DE112019006325T5

DE112019006325T5 - Integrierte biosensorsysteme

Info

Publication number: DE112019006325T5
Application number: DE112019006325.1T
Authority: DE
Inventors: Bernhard Gruber; Manfred Pauritsch; Martin Dedek
Original assignee: Ams AG
Current assignee: Ams Osram AG
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2019-11-25
Publication date: 2021-12-16
Also published as: US20220054023A1; WO2020126337A2; WO2020126337A3; CN113226166A

Abstract

Ein integriertes Erfassungssystem zur Charakterisierung des Blutflusses in einem Subjekt umfasst eine Lichtquellenanordnung mit einer Lichtquelle, die so konfiguriert ist, dass sie Licht einer bestimmten Wellenlänge emittiert. Das integrierte Sensorsystem enthält eine integrierte Schaltung, die elektrisch mit der Lichtquellenanordnung verbunden ist. Die integrierte Schaltung enthält eine Lichtdetektoranordnung mit mehreren Lichtdetektoren, die so konfiguriert sind, dass sie Licht der bestimmten Wellenlänge detektieren; und einen Korrelator, der so konfiguriert ist, dass er eine Verzögerung zwischen optischen Signalen bestimmt, die von entsprechenden Lichtdetektoren der Lichtdetektoranordnung detektiert werden.

Description

Hintergrund
Mit optischen Sensoren können photoplethysmographische (PPG) Messungen durchgeführt werden, z. B. zur Überwachung der Herzfrequenz oder der Herzfrequenzvariabilität.
Zusammenfassung
In einem Aspekt enthält ein integriertes Sensorsystem zur Charakterisierung des Blutflusses in einem Subjekt eine Lichtquellenanordnung mit einer Lichtquelle, die so konfiguriert ist, dass sie Licht einer bestimmten Wellenlänge emittiert. Das integrierte Sensorsystem enthält eine integrierte Schaltung, die elektrisch mit der Lichtquellenanordnung verbunden ist. Die integrierte Schaltung enthält eine Lichtdetektoranordnung mit mehreren Lichtdetektoren, die so konfiguriert sind, dass sie Licht der bestimmten Wellenlänge detektieren; und einen Korrelator, der so konfiguriert ist, dass er eine Verzögerung zwischen optischen Signalen bestimmt, die von entsprechenden Lichtdetektoren der Lichtdetektoranordnung detektiert werden.
Ausführungsformen können eines oder mehrere der folgenden Merkmale enthalten.
Die Lichtquellenbaugruppe ist so konfiguriert, dass sie mehrere Wellenlängen von Licht emittiert. Die Lichtquellenbaugruppe umfasst eine Breitspektrum-Lichtquelle. Die Lichtquellenbaugruppe umfasst mehrere Lichtquellen, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie Licht mit einer anderen Wellenlänge emittieren.
Die Lichtdetektoranordnung enthält einen Spektralsensor, der so konfiguriert ist, dass er Licht mehrerer Wellenlängen erfasst. Jeder Lichtdetektor der Lichtdetektoranordnung ist so konfiguriert, dass er Licht einer entsprechenden Wellenlänge erfasst. Die integrierte Schaltung enthält einen Multiplexer, der mit einem Ausgang des Spektralsensors verbunden ist.
Die integrierte Schaltung enthält einen Sequenzer, der so konfiguriert ist, dass er eine oder mehrere Betriebsfrequenzen der Lichtquellenanordnung und eine Abtastfrequenz der Lichtdetektoranordnung steuert.
Das integrierte Erfassungssystem umfasst ein integriertes Modul, in dem die Lichtquellenbaugruppe und die integrierte Schaltung integriert sind.
Die Lichtquellenbaugruppe umfasst eine lichtemittierende Diode (LED).
Die Lichtquellenbaugruppe umfasst einen oberflächenemittierenden Laser mit vertikalem Resonator (VCSEL).
Zu den Lichtdetektoren gehören Fotodioden.
In einem Aspekt enthält ein mobiles Computergerät ein Erfassungssystem mit einem oder mehreren der vorhergehenden Merkmale.
In einem Aspekt umfasst ein Fahrzeug ein Erfassungssystem mit einem oder mehreren der vorhergehenden Merkmale.
In einem Aspekt umfasst ein Verfahren zur Charakterisierung des Blutflusses in einem Subjekt das Beleuchten eines Blutgefäßes des Subjekts mit Licht von einer Lichtquellenanordnung, die elektrisch mit einer integrierten Schaltung verbunden ist. Das Verfahren umfasst das Erfassen eines ersten optischen Signals durch einen ersten Lichtdetektor einer Lichtdetektoranordnung der integrierten Schaltung, das ein Blutflussereignis an einer ersten Stelle in dem Blutgefäß anzeigt; und das Erfassen eines zweiten optischen Signals durch einen zweiten Lichtdetektor der Lichtdetektoranordnung der integrierten Schaltung, das ein Blutflussereignis an einer zweiten Stelle in dem Blutgefäß anzeigt. Das Verfahren umfasst, basierend auf (i) einer Zeitverzögerung zwischen dem ersten optischen Signal und dem zweiten optischen Signal und (ii) einem Abstand zwischen dem ersten Lichtdetektor und dem zweiten Lichtdetektor, das Bestimmen einer Charakteristik des Blutflusses in dem Subjekt.
Ausführungsformen können eines oder mehrere der folgenden Merkmale enthalten.
Die Bestimmung einer Charakteristik des Blutflusses im Probanden beinhaltet die Bestimmung einer Puls-Transitzeit (PTT) des Probanden.
Das Verfahren umfasst die Bestimmung der Zeitverzögerung zwischen dem ersten optischen Signal und dem zweiten optischen Signal. Das Verfahren umfasst die Bestimmung der Zeitverzögerung durch einen Korrelator der integrierten Schaltung.
Das Verfahren umfasst die Steuerung einer Betriebsfrequenz der Lichtquellenanordnung durch einen Sequenzer der integrierten Schaltung.
Das Verfahren beinhaltet die Steuerung einer Abtastfrequenz des ersten und zweiten Lichtdetektors durch einen Sequenzer der integrierten Schaltung.
