DE69709285T2

DE69709285T2 - Verfahren und System zur Fernmessung

Info

Publication number: DE69709285T2
Application number: DE69709285T
Authority: DE
Inventors: Ilkka Heikkilae; Urpo Niemelae
Original assignee: Polar Electro Oy
Current assignee: Polar Electro Oy
Priority date: 1996-10-11
Filing date: 1997-10-09
Publication date: 2002-08-22
Anticipated expiration: 2017-10-10
Also published as: US6229454B1; FI100924B; EP0836165B1; DE69709285D1; EP0836165A1; FI964103A0

Description

Die vorliegende Erfindung; bezieht sich auf ein Fernmeßverfahren.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Fernmeßsystem.
Das Verfahren kann auf eine Vorrichtung zur Fernmessung von Körperdaten einer Person angewendet werden, z. B. auf ein Pulsmeßgerät.
Fernmeßverfahren werden beispielsweise zum Messen des Herzschlags einer Person angewendet. Die dazu verwendete Gerätschaft ist oft so gestaltet, daß die Einheit zum Messen und Senden der Herzschlagdaten als Sender in Form eines Gurtes um die Brust der Person angebracht wird, von dem die Meßdaten mittels induktiver Koppelung telemetrisch an ein Empfängereinheit übertragen werden. Die Empfängereinheit ist of ein am Handgelenk der Person angebrachter datenempfangender Riemen. Beim Radfahren kann die Empfängereinheit z. B. an der Lenkstange des Fahrrads angebracht sein.
Üblich ist, daß die Übertragungseinheiten von beispielsweise Geräten zur Herzschlagmessung jedesmal, wenn ein EKG-Signal registriert wird, einen Stoß von ca. 5 kH2 aussenden. Der Sendekreis der Übertragungseinheit besteht aus einem Resonanzkreis, dessen Aktivierung durch den Herzschlag gesteuert wird. Die Empfängereinheit berechnet die Pulsfrequenz, d. h. die Zahl der Herzschläge pro Minute, ausgehend von der zeitlichen Differenz zwischen den nacheinander übertragenen Signalen, d. h. der zeitlichen Differenz zwischen den Stößen. Die zu übertragende Information, d. h. die Pulsfrequenz oder die Zahl der Herzschläge pro Minute, ist in der Übertragung in den Intervallen zwischen den Impulsen kodiert enthalten. Wird bei jedem Herzschlag eine Reihe von zwei oder mehr Impulsen übertragen, dann kann die Pulsfrequenz, d. h. die Zahl der Herzschläge pro Minute, innerhalb der Impulsreihe in der Länge des Intervalls zwischen den Impulsen kodiert sein, der technische Aufwand zur Verwirklichung dieser Lösung ist jedoch größer als gewöhnlich.
Werden Pulsmeßgeräte von mehreren Personen mit kurzem Abstand zueinander verwendet, so kann sich daraus das Problem ergeben, daß die Empfängereinheit einen Übertragungsimpuls empfängt, der von der Übertragungseinheit einer anderen Person gesendet wurde. Um diesen Nachteil auszuschalten, ist aus der Veröffentlichung einer weiteren Patentanmeldung dieser Anmelderin mit der Nummer WO 95/05578 ein Verfahren bekannt, bei dem die Pulsdaten durch eine Impulsreihe mit mindestens zwei Identifikationsimpulsen übertragen werden; der Intervall zwischen den Erkennungsimpulsen entspricht hierbei dem spezifischen Intervall, der für jedes Sender-Empfänger-Paar festgelegt ist, wodurch die Empfängereinheit die: an sie gerichteten übertragenen Impulsreihen erkennen kann. Durch diese Methode werden die oben genannten Nachteile eliminiert.
Die oben genannte WO 95/05578 stellt ferner ein Verfahren und ein System mit drei Impulsen und zwei Intervallen dar, die Schrift bezieht sich jedoch auf ein Verfahren und ein System, bei dem alle Benutzer gleichartige Sensoren zum Messen und Übertragen gleichartiger gemessener Variablen (Herzschlag) verwenden, die zusammen mit einem Übertragungskode an die jeweilige dem Benutzer zugeordnete Empfängereinheit übertragen werden. In dieser Schrift geht es jedoch nicht darum, daß verschiedene Sensoren, die Informationen zu verschiedenen Variablen an denselben Empfänger übertragen, wie dies in unabhängigen Ansprüchen der vorliegenden Erfindung definiert ist.
In der Praxis ist jedoch die Notwendigkeit einer Fernübertragung von Meßdaten zu mehreren verschiedenen Variablem, wie z. B. Herzschlag, Tretgeschwindigkeit und Pedaltakt, an denselben Empfänger entstanden.
Die in bekannten Lösungen vorhandenen Merkmale reichen jedoch nicht aus, um diese Anforderung zu erfüllen. Bei bekannten Lösungen, bei denen Meßdaten zu mehreren verschiedenen Variablen gemessen und empfangen werden, besteht die Möglichkeit, daß eine Empfängereinheit die von den empfangenen Meßdaten gebildeten Impulsreihen für verschiedene gemessene Variablen falsch interpretiert, was zu fehlerhaften Meßergebnissen führt.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein neuartiges Verfahren bereitzustellen, durch das die Probleme bekannter Lösungen umgangen werden können; die Erfindung stellt ein Verfahren bereit, das die oben genannten Nachteile eliminiert und ein zuverlässiges und störungsfreies Übertragen von Meßdaten zu verschiedenen gemessenen Variablen an einen Empfänger gewährleistet.
