DE102022209442A1 - System and method for analyzing magnetic signals generated by a human body - Google Patents

System and method for analyzing magnetic signals generated by a human body Download PDF

Info

Publication number
DE102022209442A1
DE102022209442A1 DE102022209442.5A DE102022209442A DE102022209442A1 DE 102022209442 A1 DE102022209442 A1 DE 102022209442A1 DE 102022209442 A DE102022209442 A DE 102022209442A DE 102022209442 A1 DE102022209442 A1 DE 102022209442A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
magnetic signals
magnetic
human body
longitudinal
evaluation unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022209442.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Florian Dolde
Frederik Schaal
Florian Krist
Riccardo Cipolletti
Eckhard Wehrse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102022209442.5A priority Critical patent/DE102022209442A1/en
Priority to PCT/EP2023/072847 priority patent/WO2024052090A1/en
Publication of DE102022209442A1 publication Critical patent/DE102022209442A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/242—Detecting biomagnetic fields, e.g. magnetic fields produced by bioelectric currents
    • A61B5/243—Detecting biomagnetic fields, e.g. magnetic fields produced by bioelectric currents specially adapted for magnetocardiographic [MCG] signals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6887—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
    • A61B5/6892—Mats
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235—Details of waveform analysis
    • A61B5/7264—Classification of physiological signals or data, e.g. using neural networks, statistical classifiers, expert systems or fuzzy systems

Abstract

Ein erfindungsgemäßes System zur Analyse von magnetischen Signalen, die von einem menschlichen Körper erzeugt werden, umfasst mindestens eine Messvorrichtung zum Erfassen von magnetischen Signalen, eine Auswerteeinheit, welche eingerichtet ist, die erfassten magnetischen Signale zusammen mit einem zugeordneten Messzeitpunkt abzuspeichern und aus den magnetischen Signalen longitudinale Biomagnetfelddaten abzuleiten. Die erfassten magnetischen Signale und/oder die longitudinalen Biomagnetfelddaten werden auf verschiedenen Zeitskalen miteinander verglichen, wobei basierend auf dem Vergleich eine Bewertung einer Vitalfunktion des menschlichen Körpers durch die Auswerteeinheit durchführbar ist.A system according to the invention for analyzing magnetic signals that are generated by a human body comprises at least one measuring device for detecting magnetic signals, an evaluation unit which is set up to store the detected magnetic signals together with an assigned measurement time and longitudinal ones from the magnetic signals Derive biomagnetic field data. The recorded magnetic signals and/or the longitudinal biomagnetic field data are compared with one another on different time scales, and based on the comparison, an assessment of a vital function of the human body can be carried out by the evaluation unit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Analyse von magnetischen Signalen, die von einem menschlichen Körper erzeugt werden.The present invention relates to a system and a method for analyzing magnetic signals generated by a human body.

Stand der TechnikState of the art

Magnetfelder, welche aus der elektrophysiologischen Aktivität neuronaler oder muskulärer Gewebe entstammen, können durch verschiedene spezialisierte Sensorsysteme aufgezeichnet und dienen in vielen Fällen als Diagnostikum. Dies betrifft u.a. die Magnetenzephalographie, wie beispielsweise beschrieben in Pratt, E. J., Ledbetter, M., Jimenez-Martinez, R., Shapiro, B., Solon, A., Iwata, G. Z., ... & Alford, J. K. (2021, March). Kernel Flux: a whole-head 432-magnetometer optically-pumped magnetoencephalography (OP-MEG) system for brain activity imaging during natural human experiences. In Optical and Quantum Sensing and Precision Metrology (Vol. 11700, pp. 162-179). SPIE.), Magnetomyographie, beispielsweise beschrieben in Broser, P. J., Middelmann, T., Sometti, D., & Braun, C. (2021). Optically pumped magnetometers disclose magnetic field components of the muscular action potential. Journal of Electromyography and Kinesiology, 56, 102490 ) und Magnetokardiographie, beispeilsweise beschrieben in Shirai, Y., Hirao, K., Shibuya, T., Okawa, S., Hasegawa, Y., Adachi, Y., ... & Kawabata, S. (2019). Magnetocardiography using a magnetoresistive sensor array. International Heart Journal, 60(1), 50-54 .Magnetic fields, which arise from the electrophysiological activity of neuronal or muscular tissue, can be recorded by various specialized sensor systems and in many cases serve as a diagnostic tool. This applies, among other things, to magnetoencephalography, as described for example in Pratt, EJ, Ledbetter, M., Jimenez-Martinez, R., Shapiro, B., Solon, A., Iwata, GZ, ... & Alford, JK (2021, March). Kernel Flux: a whole-head 432-magnetometer optically-pumped magnetoencephalography (OP-MEG) system for brain activity imaging during natural human experiences. In Optical and Quantum Sensing and Precision Metrology (Vol. 11700, pp. 162-179). SPIE.), magnetomyography, described for example in Broser, PJ, Middelmann, T., Sometti, D., & Braun, C. (2021). Optically pumped magnetometers reveal magnetic field components of the muscular action potential. Journal of Electromyography and Kinesiology, 56, 102490 ) and Magnetocardiography, described for example in Shirai, Y., Hirao, K., Shibuya, T., Okawa, S., Hasegawa, Y., Adachi, Y., ... & Kawabata, S. (2019). Magnetocardiography using a magnetoresistive sensor array. International Heart Journal, 60(1), 50-54 .

Hierbei werden zeitlich variable Magnetfelddaten, die von einem menschlichen Körper erzeugt werden über einen Zeitraum bis zu einigen Minuten aufgezeichnet und ausgewertet. Für die Auswertung solcher Daten stehen neben der manuellen Auswertung (bspw. durch einen Kardiologen) auch automatische Systeme, beispielsweise auf Basis neuronaler Netzwerke zu Verfügung, siehe z.B. Tao, R., Zhang, S., Wang, Y., Mi, X., Ma, J., Shen, C., & Zheng, G. (2021). MCG-Net: End-to-End Fine-Grained Delineation and Diagnostic Classification of Cardiac Events From Magnetocardiographs. IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics, 26(3), 1057-1067 .Here, time-varying magnetic field data generated by a human body is recorded and evaluated over a period of up to a few minutes. In addition to manual evaluation (e.g. by a cardiologist), automatic systems, for example based on neural networks, are also available for the evaluation of such data, see e.g Tao, R., Zhang, S., Wang, Y., Mi, X., Ma, J., Shen, C., & Zheng, G. (2021). MCG-Net: End-to-End Fine-Grained Delineation and Diagnostic Classification of Cardiac Events From Magnetocardiographs. IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics, 26(3), 1057-1067 .

Messungen deutlich längerer Dauer oder periodisch wiederkehrende Messungen (beides wird im Folgenden auch als „longitudinal“ bezeichnet) finden derzeit aufgrund der technischen Limitierungen der bekannten Messysteme nur vereinzelt statt.Measurements of significantly longer duration or periodically recurring measurements (both of which are also referred to as “longitudinal” in the following) currently only take place sporadically due to the technical limitations of the known measurement systems.

Um sehr kleine Magnetfeldstärken zu messen, eignen sich als Sensoren insbesondere optisch gepumpte oder auf NV-Zentren in Diamant basierende Quantensensoren. In der DE 10 2022 204 526.2 wird ein Magnetometer beschrieben, das optisch gepumpte und optisch detektierte magnetische Resonanzen (optically detected magnetic resonance, ODMR) nutzt. Dabei wird ausgenutzt, dass unter Einfluss eines äußeren Magnetfelds die Energieniveaus bestimmter Spinzustände ungepaarter Elektronen aufspalten, der sogenannte Zeeman-Effekt. Durch die Aufspaltung der Energieniveaus ergeben sich veränderte Übergänge bei der Relaxation aus angeregten Zuständen, die dann beispielsweise durch optische Anregung und frequenzabhängige Detektion der resultierenden Fluoreszenzstrahlung oder durch Beobachtung optischer Eigenschaften wie der Absorption von Licht gemessen werden können. Aus den gemessenen optischen Parametern kann dann wiederum auf die Magnetfeldstärke geschlossen werden.In order to measure very small magnetic field strengths, optically pumped quantum sensors or quantum sensors based on NV centers in diamond are particularly suitable sensors. In the DE 10 2022 204 526.2 A magnetometer is described that uses optically pumped and optically detected magnetic resonances (ODMR). This takes advantage of the fact that the energy levels of certain spin states of unpaired electrons split under the influence of an external magnetic field, the so-called Zeeman effect. The splitting of the energy levels results in changed transitions during relaxation from excited states, which can then be measured, for example, by optical excitation and frequency-dependent detection of the resulting fluorescent radiation or by observing optical properties such as the absorption of light. The magnetic field strength can then be deduced from the measured optical parameters.

Stehen derartige geeignete Magnetometer zur Erfassung biomedizinischer Felder für langfristige Untersuchungen zur Verfügung, so generieren diese Datenmengen, welche um mehrere Größenordnungen größer sind, als dies bei einzeitigen Messungen der Fall ist. Dem gegenüber steht, dass derzeit lediglich Systeme zu Auswertung von Biomagnetfeld-Daten weniger Minuten Länge üblich sind. Die manuelle Auswertung muss hingegen durch ausgebildetes Fachpersonal durchgeführt werden und beinhaltet üblicherweise einen paarweisen Vergleich aktueller Daten mit den Daten von früheren Zeitpunkten. Diese Auswertung ist somit für eine breite Anwendbarkeit zu aufwendig.If such suitable magnetometers are available for recording biomedical fields for long-term examinations, they generate amounts of data that are several orders of magnitude larger than is the case with one-time measurements. On the other hand, currently only systems for evaluating biomagnetic field data of a few minutes in length are common. Manual evaluation, on the other hand, must be carried out by trained specialist personnel and usually involves a pairwise comparison of current data with data from earlier points in time. This evaluation is therefore too complex for broad applicability.