Die Lichtdetektoranordnung umfasst einen Spektralsensor mit mehreren Betriebskanälen. Das Verfahren umfasst die Auswahl eines Betriebskanals für den Spektralsensor. Das Verfahren umfasst das Auswählen eines Betriebskanals für den Spektralsensor auf der Grundlage einer physikalischen Eigenschaft des Objekts. Das Verfahren umfasst das Auswählen des Betriebskanals auf der Grundlage eines Hauttons der Person. Das Verfahren umfasst das Erfassen des Hauttons des Subjekts durch das Erfassen eines Absorptionsspektrums der Haut des Subjekts durch den Spektralsensor. Das Verfahren umfasst die Steuerung des Betriebs der Lichtquellenanordnung auf der Grundlage des ausgewählten Betriebskanals für den Spektralsensor.
Die Lichtdetektoranordnung umfasst einen Spektralsensor mit mehreren Betriebskanälen. Das Verfahren umfasst die Erfassung einer optischen Eigenschaft des Umgebungslichts durch den Spektralsensor.
In einem Aspekt umfasst ein Verfahren zum Bestimmen einer physikalischen Eigenschaft eines Subjekts das Beleuchten der Haut des Subjekts mit Licht mehrerer Wellenlängen von einer Lichtquellenanordnung, die elektrisch mit einer integrierten Schaltung verbunden ist; das Erfassen eines Spektrums der Lichtabsorption durch die Haut durch einen Spektralsensor der integrierten Schaltung; und das Bestimmen einer physikalischen Eigenschaft des Subjekts basierend auf dem erfassten Spektrum der Lichtabsorption durch die Haut.
Ausführungsformen können eines oder mehrere der folgenden Merkmale enthalten.
Die Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft des Subjekts beinhaltet die Bestimmung eines Hauttons des Subjekts.
Das Verfahren umfasst die Bestimmung der physikalischen Eigenschaft des Subjekts auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen dem erfassten Spektrum der Lichtabsorption durch die Haut und einem Referenzspektrum.
Die Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft des Probanden beinhaltet die Bestimmung einer Menge an Beta-Carotin in der Haut des Probanden.
Die hier beschriebenen integrierten Sensorsysteme können einen oder mehrere der folgenden Vorteile haben. Die integrierten Sensorsysteme sind kompakt und kompatibel mit platzbeschränkten Anwendungen, wie z. B. mobilen Computergeräten, z. B. Wearable Technology. Die integrierten Sensorsysteme sind einfach zu bedienen und können optische Messtechniken so implementieren, dass sie ohne Kontakt zu einem Subjekt betrieben werden können. Die optischen Messungen, die durch die integrierten Sensorsysteme ermöglicht werden, können präzise und genaue Angaben zu Blutflussmerkmalen wie dem Blutdruck liefern. Durch die Möglichkeit, einen oder mehrere Kanäle für den Betrieb auszuwählen, z. B. dynamisch basierend auf der Umgebungsbeleuchtung oder dem Hautton, kann ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis erreicht werden.
Figurenliste

ist eine schematische Darstellung eines integrierten Sensorsystems.
und sind Diagramme von integrierten Sensorsystemen.
ist ein Diagramm des Betriebs eines integrierten Sensorsystems.
ist ein Layout einer integrierten Schaltung für ein integriertes Abtastsystem.
und sind Flussdiagramme.

Detaillierte Beschreibung
Wir beschreiben hier integrierte Sensorsysteme zur Charakterisierung des Blutflusses in einer Person. Die integrierten Sensorsysteme können z. B. dazu verwendet werden, die Pulslaufzeit des Probanden zu bestimmen, die ein Hinweis auf den Blutdruck des Probanden ist. Ein integriertes Erfassungssystem umfasst Lichtquellen und Lichtdetektoren, die in einen integrierten Schaltkreis integriert sind, z. B. zum Einbau in ein mobiles Computergerät, ein Lenkrad oder ein anderes Gerät. Der Betrieb der Lichtquellen und Lichtdetektoren wird durch die Verwendung eines Korrelators synchronisiert, der die von mehreren Detektoren erfassten Signale korreliert, wodurch z. B. zeitabhängige Charakterisierungen des Blutflusses, wie Pulswellengeschwindigkeit und Pulslaufzeit, durchgeführt werden können. Die integrierten Sensorsysteme können mehrere Beleuchtungskanäle und mehrere Detektionskanäle implementieren, um z. B. ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis zu erreichen und die Abtastung auf ein bestimmtes Subjekt oder eine bestimmte Umgebung abzustimmen. Die integrierten Erfassungssysteme können auch eine Spektralanalyse implementieren, z. B. zur Charakterisierung des Hauttons, zur Identifizierung von Verbindungen wie Beta-Carotin im Gewebe einer Person oder zur Analyse der Umgebungsbeleuchtung oder -farbe.
Bezugnehmend auf kann ein integriertes Sensorsystem 100 zur Charakterisierung des Blutflusses in einem Subjekt 102 in ein mobiles Computergerät 104, z. B. ein Smartphone, ein Tablet, ein tragbares Computergerät oder eine andere Art von mobilem Computergerät, eingebaut werden. In dem Beispiel von umfasst das mobile Rechengerät 104 ein Mobiltelefon. In einigen Beispielen kann das integrierte Erfassungssystem 100 in eine andere Art von Gerät eingebaut werden, z. B. in das Lenkrad eines Fahrzeugs.
Das integrierte Sensorsystem 100 kann Photoplethysmographie (PPG)-Messungen unter Verwendung einer Lichtquellenanordnung und einer Lichtdetektoranordnung des integrierten Sensorsystems durchführen. Wenn die Lichtquellenbaugruppe in der Nähe des Gewebes des Probanden 102 platziert wird, beleuchtet sie das Gewebe, z. B. ein Blutgefäß 110 im Gewebe, und die Lichtdetektorbaugruppe misst das vom Gewebe reflektierte oder gestreute Licht. Änderungen des Blutvolumens, das durch das Blutgefäß 110 fließt, z. B. verursacht durch die systolischen und diastolischen Phasen des Blutflusses, verursachen Änderungen des vom Blutgefäß reflektierten oder gestreuten Lichts, wie z. B. Änderungen der Intensität des gestreuten oder reflektierten Lichts.