Dieses Ziel wird durch das in Anspruch 1 definierte erfindungsgemäße Verfahren erreicht, bei dem zwei oder mehr verschiedene Variablen von verschiedenen Sensoren gemessen werden, die Meßdaten zu jeder gemessenen Variablen durch Datenfernübertragung an dieselbe Empfängereinheit übertragen werden, wobei gemäß dem Verfahren zur Datenfernübertragung an eine Empfängereinheit die in den Meßdaten zu einer einzelnen gemessenen Variablen enthaltenen Impulsreihen mindestens zwei Intervalle enthalten, die zwischen mindestens drei Erkennungsimpulsen ausgebildet sind, wobei die Kombination der Intervalle für die jeweilige gemessene Variable charakteristisch ist, wobei zum Erkennen der Meßdaten zu verschiedenen gemessenen Variablen die Intervallkombination der übertragenen Impulsreihe für eine bestimmte gemessene Variable sich von den Intervallkombinationen der von anderen gemessenen Variablen übertragenen Impulsreihen oder aus diesen gebildeten Impulsreihensequenzen unterscheiden, wobei, wenn die Empfängereinheit in einer von ihr empfangenen Impulsfolge eine Intervallkombination gemäß der genannten mindestens zwei Intervalle erkannt hat, die übertragene Impulsreihe als eine einer bestimmten gemessenen Variablen entsprechende übertragene Impulsreihe identifiziert wird, und wobei der Meßwert für jede Variable anhand von einer oder mehreren übertragenen Impulsreihen ermittelt wird, die für die verschiedenen Variablen auf diese Weise erkannt werden.
Das erfindungsgemäße System nach Anspruch 20 beinhaltet eine oder mehrere Fernübertragungseinheiten, mindestens zwei verschiedene Sensoren zum Messen von mindestens zwei verschiedenen Variablen, die ganz oder teilweise mit der einen oder den mehreren Übertragungseinheiten verbunden sind, das System umfaßt weiter eine Empfängereinheit, an die die Messergebnisse der verschiedenen Sensoren von der einen oder den mehreren Fernübertragungseinrichtung fernübertragen werden können, wobei das System für jede gemessene Variable ein formgebendes Element enthält, um dem gemessenen Signal vor der Fernübertragung eine solche Form zu geben, daß anhand des gemessenen Signals für jede Variable eine Sequenz aus charakteristischen Impulsreihen gebildet wird, wobei eine Impulsreihe mindestens zwei Intervalle umfaßt, die von mindestens drei Impulsen begrenzt werden, die sich von den Intervallen der Impulsreihen anderer Variablen unterscheiden, und wobei die Empfängereinheit eine Erkennungseinheit umfaßt, die jede gemessene Variable aufgrund der in den Impulsreihen enthaltenen Intervalle erkennt; wobei die Erkennungseinheit mit einer Recheneinheit verbunden ist, die die Werte der verschiedenen gemessenen Variablen berechnet.
Ein die in dieser Erfindung beschriebenen Merkmale aufweisendes Verfahren kann allgemeinen auf Fälle angewendet werden, in denen mindestens zwei verschiedene Variablen gemessen werden, besonders geeignet ist es jedoch für die Anwendung beim Radfahren, wobei die zu messenden Variablen der Herzschlag des Radfahrers und die Geschwindigkeit und/oder der Pedaltakt des Fahrrads sind. Die Erfindung kann auch auf Wasserfahrzeuge angewendet werden, wobei die zu messenden Variablen der Herzschlag einer Person, Geschwindigkeit und Arbeitstakt des Wasserfahrzeugs wie z. B. Pedal- oder Rudertakt sind. Die Erfindung kann auch in solchen Fällen angewendet werden, in denen ein Großteil der zu messenden Variablen, wenn nicht alle, Messungen am menschlichen Körper sind, beispielsweise Daten zu zwei oder mehrere der Faktoren Herzschlag, Blutdruck, Temperatur, Blutzuckergehalt, Blutsauerstoffgehalt.
Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System bieten verschiedene Vorteile. Das erfindungsgemäße Verfahren und System ermöglichen es, die Fernübertragung von Daten zu verschiedenen gemessenen Variablen und den Empfang dieser fernübertragenen Daten so auszuführen, daß eine Empfängereinheit in der empfangenen Impulsreihe die Impulse der verschiedenen Variablen erkennen kann, wodurch eine zuverlässige Messung mit korrekten tatsächlichen Meßergebnissen ermöglicht wird. Die Erfindung kann durch einfache Gerätschaft verwirklicht werden.
Es folgt eine detaillierte Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Vorrichtung zur Fernmessung des Herzschlags,
Fig. 2 die Darstellung eines Stoßsignals zur Eingabe in die Magnetspulen einer Übertragungseinheit,
Fig. 3 drei Übertragungseinheiten und eine Empfängereinheit, die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden und die Gerätschaft bilden,
Fig. 4 die zu verwendende Gerätschaft für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Radfahren.
Fig. 5 aus mindestens drei Impulsen bestehende Impulsreihen zu verschiedenen gemessenen Variablen, für jede gemessene Variable sind zwei Übertragungsimpulsreihen dargestellt,
Fig. 6 die Grundstruktur eines in der Übertragungseinheit enthaltenen formgebenden Elements.
Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Vorrichtung zur Fernmessung des Herzschlags mit Elektroden 1, einem EKG-Vorverstärker 11 mit Differenz bildenden Eingängen, einem Verstärker 12 wie z. B. einem AVR-Verstärker, einem Leistungsverstärker 13, einer Spulenstruktur 14, 15, einem Vorverstärker 16, einem Signalverstärker 17, einer Datenverarbeitungseinheit 18 wie z. B. einem Mikrocomputer, einer Speichereinheit 19, und einem Display 20, wie z. B. einem Flüssigkristalldisplay. In Fig. I sind die Elektroden I der Vorrichtung zur Fernmessung des Herzschlags mit den Differenzeingängen des EKG- Vorverstärkers verbunden. Das vom Vorverstärker 11 ausgegebene Impulssignal wird im Verstärker 12, beispielsweise einem AVR-Verstärker, verstärkt, der den wechselstromerzeugenden Leistungsverstärker 13 steuert, der gem. Fig. 2 ein Stoßsignal erzeugt, durch das die Spulen 14 gesteuert werden. Das von den Eingangsspulen 15 erfaßte Magnetfeld wird im Vorverstärker 16 verstärkt, von dem das Signal zum Signalverstärker 17 geleitet wird. Das Ausgangssignal des Signalverstärkers 17 wird in der Datenverarbeitungseinheit 18 verarbeitet, die die beim Meßschritt errechneten Impulsdaten, wie z. B. die Herzfrequenz, in der Speichereinheit 19 speichert und auf dem Display 20 anzeigt.
