Oberseite mit einem Detektionsabschnitt auf. Dabei ist ein dem Detektionsabschnitt benachbarter Abschnitt der Oberseite des Lichtdetektors lichtreflektierend ausgebildet. Vorteilhafterweise geht dadurch Licht, das auf den dem Detektionsabschnitt benachbarten Abschnitt der Oberseite des Lichtdetektors trifft, nicht durch Absorption verloren, sondern wird an der Oberseite des Lichtdetektors reflektiert, wodurch es eine weitere Gelegenheit erhält, zur Haut eines Probanden und/oder zu dem Detektionsabschnitt des Lichtdetektors zu gelangen.In one embodiment of the heart rate sensor, the light detector has an upper side with a detection section. In this case, a section of the upper side of the light detector adjacent to the detection section is designed to be light-reflecting. Advantageously, light that strikes the portion of the top surface of the light detector adjacent to the detection portion is not lost by absorption, but is reflected at the top of the light detector, thereby giving another opportunity to the skin of a subject and / or to the detection portion of the subject To arrive light detector.

In einer Ausführungsform des Herzfrequenzsensors weist der dem Detektionsabschnitt benachbarte Abschnitt der Oberseite für durch den Lichtemitter emittierbares Licht eine Reflektivität von mindestens 50 % auf. Vorteilhafterweise wird dadurch ein hoher Anteil von auf den dem Detektionsabschnitt benachbarten Abschnitt der Oberseite des Lichtdetektors auftreffenden Lichts reflektiert.In one embodiment of the heart rate sensor, the portion of the upper side adjacent to the detection section has a reflectivity of at least 50% for light which can be emitted by the light emitter. Advantageously, this reflects a high proportion of light incident on the section of the upper side of the light detector adjacent to the detection section.

In einer Ausführungsform des Herzfrequenzsensors ist der Lichtemitter als Leuchtdiodenchip ausgebildet. Vorteilhafterweise ermöglicht der Lichtemitter dadurch eine energieeffiziente Emission von Licht mit einer Wellenlänge aus einem festgelegten Spektralbereich.In one embodiment of the heart rate sensor, the light emitter is designed as a light-emitting diode chip. Advantageously, the light emitter thereby enables energy-efficient emission of light having a wavelength from a predetermined spectral range.

In einer Ausführungsform des Herzfrequenzsensors ist der Lichtdetektor als Fotodetektor ausgebildet. Vorteilhafterweise ermöglicht der Lichtdetektor dadurch eine zuverlässige und kostengünstige Detektion von in der Haut eines Probanden gestreutem Licht.In one embodiment of the heart rate sensor, the light detector is designed as a photodetector. Advantageously, the light detector thereby enables a reliable and cost-effective detection of scattered in the skin of a subject light.

In einer Ausführungsform des Herzfrequenzsensors ist in dem Innenraum ein weiterer Lichtemitter angeordnet. Der weitere Lichtemitter kann ausgebildet sein, Licht mit einer Wellenlänge aus dem gleichen Spektralbereich zu emittieren wie der erste Lichtemitter des Herzfrequenzsensors. Hierdurch kann eine höhere Lichtstärke erreicht werden, wodurch sich die Signalqualität des durch den Herzfrequenzsensor gemessenen Signals erhöhen kann. Der weitere Lichtemitter kann allerdings auch ausgebildet sein, Licht mit einer Wellenlänge aus einem anderen Spektralbereich zu emittieren.In one embodiment of the heart rate sensor, a further light emitter is arranged in the interior space. The further light emitter can be designed to emit light having a wavelength from the same spectral range as the first light emitter of the heart rate sensor. As a result, a higher light intensity can be achieved, which can increase the signal quality of the signal measured by the heart rate sensor. However, the further light emitter can also be designed to emit light having a wavelength from another spectral range.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter DarstellungThe above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in detail in conjunction with the drawings. In each case show in a schematic representation

1 eine geschnittene Seitenansicht eines Herzfrequenzsensors; und 1 a sectional side view of a heart rate sensor; and

2 eine Aufsicht auf den Herzfrequenzsensor. 2 a view of the heart rate sensor.