Finden Auswertungen biomagnetischer Felder nur für einzelne Zeitpunkte statt, so wird ein Großteil der verfügbaren Information nicht verwertet; beispielsweise Können beispielsweise seltene Herzrhythmusstörungen übersehen werden. Ferner kanne s vorkommen, dass die jeweilige Messung außerhalb ihres zeitlichen oder statistischen Kontextes betrachtet wird. So sind beispielsweise kurzfristige Verschlechterungen der Herzmuskelfunktion (beispielsweise binnen Tagen) nicht von länger bestehenden Veränderungen zu unterscheiden, welche nicht aktuell behandlungsbedürftig sind.If evaluations of biomagnetic fields only take place for individual points in time, a large part of the available information is not used; For example, rare cardiac arrhythmias can be overlooked. Furthermore, it can happen that the respective measurement is viewed outside of its temporal or statistical context. For example, short-term deteriorations in heart muscle function (e.g. within days) cannot be distinguished from long-term changes that do not currently require treatment.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Analyse von magnetischen Signalen, die von einem menschlichen Körper erzeugt werden, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 14 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a device and a method for analyzing magnetic signals generated by a human body are proposed with the features of claim 1 and claim 14, respectively. Advantageous refinements are the subject of the subclaims and the following description.

Ein erfindungsgemäßes System zur Analyse von magnetischen Signalen, die von einem menschlichen Körper erzeugt werden, umfasst mindestens eine Messvorrichtung zum Erfassen von magnetischen Signalen, eine Auswerteeinheit welche eingerichtet ist, die erfassten magnetischen Signale zusammen mit einem zugeordneten Messzeitpunkt abzuspeichern und aus den magnetischen Signalen longitudinale Biomagnetfelddaten abzuleiten. Die erfassten magnetischen Signale und/oder die longitudinalen Biomagnetfelddaten werden auf verschiedenen Zeitskalen miteinander verglichen, wobei basierend auf dem Vergleich eine Bewertung einer Vitalfunktion des menschlichen Körpers durch die Auswerteeinheit durchführbar ist.A system according to the invention for analyzing magnetic signals that are generated by a human body comprises at least one measuring device for detecting magnetic signals, an evaluation unit which is intended to store the recorded magnetic signals together with an assigned measurement time and to derive longitudinal biomagnetic field data from the magnetic signals. The recorded magnetic signals and/or the longitudinal biomagnetic field data are compared with one another on different time scales, and based on the comparison, an assessment of a vital function of the human body can be carried out by the evaluation unit.

Unter longitudinalen Biomagnetfelddaten sollen hierbei insbesondere Datensätze verstanden werden, die regelmäßig über einen längeren Zeitraum erfasste Vitalfunktionen einer bestimmten Person beschreiben und die mittel der Messung von magnetischen Signalen, die vom Körper der Person erzeugt werden, beschrieben werden. Dazu eigenen sich beispielsweise die vom Herzen der Person erzeugten magnetischen Signale, aber auch von anderen Muskeln oder Nerven erzeugte Signale.Longitudinal biomagnetic field data should in particular be understood to mean data sets that describe the vital functions of a specific person recorded regularly over a longer period of time and that are described by measuring magnetic signals generated by the person's body. These include, for example, the magnetic signals generated by the person's heart, but also signals generated by other muscles or nerves.

Damit wird ein System dargestellt, welches Hypothesen für Änderungen der elektrophysiologischen Aktivität bestimmter Gewebe und Organe, bzw. des Gesamtzustandes des Nutzers auf unterschiedlichen Zeitskalen aufstellt und überprüft.This represents a system that establishes and tests hypotheses for changes in the electrophysiological activity of certain tissues and organs, or the overall condition of the user, on different time scales.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden hierzu die magnetischen Signale auf einer Zeitskala von wenigen Minuten verglichen, wobei insbesondere eine Änderung der elektrischen Herzachse und/oder ST-Streckungen oder ST-Senkungen erkennbar sind.In a preferred embodiment of the invention, the magnetic signals are compared on a time scale of a few minutes, whereby in particular a change in the electrical heart axis and/or ST extensions or ST depressions can be recognized.

Alternativ oder zusätzlich können die magnetischen Signale auf einer Zeitskala von Stunden bis Tagen zu vergleichen werden, wobei insbesondere Rechtsherzbelastungszeichen und/oder Zunahmen von Perioden tachykarder Herzrhythmusstörungen erkennbar sind.Alternatively or additionally, the magnetic signals can be compared on a time scale of hours to days, with signs of right heart strain and/or increases in periods of tachycardic cardiac arrhythmias being particularly recognizable.

Alternativ oder zusätzlich können die die magnetischen Signale auf einer Zeitskala von Monaten bis Jahren zu vergleichen, wobei insbesondere langfristige Änderungen des Ruhepulses und der Herzratenvariabilität erkennbar sind.Alternatively or additionally, the magnetic signals can be compared on a time scale of months to years, with long-term changes in the resting pulse and heart rate variability in particular being detectable.

Das System kann bevorzugt für die Auswertung vektorielle Messwerte mehrerer Sensoren oder Gradiometer verarbeiten, kann weiter bevorzugt eine Bewertung der Qualität der Daten vornehmen (z.B. das Signal-zu-Rausch-Verhältnis), kann weiter bevorzugt die Messwerte mit anonymisierten Daten anderer Nutzer/Nutzerinnen vergleichen, kann weiter bevorzugt manuelle Bewertungen früherer Daten in seine Bewertung einbeziehen und kann mit dem Nutzer/der Nutzerin kommunizieren. Das System kann weiter bevorzugt ferner die Dringlichkeit einer Meldung an den Nutzer/die Nutzerin, Angehörige und weitere Personen einschätzen und kann weiter bevorzugt die Notwendigkeit einer Eskalation der Rettungskette (Meldung am Gerät, Angehörigenbenachrichtigung, Notruf) abwägen.The system can preferably process vectorial measured values from several sensors or gradiometers for the evaluation, can more preferably carry out an assessment of the quality of the data (e.g. the signal-to-noise ratio), can further preferably compare the measured values with anonymized data from other users , can further preferably include manual assessments of previous data in its assessment and can communicate with the user. The system can further preferably assess the urgency of a message to the user, relatives and other people and can further preferably weigh up the need to escalate the rescue chain (message on the device, notification of relatives, emergency call).

Die eine Messvorrichtung zum Erfassen von magnetischen Signalen ist bevorzugt ausgebildet, um ein Magnetokardiogramm (abgekürzt MKG) zu erfassen. Ein MKG ist die Aufnahme und Darstellung des Magnetfeldes des Herzes, das durch die elektrophysiologische Aktivität der Herzmuskelzellen entsteht. Dies wird insbesondere durch Stickstoff-Fehlstellen-Magnetometer (sog. NV-Magnetometer) als Messvorrichtung realisiert.The one measuring device for detecting magnetic signals is preferably designed to detect a magnetocardiogram (abbreviated MKG). An MKG is the recording and display of the heart's magnetic field, which is created by the electrophysiological activity of the heart muscle cells. This is achieved in particular using nitrogen defect magnetometers (so-called NV magnetometers) as a measuring device.

In einer bevorzugten Ausführung umfasst die Messvorrichtung eine Sensoreinheit zum Erfassen von magnetischen Signalen, die von einem schlagenden Herz erzeugt werden, welche einen Unterlagekörper mit einer Auflagefläche und eine Anordnung aus wenigstens zwei NV-Magnetometereinheiten aufweist, wobei die Anordnung in dem Unterlagekörper eingebettet ist, wobei der Unterlagekörper dazu eingerichtet ist, einen Benutzer sitzend oder liegend auf der Auflagefläche aufzunehmen. Eine solche Vorrichtung kann auch als Magnetokardiograf bezeichnet werden.In a preferred embodiment, the measuring device comprises a sensor unit for detecting magnetic signals generated by a beating heart, which has a base body with a support surface and an arrangement of at least two NV magnetometer units, the arrangement being embedded in the base body, wherein the base body is designed to accommodate a user sitting or lying on the support surface. Such a device can also be called a magnetocardiograph.

Ein besonderer Vorteil der NV-Sensorik ist die Größe des Sensors, speziell des Sensormediums bzw. des Messbereiches. Für die Anwendung sollte das aktive Messvolumen klein gegenüber dem zu messenden Objekt (Herz) sein, da ansonsten durch die Flächenabdeckung über große Teile des Signals integriert wird und somit das Signal ggf. verschwindet, da das Integral null ist. Je kleiner das aktive Messvolumen im Vergleich zum Herz, desto besser, insbesonder präziser und/oder genauer, ist die Signaldetektion. NV-Sensorik hat ein sehr kleines aktives Sensorvolumen (ibeispielsweise wenige mm3). Diese Kleinbaubarkeit ermöglicht zudem die Verwendung der Sensoren in einer geometrischen Anordnung. Insbesondere sind sehr hochauflösende Anordnungen durch das sehr kleine aktive Sensorvolumen möglich.A particular advantage of NV sensors is the size of the sensor, especially the sensor medium or the measuring range. For the application, the active measuring volume should be small compared to the object to be measured (heart), otherwise the surface coverage will result in large parts of the signal being integrated and the signal may therefore disappear because the integral is zero. The smaller the active measurement volume compared to the heart, the better, in particular more precise and/or more accurate, the signal detection. NV sensors have a very small active sensor volume (e.g. a few mm 3 ). This small design also enables the sensors to be used in a geometric arrangement. In particular, very high-resolution arrangements are possible due to the very small active sensor volume.

Dies ermöglicht auch die einfache Integration in Textilien oder andere Alltagsgegenstände, wobei zahlreiche Optionen angedacht sind. In einer Ausgestaltung ist der Unterlagekörper ein Polster, eine Matratze, eine Liege, eine Matte, ein Bett, ein Sitz (wie z.B. Autositz) oder ein Stuhl; eine Integration ist auch möglich in z.B. Topper, Unterleger, Überzug, Lattenrost, Bettgestell, Bettdecke, Kissen, Seitenschläferkissen usw.This also allows for easy integration into textiles or other everyday items, with numerous options being considered. In one embodiment, the support body is a cushion, a mattress, a lounger, a mat, a bed, a seat (such as a car seat), or a chair; Integration is also possible in e.g. topper, underlay, cover, slatted frame, bed frame, duvet, pillow, side sleeper pillow, etc.