Fig. 3 zeigt drei Übertragungseinheiten und eine Empfängereinheit, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren genutzt werden, und in Fig. 4 wird eine mit ähnlichen Bestandteilen ausgestattete Vorrichtung beim Radfahren angewendet. Gemäß den Fig. 3 und 4 wird die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einem Fahrrad 30 angewendet, auf dem eine Person 31 fährt, beispielsweise ein Radrennfahrer oder eine trainierende Person. Die Vorrichtung beinhaltet mindestens zwei, in diesem Beispiel drei Meß- und Übertragungseinheiten 41 bis 43 und eine Empfängereinheit 44, an die jede Meß- und Übertragungseinheit Meßdaten in der Form von Impulsreihen wie in Fig. 5 dargestellt fernüberträgt.
In Fig. 3 und 4 ist die erste Meß- und Übertragungseinheit 41, d. h. die Imupulsübertragungseinrichtung, also die Einrichtung zum Übertragen des Herzschlags, zum Messen und übertragen des Impulses vorgesehen. Die erste Meß- und Übertragungseinheit 41 enthält einen Sensor 41a, wie z. B. einen EKG-Sensor 41a, einen ersten Verstärker 41b, wie z. B. einen EKG-Verstärker, eine Steuereinheit 41c, die beispielsweise durch eine Mikroschaltung verwirklicht wird, einen zweiten Verstärker 41d und einen oszillierenden Resonanzkreis 41e, 41f, der vom Impuls gesteuert wird und eine Spule 41e, parallel geschaltet mit einer Kapazität 41f, umfaßt.
Gem. Fig. 3 und 4 ist die zweite Meß- und Übertragungseinheit 42, d. h. die Einrichtung zur Übertragung der Geschwindigkeit, zum Messen und Übertragen der Geschwindigkeit vorgesehen, d. h. der Geschwindigkeit von z. B. einem Fahrrad. Diese zweite Meß- und Übertragungseinheit 42 umfaßt einen Geschwindigkeitssensor 42a, eine Steuereinheit 42c, die z. B. durch eine Mikroschaltung verwirklicht wird, einen Verstärker 42d und einen oszillierenden Resonanzkreis 42e, 42f, der von einem Geschwindigkeitssignal gesteuert wird und eine Spule 42e, parallel geschaltet mit einer Kapazität 42f, umfaßt. Der Geschwindigkeitssensor 42a kann durch z. B. einen Magnetschalter 42a', 42a" verwirklicht werden, und zwar so, daß ein Magnet 42a' am Rad 32 des Fahrrads 30 und das Schaltteil 42a" des Sensors beispielsweise in der vorderen Gabel 33 des Rades, also nicht beweglich, angebracht ist, wobei die Geschwindigkeitsmessung auf dem Erfassen der Bewegung des Magneten 42a' vorbei am Schaltteil 42a" des Sensors basiert. In einer bevorzugten Ausführung umfaßt der Geschwindigkeitssensor 42 zusätzlich einen Teiler, z. B. einen 1/4- Teiler 42g, der den Sensor dazu veranlaßt, einen Impuls abzugeben, wenn der Magnet 42a' viermal am Schaltteil vorbeigelaufen ist. Auf diese Weise, d. h. durch Verwendung des Teilers, können hohe Geschwindigkeiten gemessen werden (gemessene Variable SHI in Fig. 5), wohingegen bei nicht zugeschaltetem Teiler niedrige Geschwindigkeiten gemessen werden können (gemessene Variable SLO in Fig. 5). Der Teiler wird durch einen Schalter 42h gesteuert.
Die dritte Meß- und Übertragungseinheit 43 in den Fig. 3 und 4, ein Taktübermittler bzw. eine Übermittlungsvorrichtung, die den Pedaltakt anzeigt, ist für das Messen des Takts vorgesehen, mit dem die radfahrende Person 31 die Pedale tritt. Diese dritte Meß- und Übertragungseinrichtung 43 umfaßt einen Taktsensor 43a, eine Steuereinheit 43c, die z. B. durch eine Mikroschaltung verwirklicht wird, einen Verstärker 43d, und einen oszillierenden Resonanzkreis 43e, 43f, der vom Taktsignal gesteuert wird und eine Spule 43a parallel geschaltet mit einer Kapazität 43f, umfaßt. Der Taktsensor 43a kann z. B. durch einen magnetischen Schaltsensor 43a', 43a" verwirklicht werden, und zwar so, daß ein Magnet 43a' am Pedal des Fahrrads 30 oder an der Pedalkurbel 34 befestigt wird, wobei das Schaltteil 43a" und die eigentliche Übertragungsvorrichtung an der Stange 35 des Rahmens des Fahrrads 30, also nicht beweglich, befestigt sind; die Taktmessung, also die Messung des Pedaltakts, basiert auf dem Registrieren der Bewegung des Magneten 43a' vorbei am Schaltteil 43a" des Sensors.
In Fig. 5 sind aus mindestens 3 Impulsen bestehende zu übertragende Impulsreihen für verschiedene gemessene Variablen dargestellt, wobei für jede gemessene Variable zwei zu übertragende Impulsreihen gezeigt sind. Zu den gemessenen Variablen gehören der Takt CAD, der Herzschlag HR, und, je nach Geschwindigkeitsniveau, entweder die Geschwindigkeit SLO (low, langsam) oder die Geschwindigkeit SHI (high, schnell).
Ganz oben in Fig. 5 sind zwei Impulsreihen der Impulsreihen PG (CAD) für den Takt CAD, also des Pedaltakts, dargestellt. Bei jedem Impuls des Sensors 43a, der den Takt mißt, wird eine Impulsreihe generiert. Mehrere aufeinanderfolgende Taktimpulsreihen bilden die Impulsreihensequenz PGS (CAD) für den Takt.
Die darunterliegende Darstellung in Fig. 5 zeigt zwei Impulsreihen der Impulsreihen PG (HR) für den Herzschlag HR. Bei jedem Impuls des Sensors 41a, der den Herzschlag mißt, wird eine Impulsreihe generiert. Mehrere aufeinanderfolgende Herzschlag-Impulsreihen bilden eine Impulsreihensequenz PGS (HR) für den Herzschlag.
Impulsreihen für die Geschwindigkeit sind in Fig. 5 an dritter und vierter Stelle von oben, bzw. an erster und zweiter Stelle von unten, dargestellt. Zur Erläuterung von Fig. 5 sollte bezüglich der Geschwindigkeit erwähnt werden, daß hier zwei verschiedene Varianten für die Geschwindigkeit dargestellt sind; die dritte Darstellung von oben, bzw. die zweite von unten zeigt zwei auf gewöhnliche Weise, also ohne den Teiler 42g, gebildete Impulsreihen PG (SLO). Darunter sind an unterster Stelle in Fig. 5 zwei Impulsreihen PG (SHI) dargestellt, die mit Einsatz des Teilers 42g gewonnen werden. Bei geringerer Geschwindigkeit wird bei jedem Impuls des Sensors 41a, der die Geschwindigkeit mißt, eine Impulsreihe SLO gebildet. Bei hoher Geschwindigkeit wird bei jedem vierten (in Abhängigkeit von der Art des Teilers) Impuls des Sensors 43a, der die Geschwindigkeit mißt, eine Impulsreihe gebildet. Die verschiedenen bei geringerer Geschwindigkeit gebildeten Impulsreihen PG (SLO) bilden zusammen eine Impulsreihensequenz PGS (SLO). Die verschiedenen bei höherer Geschwindigkeit gebildeten Impulsreihen PG (SHI) bilden zusammen eine Impulsreihensequenz PGS (SHI).