Änderungen des reflektierten oder gestreuten Lichts, die durch den Blutfluss durch das Blutgefäß 110 verursacht werden, können zur Charakterisierung des Blutflusses in der Person 102 verwendet werden. Beispielsweise können die von der Lichtdetektor-Baugruppe erfassten optischen Signale analysiert werden, um Blutfluss-Charakteristika wie Pulswellengeschwindigkeit, Blutdruck, Pulsfrequenz, Pulsvolumen, periphere arterielle Steifigkeit, Blutsauerstoffversorgung (z. B. SpO2 -Werte), Herzzeitvolumen oder andere Blutfluss-Charakteristika zu schätzen oder zu bestimmen.
In einigen Beispielen kann die Lichtquellenbaugruppe mehrere, unterschiedliche Lichtquellen enthalten. Zum Beispiel kann die Lichtquellenbaugruppe des integrierten Sensorsystems 100 mehrere Lichtwellenlängen emittieren, wie ein breites Lichtspektrum (z. B. weißes Licht) oder mehrere diskrete Spektren. In einigen Beispielen kann die Lichtdetektoranordnung mehrere unterschiedliche Lichtdetektoren enthalten. Zum Beispiel kann die Lichtdetektoranordnung ein Spektralsensor sein, der ein Lichtspektrum detektieren kann, z. B. ein Spektrum des vom Gewebe reflektierten oder gestreuten Lichts. Durch die Verfügbarkeit mehrerer Betriebskanäle für das integrierte Sensorsystem 100 kann ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis erreicht werden, wie unten beschrieben, und der Betrieb des integrierten Sensorsystems 100 kann auf der Grundlage von Faktoren wie Hautton oder Umgebungsfarbe oder -beleuchtung abgestimmt werden.
Wie in gezeigt, enthält das integrierte Sensorsystem 100 ein integriertes Modul 200. In einigen Beispielen, wie in gezeigt, umfasst das integrierte Modul 200 ein Leiterplattensubstrat 202, wobei die Komponenten des integrierten Sensorsystems 100 elektrisch mit leitenden Merkmalen der Leiterplatte verbunden sind. Beispielsweise können die Komponenten des integrierten Sensorsystems mit dem Leiterplattensubstrat 202 durch Drahtbonden, Durchkontaktierungen, eine rückseitige Umverteilungsschicht und Verbindungselemente wie Lötkugeln verbunden werden. In einigen Beispielen kann das integrierte Modul 200 einen Halbleiterchip 201, z. B. eine integrierte Schaltung auf Siliziumbasis, enthalten, in dem Komponenten des integrierten Sensorsystems 100 ausgebildet sind, z. B. unter Verwendung von Halbleiterverarbeitungstechniken.
Eine Lichtquellenbaugruppe 204 ist in das integrierte Modul 200 des integrierten Erfassungssystems 100 integriert. Die Lichtquellenbaugruppe 204 kann eine oder mehrere Lichtquellen enthalten, wie z. B. Leuchtdioden (LEDs), Halbleiterlaser, wie z. B. oberflächenemittierende Laser mit vertikalem Resonator (VCSELs), oder andere Arten von Lichtquellen. In dem gezeigten Beispiel enthält die Lichtquellenbaugruppe 204 eine einzelne Lichtquelle 206. In einigen Beispielen kann die Lichtquellenbaugruppe 204 mehrere Lichtquellen enthalten.
Die Lichtquellenbaugruppe 204 kann mehrere Wellenlängen von Licht emittieren, z. B. Infrarotlicht, sichtbares Licht oder ultraviolettes Licht oder eine Kombination davon. Wenn die Lichtquellenbaugruppe 204 beispielsweise eine einzelne Lichtquelle 206 enthält, kann die Lichtquelle eine Breitstrahl-Lichtquelle sein, die so konfiguriert ist, dass sie Licht in einem breiten Wellenlängenbereich emittiert, z. B. eine weiße LED. Wenn die Lichtquellenbaugruppe 204 mehrere Lichtquellen umfasst, kann jede Lichtquelle eine Breitspektrum-Lichtquelle sein, oder jede Lichtquelle kann Licht eines anderen Spektrums emittieren (z. B. Licht in einem anderen Wellenlängenbereich).
Die Lichtdetektor-Baugruppe 208 ist in das integrierte Modul 200 des integrierten Sensorsystems 100 integriert, z. B. in dem Halbleiterchip 201 ausgebildet. Die Lichtdetektor-Baugruppe 208 kann einen oder mehrere Lichtdetektoren, wie z. B. Fotodioden, enthalten. In dem gezeigten Beispiel umfasst die Lichtdetektoranordnung 208 mehrere Lichtdetektoren 210a, 210b (manchmal gemeinsam als Lichtdetektoren 210 bezeichnet). In einigen Beispielen kann die Lichtdetektoranordnung 208 nur einen einzigen Lichtdetektor oder mehr als zwei Lichtdetektoren umfassen. Die Lichtdetektoranordnung 208 ist so konfiguriert, dass sie Licht mit mindestens einer der Wellenlängen des von der Lichtquellenanordnung 204 emittierten Lichts erfasst. In einigen Beispielen kann die Lichtdetektoranordnung 208 ein Spektralsensor mit mehreren Kanälen zur Erfassung von Licht bei mehreren Wellenlängen sein. Zum Beispiel kann eine Spektralsensor-Lichtdetektor-Baugruppe 208 mehrere Lichtdetektoren enthalten, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie Licht in einem entsprechenden Wellenlängenbereich erfassen. Die Lichtdetektor-Baugruppe 208 kann so konfiguriert sein, dass sie infrarotes Licht, sichtbares Licht oder ultraviolettes Licht oder eine Kombination davon erfasst.
Eine Änderung des Blutvolumens im Blutgefäß eines Probanden, z. B. die Ausbreitung einer Blutdruckwelle durch das Blutgefäß, kann eine Änderung der Intensität des vom Blutgefäß reflektierten oder gestreuten Lichts bewirken, was zu einer Änderung des von der Lichtdetektoranordnung erfassten PPG-Signals führt. Die Intensität des reflektierten oder gestreuten Lichts über die Zeit, wie sie von der Lichtdetektoranordnung 208 erfasst wird, kann zur Charakterisierung des Blutflusses verwendet werden. Ein PPG-Signal hat zum Beispiel eine konstante Komponente, die von der Reflexion oder Streuung des Lichts durch das Gewebe abhängt, und eine sich periodisch ändernde Komponente, die durch die Ausbreitung einer Blutdruckwelle durch das Blutgefäß verursacht wird. Merkmale wie die Intensität und die Zeitkonstante der periodisch wechselnden Komponente des PPG-Signals können zur Charakterisierung des Blutflusses verwendet werden.