Diamant-NV-Magnetometer beruhen auf dem Auslesen der Magnetresonanzen von speziellen Defektzentren in Diamant, insbesondere von Stickstoff-Fehlstellen (NV, nitrogen vacancy), die als Verunreinigungen des Kohlenstoffgitters von Diamant auftreten und auch gezielt eingebracht werden können. Wird das NV-Zentrum im Grundzustand optisch angeregt, indem z.B. ein Pumplaserstrahl mit geeigneter Wellenlänge (in diesem Fall im grünen Wellenlängenbereich, z.B. bei 532nm für eine off-resonance-Anregung) eingestrahlt wird, werden die Elektronen vom Triplett-Grundzustand in den angeregten Triplett-Zustand gehoben und relaxieren unter Emission von Fluoreszenzlicht im roten Wellenlängenbereich bei 650 - 800 nm (637nm = zero phonon line). Da die Wahrscheinlichkeit für nicht spinerhaltende Übergänge aus dem Spinzustand mit der Spinquantenzahl ms=±1 größer ist, sorgt ein fortlaufendes Anregungspumpen dafür, dass die NV-Zentren größtenteils im Spinzustand ms=0 hyperpolarisiert werden.Diamond NV magnetometers are based on reading the magnetic resonances of special defect centers in diamond, in particular nitrogen vacancies (NV), which are called Impurities in the carbon lattice of diamond occur and can also be introduced in a targeted manner. If the NV center is optically excited in the ground state, for example by irradiating a pump laser beam with a suitable wavelength (in this case in the green wavelength range, e.g. at 532 nm for off-resonance excitation), the electrons are converted from the triplet ground state into the excited triplet -State raised and relaxed with emission of fluorescent light in the red wavelength range at 650 - 800 nm (637nm = zero phonon line). Since the probability of non-spin-conserving transitions from the spin state with the spin quantum number m s =±1 is greater, continuous excitation pumping ensures that the NV centers are largely hyperpolarized in the spin state m s =0.

Zwischen den ms = 0 und ms=±1 Spinzuständen im Grundzustand besteht eine Energiedifferenz, die in diesem Fall bei etwa 2,87 GHz liegt. Strahlt man also neben der optischen Anregung noch Mikrowellenstrahlung in den Diamanten ein, kommt es bei dieser Resonanzfrequenz von 2,87 GHz zu einem Einbruch der roten Fluoreszenz, da die spinpolarisierten Elektronen durch das Mikrowellenfeld vom ms = 0 in den ms=±1 -Grundzustand gehoben werden und von dort durch das Pumplicht in den ms=±1 angeregten Zustand angeregt werden. Von dort treten jedoch vor allem nichtstrahlende Übergänge und schwach infrarote Fluoreszenzübergänge über den Singulett-Zustand auf, während die Fluoreszenz im roten Bereich wegfällt.There is an energy difference between the m s = 0 and m s = ±1 spin states in the ground state, which in this case is around 2.87 GHz. If, in addition to the optical excitation, microwave radiation is irradiated into the diamond, the red fluorescence drops at this resonance frequency of 2.87 GHz, since the spin-polarized electrons move through the microwave field from m s = 0 to m s = ±1 -Basic state can be raised and from there excited by the pump light into the m s =±1 excited state. From there, however, mainly non-radiative transitions and weakly infrared fluorescence transitions occur over the singlet state, while the fluorescence in the red range disappears.

Wenn nun ein externes Magnetfeld vorhanden ist, kommt es durch den sogenannten Zeeman-Effekt zur Aufspaltung der ansonsten gleichenergetischen ms=±1 Triplett-Niveaus in energetisch äquidistante Zeeman-Niveaus. Bei Auftragung der Fluoreszenz gegen ein Frequenzspektrum der Mikrowellenanregung zeigen sich dann zwei Dips im Fluoreszenzspektrum, deren Frequenzabstand proportional zur magnetischen Feldstärke des externen Magnetfelds ist. Die Magnetfeldsensitivität wird dabei vor allem durch die minimal auflösbare Frequenzverschiebung definiert und kann bis 1 pTA/Hz oder besser erreichen. Da das NV-Zentrum im einkristallinen Diamanten vier Möglichkeiten besitzt, sich im Kristallgitter anzuordnen, kommt es bei Anwesenheit eines gerichteten Magnetfelds dazu, dass die im Kristall vorhandenen NV-Zentren je nach Lage im Kristall unterschiedlich stark auf das äußere Magnetfeld reagieren. Dadurch können im Idealfall vier Paare von Fluoreszenz-Minima im Spektrum auftauchen, aus deren Form und Lage zueinander sowohl die Magnetfeldstärke als Betrag als auch die Richtung des externen Magnetfelds eindeutig bestimmbar sind.If an external magnetic field is present, the so-called Zeeman effect causes the otherwise equal-energy m s = ±1 triplet levels to split into energetically equidistant Zeeman levels. When the fluorescence is plotted against a frequency spectrum of the microwave excitation, two dips appear in the fluorescence spectrum, the frequency spacing of which is proportional to the magnetic field strength of the external magnetic field. The magnetic field sensitivity is defined primarily by the minimally resolvable frequency shift and can reach up to 1 pTA/Hz or better. Since the NV center in single-crystalline diamond has four ways of arranging itself in the crystal lattice, in the presence of a directed magnetic field, the NV centers present in the crystal react to the external magnetic field with different strengths depending on their location in the crystal. This means that, ideally, four pairs of fluorescence minima can appear in the spectrum, from whose shape and position relative to each other both the magnetic field strength as an amount and the direction of the external magnetic field can be clearly determined.

Um vektorielle Magnetfeldmessungen zu ermöglichen, weist die Vorrichtung in einer Ausgestaltung eine Einrichtung zum Erzeugen eines im Wesentlichen homogenen Bias-Magnetfelds im Bereich der Magnetometereinheiten bzw. deren Sensormedien auf. Die Einrichtung kann ebenfalls in dem Unterlagekörper integriert sein. Es kann sich dabei um eine Helmholtz-Spulenanordnung handeln, wobei mindestens das Sensormedium der wenigstens zwei NV-Magnetometereinheiten innerhalb der Helmholtz-Spulenanordnung angeordnet ist. Es kann sich ebenso um andere Einrichtungen handeln wie z.B. eine einfache Spule, eine langgezogene Spule, Permanentmagnetlösungen wie z.B. in einem Hallbacharray usw.In order to enable vector magnetic field measurements, in one embodiment the device has a device for generating a substantially homogeneous bias magnetic field in the area of the magnetometer units or their sensor media. The device can also be integrated into the base body. This can be a Helmholtz coil arrangement, with at least the sensor medium of the at least two NV magnetometer units being arranged within the Helmholtz coil arrangement. It can also be other devices such as a simple coil, an elongated coil, permanent magnet solutions such as in a Hallbach array, etc.

Herzsignale, die besonders bevorzugt im Rahmen der Erfindung als magnetische Signale erfasst werden, haben in einigen cm Abstand eine magnetische Signatur mit einer Amplitude von (nur noch) 1 bis 2-stelligen Picotesla (pT), wohingegen z.B. das Erdmagnetfeld in Mitteleuropa ca. 50 µT (Mikrotesla) beträgt, also um einen Faktor 106 stärker ist. Selbst so kleine Feldstärken sind jedoch mit der vorgeschlagenen Technologie langzeitig hochgenau auflösbar. Beispielsweise kann dazu eine magnetische Abschirmung oder eine Gradiometerverschaltung verwendet werden.Heart signals, which are particularly preferably recorded as magnetic signals within the scope of the invention, have a magnetic signature at a distance of a few cm with an amplitude of (only) 1 to 2-digit picotesla (pT), whereas, for example, the earth's magnetic field in Central Europe is approx. 50 µT (microtesla), i.e. it is stronger by a factor of 10 6 . However, even such small field strengths can be resolved with high precision over the long term using the proposed technology. For example, a magnetic shield or a gradiometer circuit can be used for this purpose.

Wenn eine Gradiometerverschaltung der wenigstens zwei NV-Magnetometereinheiten verwendet wird, hat immer eine Magnetometereinheit einen größeren Abstand zum Herz (als relativ schwache Magnetfeldquelle) als eine andere Magnetometereinheit. Durch die Gradiometerverschaltung, d.h. im Wesentlichen (vektorielle) Subtraktion des Gemessenen, entspricht der Magnetfeldgradient näherungsweise dem Feld, das von der schwachen Quelle ausgeht, während wesentlich stärkere Hintergrundfelder (die in beiden Magnetometereinheiten im Wesentlichen gleich sind) eliminiert werden. Damit entfällt die Notwendigkeit einer magnetischen Abschirmung, so dass die Magnetfeldmessung in Alltagsumgebungen möglich wird. Die Erfindung eignet sich entsprechend insbesondere zur nichtabgeschirmten Messung schwacher Magnetfelder. Technische Details zu Gradiometerlösungen, die auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewendet werden können, sind in der DE 102022201690.4 offenbart, und sollen hier einbezogen sein.If a gradiometer connection of at least two NV magnetometer units is used, one magnetometer unit is always at a greater distance from the heart (as a relatively weak magnetic field source) than another magnetometer unit. Through the gradiometer interconnection, ie essentially (vectorial) subtraction of what is measured, the magnetic field gradient approximately corresponds to the field emanating from the weak source, while significantly stronger background fields (which are essentially the same in both magnetometer units) are eliminated. This eliminates the need for magnetic shielding, making magnetic field measurement possible in everyday environments. The invention is particularly suitable for unshielded measurement of weak magnetic fields. Technical details of gradiometer solutions that can also be used within the scope of the present invention are in DE 102022201690.4 disclosed, and should be included here.