1 zeigt eine stark schematisierte geschnittene Seitenansicht eines Herzfrequenzsensors 10. 2 zeigt eine schematisierte Darstellung des Herzfrequenzsensors 10 in einer Ansicht von oben. Der Herzfrequenzsensor 10 ist dazu vorgesehen, eine Herzfrequenz einer Person zu ermitteln, die im Folgenden als Proband bezeichnet wird. Die Herzfrequenz kann auch als Pulsfrequenz bezeichnet werden. Der Herzfrequenzsensor 10 kann daher auch als Pulsfrequenzsensor bezeichnet werden. 1 shows a highly schematic sectional side view of a heart rate sensor 10 , 2 shows a schematic representation of the heart rate sensor 10 in a view from above. The heart rate sensor 10 is intended to determine a heart rate of a person, which is referred to below as a subject. The heart rate can also be called the pulse rate. The heart rate sensor 10 can therefore also be referred to as pulse rate sensor.

Der Herzfrequenzsensor 10 ist dazu vorgesehen, die Herzfrequenz des Probanden optisch mittels des Verfahrens der reflektiven Photoplethysmografie zu bestimmen. Dabei wird eine herzschlagabhängige Änderung des Volumens von Blutgefäßen in der Haut des Probanden detektiert. In obere Hautschichten des Probanden eingestrahltes Licht wird in der Haut wellenlängenabhängig gestreut und absorbiert. Einen starken Absorber bildet dabei im Blut des Probanden enthaltendes Hämoglobin. Durch die herzschlagabhängige Änderung des Volumens der Blutgefäße in der Haut des Probanden ändert sich die Streuung des in die oberen Hautschichten des Probanden eingestrahlten Lichts ebenfalls herzschlagabhängig, was durch den Herzfrequenzsensor 10 detektiert wird.The heart rate sensor 10 is intended to determine the heart rate of the subject optically by means of the method of reflective photoplethysmography. In this case, a heartbeat-dependent change in the volume of blood vessels in the skin of the subject is detected. In the upper skin layers of the subject irradiated light is scattered in the skin depending on the wavelength and absorbed. A strong absorber forms in the blood of the subject containing hemoglobin. Due to the heartbeat-dependent change in the volume of the blood vessels in the subject's skin, the scattering of the light irradiated into the upper skin layers of the subject also changes heartbeat-dependent, which is determined by the heart rate sensor 10 is detected.

Der Herzfrequenzsensor 10 kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, an einem Handgelenk eines Probanden angeordnet zu werden. Der Herzfrequenzsensor 10 kann beispielsweise in eine Uhr integriert sein.The heart rate sensor 10 may for example be intended to be arranged on a wrist of a subject. The heart rate sensor 10 For example, it can be integrated into a clock.

Der Herzfrequenzsensor 10 weist ein Gehäuse 100 mit einem durch das Gehäuse 100 umschlossenen Innenraum 200 auf. Der Herzfrequenzsensor 10 ist dazu vorgesehen, derart an der Haut 600 eines Probanden angeordnet zu werden, dass eine Oberseite 101 des Gehäuses 100 der Haut 600 des Probanden zugewandt ist. Dabei kann die Oberseite 101 des Gehäuses 100 an der Haut 600 des Probanden anliegen oder von der Haut 600 des Probanden beabstandet sein. The heart rate sensor 10 has a housing 100 with one through the case 100 enclosed interior 200 on. The heart rate sensor 10 is intended to be so on the skin 600 a subject to be arranged that a top 101 of the housing 100 of the skin 600 facing the subject. It can be the top 101 of the housing 100 on the skin 600 of the test subject or of the skin 600 be spaced from the subject.

In der schematischen Darstellung der 1 und 2 ist das Gehäuse 100 an seiner Oberseite 101 offen dargestellt. An der Oberseite 101 des Gehäuses 100 kann aber auch eine zumindest teilweise transparente Abdeckung angeordnet sein.In the schematic representation of 1 and 2 is the case 100 at its top 101 shown open. At the top 101 of the housing 100 but can also be arranged an at least partially transparent cover.