In einigen Beispielen kann das integrierte Sensorsystem 100 Messungen vornehmen, die zur Bestimmung einer Pulswellengeschwindigkeit einer Blutdruckwelle in einem Blutgefäß einer Person verwendet werden können. Die Pulswellengeschwindigkeit kann dann verwendet werden, um eine Pulstransitzeit (PTT) für die Person zu bestimmen, die die Zeit ist, die eine PPG-Welle benötigt, um sich zwischen zwei Stellen zu bewegen, und die ein Indikator für die Pulswellengeschwindigkeit (PWV) der Person ist.
Um Pulswellengeschwindigkeitsmessungen durchzuführen, kann das integrierte Sensorsystem 100 mehrere Lichtdetektoren 210, mehrere Lichtquellen 206 oder beides haben. Die folgende Diskussion bezieht sich auf das Beispiel von , in dem die Lichtdetektoranordnung 208 mehrere Lichtdetektoren 210a, 210b umfasst. Ein ähnlicher Ansatz kann für den Fall gewählt werden, in dem die Lichtquellenbaugruppe 204 mehrere Lichtquellen umfasst.
Siehe auch . Ein Blutgefäß 300 einer Person wird mit Licht aus der Lichtquellenbaugruppe 204 des integrierten Sensorsystems 100 beleuchtet. Die beiden Lichtdetektoren 210a, 210b der Lichtdetektoranordnung 208 sind durch einen Abstand d getrennt, so dass jeder Lichtdetektor 210a, 210b Licht detektiert, das von einem entsprechenden Punkt 302a, 302b entlang des Blutgefäßes 300 reflektiert oder gestreut wurde. Der Abstand d kann weniger als 10 mm betragen, z. B. zwischen 2 mm und 10 mm. Während sich die Blutdruckwellen 304 entlang des Blutgefäßes 300 ausbreiten, treffen sie zuerst am ersten Punkt 302a und anschließend am zweiten Punkt 302b ein. Diese Zeitverzögerung zwischen dem Eintreffen der Blutdruckwelle 304 am ersten Punkt 302a und dem Eintreffen der Blutdruckwelle 304 am zweiten Punkt 302b bedeutet, dass der Lichtdetektor 210a ein PPG-Signal 306a erfasst, das zeitlich um einen Betrag dt relativ zu dem vom Lichtdetektor 210b erfassten PPG-Signal 306b verschoben ist.
Aus der Zeitverzögerung zwischen dem Eintreffen der Blutdruckwelle 304 am ersten Punkt 302a und dem Eintreffen der Blutdruckwelle 304 am zweiten Punkt 302b und dem Abstand d zwischen den Lichtdetektoren 210a, 210b kann die Pulswellengeschwindigkeit im Blutgefäß 300 bestimmt werden. Aus der Pulswellengeschwindigkeit können auch die PTT und der Blutdruck bestimmt werden.
Wiederum Bezug nehmend auf , ist ein in die integrierte Schaltung 201 des integrierten Sensorsystems 100 integrierter Korrelator 212 elektrisch mit einem Ausgang eines Analog-Digital-Wandlers 215 verbunden, der analoge Signale von den Lichtdetektoren 210a, 210b empfängt. Der Korrelator 212 ist in der Lage, die von den Lichtdetektoren 210a, 210b erfassten PPG-Signale 306a, 306b zu korrelieren, so dass die Zeitverzögerung bestimmt werden kann. Die Korrelation der PPG-Signale 306a, 306b kann auch das Rauschen in den PPG-Signalen reduzieren und so das Signal-Rausch-Verhältnis verbessern.
In einigen Beispielen kann ein Sequenzer 214 in den integrierten Schaltkreis 201 des integrierten Sensorsystems 100 integriert werden. Der Sequenzer 214 kann die Frequenz des Betriebs der Lichtquellenbaugruppe 204, die Abtastfrequenz der Lichtdetektorbaugruppe 208 oder beides steuern. Zum Beispiel kann der Betrieb des Sequenzers 214 und die anschließende Korrelation der PPG-Signale 306a, 306b eine kohärente Abtastung durch die Lichtdetektoren 210a, 210b ermöglichen. In einigen Beispielen kann die Lichtquellenbaugruppe 204 oder die Lichtdetektorbaugruppe oder beide kontinuierlich betrieben werden. In einigen Beispielen kann der Sequenzer 214 die Lichtquellenanordnung 204 oder die Lichtdetektoranordnung oder beide so steuern, dass sie mit einer Frequenz von z. B. zwischen 100 Hz und 500 Hz arbeiten.
Signale vom integrierten Sensorsystem 100, wie z. B. PPG-Signale, die von der Lichtdetektor-Baugruppe 208 erfasst werden, Korrelationsausgaben vom Korrelator 212 oder andere Signale, können verarbeitet werden, um die Blutfluss-Charakteristika des Patienten zu bestimmen. Zum Beispiel können, wie oben beschrieben, die Pulswellengeschwindigkeit, die Pulslaufzeit und der Blutdruck basierend auf den Signalen des integrierten Sensorsystems 100 bestimmt werden. In einigen Beispielen können auch andere Merkmale des Blutflusses durch die Signale des integrierten Sensorsystems 100 bestimmt werden, wie z. B. Pulsfrequenz, Pulsvolumen, periphere arterielle Steifigkeit, Blutsauerstoffversorgung (z. B. SpO2 -Werte), Herzleistung oder andere Blutflussmerkmale.