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, daß die in den Meßdaten zu einer einzelnen gemessenen Variablen, z. B. des Takts CAD, enthaltenen zu übertragenden Impulsreihen PG (CAD) in einer Impulsreihe mindestens zwei solche Intervalle t1, t2 enthalten, die zwischen mindestens drei Erkennungsimpulsen, z. B. ID, C1, C2 ausgebildet sind, wobei die Kombination dieser Erkennungsimpulse für die bestimmte gemessene Variable, z. B. den Takt CAD, charakteristisch ist, wobei für die Erkennung der Meßdaten zu verschiedenen gemessenen Variablen die Intervallkombination der übertragenen Impulsreihe für die bestimmte gemessene Variable sich von den in den spezifischen Impulsreihen zu anderen gemessenen Variablen, z. B. dem Herzschlag HR oder der Geschwindigkeit SHI oder SLO, enthaltenen Intervallkombinationen unterscheidet, sowie von den Intervallkombinationen, die in den übertragenen Impulsreihensequenzen enthalten sind, die von den spezifischen übertragenen Impulsreihen für andere gemessene Variablen, z. B. dem Herzschlag, der Geschwindigkeit SHI oder SLO, gebildet werden. Diese mindestens zwei Intervalle t1, t2 jeder gemessenen Variablen sollten sich von den entsprechenden Intervallen unterscheiden, die in den Impulsreihen für andere Variablen enthalten sind, oder von den aus den Impulsreihen gebildeten Impulsreihensequenzen.
Das System ist ein Fernmeßsystem mit einer oder mehreren Fernübertragungseinheiten 41 bis 43 und mindestens zwei verschiedenen Sensoren 41a bis 43a, die ganz oder. teilweise mit der einen oder den mehreren Übertragungseinheiten 41 bis 43 verbunden sind und mindestens zwei verschiedene Variablen (HR, CAD, SHI, SLO) messen. Das System umfaßt zusätzlich eine entfernte Empfängereinheit 44, an die die Meßergebnisse der verschiedenen Sensoren durch die eine oder die mehreren Übertragungseinheiten 41 bis 43 fernübertragen werden können. Das System ist dadurch gekennzeichnet, daß es für jede gemessene Variable ein formgebendes Element 41 m, 42 m, 43 m enthält, das das gemessene Signal vor der Fernübertragung so formt, daß aufgrund der gemessenen Signale für jede Variable eine Sequenz, z. B. PGS (CAD) von Impulsreihen, z. B. PG (CAD) gebildet wird, die für diese Variable charakteristisch ist. In der Sequenz für eine Variable enthält jede Impulsreihe mindestens zwei Intervalle t1, t2, die von mindestens drei Impulsen begrenzt werden, und die sich von den Intervallen der Impulsreihen für andere Variablen unterscheiden. Dementsprechend enthält die Empfängereinheit 44 eine Erkennungseinheit 45, durch die der Empfänger jede gemessene Variable anhand der Intervalle der Impulsreihen identifiziert. Eine solche Erkennungseinheit 45 ist mit einer Recheneinheit 44e verbunden, die die Werte verschiedener gemessener Variablen berechnet.
In Fig. 3 ist die Verbindung zwischen den formgebenden Elementen und den Übertragungseinheiten dargestellt. Jedes formgebende Element umfaßt mindestens zwei Verzögerungselemente D(t1), D(t2), um auf Grundlage des gemessenen Signals eine Impulsreihe zu bilden, die die gewünschten Intervalle t1, t2 enthält. Es ist offensichtlich, daß die Größen der Verzögerungen, die von den Verzögerungselementen festgelegt werden, sich zwischen den formgebenden Elementen unterscheiden.
Die Meß- und Übertragungseinheiten 41 bis 43 funktionieren in einer Weise, daß auf Grundlage des vom Sensor 41a bzw. 42a, 42c ausgegebenen Signals die zu übertragenden Impulsreihen PG (HR), PG (SLO) bzw. PG (SHI), PG (CAD) in der Steuereinheit 41c bzw. 42c, 43c, vorzugsweise von den in der Steuereinheit enthaltenen formgebenden Elementen 41 m bzw. 42 m, 43 m so geformt werden, daß sie den Darstellungen in Fig. 5 entsprechen. In Fig. 6 ist die Funktionsweise eines formgebenden Elements dargestellt, z. B. des formgebenden Elements 41 m. Gemäß Fig. 6 umfaßt das formgebende Element 41 m die Verzögerungselemente D(t1) und D(t2), oder eine logische ODER-Schaltung 90. Das Meßergebnis für eine Variable wird in alle drei Blocks eingegeben, d. h. in sowohl die Verzögerungsschaltungen und in die ODER-Schaltung 90; die Verzögerungselemente formen die Verzögerungen der Längen t1 und t2, wobei der Ausgang OUT Impulsreihen von der in Fig. 5 dargestellten Art ausgibt.