Im Innenraum 200 des Gehäuses 100 des Herzfrequenzsensors 10 sind ein Lichtemitter 400, ein weiterer Lichtemitter 410 und ein Lichtdetektor 500 angeordnet.In the interior 200 of the housing 100 of the heart rate sensor 10 are a light emitter 400 , another light emitter 410 and a light detector 500 arranged.

Der Lichtemitter 400 ist dazu ausgebildet, Licht zu emittieren, das durch den Herzfrequenzsensor 10 in obere Hautschichten der Haut 600 des Probanden eingestrahlt wird. Eine gegebenenfalls vorhandene Abdeckung der Oberseite 101 des Gehäuses 100 weist zu diesem Zweck zumindest ein für durch den Lichtemitter 400 emittiertes Licht transparentes Fenster auf, durch das von dem Lichtemitter 400 emittiertes Licht zu der Haut 600 des Probanden gelangen kann. Der Lichtemitter 400 kann beispielsweise als Leuchtdiodenchip ausgebildet sein.The light emitter 400 is designed to emit light through the heart rate sensor 10 in upper skin layers of the skin 600 of the subject is irradiated. An optional cover of the top 101 of the housing 100 has for this purpose at least one for by the light emitter 400 emitted light transparent window through, by the light emitter 400 emitted light to the skin 600 of the subject can arrive. The light emitter 400 For example, it can be designed as a light-emitting diode chip.

Der weitere Lichtemitter 410 ist ebenfalls dazu vorgesehen, Licht zu emittieren, das durch den Herzfrequenzsensor 10 in obere Hautschichten der Haut 600 des Probanden eingestrahlt wird. Auch der weitere Lichtemitter 410 kann beispielsweise als Leuchtdiodenchip ausgebildet sein.The further light emitter 410 is also intended to emit light through the heart rate sensor 10 in upper skin layers of the skin 600 of the subject is irradiated. Also the further light emitter 410 For example, it can be designed as a light-emitting diode chip.

Durch das Vorsehen zweier Lichtemitter 400, 410 im Innenraum 200 des Gehäuses 100 des Herzfrequenzsensors 10 kann die Lichtstärke des von dem Herzfrequenzsensor 10 in obere Hautschichten der Haut 600 des Probanden eingestrahlten Lichts gegenüber dem Vorhandensein nur eines Lichtemitters 400 erhöht werden.By providing two light emitters 400 . 410 in the interior 200 of the housing 100 of the heart rate sensor 10 can be the light intensity of the heart rate sensor 10 in upper skin layers of the skin 600 the subject irradiated light against the presence of only one light emitter 400 increase.

Außerdem kann der weitere Lichtemitter 410 beabstandet von dem Lichtemitter 400 angeordnet sein, so dass das von dem Lichtemitter 400 emittierte Licht und das von dem weiteren Lichtemitter 410 emittierte Licht aus unterschiedlichen Winkelrichtungen in die Haut 600 des Probanden gelangen, wodurch sich Zuverlässigkeit und Genauigkeit der durch den Herzfrequenzsensor 10 durchgeführten Messung erhöhen können.In addition, the other light emitter 410 spaced from the light emitter 400 be arranged so that from the light emitter 400 emitted light and that of the other light emitter 410 emitted light from different angular directions in the skin 600 of the subject, thereby increasing the reliability and accuracy of the heart rate sensor 10 can increase the measurement performed.

Der weitere Lichtemitter 410 kann dazu ausgebildet sein, Licht mit einer Wellenlänge aus demselben Spektralbereich zu emittieren, wie das durch den Lichtemitter 400 emittierte Licht. Der Lichtemitter 400 und der weitere Lichtemitter 410 können aber auch ausgebildet sein, Licht unterschiedlicher Wellenlängen zu emittieren.The further light emitter 410 may be configured to emit light having a wavelength from the same spectral range as that through the light emitter 400 emitted light. The light emitter 400 and the further light emitter 410 However, they can also be designed to emit light of different wavelengths.

Der Herzfrequenzsensor 10 kann neben dem Lichtemitter 400 und dem weiteren Lichtemitter 410 noch weitere Lichtemitter aufweisen. Es kann aber auch genügen, lediglich einen Lichtemitter 400 vorzusehen.The heart rate sensor 10 can next to the light emitter 400 and the further light emitter 410 have more light emitters. But it can also be enough, just a light emitter 400 provided.