In einigen Beispielen kann die Signalverarbeitung von einem oder mehreren in das integrierte Sensorsystem 100 integrierten Prozessoren durchgeführt werden, z. B. einem in die integrierte Schaltung 201 integrierten Prozessor oder einem Prozessor, der Teil des integrierten Moduls 200 ist. In einigen Beispielen (z. B. wie in gezeigt) können ein oder mehrere Prozessoren 105 des Geräts 104, in das das integrierte Sensorsystem 100 integriert ist, die Signalverarbeitung durchführen. Zum Beispiel können im Beispiel von der eine oder die mehreren Prozessoren 105 des Mobiltelefons die Signalverarbeitungsoperationen durchführen, um die Blutflusseigenschaften basierend auf den Ausgangssignalen des integrierten Sensorsystems 100 zu bestimmen.
In einigen Beispielen, z. B. wenn die Lichtdetektor-Baugruppe 208 einen Spektralsensor mit mehreren Kanälen enthält, kann das integrierte Erfassungssystem Spektroskopie durchführen. Zum Beispiel kann die Lichtquellenbaugruppe 204 (z. B. eine Breitspektrum-Lichtquelle oder mehrere diskrete Lichtquellen) das Gewebe mit mehreren Wellenlängen beleuchten, z. B. durch Aktivieren einer Breitband-Lichtquelle wie einer weißen LED, und die Spektralsensor-Lichtdetektorbaugruppe 208 kann die gestreute oder reflektierte Lichtintensität in mehreren Kanälen erfassen, wobei jeder Kanal einem Wellenlängenbereich entspricht. In diesen Beispielen ist der Ausgang der Spektralsensor-Lichtdetektor-Baugruppe 208 ein Spektrum des gestreuten oder reflektierten Lichts.
Das Spektrum des gestreuten oder reflektierten Lichts, das von der Spektralsensor-Lichtdetektor-Baugruppe 208 erfasst wird, kann einen Hinweis auf den Hautton der Testperson geben. In einigen Beispielen kann der Betrieb des integrierten Sensorsystems 100 zur Charakterisierung des Blutflusses in der Testperson auf der Grundlage des Hauttons der Testperson gesteuert werden, der durch das Spektrum des gestreuten oder reflektierten Lichts angezeigt wird. Zum Beispiel kann ein Hautton, der stark im roten Bereich absorbiert, ein niedriges Signal-Rausch-Verhältnis ergeben, wenn er mit rotem Licht beleuchtet wird, so dass das Sensorsystem so gesteuert werden kann, dass es mit grünem oder blauem Licht beleuchtet und detektiert wird. In einigen Beispielen können dunklere Hauttöne generell absorbierender sein, so dass die Leistung der Lichtquellenbaugruppe erhöht werden kann.
In einigen Beispielen kann ein Multiplexer 216, der in den integrierten Schaltkreis 201 des integrierten Sensorsystems 100 integriert ist, den Betriebskanal der Lichtdetektor-Baugruppe 208 steuern, z. B. basierend auf dem erkannten Hautton der Person. Zum Beispiel kann der Multiplexer 216 bei einer Person mit einem rötlichen Hautton Kanäle im grünen und blauen Bereich aktivieren, in denen die Intensität des von der Haut der Person gestreuten Lichts höher ist. Diese dynamische Auswahl der Kanäle der Lichtdetektor-Baugruppe 208 kann dazu beitragen, das Signal-Rausch-Verhältnis des von der Lichtdetektor-Baugruppe 208 ausgegebenen PPG-Signals zu verbessern. In einigen Beispielen kann ein weiterer Multiplexer (nicht dargestellt) den Betrieb der Lichtquellenbaugruppe 204 steuern, z. B. durch Aktivierung einer Lichtquelle einer bestimmten Farbe. Die Beleuchtung des Objekts nur mit Licht bestimmter Wellenlängen kann dazu beitragen, den Stromverbrauch des integrierten Sensorsystems 100 zu reduzieren.
In einigen Beispielen kann das Spektrum des gestreuten oder reflektierten Lichts ein Hinweis auf das Vorhandensein einer Verbindung im Gewebe des Probanden sein. Zum Beispiel absorbiert Beta-Carotin stark im roten Bereich. Basierend auf der Intensität des gestreuten oder reflektierten Lichts im roten Bereich im Vergleich zur Intensität des gestreuten oder reflektierten Lichts an anderen Stellen des Spektrums kann ein qualitativer oder quantitativer Hinweis auf die Menge des im Gewebe des Probanden vorhandenen Beta-Carotins bestimmt werden. Das Vorhandensein von Beta-Carotin ist ein Indikator für die Gesundheit: Gesundheitsprobleme wie Stress oder das Vorhandensein von freien Radikalen können die Konzentration von Beta-Carotin verringern. Das Spektrum des gestreuten oder reflektierten Lichts kann als allgemeiner Hinweis auf den Gesundheitszustand des Probanden interpretiert werden.
In einigen Beispielen kann das integrierte Sensorsystem 100 verwendet werden, um eine Umgebungsfarbe zu erkennen, wie z. B. eine Farbe der Beleuchtung in einem Raum. Zum Beispiel kann die Lichtdetektor-Baugruppe 208 so betrieben werden, dass sie ein Spektrum des Umgebungslichts ohne Aktivierung der Lichtquellen-Baugruppe 204 erfasst. In einigen Beispielen kann es wünschenswert sein, den Betriebskanal der Lichtdetektor-Baugruppe 208, den Betrieb der Lichtquellen-Baugruppe 204 oder beides basierend auf der Umgebungsfarbe zu steuern, z. B. für PPG-Messungen.
In einigen Beispielen kann der Betriebskanal der Lichtdetektor-Baugruppe 208 basierend auf einem Umgebungskriterium gesteuert werden. Zum Beispiel absorbiert Hämoglobin grünes Licht besser als rotes und infrarotes Licht, was zu einem stärkeren PPG-Signal für grünes Licht als für rotes Licht führt. Wenn sich der Blutfluss ändert, z. B. wenn sich eine Blutdruckwelle entlang eines Blutgefäßes ausbreitet, gibt es eine entsprechend größere Änderung des reflektierten Lichts, wenn grünes Licht verwendet wird als wenn rotes Licht verwendet wird, was zu einem besseren Signal-Rausch-Verhältnis führt. Allerdings kann die Infrarot-Beleuchtung tiefer in die Haut eindringen und somit Blutgefäße tief in der Haut erreichen, während grünes Licht hauptsächlich mit Blutgefäßen an der Hautoberfläche interagiert. In einigen Fällen, z. B. in kalten Umgebungen, in denen eine Person eine verminderte Mikrozirkulation hat, kann die Infrarotbeleuchtung der grünen Beleuchtung vorzuziehen sein. Der Betriebskanal der Lichtdetektoreinheit 208 kann gesteuert werden, um solche Umgebungsfaktoren zu berücksichtigen.