Die in Fig. 3 dargestellte Empfängereinheit 44 umfaßt ein induktives Empfängerelement 44a, ein formlebendes Element 44b für das Signal, wie z. B. einen Verstärker 44b, eine Erfassungsvorrichtung 44c, eine Intervall-Identifikationsvorrichtung 45, eine Steuereinheit oder Recheneinheit 44e, und, wenn nötig, einen Speicher 44f und ein Display 44g. Die Erfassungsvorrichtung 44c kann z. B. durch eine Kombination aus einem Hüll- oder Rahmensensor und einem Komparator verwirklicht werden. Aus dem Blickwinkel der Erfindung betrachtet ist die wichtigste Funktionseinheit in der Empfängereinheit 44 die Identifikationsvorrichtung 45, die die aus der Summe der Impulsreihen verschiedener Variablen gebildete Gesamtsequenz interpretiert und anhand dieser Gesamtsequenz die betreffende Variable ermittelt; die auf dieser Grundlage ermittelte Information wird von der Identifikationsvorrichtung an die Steuereinheit, also die Recheneinheit 44e, weitergegeben. Die Steuereinheit, also die Recheneinheit 44e, berechnet auf Grundlage der von der Identifikationsvorrichtung 45 erhaltenen Information die Werte jeder Variablen. Die Werte der Variablen können im Speicher 44f gespeichert und/oder auf dem Display 44g angezeigt werden. Die Identifikationsvorrichtung 45 umfaßt z. B. ein Transferregister 144 und mehrere Kollektorelemente 151 bis 154. Das Transferregister enthält z. B. D-Flipflops Q1 bis Q38, wobei jedes Flipflop so funktioniert, daß am Ausgang des Flipflops das ausgegeben wird, was an seinem Eingang ankommt, d. h. wenn der Eingangswert des Flipflops "1" ist, dann wird am Ausgang der Zustand "1" ausgegeben. Das gleiche gilt für den Zustand "0". Das Transferregister 144 umfaßt eine Taktsteuerung CLK für die Flipflops. In das Transferregister 144 werden die empfangenen Signale in einem vom Taktgeber CLK vorgegebenen Takt eingegeben. Ist in dem vom Empfänger 44 empfangenen Signal eine der in Fig. 5 dargestellten Impulsreihen PG (HR), PG (SLO) oder PG (SHI), PG (CAD) enthalten, dann nimmt die Steuereinheit diese über die Kollektorelemente 151 bis 154 wahr. Jede der Variablen HR, SHI, SLO, CAD hat ihre eigene Kollektorschaltung.
Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Fernmeßverfahren gemäß einer Ausführung, in der drei verschiedene gemessene Variablen, d. h. Herzschlag sowie Geschwindigkeit und Pedaltakt eines Fahrrads, von verschiedenen Sensoren gemessen werden, und in der die Meßdaten zu jeder gemessenen Variablen durch Datenfernübertragung an dieselbe Empfängereinheit 44 übertragen werden. Die Datenfernübertragung zur Empfängereinheit 44 wird erfindungsgemäß so ausgeführt, daß die in den Meßdaten zu einer einzelnen gemessenen Variablen enthaltenen zu übertragenden Impulsreihen in der zu übertragenden Impulsreihe mindestens zwei solche Intervalle beinhalten, die zwischen mindestens drei Erkennungsimpulsen ausgebildet sind, deren Kombination für diese bestimmte gemessene Variable charakteristisch ist, wobei zur Identifikation der drei verschiedenen gemessenen Variablen die Intervallkombination der zu übertragenden Impulsreihe für die jeweilige gemessene Variable sich von den Intervallkombinationen, die andere gemessene Variablen in ihren spezifischen Impulsreihen oder in einer von ihren Impulsreihen gebildeten spezifischen Impulsreihensequenz aufweisen, unterscheidet. Hat die Empfängereinheit 44 erfaßt, daß in einer empfangenen gemeinsamen Impulsfolge eine Intervallkombination vorhanden ist, die diesen mindestens zwei Intervallen entspricht, dann wird die übertragene Impulsreihe als eine Impulsreihe identifiziert, die eine bestimmte gemessene Variable betrifft, d. h. den Herzschlag, die Geschwindigkeit des Fahrrads, oder den Pedaltakt. Für jede der verschiedenen gemessenen Variablen, z. B. Herzschlag, Geschwindigkeit des Fahrrads oder Pedaltakt, wird auf Grundlage einer oder mehrerer auf die oben beschriebene Weise identifizierter übertragener Impulsreihen ein Wert ermittelt.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird dies so gelöst, daß die in der zu übertrag enden Impulsreihe, z. B. PG (CAD), für eine einzelne gemessene Variable, z. B. den Pedaltakt CAD, enthaltenen mindestens zwei Intervalle t1, t2 so ausgewählt werden, daß Intervalle der gleichen Länge in den zu übertragenden Impulsreihen PG (HR), PG (SLO) oder PG (SHI) der anderen gemessenen Variablen, z. B. des Herzschlags HR oder der Geschwindigkeit SLO oder SHI, nicht vorkommen, und auch nicht in den zu übertragenden Impulsreihensequenzen PGS (HR), PGS (SLO) oder PGS (SHI), die für die gemessene Variable charakteristisch sind und aus den zu übertragenden Impulsreihen der anderen einzelnen gemessenen Variablen, z. B. Herzschlag oder Geschwindigkeit, gebildet werden. Dies wird in Fig. 5 deutlich, in der die Intervalle t1, t2 der verschiedenen gemessenen Variablen unterschiedliche Längen haben. Nach den Beobachtungen der Anmelderin liegt die geeignete Länge für die Intervalle t1 zwischen 10 und 50 ms. Dementsprechend liegt, nach den Beobachtungen der Anmelderin, die geeignete Länge für die Intervalle t2 zwischen 50 und 250 ms. Nach den Beobachtungen der Anmelderin ist eine Differenz von ca. 5 bis 20 ms ausreichend, um die Längen der Intervalle der verschiedenen Variablen deutlich genug voneinander zu unterscheiden. Der Längenunterschied zwischen den Intervallen t1 und t2 ist dagegen groß. Der Längenunterschied zwischen den Intervallen t1 der verschiedenen Variablen ist gering. Dementsprechend ist der Längenunterschied zwischen den Intervallen t2 der verschiedenen Variablen gering. Die bevorzugten Ausführungen gewährleisten, daß die verschiedenen Variablen voneinander unterschieden werden können.