Der Lichtdetektor 500 ist dazu vorgesehen, von dem Herzfrequenzsensor 10 in die Haut 600 des Probanden eingestrahltes und in der Haut 600 des Probanden gestreutes Licht zu detektieren. Hierzu weist eine gegebenenfalls an der Oberseite 101 des Gehäuses 100 des Herzfrequenzsensors 10 angeordnete Abdeckung zumindest ein für durch den Lichtemitter 400 emittiertes Licht transparentes Fenster auf, durch das in der Haut 600 gestreutes Licht zu dem Lichtdetektor 500 gelangen kann. Der Lichtdetektor 500 kann beispielsweise als Fotodetektor ausgebildet sein.The light detector 500 is intended by the heart rate sensor 10 into the skin 600 irradiated by the subject and in the skin 600 to detect the light scattered by the subject. For this purpose, an optionally at the top 101 of the housing 100 of the heart rate sensor 10 arranged cover at least one for through the light emitter 400 emitted light transparent window on, through which in the skin 600 scattered light to the light detector 500 can get. The light detector 500 may be formed for example as a photodetector.

Der Innenraum 200 des Gehäuses 100 ist in eine erste Kammer 210, eine zweite Kammer 220 und eine dritte Kammer 230 unterteilt. Die Kammern 210, 220, 230 sind durch Trennwände 130 des Gehäuses 100 voneinander abgegrenzt.The interior 200 of the housing 100 is in a first chamber 210 , a second chamber 220 and a third chamber 230 divided. The chambers 210 . 220 . 230 are through partitions 130 of the housing 100 separated from each other.

Der Lichtemitter 400 ist in der ersten Kammer 210 angeordnet. Der Lichtdetektor 500 ist in der zweiten Kammer 220 angeordnet. Der weitere Lichtemitter 410 ist in der dritten Kammer 230 angeordnet. Durch die Anordnung der Lichtemitter 400, 410 und des Lichtdetektors 500 in getrennten Kammern wird erreicht, dass kein oder nur wenig von dem Lichtemitter 400 und dem weiteren Lichtemitter 410 emittiertes Licht auf direktem Weg innerhalb des Gehäuses 100 des Herzfrequenzsensors 10 zu dem Lichtdetektor 500 gelangt und dort ein störendes Hintergrundsignal bewirkt.The light emitter 400 is in the first chamber 210 arranged. The light detector 500 is in the second chamber 220 arranged. The further light emitter 410 is in the third chamber 230 arranged. By the arrangement of the light emitter 400 . 410 and the light detector 500 in separate chambers is achieved that little or no of the light emitter 400 and the further light emitter 410 emitted light in a direct way within the housing 100 of the heart rate sensor 10 to the light detector 500 gets there and causes a disturbing background signal.

Es ist möglich, im Innenraum 200 des Gehäuses 100 weitere Kammern vorzusehen, in denen weitere Lichtemitter angeordnet sind. Es ist aber auch möglich, den Innenraum 200 des Gehäuses 100 in nur zwei Kammern zu unterteilen und den Lichtemitter 400 und den weiteren Lichtemitter 410 in einer gemeinsamen Kammer anzuordnen. Die Lichtemitter 400, 410 und der Lichtdetektor 500 können auch in einer gemeinsamen Kammer angeordnet werden.It is possible in the interior 200 of the housing 100 provide additional chambers in which further light emitters are arranged. But it is also possible the interior 200 of the housing 100 divide into just two chambers and the light emitter 400 and the other light emitter 410 to arrange in a common chamber. The light emitter 400 . 410 and the light detector 500 can also be arranged in a common chamber.

Der Lichtemitter 400 ist in der ersten Kammer 210 des Innenraums 200 an einem ersten Bodenabschnitt 111 eines Bodens 110 des Gehäuses 100 angeordnet. Der Lichtdetektor 500 ist in der zweiten Kammer 220 des Innenraums 200 an einem zweiten Bodenabschnitt 112 des Bodens 110 des Gehäuses 100 angeordnet. Nach außen wird der Innenraum 200 des Gehäuses 100 durch eine Außenwand 120 des Gehäuses 100 abgeschlossen.The light emitter 400 is in the first chamber 210 of the interior 200 at a first floor section 111 a floor 110 of the housing 100 arranged. The light detector 500 is in the second chamber 220 of the interior 200 at a second floor section 112 of the soil 110 of the housing 100 arranged. The interior becomes outward 200 of the housing 100 through an outer wall 120 of the housing 100 completed.