Die erkannte Umgebungsfarbe kann in anderen Kontexten verwendet werden. So kann z. B. die Farb- oder Lichtbalance einer Kamera des mobilen Computergeräts 104, in das das integrierte Sensorsystem 100 eingebaut ist, anhand des Spektrums des Umgebungslichts in einem Raum angepasst werden.
In einigen Beispielen kann das integrierte Sensorsystem 100 verwendet werden, um eine Farbe eines Objekts zu identifizieren, wie z. B. die Farbe der Farbe an einer Wand oder die Farbe eines Stoffes. Zum Beispiel kann die Lichtdetektor-Baugruppe 208 so betrieben werden, dass sie ein Spektrum des von einem Objekt reflektierten oder gestreuten Lichts ohne Aktivierung der Lichtdetektor-Baugruppe 208 erkennt.
In einigen Beispielen kann ein kapazitives Elektrokardiogramm (EKG)-Modul in den integrierten Schaltkreis des integrierten Sensorsystems 100 integriert werden. Das EKG-Modul kann mit Elektroden gekoppelt werden, die ein elektrisches Signal aus dem Gewebe messen, das die Herzfunktion anzeigt. Der Betrieb des EKG-Moduls kann durch den Sequenzer 214 gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Sequenzer 214 die Abtastfrequenz des EKG-Moduls steuern. Die Abtastfrequenz des EKG-Moduls kann unabhängig von der Abtastfrequenz der Lichtdetektor-Baugruppe 208 gesteuert werden, so dass z. B. sowohl das EKG-Modul als auch die Lichtdetektor-Baugruppe 208 mit einer geeigneten Abtastfrequenz betrieben werden können. So kann z. B. das EKG, das plötzliche und schnelle Spitzen in einem elektrischen Signal erfasst, mit einer höheren Abtastfrequenz betrieben werden als die Lichtdetektor-Baugruppe 208, die ein im Allgemeinen gleichmäßig variierendes optisches Signal erfasst.
Bezug nehmend auf kann in einigen Beispielen ein integriertes Modul 250 des integrierten Sensorsystems 100 den Halbleiterchip 201 enthalten, z. B. montiert auf einem Leiterplattensubstrat 202, wie oben in Bezug auf beschrieben. Eine Lichtquellenbaugruppe 264, die eine oder mehrere Lichtquellen enthält, ist separat von dem integrierten Modul 250 ausgebildet.
zeigt ein beispielhaftes Schaltungslayout für eine integrierte Schaltung 400 eines integrierten Moduls eines integrierten Erfassungssystems, wie es oben beschrieben wurde. Die integrierte Schaltung 400 umfasst eine Lichtquellenbaugruppe 406 mit zwei Lichtquellen 406a, 406b. In einigen Beispielen kann die Lichtquellenbaugruppe 406 Teil des integrierten Moduls sein (z. B. wie in gezeigt) oder sie kann extern und nicht in das integrierte Modul integriert sein (wie in gezeigt). Ein Sequenzer 410 ist mit der Lichtquellenbaugruppe 406 verbunden, um den Betrieb, z. B. die Betriebsfrequenz, der Lichtquellenbaugruppe 406 zu steuern.
Die integrierte Schaltung 400 enthält auch eine Lichtdetektoranordnung 408 mit mehreren Lichtdetektoren 408a-408n. Der Abstand zwischen dem ersten Lichtdetektor 408a und dem letzten Lichtdetektor 408b ist ein fester Abstand dx. Die Ausgänge der Lichtdetektor-Baugruppe 408 sind mit einem Multiplexer 412 verbunden, der einen oder mehrere Kanäle der Lichtdetektor-Baugruppe 408 aktivieren kann, z. B. basierend auf einer gewünschten Wellenlänge für die Erfassung der PPG-Signale. Zur Bestimmung der Pulswellengeschwindigkeit schaltet der Multiplexer 412 beispielsweise zwei der Kanäle der Lichtdetektoranordnung 408 frei.
Der Ausgang des Multiplexers 412 ist mit einem Paar von Impedanzverstärkern 416a, 416b (gemeinsam als Impedanzverstärker 416 bezeichnet) verbunden, von denen jeder einen entsprechenden Signalweg 418a, 418b für den Ausgang eines entsprechenden der aktivierten Kanäle der Lichtdetektoranordnung 408 definiert. Die Impedanzverstärker 416 stellen der Schaltung der Lichtdetektoranordnung 408 eine ausreichende Impedanz zur Verfügung, so dass die Lichtdetektoren mit einer Abtastfrequenz arbeiten können, die ausreicht, um ein PPG-Signal mit ausreichender Auflösung zu erhalten, um Eigenschaften wie Pulswellengeschwindigkeit und Pulslaufzeit zu bestimmen.
Die Signalwege 418 werden in einen Multiplexer 420 eingespeist, der vom Sequenzer 410 angesteuert wird, und dann in einen Korrelator 422. Der Ausgang des Korrelators 422 ist die Zeitverschiebung zwischen den Signalen auf den beiden freigegebenen Kanälen der Lichtdetektoranordnung 408. Durch die Integration des Korrelators 422 in die integrierte Schaltung 400 selbst können die Korrelation der Signale und die Bestimmung der Zeitverschiebung direkt auf dem Chip durchgeführt werden, was schneller und effizienter sein kann, als wenn solche Prozesse von einem externen Prozessor durchgeführt werden.
Die Lichtdetektor-Baugruppe 408 ist über den Multiplexer 412 mit einem mehrkanaligen Analog-Digital-Wandler (ADC) 414 verbunden. Der ADC 414 kann z. B. ein Licht-Frequenz-Wandler (LTF) sein, der Strom in digitale Daten umwandelt. Der Multiplexer 414 kann es ermöglichen, dass einer oder mehrere der Kanäle der Lichtdetektoranordnung 408 dem ADC 414 zugefiihrt werden, wobei der Ausgang des ADC 414 einem oder mehreren Prozessoren zur Signalverarbeitungsanalyse zugeführt wird. Die Ausgabe des ADC 414 kann beispielsweise für die Spektralanalyse verwendet werden, z. B. zur Bestimmung des Hauttons, der Umgebungsfarbe, zur Identifizierung von Verbindungen wie Beta-Karotin im Gewebe oder für andere Arten der Spektralanalyse.