In einer Ausgestaltung ist die Messvorrichtung dazu eingerichtet, mittels jeder der wenigstens zwei NV-Magnetometereinheiten eine magnetische Feldstärke und Feldrichtung zu erfassen. Ein weiterer Vorteil der NV-Sensorik ist die Richtungs- bzw. Vektorinformation. Im Gegensatz zu weiteren Technologien ist diese bei NV-Sensorik intrinsisch gegeben. Es müssen also weder durch Modulationstechniken Störungen eingeführt bzw. ungünstigere Projektionen genutzt werden, noch mehrere separate Sensoren verwendet werden. Man hat somit die Vektor- und Gradiometrieinformation am exakt selben Ort (Diamantgröße, also einstellige mm3 und darunter) und nicht einige cm bis viele cm separiert wie bei anderen Technologien. Mit NV-Magnetometer-Einheiten, die nicht nur die Feldstärke, sondern auch die Richtung des Magnetfeldes bestimmen können, wird eine verbesserte Unterdrückung eines Hintergrundfeldes und somit die bessere Detektion von Signalen, die stark von Störsignalen überlagert werden, ermöglicht.In one embodiment, the measuring device is set up to detect a magnetic field strength and field direction using each of the at least two NV magnetometer units. Another advantage of NV sensors is the direction or vector information. In contrast to other technologies, this is intrinsic to NV sensors. So there is no need to introduce disturbances or unfavorable ones through modulation techniques Projections are used, and several separate sensors are used. This means you have the vector and gradiometry information in exactly the same place (diamond size, i.e. single-digit mm 3 and below) and not separated from a few cm to many cm as with other technologies. With NV magnetometer units, which can determine not only the field strength but also the direction of the magnetic field, improved suppression of a background field and thus better detection of signals that are heavily superimposed by interference signals are made possible.

In einer Ausgestaltung weist die Messvorrichtung eine Signalverarbeitungseinheit auf, mit der die wenigstens zwei NV-Magnetometereinheiten verbunden sind, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, mittels der Signalverarbeitungseinheit eine effektive magnetische Feldstärke und/oder eine effektive magnetische Feldrichtung als Differenz der mittels der wenigstens zwei NV-Magnetometereinheiten erfassten magnetischen Feldstärke bzw. Feldrichtung zu bestimmen. Sowohl eine drahtlose als auch drahtgebundene Anbindung zwischen Sensorik und Signalverarbeitungseinheit ist vorgesehen.In one embodiment, the measuring device has a signal processing unit to which the at least two NV magnetometer units are connected, the device being set up to use the signal processing unit to determine an effective magnetic field strength and/or an effective magnetic field direction as the difference between the two NV magnetometer units -Magnetometer units to determine the magnetic field strength or field direction. Both a wireless and wired connection between the sensor system and the signal processing unit is provided.

Durch die Erfassung eines magnetischen Signales, insbesondere eines MKG, und der Verfolgung bzw. dem Vergleich über verschiedene Zeitskalen kann eine Vielzahl an Krankheiten detektiert werden, wie beispielsweise permanentes Vorhofflimmern und anfallsweises („Paroxysmales“) Vorhofflimmern. Somit kann einem Herzinfarkt und in der Folge einem Schlaganfall (insbesondere nach unerkanntem Herzinfarkt) vorgebeugt werden. Ferner eignet sich die Erfindung zur Früherkennung eines S-T-Hebungsinfarkts, andersartigen Hebungsinfarkts, einer Lungenembolie, einer AV-Knoten-Rentry-Tachykardie, von ventrikuläre Extrasystolen, aber auch sehr seltene pathogene Erkrankungen wie z.B. einer arrhythmogenen rechtsventrikulären Tachykardie, die sonst nur durch eine Gensequenzierung erkannt werden können.By detecting a magnetic signal, in particular an MKG, and tracking or comparing it over different time scales, a variety of diseases can be detected, such as permanent atrial fibrillation and paroxysmal atrial fibrillation. This can prevent a heart attack and, as a result, a stroke (especially after an undetected heart attack). Furthermore, the invention is suitable for the early detection of an S-T elevation myocardial infarction, other types of elevation myocardial infarction, a pulmonary embolism, an AV nodal renttry tachycardia, ventricular extrasystoles, but also very rare pathogenic diseases such as arrhythmogenic right ventricular tachycardia, which can otherwise only be identified through gene sequencing can be recognized.

In einer weiter bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Systems können zusätzliche Sensorvorrichtungen, insbesondere Drucksensoren und/oder Temperatursensoren und/oder Mikrofone von dem System umfasst sein. Mittels dieser zusätzlichen Sensorvorrichtungen können bevorzugt zusätzliche Biosignale des menschlichen Körpers erfasst werden, wobei die zusätzlichen Biosignale bei der Bewertung der Vitalfunktion durch die Auswerteeinheit miteinbezogen werden. So können beispielsweise Körpergewicht, Körpertemperatur, Atemfrequenz und/oder weitere Werte erfasst werden und bei der Bewertung der Vitalfunktion verwendet werden.In a further preferred embodiment of a system according to the invention, additional sensor devices, in particular pressure sensors and/or temperature sensors and/or microphones, can be included in the system. These additional sensor devices can preferably be used to detect additional biosignals from the human body, with the additional biosignals being included in the evaluation of the vital function by the evaluation unit. For example, body weight, body temperature, breathing rate and/or other values can be recorded and used to assess vital functions.

Bevorzugt können abhängig von der Bewertung der Vitalfunktion weitere Maßnahmen eingeleitet werden, beispielsweise kann eine Meldung abgesetzt werden. Das System schätzt hierbei bevorzugt die Dringlichkeit einer Meldung an den Nutzer, Angehörige und weitere Personen ein und wägt die Notwendigkeit einer Eskalation der Rettungskette (Meldung am Gerät, Angehörigenbenachrichtigung, Notruf) ab.Depending on the assessment of the vital function, further measures can preferably be initiated, for example a report can be sent. The system preferably assesses the urgency of a message to the user, relatives and other people and weighs up the need to escalate the rescue chain (message on the device, notification of relatives, emergency call).

Das System weist hierzu bevorzugt eine Kommunikationseinheit aufweist, die ausgebildet ist, Daten zu senden und/oder zu empfangen. Dazu kann die Kommunikationseinheit beispielsweise ausgebildet sein, Daten über ein Datennetzwerk, beispielsweise das Internet zu senden und/oder zu empfangen. Eine Anbindung kann kabelgebunden oder kabellos über bekannte Verfahren bzw. Protokolle, wie Ethernet, WiFi, Bluetooth, NFC, etc. erfolgenFor this purpose, the system preferably has a communication unit which is designed to send and/or receive data. For this purpose, the communication unit can, for example, be designed to send and/or receive data via a data network, for example the Internet. A connection can be wired or wireless using known methods or protocols such as Ethernet, WiFi, Bluetooth, NFC, etc

Bevorzugt können so Daten von mindestens einem anderen System, das gemäß der Erfindung ausgebildet ist, empfangen werden und bei der Bewertung der Vitalfunktion durch die Auswerteeinheit miteinbezogen werde, beispielsweise werden können die erfassten Signale mit anonymisierten Daten anderer Nutzerlnnen verglichen werden und/oder manuelle Bewertungen früherer Daten in die Bewertung einbezogen werden.Preferably, data from at least one other system designed according to the invention can be received and included in the evaluation of the vital function by the evaluation unit. For example, the recorded signals can be compared with anonymized data from other users and/or manual assessments of previous ones data are included in the assessment.

So kann ein Nutzer beispielsweise benachrichtigt werden, wenn sich bestimme Kenngrößen der Vitalfunktion verschlechtern, Es können weiterhin externe Einrichtungen Angehörige und/oder Gesundheitsdienste über die Entwicklung der Vitalfunktion informiert werden, indem entsprechende Daten an sie mittels der Kommunikationseinheit gesendet werden. Beispielweise kann bei Anzeichen auf eine akute Erkrankung ein Notdienst bzw. ein Arzt verständigt werden.For example, a user can be notified if certain parameters of the vital function deteriorate. External facilities can also inform relatives and/or health services about the development of the vital function by sending corresponding data to them using the communication unit. For example, if there are signs of an acute illness, an emergency service or a doctor can be contacted.

Kern der Erfindung ist somit ein System zur Analyse und Bewertung sogenannter longitudinaler Biomagnetfeld-Daten dar, also die Betrachtung der Daten über einen längeren Zeitraum und über verschiedene Zeitskalen. Solch ein System kann auch an weitere Sensoren, z.B. Drucksensoren, auch eingebaut im Bett, der Matratze, dem Topper oder unter den Füßen des Bettes, um die Langzeitentwicklung von z.B. dem Körpergewicht zu betrachten.The core of the invention is therefore a system for analyzing and evaluating so-called longitudinal biomagnetic field data, i.e. looking at the data over a longer period of time and over different time scales. Such a system can also be connected to other sensors, e.g. pressure sensors, also installed in the bed, the mattress, the topper or under the feet of the bed, in order to monitor the long-term development of, for example, body weight.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Verfahren zur Analyse von magnetischen Signalen, die von einem menschlichen Körper erzeugt werden, vorgeschlagen, wobei mittels mindestens einer Messvorrichtung magnetischen Signale, beispielsweise MKG Signale von einem menschlichen Körper erfasst werden, die erfassten magnetischen Signale zusammen mit einem zugeordneten Messzeitpunkt abgespeichert werden, aus den magnetischen Signalen longitudinale Biomagnetfelddaten abgeleitet werden und die erfassten magnetischen Signale und/oder die longitudinale Biomagnetfelddaten auf verschiedenen Zeitskalen miteinander verglichen werden, wobei basierend auf dem Vergleich eine Bewertung einer Vitalfunktion des menschlichen Körpers durchgeführt wird. Das Verfahren kann insbesondere mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten System durchgeführt werden.According to a second aspect of the invention, a method for analyzing magnetic signals generated by a human body is proposed, wherein magnetic signals, for example MKG signals, are detected from a human body by means of at least one measuring device, the detected magnetic signals together with a Trains ordered measurement time are stored, longitudinal biomagnetic field data are derived from the magnetic signals and the recorded magnetic signals and / or the longitudinal biomagnetic field data are compared with one another on different time scales, an assessment of a vital function of the human body being carried out based on the comparison. The method can be carried out in particular with a system designed according to the invention.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the accompanying drawing.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using exemplary embodiments and is described below with reference to the drawing.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