Nicht alles von dem Herzfrequenzsensor 10 auf die Haut 600 des Probanden abgestrahltes Licht, das an oder in der Haut 600 reflektiert wird, gelangt zu dem Lichtdetektor 500. Ein Anteil des an oder in der Haut 600 gestreuten Lichts wird in eine solche Richtung gestreut, dass es zwar zurück in den Innenraum 200 des Gehäuses 100 gelangt, dort jedoch nicht auf den Lichtdetektor 500 trifft. Um auch diesen Anteil des Lichts zumindest teilweise zu nutzen, ist eine dem Innenraum 200 zugewandte Oberfläche 300 des Gehäuses 100 des Herzfrequenzsensors 10 zumindest abschnittsweise lichtreflektierend ausgebildet. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die lichtreflektierenden Abschnitte der dem Innenraum 200 zugewandten Oberfläche 300 des Gehäuses 100 für durch den Lichtemitter 400 und den weiteren Lichtemitter 410 emittierbares Licht eine Reflektivität von mindestens 50 % aufweisen.Not everything from the heart rate sensor 10 onto the skin 600 the subject's radiated light, on or in the skin 600 is reflected, reaches the light detector 500 , A share of on or in the skin 600 Scattered light is scattered in such a direction that it returns to the interior 200 of the housing 100 but not there to the light detector 500 meets. To at least partially use this portion of the light, one is the interior 200 facing surface 300 of the housing 100 of the heart rate sensor 10 at least partially formed light-reflecting. It is expedient if the light-reflecting portions of the interior 200 facing surface 300 of the housing 100 for through the light emitter 400 and the other light emitter 410 emissable light have a reflectivity of at least 50%.

Die dem Innenraum 200 zugewandte Oberfläche 300 des Gehäuses 100 umfasst eine Oberfläche 310 des ersten Bodenabschnitts 111 des Bodens 110, eine Oberfläche 320 des zweiten Bodenabschnitts 112 des Bodens 110, Oberflächen 330 der die Kammern 210, 220, 230 trennenden Trennwände 130 des Gehäuses 100 und dem Innenraum 200 des Gehäuses 100 zugewandte Oberflächen 340 der Außenwände 120 des Gehäuses 100. Es können alle oder nur einige dieser Oberflächen 310, 320, 330, 340 vollständig oder nur abschnittweise reflektierend ausgebildet sein.The interior 200 facing surface 300 of the housing 100 includes a surface 310 of the first floor section 111 of the soil 110 , a surface 320 of the second floor section 112 of the soil 110 , Surfaces 330 the the chambers 210 . 220 . 230 separating partitions 130 of the housing 100 and the interior 200 of the housing 100 facing surfaces 340 the outer walls 120 of the housing 100 , It can all or only some of these surfaces 310 . 320 . 330 . 340 be formed completely or only partially reflective.

Ein Teil des von dem Herzfrequenzsensor 10 auf die Haut 600 des Probanden gerichteten Lichts wird direkt an der Oberfläche der Haut 600 reflektiert. Die Reflexion erfolgt dabei nicht herzschlagabhängig. Anteile des auf diese Weise reflektierten Lichts, die auf den Lichtdetektor 500 treffen, bewirken einen DC-Anteil des durch den Lichtdetektor 500 erfassten Signals.Part of the heart rate sensor 10 onto the skin 600 The subject's light is directed to the surface of the skin 600 reflected. The reflection is not heartbeat dependent. Shares of the light reflected in this way, the light detector 500 meet, cause a DC component of the through the light detector 500 detected signal.