In einigen Beispielen kann die integrierte Schaltung 400 die gleichzeitige Messung der Pulswellengeschwindigkeit und die Erfassung eines Intensitätsspektrums durchführen. Der Sequenzer 410 kann den Multiplexer 412 so steuern, dass er von der Verbindung mit dem Korrelator 422 auf die Verbindung mit dem ADC 414 umschaltet. Wenn beispielsweise die Lichtquellenbaugruppe 406 eingeschaltet wird, kann der Sequenzer zunächst den Multiplexer 412 steuern, um die Verbindung mit dem Korrelator zu aktivieren. Nach Ablauf einer ausreichenden Abtastzeit und während die Lichtquellenbaugruppe 406 noch eingeschaltet ist, kann der Sequenzer den Multiplexer 412 steuern, um die Verbindung zum ADC 414 zu aktivieren, z. B. für die Charakterisierung von Hautton oder Umgebungslicht.
In einigen Beispielen enthält die integrierte Schaltung 400 ein EKG-Modul 430 zur Messung eines elektrischen Signals, wie z. B. eines EKG-Signals. Das EKG-Modul 430 kann Elektroden 432 enthalten, die in elektrischen Kontakt mit dem Gewebe einer Person gebracht werden können.
In einigen Beispielen wird der Betrieb des integrierten Schaltkreises 400 von einem Controller 440 gesteuert, wie z. B. einer I2C-Schnittstelle, einer SPI-Schnittstelle oder einer anderen Art von Schnittstelle. In einigen Beispielen wird der Betrieb des integrierten Schaltkreises 400 von einem Controller des Geräts gesteuert, in das das integrierte Sensorsystem integriert ist, z. B. einem Controller des mobilen Computergeräts.
In wird in einem Beispielverfahren zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Subjekts das Gewebe des Subjekts mit Licht mehrerer Wellenlängen von einer Lichtquellenanordnung eines integrierten Sensorsystems (500) beleuchtet. Das Gewebe der Person reflektiert und/oder streut das Licht, und ein Spektrum der Lichtreflexion oder -streuung wird von einem Spektralsensor des integrierten Sensorsystems (502) erfasst. Basierend auf dem Spektrum der Lichtreflexion oder - streuung durch das Gewebe des Probanden wird eine physikalische Eigenschaft des Probanden bestimmt (504). So kann z. B. der Hautton des Probanden bestimmt oder das Vorhandensein einer Substanz identifiziert werden, z. B. auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen dem erfassten Spektrum der Lichtabsorption und einem Referenzspektrum.
In wird in einem Beispielverfahren zur Charakterisierung des Blutflusses in einer Person ein Blutgefäß der Person mit Licht aus einer Lichtquellenbaugruppe eines integrierten Sensorsystems beleuchtet (600). In einigen Beispielen kann die Wellenlänge des Beleuchtungslichts ausgewählt werden (602), z. B. basierend auf einem Hautton oder anderen Merkmalen des Probanden. In einigen Beispielen wird eine Betriebsfrequenz der Lichtquellenbaugruppe durch einen Sequenzer des integrierten Erfassungssystems gesteuert (604). Das Gewebe des Patienten, einschließlich des Blutgefäßes, streut oder reflektiert das Licht, und das gestreute oder reflektierte Licht wird von Lichtdetektoren einer Lichtdetektoranordnung (606) erfasst. In einigen Beispielen wird eine Abtastfrequenz der Lichtdetektoranordnung durch den Sequenzer (608) gesteuert. Wenn eine Blutdruckwelle an einem ersten Punkt entlang der Länge des Blutgefäßes vorbeiläuft, verursacht sie eine Änderung der Lichtstreuung oder -reflexion an diesem Punkt, und ein erstes optisches Signal wird von einem ersten der Lichtdetektoren (610) erfasst, wobei das optische Signal anzeigt, dass die Blutdruckwelle die Lichtstreuung ändert. Die Blutdruckwelle passiert dann einen zweiten Punkt entlang der Länge des Blutgefäßes, was eine Änderung der Lichtstreuung an diesem zweiten Punkt bewirkt, und ein zweites optisches Signal wird von einem zweiten der Lichtdetektoren (612) erfasst. Eine Zeitverzögerung zwischen der Erfassung des ersten optischen Signals durch den ersten Lichtdetektor und der Erfassung des zweiten optischen Signals durch den zweiten Lichtdetektor wird von einem Korrelator des integrierten Sensorsystems (614) bestimmt. Basierend auf der Zeitverzögerung und dem Trennungsabstand zwischen den beiden Lichtdetektoren wird eine Charakteristik des Blutflusses, wie z. B. eine Pulswellengeschwindigkeit, bestimmt (616). In einigen Beispielen können dann weitere Merkmale des Blutflusses des Probanden bestimmt werden. Zum Beispiel kann eine Pulslaufzeit basierend auf der Pulswellengeschwindigkeit bestimmt werden, und der Blutdruck der Person kann basierend auf der Pulslaufzeit oder direkt basierend auf der Pulswellengeschwindigkeit bestimmt oder geschätzt werden (618).
Es wurde eine Reihe von Ausführungsformen beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können einige der oben beschriebenen Schritte unabhängig von der Reihenfolge sein und können daher in einer anderen Reihenfolge als der beschriebenen durchgeführt werden.
Andere Implementierungen liegen ebenfalls im Rahmen der folgenden Ansprüche.