  • 1 zeigt ein schematisches Schaubild eines erfindungsgemäßen Systems 1 shows a schematic diagram of a system according to the invention
  • 2 zeigt in einer schematischen Blockansicht die wesentlichen Komponenten eines NV-Zentren-Magnetometers, wie es im Rahmen der Erfindung Anwendung finden kann. 2 shows a schematic block view of the essential components of a NV center magnetometer, as it can be used within the scope of the invention.
  • 3 zeigt schematisch in einer Seitenansicht einen Benutzer auf einem Unterlagekörper gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 3 shows a schematic side view of a user on a support body according to an embodiment of the invention.
  • 4 zeigt schematisch eine Analyse longitudinaler Biomagnetfeld-Daten auf verschiedenen Zeitskalen gemäß der Erfindung. 4 shows schematically an analysis of longitudinal biomagnetic field data on different time scales according to the invention.
  • 5 zeigt schematisch eine Analyse longitudinaler Biomagnetfeld-Daten mehrerer Nutzer auf verschiedenen Zeitskalen, 5 shows schematically an analysis of longitudinal biomagnetic field data from several users on different time scales,

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment(s) of the invention

1 zeigt schematisch ein System1 gemäß einer möglichen Ausführung der Erfindung. 1 shows schematically a system 1 according to a possible embodiment of the invention.

Das System 1 zur Analyse von magnetischen Signalen , die von einem menschlichen Körper 20 erzeugt werden, umfasst mindestens eine Messvorrichtung 13 zum Erfassen von magnetischen Signalen , eine Auswerteeinheit 19 welche eingerichtet ist, die erfassten magnetischen Signale in regelmäßigen Zeitabständen und fortlaufend zusammen mit einem zugeordneten Messzeitpunkt (angedeutete durch den Kalender) abzuspeichern und aus den magnetischen Signalen sogenannte longitudinale Biomagnetfelddaten 4 abzuleiten. Die erfassten magnetischen Signale bzw. die Biomagnetfelddaten werden auf verschiedenen Zeitskalen miteinander verglichen, wobei basierend auf dem Vergleich eine Bewertung einer Vitalfunktion des menschlichen Körpers 20 durch die Auswerteeinheit 19 durchgeführt wird.The system 1 for analyzing magnetic signals that are generated by a human body 20 includes at least one measuring device 13 for detecting magnetic signals, an evaluation unit 19 which is set up to receive the detected magnetic signals at regular time intervals and continuously together with an assigned measurement time (indicated by the calendar) and derive so-called longitudinal biomagnetic field data 4 from the magnetic signals. The detected magnetic signals or the biomagnetic field data are compared with one another on different time scales, with an evaluation of a vital function of the human body 20 being carried out by the evaluation unit 19 based on the comparison.

Für die Analyse der longitudinaler Biomagnetfelddaten 4 durch das System 1 werden bevorzugt weitere Datenquellen, beispielsweise frühere Vorbefunde 2 einbezogen, die von einer externen Datenquelle 8 bezogen werden können. Zusätzlich können anonymisierte Daten 7 anderer ähnlich aufgebauter oder gleichartiger Systeme 100 abgerufen werden. Zur Datenübertragung weist die Auswerteeinheit 19 dazu eine Kommunikationsmodul 19 auf. Damit kann das System 1 mittels den Biomagnetfelddaten 4 auf unterschiedlichen Zeitskalen einen begründeten Verdacht auf eine Störung ableiten, und gegebenenfalls eine Warnung 5 ausgeben und/oder passende Schritte einleiten, indem beispielsweise ein Rettungsdienst 6 informiert wird.For the analysis of the longitudinal biomagnetic field data 4 by the system 1, additional data sources, for example previous preliminary findings 2, which can be obtained from an external data source 8, are preferably included. In addition, anonymized data 7 from other similarly structured or similar systems 100 can be accessed. For data transmission, the evaluation unit 19 has a communication module 19. The system 1 can therefore use the biomagnetic field data 4 to derive a reasonable suspicion of a fault on different time scales and, if necessary, issue a warning 5 and/or initiate appropriate steps, for example by informing an emergency service 6.

2 zeigt schematisch die wesentlichen Komponenten eines NV-Zentren-Magnetometers, wie es vorteilhaft als Messvorrichtung in einem System gemäß der Erfindung zum Einsatz kommen kann. Dabei ist zunächst ein Diamant 110 mit Stickstoff-Fehlstellen (NV) als Sensormedium vorhanden. Die optische Anregung der NV-Zentren kann durch eine geeignete Lichtquelle 120 wie etwa einen Pumplaser erreicht werden. Hier eignet sich beispielsweise ein frequenzverdoppelter Nd:YAG-Laser oder Halbleiterlaser im grünen Bereich von etwa 510-532nm, z.B. bei 532nm für eine off-resonance-Anregung. Alternativ können auch LEDs in geeigneten Wellenlängenbereichen genutzt werden. Je nach Anordnung kann das Licht der Lichtquelle 120 über geeignete optische Elemente 122 wie etwa Spiegel, Strahlteiler, fokussierende Optik wie Linsen und gegebenenfalls über faseroptische Elemente in den Diamanten 110 eingestrahlt werden. Außerdem kann das Anregungslicht durch den Laser kontinuierlich oder gepulst eingestrahlt werden, so dass beispielsweise Zeitfenster zur störungsfreien Fluoreszenzlichtmessung freigehalten werden. 2 shows schematically the essential components of a NV center magnetometer, as it can be used advantageously as a measuring device in a system according to the invention. Initially, a diamond 110 with nitrogen vacancies (NV) is present as a sensor medium. The optical excitation of the NV centers can be achieved by a suitable light source 120 such as a pump laser. For example, a frequency-doubled Nd:YAG laser or semiconductor laser in the green range of around 510-532nm, for example at 532nm, is suitable for off-resonance excitation. Alternatively, LEDs in suitable wavelength ranges can also be used. Depending on the arrangement, the light from the light source 120 can be irradiated into the diamond 110 via suitable optical elements 122 such as mirrors, beam splitters, focusing optics such as lenses and, if necessary, via fiber optic elements. In addition, the excitation light can be irradiated by the laser continuously or in pulses, so that, for example, time windows are kept free for interference-free fluorescent light measurement.

Weiter kann das Magnetometer eine Mikrowellenquelle 150 umfassen, die in der Lage ist, ein elektromagnetisches Feld über eine Bandbreite hinweg, die die erwünschte Resonanzfrequenz abdeckt, im Sensormedium zu erzeugen, d.h. im Bereich der NV-Zentren des Diamanten 110. Eine Mikrowellen-Resonatorstruktur kann verwendet werden, um die erzeugten Mikrowellen über das Volumen des Messbereichs im Diamanten homogen zu verteilen. Die Resonatorstruktur bzw. die Mikrowellenquelle 150 ist dabei bevorzugt auf die Frequenz der Elektronenspinresonanzen gestimmt. Um Vektormagnetometrie zu ermöglichen, wird ein zusätzliches statisches Bias-Magnetfeld 140 erzeugt. Dadurch wird die Messung intrinsisch vektoriell. Dazu werden verschiedene Raumrichtungen in der Kristallstruktur verwendet. Zur Erzeugung eines solchen Magnetfelds 140 eignet sich beispielsweise eine Helmholtz-Spule, bei der mittels eines Spulenpaars ein im Wesentlichen homogenes Magnetfeld in einem begrenzten Bereich erzeugt werden kann.Further, the magnetometer may include a microwave source 150 capable of generating an electromagnetic field across a bandwidth covering the desired resonant frequency in the sensor medium, ie, in the region of the NV centers of the diamond 110. A microwave resonator structure may can be used to homogeneously distribute the generated microwaves over the volume of the measuring area in the diamond. The resonator structure or the microwave source 150 is preferably tuned to the frequency of the electron spin resonances. To enable vector magnetometry, an additional static bias magnetic field 140 is generated. This makes the measurement intrinsically vectorial. For this purpose, different spatial directions are used in the crystal structure. To generate such a magnetic field 140 For example, a Helmholtz coil is suitable, in which a substantially homogeneous magnetic field can be generated in a limited area using a pair of coils.