Bezüglich des Längenunterschieds zwischen den Intervallen t2 ist in Fig. 5 jedoch zu sehen, daß bei einer Variablen, z.B. dem in der Figur dargestellten Herzschlag HR, der Intervall t2 merklich kürzer sein kann als bei den anderen Variablen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei der bevorzugten Ausführung im Intervall dieser Variablen HR ein Benutzererkennungskode kodiert ist, d. h. daß die Länge des Intervalls t2 dieser Variablen HR, also des Herzschlags, von der untersuchten Person abhängt. Diese bevorzugte Ausführung erhöht die Zuverlässigkeit der Messung auf einfache Weise.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung löst dies so, daß eine oder mehrere Übertragungseinheiten Impulsreihen in Intervallen übertragen, die der Frequenz des · Erscheinens einer gemessenen Variablen proportional sind; der Empfänger ermittelt das Meßergebnis für eine gemessene Variable anhand des Intervalls zwischen den Impulsreihen. Der Intervall tg zwischen aufeinanderfolgenden Impulsreihen PG (CAD) für den Takt CAD kann als Beispiel betrachtet werden.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung löst dies so, daß bei dem Verfahren eine oder mehrere Übertragungseinheiten 41 bis 43 solche Impulsreihen übertragen, die zusätzlich zu den beiden beschriebenen Intervallen noch mindestens einen Intervall für den gemessenen Wert enthalten, dessen Länge zum Wert der gemessenen Variablen proportional ist, und daß in diesem Falle der Empfänger den Wert für die gemessene Variable anhand dieses in der Impulsreihe enthaltenen Intervalls für den gemessenen Wert ermittelt (nicht dargestellt).
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Längen der Intervalle t1, t2 so gewählt, daß die Länge jedes Intervalls t1, t2 kürzer ist als der geschätzte Grenzwert oder die Mindestlänge des Intervalls, d. h. die Zeitspanne, die die zu messende Variable enthält, und/oder länger als die maximale Länge des Intervalls, der den Wert der zu messenden Variablen enthält. Bezogen auf den Herzschlag HR beträgt dieser Grenzwert, also die Mindestlänge, ca. 250 ms, der dem höchsten denkbaren Pulswert von 240 Pulsschlägen pro Minute, also 4 Schlägen pro Sekunde, entspricht. Bei dieser bevorzugten Ausführung wird verhindert, daß der den Meßwert enthaltende Intervall (der Intervall tg zwischen den Impulsreihen oder ein dritter Intervall zwischen den Impulsen innerhalb der Impulsreihe) die Messung beeinträchtigt.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung löst dies so, daß für jede gemessene Variable eine bestimmte Übertragungseinheit 41 bis 43 genutzt wird, um die Meßdaten zu den verschiedenen gemessenen Variablen an den gleichen Empfänger 44 zu übertragen. Die Anforderungen an die Gerätschaft und die Funktionsweise des Verfahrens werden dadurch vereinfacht.
In manchen Fällen ist es vorteilhaft, für die Übertragung der Meßdaten zu mindestens zwei verschiedenen gemessenen Variablen an den gleichen Empfänger eine gemeinsame Übertragungseinheit zu nutzen. Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung löst dies so, daß eine gemeinsame Übertragungseinheit genutzt wird, um die Meßergebnisse für den Herzschlag und eine andere am Körper gemessene Variable, vorzugsweise die Körpertemperatur, zu übertragen. In Fig. 4 könnte der Gürtel zum Übertragen der Impulse einen Sensor enthalten, der in der gleichen Einheit die Köpertemperatur mißt. Durch diese Lösung wird die Anzahl der Übertragungseinheiten reduziert.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird umgesetzt, indem die Meßdaten zu jeder gemessenen Variablen HR, CAD, SLO (oder SHI) an die Empfängereinheit 44 in einer zu übertragenden Impulsreihensequenz übertragen werden, die für die gemessene Variable charakteristisch ist und durch aufeinanderfolgende Impulsreihen gebildet wird, und dadurch, daß die Impulsreihensequenzen für die verschiedenen gemessenen Variablen HR, CAD, SLO (oder SHI) eine Gesamtsequenz bilden, die durch Datenfernübertragung an einen Empfänger übertragen wird.
Die Lösung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht darin, daß die Meßfrequenz einer oder mehrerer gemessener Variablen, z. B. der Geschwindigkeit, geändert wird (durch den Teiler 42g), und daß gleichzeitig die aus den mindestens zwei Intervallen t1, t2 gebildete Kombination der zu übertragenden Impulsreihe der betreffenden gemessenen Variablen geändert wird, und daß die Sensoreinheit 45 des Empfängers 44 die Veränderung in der durch die Intervalle gebildeten Kombination erkennt, und der Empfänger 44 anhand dieser Information den Meßwert so verändert, daß er dem tatsächlichen Meßwert entspricht, d. h. er beseitigt den Einfluß des Teilers 42g. Dementsprechend besteht die Lösung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung darin, daß die Meßfrequenz einer gemessenen Variablen, insbesondere der Geschwindigkeit, und die Impulsreihenintervalle automatisch verändert werden, sobald der Meßwert einen bestimmten Wert übersteigt oder unter einen bestimmten Wert fällt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird auf eine Fernmeßvorrichtung zur Messung von Körperdaten, wie z. B. ein Pulsmeßgerät, angewendet.
Zusätzlich zu der oben beschriebenen Anwendung auf das Radfahren kann die Erfindung auch auf Wasserfahrzeuge angewendet werden, wobei die gemessenen Variablen der Herzschlag einer Person und die Geschwindigkeit und der Arbeitstakt, wie z. B. Paddel- oder Rudertakt, des Wasserfahrzeugs sind. Zusätzlich kann die Erfindung auf solche Fälle angewendet werden, in denen ein erheblicher Teil der gemessenen Variablen, wenn nicht alle, Messungen am menschlichen Körper sind, wie z. B. zwei oder mehrere aus der Reihe: Herzschlag, Blutdruck, Temperatur, Blutzuckergehalt, Blutsauerstoffgehalt.
Die Mindestanzahl der gemessenen Variablen ist zwei; die Variablen können je nach Anwendung und den dazu nötigen Messungen ausgewählt werden.
Zwar wurde die Erfindung im vorangegangenen Text unter Bezugnahme auf Beispiele anhand der Zeichnungen beschrieben, es ist jedoch offensichtlich, daß die Erfindung nicht auf diese Beispiele begrenzt ist, sondern innerhalb des Rahmens der der Erfindung zugrundeliegenden, in den nachfolgenden Ansprüchen offenbarten Idee auf vielfältige Weise modifiziert werden kann