Anteile des auf diese Weise reflektierten Lichts, die in den Innenraum 200 des Gehäuses 100 des Herzfrequenzsensors 10 gelangen, jedoch nicht auf den Lichtdetektor 500 treffen, können ein oder mehrmals an reflektierend ausgebildeten Abschnitten der dem Innenraum 200 zugewandten Oberfläche 300 des Gehäuses 100 reflektiert werden, so dass eine Möglichkeit besteht, dass dieses Licht ein weiteres Mal von dem Herzfrequenzsensor 10 zur Haut 600 des Probanden abgestrahlt wird und schließlich, nach einer weiteren Reflexion an oder in der Haut 600 des Probanden, zu dem Lichtdetektor 500 des Herzfrequenzsensors 10 gelangt. Auf diese Weise werden die Lichtausbeute und dadurch die Energieeffizienz des Herzfrequenzsensors 10 erhöht.Shares of light reflected in this way, in the interior 200 of the housing 100 of the heart rate sensor 10 but not on the light detector 500 Meet, one or more times at reflective trained sections of the interior 200 facing surface 300 of the housing 100 be reflected, so there is a possibility that this light once more from the heart rate sensor 10 to the skin 600 of the subject and finally, after further reflection on or in the skin 600 of the subject, to the light detector 500 of the heart rate sensor 10 arrives. In this way, the light output and thus the energy efficiency of the heart rate sensor 10 elevated.

Von dem Herzfrequenzsensor 10 auf die Haut 600 des Probanden gestrahltes Licht, das herzschlagabhängig in der Haut 600 des Probanden gestreut wird und anschließend zurück in den Innenraum 200 des Gehäuses 100 des Herzfrequenzsensors 10 gelangt, trifft ebenfalls nur zum Teil auf den Lichtdetektor 500. Der auf den Lichtdetektor 500 treffende Anteil ist mit der Herzfrequenz des Probanden moduliert und bewirkt einen AC-Anteil des durch den Lichtdetektor 500 detektierten Signals.From the heart rate sensor 10 onto the skin 600 the subject's radiated light, the heartbeat-dependent in the skin 600 of the subject is scattered and then back to the interior 200 of the housing 100 of the heart rate sensor 10 also hits only partially on the light detector 500 , The on the light detector 500 apt portion is modulated with the subject's heart rate and causes an AC component of the light detector 500 detected signal.

Der nicht auf den Lichtdetektor 500 treffende Teil des herzschlagabhängig gestreuten Lichts weist ebenfalls eine der Herzfrequenz des Probanden entsprechende Modulation auf. Dieser Anteil des Lichts kann einmal oder mehrmals an den reflektierenden Abschnitten der dem Innenraum 200 zugewandten Oberfläche 300 des Gehäuses 100 reflektiert werden und schließlich ein weiteres Mal zur Haut 600 des Probanden gelangen. Wird das Licht dort erneut herzschlagabhängig gestreut, so erhöht sich die herzschlagabhängige Modulation dieses Lichts. Das erneut in der Haut 600 des Probanden gestreute Licht erhält eine weitere Chance, auf den Lichtdetektor 500 zu treffen und detektiert zu werden. Hierdurch erhöht sich der AC-Anteil des durch den Lichtdetektor 500 detektierten Signals.The not on the light detector 500 The appropriate part of the heartbeat-dependent scattered light also has a modulation corresponding to the heart rate of the subject. This portion of the light may pass once or more at the reflective portions of the interior 200 facing surface 300 of the housing 100 be reflected and finally once again to the skin 600 of the subject arrive. If the light is scattered there again depending on the heartbeat, then the heartbeat-dependent modulation of this light increases. That again in the skin 600 the subject's scattered light gets another chance at the light detector 500 to meet and be detected. This increases the AC component of the light detector 500 detected signal.

In der schematischen Darstellung der 2 ist erkennbar, dass eine Oberseite 510 des Lichtdetektors 500 einen Detektionsabschnitt 520 und einen dem Detektionsabschnitt 520 benachbarten Abschnitt 530 aufweist. Nur der Detektionsabschnitt 520 der Oberseite 510 des Lichtdetektors 500 ist dazu ausgebildet, auf ihn treffendes Licht zu detektieren. Unterhalb des dem Detektionsabschnitt 520 benachbarten Abschnitts 530 der Oberseite 510 des Lichtdetektors 500 können beispielsweise integrierte Schaltungskomponenten angeordnet sein, die zur Auswertung des durch den Lichtdetektor 500 detektierten Signals vorgesehen sind.In the schematic representation of 2 is recognizable that a top 510 of the light detector 500 a detection section 520 and a detection section 520 adjacent section 530 having. Only the detection section 520 the top 510 of the light detector 500 is designed to detect light striking it. Below the detection section 520 adjacent section 530 the top 510 of the light detector 500 For example, integrated circuit components can be arranged for the evaluation of the light detector 500 detected signal are provided.