Das entstehende Fluoreszenzlicht 112 aus dem Diamanten 110 kann wiederum über geeignete optische Elemente 134 wie etwa optische Filter, Strahlteiler, Linsen, und/oder faseroptische Elemente zu einem ersten Photodetektor 130 geleitet werden, der mindestens im Bereich der Fluoreszenzwellenlänge empfindlich ist. Der erste Photodetektor 130 kann auch unmittelbar an dem Diamanten 110 angeordnet sein. Ein zweiter Photodetektor 132 ist so angeordnet, dass er zumindest einen Teil des Anregungslichts der Lichtquelle 120 detektieren kann, welches beispielsweise durch einen Strahlteiler, einen Filter oder ein teildurchlässiges Element ausgekoppelt werden kann. Dieses Detektorsignal 132 des Anregungslichts kann als Referenzsignal verwendet werden, um beispielsweise durch Modulation des Anregungslichts mittels eines Lock-In-Verstärkers Hintergrundsignale zu eliminieren und das interessierende Resonanzsignal herauszustellen. Zusätzlich oder alternativ kann dieses Referenzsignal verwendet werden, um Schwankungen des Anregungslichts zu berücksichtigen. Entsprechende Schaltungen 160 wie ein Vorverstärker, ein logarithmischer Verstärker, ein Lock-In-Verstärker, Signalfilter oder andere sind also vorgesehen, um die Signale des ersten und des zweiten Photodetektors zu erhalten und die Signale auf geeignete Weise für die weitere Auswertung vorzuverarbeiten. Schließlich kann durch eine Signalverarbeitungseinheit 170 das vorverarbeitete Fluoreszenzsignal ausgewertet werden, z.B. mit einem geeigneten Mikrocontroller oder Prozessor, um aus dem Signal die gewünschten Parameter des detektierten Magnetfelds zu erhalten, insbesondere die Magnetfeldstärke und die Richtung des Magnetfelds.The resulting fluorescent light 112 from the diamond 110 can in turn be guided via suitable optical elements 134 such as optical filters, beam splitters, lenses, and / or fiber-optic elements to a first photodetector 130, which is sensitive at least in the range of the fluorescence wavelength. The first photodetector 130 can also be arranged directly on the diamond 110. A second photodetector 132 is arranged so that it can detect at least part of the excitation light from the light source 120, which can be coupled out, for example, through a beam splitter, a filter or a partially transparent element. This detector signal 132 of the excitation light can be used as a reference signal in order to eliminate background signals and highlight the resonance signal of interest, for example by modulating the excitation light using a lock-in amplifier. Additionally or alternatively, this reference signal can be used to take fluctuations in the excitation light into account. Corresponding circuits 160 such as a preamplifier, a logarithmic amplifier, a lock-in amplifier, signal filters or others are therefore provided in order to receive the signals from the first and second photodetectors and to preprocess the signals in a suitable manner for further evaluation. Finally, the preprocessed fluorescence signal can be evaluated by a signal processing unit 170, for example with a suitable microcontroller or processor, in order to obtain the desired parameters of the detected magnetic field from the signal, in particular the magnetic field strength and the direction of the magnetic field.

Es versteht sich, dass eine solche Vorrichtung auch weitere, nicht gezeigte Einheiten aufweisen kann, wie Kommunikationseinheiten bzw. Schnittstellen zur Ausgabe der Messergebnisse. Eine solche Vorrichtung kann auch vorteilhaft in ein ASIC oder FPGA integriert sein.It goes without saying that such a device can also have further units, not shown, such as communication units or interfaces for outputting the measurement results. Such a device can also advantageously be integrated into an ASIC or FPGA.

Um in einer Alltagsumgebung einsetzbar zu sein, sollen Magnetfelder, die nicht von gewünschten schwachen Quellen stammen, aus der Messung möglichst eliminiert werden, insbesondere das Erdmagnetfeld im Bereich von 10-5 Tesla (einige Mikrotesla). Dagegen bewegen sich Herzmagnetfelder im Bereich von 10-100 mal 10-12 Tesla (Picotesla).In order to be usable in an everyday environment, magnetic fields that do not come from desired weak sources should be eliminated from the measurement as far as possible, in particular the earth's magnetic field in the range of 10 -5 Tesla (a few microtesla). In contrast, cardiac magnetic fields are in the range of 10-100 times 10 -12 Tesla (Picotesla).

Die Elimination der Hintergrundmagnetfelder kann durch eine Abschirmung oder durch eine Gradiometeranordnung bei der Magnetfeldmessung gemäß beispielhaften Ausführungsformen erreicht werden. Als Gradiometer werden grundsätzlich Sensoreinheiten bezeichnet, die in der Lage sind, nicht nur die Feldstärke, sondern auch den Gradienten des Felds zu erfassen.The elimination of the background magnetic fields can be achieved by a shield or by a gradiometer arrangement during the magnetic field measurement according to exemplary embodiments. Sensor units that are able to record not only the field strength but also the gradient of the field are generally referred to as gradiometers.

Dazu können mindestens zwei einzelne Magnetometereinheiten verwendet werden, die an räumlich unterschiedlichen Stellen angeordnet sind.For this purpose, at least two individual magnetometer units can be used, which are arranged at spatially different locations.

In der 3 ist eine mögliche Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt. Dabei ist eine Messvorrichtung 13 zum Erfassen von magnetischen Signalen gezeigt, die einen Unterlagekörper 11 mit einer Auflagefläche 11a und wenigstens eine Anordnung 12 aus wenigstens zwei Stickstoff-Fehlstellen-Zentren-, NV-, Magnetometereinheiten aufweist, wobei die wenigstens eine Anordnung 12 in dem Unterlagekörper 11 eingebettet ist. Der Unterlagekörper ist dazu eingerichtet, einen Benutzer 20 sitzend oder liegend auf der Auflagefläche aufzunehmen. Die Messvorrichtung 13 dient zum Erfassen von magnetischen Signalen, die von einem schlagenden Herz (M) erzeugt werden, kann jedoch grundsätzlich alle magnetischen Signale erfassen, insbesondere Biosignale, also solche, die von Lebewesen ausgehen. Zur Veranschaulichung weist die Figur ein Koordinatensystem auf, wobei die Zeichenebene die x-z-Ebene darstellt und die y-Achse in die Zeichenebene hinein verläuft. In 3 ist beispielhaft eine Matratze als Unterlagekörper 11 gezeigt. Es ist ebenso möglich, den Unterlagekörper beispielsweise als Decke, Kissen, Matratzentopper, Sessel, Sitz, Autositz, etc. auszubilden.In the 3 A possible embodiment of the invention is shown schematically. A measuring device 13 for detecting magnetic signals is shown, which has a base body 11 with a support surface 11a and at least one arrangement 12 of at least two nitrogen vacancy centers, NV, magnetometer units, the at least one arrangement 12 in the base body 11 is embedded. The base body is designed to accommodate a user 20 sitting or lying on the support surface. The measuring device 13 is used to detect magnetic signals that are generated by a beating heart (M), but can in principle detect all magnetic signals, in particular biosignals, i.e. those that emanate from living beings. For illustrative purposes, the figure has a coordinate system, with the drawing plane representing the xz plane and the y-axis extending into the drawing plane. In 3 A mattress is shown as a base body 11 as an example. It is also possible to design the base body, for example, as a blanket, pillow, mattress topper, armchair, seat, car seat, etc.

4 a) - c) zeigt beispielhaft mögliche Auswertung der erfassten magnetischen Signale. In dem Beispiel gemäß 4 a) wird eine Tabelle 400 angelegt, in der für jeden Tag 410 ein zugeordneter Wert 412 abgelegt wird, wobei der Wert 412 mittels der an diesem Tag gemessenen magnetischen Signale berechnet wird und der in diesem Beispiel eine nächtliche Herzrate in Ruhe repräsentiert. Die Werte 412 für jeden Tag 410 können nun miteinander verglichen werden (416), um beispielsweise einen Trendverlauf zu erfassen oder plötzliche Veränderungen zu erkennen. Aus dem Verlauf der Werte 412 kann beispielsweise ein Gesundheitsindex berechnet werden. Hierbei können zusätzlich zu den erfassten magnetischen Signalen noch weitere Biosignale einbezogen werden, die durch zusätzliche Sensoren erfasst werden. 4 a) - c) shows an example of possible evaluation of the recorded magnetic signals. According to the example 4 a) a table 400 is created in which an assigned value 412 is stored for each day 410, the value 412 being calculated using the magnetic signals measured on that day and which in this example represents a nocturnal heart rate at rest. The values 412 for each day 410 can now be compared with one another (416), for example to record a trend or to recognize sudden changes. For example, a health index can be calculated from the course of the values 412. In addition to the detected magnetic signals, other biosignals can be included, which are detected by additional sensors.

Im Beispiel gemäß 4 b) wird eine Tabelle 420 angelegt, in der für jeden Tag 430 ein zugeordneter Wert 432 abgelegt wird, der mittels der an diesem Tag gemessenen magnetischen Signale berechnet wird, und der in diesem Beispiel ebenfalls eine nächtliche Herzrate in Ruhe repräsentiert. Es wird ein Vergleich eines aktuellen Wertes 432 mit den Werten der Vortage (426) durchgeführt und beispielsweise durch Mustererkennung können Abweichungen festgestellt werden, die auf eine krankhafte Veränderung des Gesundheitszustands schließen lassen.According to the example 4 b) a table 420 is created in which an assigned value 432 is stored for each day 430, which is calculated using the magnetic signals measured on that day, and which in this example also represents a nocturnal heart rate at rest. A comparison of a current value 432 with the values of the previous days (426) is carried out and at For example, through pattern recognition, deviations can be identified that indicate a pathological change in the state of health.

Im Beispiel gemäß 4c) wird eine Tabelle 440 angelegt, in der für jede Stunde 450 eines Tages ein zugeordneter Wert 452 abgelegt wird, der mittels der in dieser Stunde gemessenen magnetischen Signale berechnet wird und der in diesem Beispiel die maximale Herzrate während dieser Stunde repräsentiert. Es können nun verschiedene Vergleiche 456, 458 durchgeführt werden, um kurzfristige Änderungen der Herzrate zu erfassen. Diese Änderungen können durch Einbeziehung weiterer Datenquellen bestimmten Ereignissen zugeordnet werden.According to the example 4c ) a table 440 is created in which an assigned value 452 is stored for each hour 450 of a day, which is calculated using the magnetic signals measured in this hour and which, in this example, represents the maximum heart rate during this hour. Various comparisons 456, 458 can now be carried out in order to record short-term changes in the heart rate. These changes can be attributed to specific events by incorporating additional data sources.