Claims

1. Fernmeßverfahren, bei dem zwei oder mehr verschiedene Variablen (HR, CAD, SHI, SLO) von verschiedenen Sensoren (41a bis 43a) gemessen werden und der für jede Variable gemessene Wert durch eine Vorrichtung zur Datenfernübertragung an ein und dieselbe Empfängereinheit übertragen wird, wobei bei dem Verfahren zur Datenfernübertragung an eine Empfängereinheit die im Meßwert für eine einzelne Variable enthaltenen übertragenen Impulsreihen mindestens zwei Intervalle enthalten, die zwischen mindestens drei Erkennungsimpulsen ausgebildet sind, deren Kombination für die jeweilige gemessene Variable charakteristisch ist, wobei zum Erkennen des Meßwerts verschiedener gemessener Variablen die Intervallkombination der übertragenen Impulsreihe für eine bestimmte gemessene Variable sich von den Intervallkombinationen der von anderen gemessenen Variablen übertragenen Impulsreihen oder aus diesen gebildeten Impulsreihensequenzen unterscheiden, wobei, sobald die Empfängereinheit in der von ihr empfangenen Impulsfolge eine Intervallkombination gemäß den besagten mindestens zwei Intervallen erkannt hat, die übertragene Impulsreihe als eine einer bestimmten gemessenen Variablen entsprechende übertragene Impulsreihe identifiziert wird, und wobei der Meßwert für jede Variable anhand von einer oder mehreren übertragenen Impulsreihen ermittelt wird, die für jede Variable auf diese Weise erkannt werden.

2. Fernmeßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den zwei oder mehr Variablen um Herzschlag, Geschwindigkeit und/oder Pedaltakt eines Fahrrads handelt.

3. Fernmeßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den zwei oder mehr Variablen um Herzschlag, Geschwindigkeits- und/oder Arbeitstakt, wie z. B. Paddel- oder Rudertakt eines Wasserfahrzeugs, wie z. B. eines Kanus, eines Surfbretts oder eines Bootes handelt.

4. Fernmeßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den zwei oder mehr Variablen um Herzschlag, Blutdruck, Temperatur, Blutzuckergehalt oder Blutsauerstoffgehalt handelt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Impulsreihensequenz enthaltenen Intervalle Intervalle zwischen den Impulsreihen einer Impulsreihensequenz sind, oder daß es sich dabei um die in den Impulsreihen enthaltenen Intervalle handelt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in den zu übertragenden Impulsreihen für eine einzelne gemessene Variable enthaltenen mindestens zwei Intervalle so gewählt werden, daß Intervalle mit gleichet Länge in den zu übertragenden Impulsreihen der anderen gemessenen Variablen oder in den zu übertragenden Impulsreihensequenzen, die für die gemessenen Variablen charakteristisch sind und von den zu übertragenden Impulsreihen der anderen gemessenen Variablen gebildet werden, nicht vorkommen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Übertragungseinheiten Impulsreihen in Intervallen übertragen, die der Häufigkeit des Erscheinens einer gemessenen Variablen proportional ist, und die Empfängereinheit das Meßergebnis für die gemessene Variable aufgrund des Intervalls zwischen den Impulsreihen analysiert.

8. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der beiden Intervalle (t1, t2) kürzer ist als die minimale Länge jeder zu messenden Variablen, und/oder länger ist als die maximale Länge jeder zu messenden Variablen.

9. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder gemessenen Variablen eine eigene Übertragungseinheit zugeordnet ist, um die Meßwerte der verschiedenen Variablen an ein und dieselbe Empfängereinheit zu übertragen.

10. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Übertragung der Meßwerte von mindestens zwei verschiedenen gemessenen Variablen an ein und denselben Empfänger eine gemeinsame Übertragungseinheit genutzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Übertragungseinheit genutzt wird, um Ergebnisse von Herzschlagmessung und verschiedenen anderen am Körper gemessenen Variablen, v.a. der Temperatur, zu übertragen.

12. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwert jeder gemessenen Variablen an die Empfängereinheit in einer Übertragungsimpulsreihensequenz übertragen wird, die für die gemessene Variable charakteristisch ist und durch aufeinanderfolgende Impulsreihen gebildet wird, und daß die Impulsreihensequenzen der verschiedenen gemessenen Variablen eine Gesamtsequenz bilden, die durch Datenfernübertragung an eine Empfängereinheit übertragen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfrequenzen einer oder mehrerer gemessener Variablen geändert werden, und daß gleichzeitig die aus den mindestens zwei Intervallen der Übertragungsimpulsreihe dieser gemessenen Variablen gebildete Kombination geändert wird, daß die Empfängereinheit die Veränderung der aus diesen Intervallen gebildeten Kombination erkennt, und, basierend auf dieser Information, die Empfängereinheit den registrierten Meßwert so verändert, daß er dem tatsächlich gemessenen Wert entspricht.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfrequenz einer gemessenen Variablen sowie die Impulsreihenintervalle automatisch verändert werden, sobald der Meßwert einen bestimmten Wert über- oder unterschreitet.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der gemessenen Variablen, deren Intervalllänge verändert wird, um Geschwindigkeit handelt.

16. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Intervalle aufeinander folgen.

17. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Intervall (t2) mindestens einer gemessenen Variablen (HR) einen Benutzer-Erkennungs-Kode enthält, wobei die Länge des Intervalls benutzerspezifisch ist.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessene Variable, deren Intervall (t2) den Benutzer-Erkennungs-Kode enthält, der Puls ist.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einer Vorrichtung zur Fernmessung von Körperdaten angewendet wird, z. B. bei einem Pulsmeßgerät.

20. Fernmeßsystem, das eine oder mehrere Fernübertragungseinheiten (41 bis 43) beinhaltet, mindestens zwei verschiedene Sensoren (41a bis 43a) zum Messen von mindestens zwei verschiedenen Variablen (IF-IR, CAD, SHI, SLO) die ganz oder teilweise mit der einen oder den mehreren Übertragungseinheiten verbunden sind, ferner mit einer Empfängereinheit (44), an die die Meßergebnisse der verschiedenen Sensoren von der einen oder den mehreren Übertragungseinheiten (41 bis 43) fernüberträgen werden können, wobei das System für jede gemessene Variable ein formgebendes Element (41 m, 42 m, 43 m) enthält, um dem gemessenen Signal vor der Femübertragung eine solche Form zu geben, daß, basierend auf jedem bemessenen Signal, für jede Variable eine Sequenz (PGS(CAD)) aus charakteristischen Impulsreihen (PG(CAD)) gebildet wird, wobei eine Impulsreihe mindestens zwei Intervalle (t1, t2) umfaßt, die von mindestens drei Impulsen begrenzt werden, die sich von den Intervallen der Impulsreihen anderer Variablen unterscheiden, und wobei die Empfängereinheit (44) eine Erkennungseinheit (45) umfaßt, die jede gemessene Variable aufgrund der in den Impulsreihen enthaltenen Intervalle erkennt, wobei die Erkennungseinheit (45) mit einer Recheneinheit (44e) verbunden ist, die die Werte der verschiedenen gemessenen Variablen berechnet.

21 System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die formgebenden Elemente mit den Übertragungseinheiten verbunden sind.

22. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jedes formgebende Element mindestens zwei Verzögerungselemente (D(t1), D(t2)) umfaßt, um auf Grundlage des gemessenen Signals eine Impulsreihe zu bilden, in der die gewünschten Intervalle (t1, t2) enthalten sind, und daß die Größen der von den Verzögerungselementen für verschiedene Formeinheiten bestimmten Verzögerungen sich voneinander unterscheiden.

23. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vorrichtung enthält, die mindestens eine gemessene Variable verändert, vorzugsweise die Geschwindigkeit, sowie eine Vorrichtung, die die Intervalle dieser gemessenen Variablen verändert.

24. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennungsvorrichtung der Empfängereinheit ein Art von Übertragungsregister enthält, in das ein empfangenes Signal eingegeben wird.

25. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand, auf den es angewendet wird, ein Fahrrad ist, wobei das System als Sensoren einen Sensor zur Pulsmessung (41a) enthält, sowie mindestens einen Sensor zur Messung der Fahrleistung, also einen Geschwindigkeitssensor und/oder einen Sensor für den Pedaltakt.

26. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand, auf den es angewendet wird, ein Wasserfahrzeug ist, wobei das System als Sensoren einen Sensor zur Pulsmessung (41a) enthält, sowie mindestens einen Sensor zur Messung der Geschwindigkeit oder der erbrachten Arbeitsleistung.

27. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das System als Ganzes eine Fernmeßvorrichtung zur Messung von Körperdaten enthält, die mit einem oder mehreren zusätzlichen Sensoren ausgestattet ist, bespielsweise einem Pulsmesser (41 bis 43, 44).