Claims

Integriertes Sensorsystem zur Charakterisierung des Blutflusses in einem Subjekt, wobei das Sensorsystem umfasst: eine Lichtquellenanordnung mit einer Lichtquelle, die so konfiguriert ist, dass sie Licht einer bestimmten Wellenlänge emittiert; und eine integrierte Schaltung, die elektrisch mit der Lichtquellenanordnung verbunden ist, wobei die integrierte Schaltung Folgendes umfasst; eine Lichtdetektoranordnung, die mehrere Lichtdetektoren umfasst, die so konfiguriert sind, dass sie Licht der bestimmten Wellenlänge erkennen; einen Korrelator, der so konfiguriert ist, dass er eine Verzögerung zwischen optischen Signalen bestimmt, die von jeweiligen Lichtdetektoren der Lichtdetektoranordnung erfasst werden.
Integriertes Sensorsystem nach Anspruch 1, bei dem die Lichtquellenbaugruppe so konfiguriert ist, dass sie mehrere Wellenlängen des Lichts emittiert.
Integriertes Sensorsystem nach Anspruch 2, bei dem die Lichtquellenanordnung eine Breitspektrum-Lichtquelle umfasst.
Integriertes Sensorsystem nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Lichtquellenanordnung mehrere Lichtquellen umfasst, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie Licht mit einer anderen Wellenlänge emittieren.
Integriertes Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lichtdetektoranordnung einen Spektralsensor umfasst, der so konfiguriert ist, dass er Licht mehrerer Wellenlängen erfasst.
Integriertes Sensorsystem nach Anspruch 5, bei dem jeder Lichtdetektor der Lichtdetektoranordnung so konfiguriert ist, dass er Licht einer entsprechenden Wellenlänge erfasst.
Integriertes Sensorsystem nach Anspruch 5 oder 6, wobei die integrierte Schaltung einen Multiplexer umfasst, der mit einem Ausgang des Spektralsensors verbunden ist.
Integriertes Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die integrierte Schaltung einen Sequenzer umfasst, der so konfiguriert ist, dass er eine oder mehrere von einer Betriebsfrequenz der Lichtquellenanordnung und einer Abtastfrequenz der Lichtdetektoranordnung steuert.
Integriertes Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein integriertes Modul, bei dem die Lichtquellenanordnung und die integrierte Schaltung in das integrierte Modul integriert sind.
Integriertes Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lichtquellenanordnung eine Leuchtdiode (LED) umfasst.
Integriertes Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lichtquellenanordnung einen oberflächenemittierenden Laser mit vertikalem Resonator (VCSEL) umfasst.
Integriertes Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lichtdetektoren Photodioden umfassen.
Mobiles Computergerät, das das Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
Fahrzeug mit dem Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Charakterisierung des Blutflusses in einem Subjekt, wobei das Verfahren umfasst: Beleuchten eines Blutgefäßes des Probanden mit Licht aus einer Lichtquellenbaugruppe, die elektrisch mit einer integrierten Schaltung verbunden ist; Erfassen eines ersten optischen Signals, das ein Blutflussereignis an einer ersten Stelle im Blutgefäß anzeigt, durch einen ersten Lichtdetektor einer Lichtdetektoranordnung der integrierten Schaltung; Erfassen eines zweiten optischen Signals, das ein Blutflussereignis an einer zweiten Stelle im Blutgefäß anzeigt, durch einen zweiten Lichtdetektor der Lichtdetektoranordnung der integrierten Schaltung; basierend auf (i) einer Zeitverzögerung zwischen dem ersten optischen Signal und dem zweiten optischen Signal und (ii) einem Abstand zwischen dem ersten Lichtdetektor und dem zweiten Lichtdetektor, Bestimmen einer Charakteristik des Blutflusses in dem Subjekt.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Bestimmen einer Charakteristik des Blutflusses in dem Subjekt das Bestimmen einer Puls-Transitzeit (PTT) des Subjekts umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, umfassend die Bestimmung der Zeitverzögerung zwischen dem ersten optischen Signal und dem zweiten optischen Signal.
Verfahren nach Anspruch 17, umfassend die Bestimmung der Zeitverzögerung durch einen Korrelator der integrierten Schaltung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, umfassend das Steuern einer Betriebsfrequenz der Lichtquellenanordnung durch einen Sequenzer der integrierten Schaltung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, umfassend die Steuerung einer Abtastfrequenz des ersten und zweiten Lichtdetektors durch einen Sequenzer der integrierten Schaltung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei dem die Lichtdetektoranordnung einen Spektralsensor mit mehreren Betriebskanälen umfasst, und das Verfahren umfasst die Auswahl eines Betriebskanals für den Spektralsensor.
Verfahren nach Anspruch 21 umfasst das Auswählen eines Betriebskanals für den Spektralsensor basierend auf einer physikalischen Eigenschaft des Subjekts.
Verfahren nach Anspruch 22, umfasst das Auswählen des Betriebskanals basierend auf einem Hautton des Subjekts.
Verfahren nach Anspruch 23, umfassend das Erfassen des Hauttons des Subjekts durch Erfassen eines Absorptionsspektrums der Haut des Subjekts durch den Spektralsensor.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, umfassend die Steuerung des Betriebs der Lichtquellenanordnung auf der Grundlage des ausgewählten Betriebskanals für den Spektralsensor.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 25, bei dem die Lichtdetektoranordnung einen Spektralsensor mit mehreren Betriebskanälen umfasst, und wobei das Verfahren die Erfassung einer optischen Eigenschaft des Umgebungslichts durch den Spektralsensor umfasst.
Verfahren zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Subjekts, wobei das Verfahren umfasst: Beleuchten der Haut des Probanden mit Licht mehrerer Wellenlängen von einer Lichtquellenanordnung, die elektrisch mit einer integrierten Schaltung verbunden ist; Erfassen eines Spektrums der Lichtabsorption durch die Haut durch einen Spektralsensor der integrierten Schaltung; und Bestimmen einer physikalischen Eigenschaft des Subjekts basierend auf dem erfassten Spektrum der Lichtabsorption durch die Haut.
Verfahren nach Anspruch 27, bei dem das Bestimmen einer physikalischen Eigenschaft des Subjekts das Bestimmen eines Hauttons des Subjekts umfasst.
Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, umfassend das Bestimmen der physikalischen Eigenschaft des Subjekts basierend auf einem Vergleich zwischen dem erfassten Spektrum der Lichtabsorption durch die Haut und einem Referenzspektrum.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, bei dem das Bestimmen einer physikalischen Eigenschaft des Subjekts das Bestimmen einer Menge an Beta-Carotin in der Haut des Subjekts umfasst.