Dies ist beispielhaft in 5 a)-c) illustriert. Hierbei sind die Verläufe 62, 64, 66 eines für drei verschiedene Personen während des gleichen Zeitraums erfassten jeweiligen magnetischen Signals zw. Eines daraus abgeleiteten Werts 63, 65, 67, der beispielsweise ein Schlafqualität repräsentiert, dargestellt. Es ist auffällig, dass an Tag 72, bei allen Personen ein Absinken des erfassten Wertes festgestellt wurde. Dies kann beispielsweise durch ein bestimmtes Wetterereignis (z.B. Hochsommernacht) erklärt sein, falls sich die Personen in derselben Region aufgehalten haben. Dies kann durch Einbeziehung weiterer Informationsquellen (Wetterdienste, Internet,..) verifiziert und bei der weiteren Auswertung der magnetischen Signale berücksichtigt werden.This is exemplified in 5 a) -c) illustrated. Here, the curves 62, 64, 66 of a respective magnetic signal recorded for three different people during the same period of time are shown between a value 63, 65, 67 derived therefrom, which represents, for example, sleep quality. It is noticeable that on day 72, a decrease in the recorded value was noted in all people. This can be explained, for example, by a specific weather event (e.g. midsummer night) if the people were in the same region. This can be verified by including other sources of information (weather services, Internet, etc.) and taken into account in the further evaluation of the magnetic signals.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 1020222045262 [0005]DE 1020222045262 [0005]
  • DE 1020222016904 [0025]DE 1020222016904 [0025]

Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

  • Pratt, E. J., Ledbetter, M., Jimenez-Martinez, R., Shapiro, B., Solon, A., Iwata, G. Z., ... & Alford, J. K. (2021, March). Kernel Flux: a whole-head 432-magnetometer optically-pumped magnetoencephalography (OP-MEG) system for brain activity imaging during natural human experiences. In Optical and Quantum Sensing and Precision Metrology (Vol. 11700, pp. 162-179). SPIE.), Magnetomyographie, beispielsweise beschrieben in Broser, P. J., Middelmann, T., Sometti, D., & Braun, C. (2021). Optically pumped magnetometers disclose magnetic field components of the muscular action potential. Journal of Electromyography and Kinesiology, 56, 102490 [0002]Pratt, E. J., Ledbetter, M., Jimenez-Martinez, R., Shapiro, B., Solon, A., Iwata, G. Z., ... & Alford, J. K. (2021, March). Kernel Flux: a whole-head 432-magnetometer optically-pumped magnetoencephalography (OP-MEG) system for brain activity imaging during natural human experiences. In Optical and Quantum Sensing and Precision Metrology (Vol. 11700, pp. 162-179). SPIE.), magnetomyography, described for example in Broser, P. J., Middelmann, T., Sometti, D., & Braun, C. (2021). Optically pumped magnetometers reveal magnetic field components of the muscular action potential. Journal of Electromyography and Kinesiology, 56, 102490 [0002]
  • Magnetokardiographie, beispeilsweise beschrieben in Shirai, Y., Hirao, K., Shibuya, T., Okawa, S., Hasegawa, Y., Adachi, Y., ... & Kawabata, S. (2019). Magnetocardiography using a magnetoresistive sensor array. International Heart Journal, 60(1), 50-54 [0002]Magnetocardiography, described for example in Shirai, Y., Hirao, K., Shibuya, T., Okawa, S., Hasegawa, Y., Adachi, Y., ... & Kawabata, S. (2019). Magnetocardiography using a magnetoresistive sensor array. International Heart Journal, 60(1), 50-54 [0002]
  • Tao, R., Zhang, S., Wang, Y., Mi, X., Ma, J., Shen, C., & Zheng, G. (2021). MCG-Net: End-to-End Fine-Grained Delineation and Diagnostic Classification of Cardiac Events From Magnetocardiographs. IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics, 26(3), 1057-1067 [0003]Tao, R., Zhang, S., Wang, Y., Mi, X., Ma, J., Shen, C., & Zheng, G. (2021). MCG-Net: End-to-End Fine-Grained Delineation and Diagnostic Classification of Cardiac Events From Magnetocardiographs. IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics, 26(3), 1057-1067 [0003]

Claims (14)

System (1) zur Analyse von magnetischen Signalen, die von einem menschlichen Körper (20) erzeugt werden, umfassend mindestens eine Messvorrichtung (13) zum Erfassen von magnetischen Signalen (4), eine Auswerteeinheit (19) welche eingerichtet ist, die erfassten magnetischen Signale in regelmäßigen Zeitabständen und fortlaufend und/oder über einen bestimmten Zeitraum zusammen mit einem zugeordneten Messzeitpunkt abzuspeichern und aus den magnetischen Signalen longitudinale Biomagnetfelddaten (4) abzuleiten und die erfassten magnetischen Signale und/oder die longitudinalen Biomagnetfelddaten (4) auf verschiedenen Zeitskalen (3) miteinander zu vergleichen, wobei basierend auf dem Vergleich eine Bewertung einer Vitalfunktion des menschlichen Körpers (20) durch die Auswerteeinheit (19) durchführbar ist.System (1) for analyzing magnetic signals generated by a human body (20), comprising at least one measuring device (13) for detecting magnetic signals (4), an evaluation unit (19) which is set up to detect the detected magnetic signals at regular time intervals and continuously and/or over a certain period of time together with an assigned measurement time and to derive longitudinal biomagnetic field data (4) from the magnetic signals and to combine the recorded magnetic signals and/or the longitudinal biomagnetic field data (4) on different time scales (3). to compare, whereby an evaluation of a vital function of the human body (20) can be carried out by the evaluation unit (19) based on the comparison. System (1) nach Anspruch 1, wobei die Messvorrichtung (13) zum Erfassen von magnetischen Signalen, die von einem schlagenden Herz (M) erzeugt werden ausgebildet ist und einen Unterlagekörper (11) mit einer Auflagefläche (11a), und eine Anordnung (12) aus wenigstens zwei Stickstoff-Fehlstellen-Zentren-, NV, Magnetometereinheiten aufweist, wobei die Anordnung (12) in dem Unterlagekörper (11) eingebettet ist und wobei der Unterlagekörper (1) dazu eingerichtet ist, einen menschlichen Körper (20) sitzend oder liegend auf der Auflagefläche (11a) aufzunehmen.System (1) after Claim 1 , wherein the measuring device (13) is designed to detect magnetic signals generated by a beating heart (M) and a base body (11) with a support surface (11a), and an arrangement (12) of at least two nitrogen defects -Centers, NV, magnetometer units, wherein the arrangement (12) is embedded in the base body (11) and the base body (1) is designed to accommodate a human body (20) sitting or lying on the support surface (11a). . System nach Anspruch 2, wobei der Unterlagekörper (11) elastisches Material zwischen der Anordnung (12) und der Auflagefläche (11a) aufweist und insbesondere als ein Polster, eine Matratze, eine Liege, eine Matte, ein Bett, ein Sitz oder ein Stuhl ausgebildet ist.System after Claim 2 , wherein the base body (11) has elastic material between the arrangement (12) and the support surface (11a) and is designed in particular as a cushion, a mattress, a lounger, a mat, a bed, a seat or a chair. System nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Messvorrichtung (13) dazu eingerichtet ist, mittels jeder der wenigstens zwei NV-Magnetometereinheiten eine magnetische Feldstärke und Feldrichtung zu erfassen, wobei jede der wenigstens zwei NV-Magnetometereinheiten als Sensormedium (110) einen Diamantkristall oder einen Abschnitt eines Diamantkristalls mit Stickstoff-Fehlstellen-Zentren aufweist, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, eine magnetische Feldstärke und/oder Feldrichtung durch Auslesen einer von der magnetischen Feldstärke abhängigen Spinresonanz in dem Sensormedium (110) zu erfassen und wobei die Vorrichtung weiterhin mindestens eine Anregungslichtquelle (120) zum Einstrahlen von Licht (124) in das Sensormedium (110), mindestens eine Mikrowellenquelle (150) zum Erzeugen eines resonanten Felds in dem Sensormedium sowie mindestens einen Photodetektor (130) zum Erfassen von resonanzabhängigem Fluoreszenzlicht (112) aus dem Sensormedium (110) aufweist.System according to one of the Claims 2 or 3 , wherein the measuring device (13) is set up to detect a magnetic field strength and field direction by means of each of the at least two NV magnetometer units, each of the at least two NV magnetometer units being a diamond crystal or a section of a diamond crystal with nitrogen as the sensor medium (110). Has defect centers, wherein the device is set up to detect a magnetic field strength and / or field direction by reading out a spin resonance in the sensor medium (110) that is dependent on the magnetic field strength and wherein the device furthermore has at least one excitation light source (120) for irradiating Light (124) into the sensor medium (110), at least one microwave source (150) for generating a resonant field in the sensor medium and at least one photodetector (130) for detecting resonance-dependent fluorescent light (112) from the sensor medium (110). System (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Auswerteeinheit (19) oder die Messvorrichtung (13) eine Signalverarbeitungseinheit aufweist, mit der die wenigstens zwei NV-Magnetometereinheiten verbunden sind, wobei das System dazu eingerichtet ist, mittels der Signalverarbeitungseinheit eine effektive magnetische Feldstärke und/oder Feldrichtung als Differenz von mittels der wenigstens zwei NV-Magnetometereinheiten erfassten magnetischen Feldstärken bzw. Feldrichtungen als magnetische Signale zu bestimmen.System (1) according to one of the Claims 2 until 4 , wherein the evaluation unit (19) or the measuring device (13) has a signal processing unit to which the at least two NV magnetometer units are connected, the system being set up to use the signal processing unit to determine an effective magnetic field strength and / or field direction as a difference from to determine the magnetic field strengths or field directions recorded by the at least two NV magnetometer units as magnetic signals. System (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (19) ausgebildet ist, die magnetischen Signale und/oder die longitudinalen Biomagnetfelddaten (4) auf einer Zeitskala von wenigen Minuten zu vergleichen wobei insbesondere eine Änderung der elektrischen Herzachse und/oder ST-Streckungen oder ST-Senkungen erkennbar sind.System (1) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit (19) is designed to compare the magnetic signals and/or the longitudinal biomagnetic field data (4) on a time scale of a few minutes, in particular a change in the electrical heart axis and/or ST -Extensions or ST depressions can be seen. System (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (19) ausgebildet ist, die magnetischen Signale und/oder die longitudinalen Biomagnetfelddaten (4) auf einer Zeitskala von Stunden bis Tagen zu vergleichen wobei insbesondere Rechtsherzbelastungszeichen und/oder Zunahmen von Perioden tachykarder Herzrhythmusstörungen erkennbar sind.System (1) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit (19) is designed to compare the magnetic signals and / or the longitudinal biomagnetic field data (4) on a time scale of hours to days, in particular signs of right heart stress and / or increases in periods of tachycardic Cardiac arrhythmias are evident. System (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (19) ausgebildet ist, die magnetischen Signale und/oder die longitudinalen Biomagnetfelddaten (4) auf einer Zeitskala von Monaten bis Jahren zu vergleichen, wobei insbesondere langfristige Änderungen des Ruhepulses und der Herzratenvariabilität erkennbar sind.System (1) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit (19) is designed to compare the magnetic signals and / or the longitudinal biomagnetic field data (4) on a time scale of months to years, in particular long-term changes in the resting pulse and heart rate variability are recognizable. System (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine oder mehrere zusätzliche Sensorvorrichtungen, insbesondere Drucksensoren und/oder Temperatursensoren und/oder Mikrofone von dem System (1) umfasst sind, die zusätzliche Biosignale des menschlichen Körpers erfassen, wobei die zusätzlichen Biosignale bei der Bewertung der Vitalfunktion durch die Auswerteeinheit (19) miteinbezogen werden.System (1) according to one of the preceding claims, wherein one or more additional sensor devices, in particular pressure sensors and / or temperature sensors and / or microphones, are included in the system (1), which detect additional biosignals of the human body, the additional biosignals in the Assessment of the vital function by the evaluation unit (19) can be included. System (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei abhängig von der Bewertung der Vitalfunktion weitere Maßnahmen (5, 6) einleitbar sind.System (1) according to one of the preceding claims, wherein further measures (5, 6) can be initiated depending on the assessment of the vital function. System (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das System (1) eine Kommunikationseinheit (17) aufweist, die ausgebildet ist, Daten (2, 7) zu senden und/oder zu empfangen.System (1) according to one of the preceding claims, wherein the system (1) is a communication tion unit (17) which is designed to send and/or receive data (2, 7). System (1) nach Anspruch 11, wobei Daten (7) von mindestens einem anderen System (100), das gemäß nach Anspruch 11 ausgebildet ist, empfangen werden und bei der Bewertung der Vitalfunktion durch die Auswerteeinheit (19) miteinbezogen werden.System (1) after Claim 11 , wherein data (7) from at least one other system (100) according to Claim 11 is designed, are received and are included in the evaluation of the vital function by the evaluation unit (19). System (1) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Kommunikationseinheit (17) eingerichtet ist, eine Bewertung der Vitalfunktion an eine externe Einrichtung zu übermitteln.System (1) according to one of the Claims 11 or 12 , wherein the communication unit (17) is set up to transmit an assessment of the vital function to an external device. Verfahren zur Analyse von magnetischen Signalen, die von einem menschlichen Körper erzeugt werden, wobei mittels mindestens einer Messvorrichtung (13) magnetischen Signale von einem menschlichen Körper (20) erfasst werden, die erfassten magnetischen Signale zusammen mit einem zugeordneten Messzeitpunkt abgespeichert werden, aus den magnetischen Signalen longitudinale Biomagnetfelddaten (4) abgeleitet werden und die erfassten magnetischen Signale und/oder die longitudinale Biomagnetfelddaten (4) auf verschiedenen Zeitskalen miteinander verglichen werden, wobei basierend auf dem Vergleich eine Bewertung einer Vitalfunktion des menschlichen Körpers (20) durchgeführt wird.Method for analyzing magnetic signals that are generated by a human body, wherein magnetic signals from a human body (20) are detected by means of at least one measuring device (13), the detected magnetic signals are stored together with an assigned measurement time from the magnetic ones Longitudinal biomagnetic field data (4) are derived from signals and the detected magnetic signals and/or the longitudinal biomagnetic field data (4) are compared with one another on different time scales, an assessment of a vital function of the human body (20) being carried out based on the comparison.
DE102022209442.5A 2022-09-09 2022-09-09 System and method for analyzing magnetic signals generated by a human body Pending DE102022209442A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022209442.5A DE102022209442A1 (en) 2022-09-09 2022-09-09 System and method for analyzing magnetic signals generated by a human body
PCT/EP2023/072847 WO2024052090A1 (en) 2022-09-09 2023-08-18 System and method for analyzing magnetic signals generated by a human body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022209442.5A DE102022209442A1 (en) 2022-09-09 2022-09-09 System and method for analyzing magnetic signals generated by a human body