Es ist zweckmäßig, den dem Detektionsabschnitt 520 benachbarten Abschnitt 530 der Oberseite 510 des Lichtdetektors 500 lichtreflektierend auszubilden, damit auf den benachbarten Abschnitt 530 treffendes Licht nicht durch Absorption verloren geht, sondern Gelegenheit erhält, durch Reflexion an dem benachbarten Abschnitt 530 und gegebenenfalls weitere Reflexionen an reflektierenden Abschnitten der dem Innenraum 200 zugewandten Oberfläche 300 des Gehäuses 100 und/oder an oder in der Haut 600 des Probanden doch noch auf den Detektionsabschnitt 520 des Lichtdetektors 500 zu treffen. Es ist zweckmäßig, dass der dem Detektionsabschnitt 520 benachbarte Abschnitt 530 der Oberseite 510 des Lichtdetektors 500 zu diesem Zweck für durch den Lichtemitter 400 und den weiteren Lichtemitter 410 emittierbares Licht eine Reflektivität von mindestens 50 % aufweist.It is appropriate that the detection section 520 adjacent section 530 the top 510 of the light detector 500 form light-reflecting, so on the adjacent section 530 The incident light is not lost by absorption, but receives opportunity, by reflection at the adjacent section 530 and optionally further reflections on reflective portions of the interior 200 facing surface 300 of the housing 100 and / or on or in the skin 600 of the subject but still on the detection section 520 of the light detector 500 hold true. It is appropriate that the the detection section 520 adjacent section 530 the top 510 of the light detector 500 for that purpose for through the light emitter 400 and the other light emitter 410 emissive light has a reflectivity of at least 50%.

Der Lichtdetektors 500 kann mehrere Detektionsabschnitt 520 aufweisen. Es können auch mehrere Lichtdetektoren 500 vorhanden sein. In diesem Fall kann beispielsweise ein Summensignal aus den durch die einzelnen Detektionsabschnitte 520 oder Lichtdetektoren 500 detektierten Teilsignalen gebildet werden, das ausgewertet wird. Die durch die einzelnen Detektionsabschnitte 520 oder Lichtdetektoren 500 detektierten Teilsignale können aber auch einzeln ausgewertet werden.The light detector 500 can have several detection section 520 exhibit. There can also be several light detectors 500 to be available. In this case, for example, a sum signal from the through the individual detection sections 520 or light detectors 500 detected sub-signals are formed, which is evaluated. The through the individual detection sections 520 or light detectors 500 Detected partial signals can also be evaluated individually.

Die die Kammern 210, 220, 230 des Innenraums 200 trennenden Trennwände 130 des Gehäuses 100 können jeweils einen Kern 131 aus einem ersten Material und eine die Oberfläche 330 der jeweiligen Trennwand 130 bildende Beschichtung 132 aufweisen. Das den Kern 131 bildende erste Material kann beispielsweise besonders lichtdicht ausgebildet sein, um zu verhindern, dass von dem Lichtemitter 400 oder dem weiteren Lichtemitter 410 emittiertes Licht die jeweilige Trennwand 130 durchstrahlt und so auf direktem Weg zum Lichtdetektor 500 gelangt. Das die Beschichtung 132 bildende zweite Material kann eine hohe optische Reflektivität aufweisen.The the chambers 210 . 220 . 230 of the interior 200 separating partitions 130 of the housing 100 can each have a core 131 from a first material and a surface 330 the respective partition 130 forming coating 132 exhibit. That's the core 131 forming first material may be formed, for example, particularly light-tight, to prevent from the light emitter 400 or the further light emitter 410 emitted light the respective partition 130 radiates through and so on direct route to the light detector 500 arrives. That's the coating 132 forming second material may have a high optical reflectivity.

Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.The invention has been further illustrated and described with reference to the preferred embodiments. However, the invention is not limited to the disclosed examples. Rather, other variations may be deduced therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Herzfrequenzsensor Heart Rate Monitor
100100: Gehäuse casing
101101: Oberseite top
110110: Boden ground
111111: erster Bodenabschnitt first floor section
112112: zweiter Bodenabschnitt second floor section
120120: Außenwand outer wall
130130: Trennwand partition wall
131131: Kern core
132132: Beschichtung coating
200200: Innenraum inner space
210210: erste Kammer first chamber
220220: zweite Kammer second chamber
230230: dritte Kammer third chamber
300300: Oberfläche surface
310310: Oberfläche des ersten Bodenabschnitts Surface of the first floor section
320320: Oberfläche des zweiten Bodenabschnitts Surface of the second floor section
330330: Oberfläche der Trennwand Surface of the partition
340340: Oberfläche der Außenwand Surface of the outer wall
400400: Lichtemitter light emitter
410410: weiterer Lichtemitter another light emitter
500500: Lichtdetektor light detector
510510: Oberseite top
520520: Detektionsabschnitt detecting section
530530: benachbarter Abschnitt adjacent section
600600: Haut skin

Claims

Heart rate sensor ( 10 ) with a housing ( 100 ) with an interior ( 200 ), in which a light emitter ( 400 ) and a light detector ( 500 ), wherein one of the interior ( 200 ) facing surface ( 300 ) of the housing ( 100 ) is formed at least partially light-reflecting.

Heart rate sensor ( 10 ) according to claim 1, wherein the surface ( 300 ) for through the light emitter ( 400 ) has a reflectivity of at least 50%.

Heart rate sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the interior ( 200 ) of the housing ( 100 ) a first chamber ( 210 ) and a second chamber ( 220 ), wherein the light emitter ( 400 ) in the first chamber ( 210 ) is arranged and the light detector ( 500 ) in the second chamber ( 220 ) is arranged.

Heart rate sensor ( 10 ) according to claim 3, wherein the interior ( 200 ) facing surface ( 300 ) of the housing ( 100 ) a surface ( 300 . 330 ) one the first chamber ( 210 ) of the second chamber ( 220 ) separating partition ( 130 ), wherein the surface ( 300 . 330 ) of the partition ( 130 ) is formed light-reflecting.

Heart rate sensor ( 10 ) according to claim 4, wherein the partition wall ( 130 ) a core ( 131 ) of a first material and a surface ( 300 . 330 ) forming coating ( 132 ) of a second material.

Heart rate sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the light emitter ( 400 ) at a first floor section ( 110 . 111 ) of the housing ( 100 ), wherein the interior ( 200 ) facing surface ( 300 ) of the housing ( 100 ) a surface ( 300 . 310 ) of the first floor section ( 110 . 111 ), wherein the surface ( 300 . 310 ) of the first floor section ( 110 . 111 ) is formed light-reflecting.

Heart rate sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the light detector ( 500 ) at a second floor section ( 110 . 112 ) of the housing ( 100 ), wherein the interior ( 200 ) facing surface ( 300 ) of the housing ( 100 ) a surface ( 300 . 320 ) of the second floor section ( 110 . 112 ), wherein the surface ( 300 . 320 ) of the second floor section ( 110 . 112 ) is formed light-reflecting.

Heart rate sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the light detector ( 500 ) an upper side ( 510 ) with a detection section ( 520 ), wherein one of the detection section ( 520 ) adjacent section ( 530 ) of the top side ( 510 ) is formed light-reflecting.

Heart rate sensor ( 10 ) according to claim 8, wherein the said detection section ( 520 ) adjacent section ( 530 ) of the top side ( 510 ) for through the light emitter ( 400 ) has a reflectivity of at least 50%.

Heart rate sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the light emitter ( 400 ) is designed as a light-emitting diode chip.

Heart rate sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the light detector ( 500 ) is designed as a photodetector.

Heart rate sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein in the interior ( 200 ) another light emitter ( 410 ) is arranged.