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022209442A1 true DE102022209442A1 (en) 2024-03-14

Family

ID=87801176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022209442.5A Pending DE102022209442A1 (en) 2022-09-09 2022-09-09 System and method for analyzing magnetic signals generated by a human body

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022209442A1 (en)
WO (1) WO2024052090A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022201690A1 (en) 2022-02-18 2023-08-24 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Sensor unit for measuring magnetic fields
DE102022204526A1 (en) 2022-05-09 2023-11-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Magnetic field sensor based on spin resonances

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7485095B2 (en) * 2000-05-30 2009-02-03 Vladimir Shusterman Measurement and analysis of trends in physiological and/or health data
CA2657407A1 (en) * 2006-07-06 2008-01-10 Regents Of The University Of Minnesota Analysis of brain patterns using temporal measures
US20140000630A1 (en) * 2012-06-29 2014-01-02 John P. Ford Magnetic Imaging Device To Inventory Human Brain Cortical Function
US20220015667A1 (en) * 2020-07-20 2022-01-20 Samantha Kurkowski Systems and methods for obtaining and monitoring respiration, cardiac function, and other health data from physical input

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022201690A1 (en) 2022-02-18 2023-08-24 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Sensor unit for measuring magnetic fields
DE102022204526A1 (en) 2022-05-09 2023-11-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Magnetic field sensor based on spin resonances

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FUKUSHIMA, Akimune, et al. Assessment of fetal autonomic nervous system activity by fetal magnetocardiography: comparison of normal pregnancy and intrauterine growth restriction. Journal of pregnancy, 2011, 2011. Jg.
Magnetokardiographie, beispeilsweise beschrieben in Shirai, Y., Hirao, K., Shibuya, T., Okawa, S., Hasegawa, Y., Adachi, Y., ... & Kawabata, S. (2019). Magnetocardiography using a magnetoresistive sensor array. International Heart Journal, 60(1), 50-54
MASUYAMA, Yuta, et al. Gradiometer using separated diamond quantum magnetometers. Sensors, 2021, 21. Jg., Nr. 3, S. 977.
Pratt, E. J., Ledbetter, M., Jimenez-Martinez, R., Shapiro, B., Solon, A., Iwata, G. Z., ... & Alford, J. K. (2021, March). Kernel Flux: a whole-head 432-magnetometer optically-pumped magnetoencephalography (OP-MEG) system for brain activity imaging during natural human experiences. In Optical and Quantum Sensing and Precision Metrology (Vol. 11700, pp. 162-179). SPIE.), Magnetomyographie, beispielsweise beschrieben in Broser, P. J., Middelmann, T., Sometti, D., & Braun, C. (2021). Optically pumped magnetometers disclose magnetic field components of the muscular action potential. Journal of Electromyography and Kinesiology, 56, 102490
Tao, R., Zhang, S., Wang, Y., Mi, X., Ma, J., Shen, C., & Zheng, G. (2021). MCG-Net: End-to-End Fine-Grained Delineation and Diagnostic Classification of Cardiac Events From Magnetocardiographs. IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics, 26(3), 1057-1067

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024052090A1 (en) 2024-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bollimunta et al. Neuronal mechanisms of cortical alpha oscillations in awake-behaving macaques
de Lange et al. Prestimulus oscillatory activity over motor cortex reflects perceptual expectations
Alem et al. Magnetoencephalography of epilepsy with a microfabricated atomic magnetrode
Rusiniak et al. A modified oddball paradigm for investigation of neural correlates of attention: a simultaneous ERP–fMRI study
WO2023156059A1 (en) Sensor unit for measuring magnetic fields
DE102018208055A1 (en) Sensor device with at least one sensor for detecting a magnetic field on a nerve path and method for measuring a magnetic field on a nerve path
EP1814456A1 (en) Pulsoximetry measuring device
DE102012205629A1 (en) Method and magnetic resonance system for functional MR imaging of a predetermined volume portion of a brain of a living examination subject
DE102012204527B4 (en) Multi-ply cushion for optimal adaptation to anatomy and susceptibility adjustment
DE102022209442A1 (en) System and method for analyzing magnetic signals generated by a human body
DE102014105463A1 (en) Method for determining the emotional level of excitement of a person
DE102022209426A1 (en) Device for detecting magnetic signals generated by a beating heart
McPherson et al. Functional neuroimaging of the central auditory system
DE102022209424A1 (en) Device for detecting magnetic signals generated by a beating heart
Chow et al. Investigation of axonal magnetic fields in the human corpus callosum using visual stimulation based on MR signal modulation
Saermark et al. Magnetoencephalographic evidence for induced rhythms
WO2024052082A1 (en) Device for detecting magnetic signals which are generated by a beating heart
DE102022209446A1 (en) Method and device for determining cardiogram signals from one or more people
DE102022209430A1 (en) Device for detecting magnetic signals generated by a beating heart
Rier Magnetoencephalography for the investigation and diagnosis of Mild Traumatic Brain Injury
DE102022209436A1 (en) Device for detecting magnetic signals generated by a beating heart
Nguyen et al. EEG source localization constrained by time varying fMRI
WO2024052091A1 (en) Method and device for determining movement patterns of a person
JP3598380B2 (en) Inverse problem solving for magnetoencephalographic data
Roe et al. High-resolution fMRI maps of cortical activation in nonhuman primates: correlation with intrinsic signal optical images

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified