EP4583782A1 - System und verfahren zur analyse von magnetischen signalen, die von einem menschlichen körper erzeugt werden - Google Patents

System und verfahren zur analyse von magnetischen signalen, die von einem menschlichen körper erzeugt werden

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Publication number
EP4583782A1
EP4583782A1 EP23761103.3A EP23761103A EP4583782A1 EP 4583782 A1 EP4583782 A1 EP 4583782A1 EP 23761103 A EP23761103 A EP 23761103A EP 4583782 A1 EP4583782 A1 EP 4583782A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnetic signals
human body
magnetic
longitudinal
designed
Prior art date
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Pending
Application number
EP23761103.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4583782A1 publication Critical patent/EP4583782A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a system and a method for analyzing magnetic signals generated by a human body.
  • 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, 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.
  • 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.
  • a system for analyzing magnetic signals 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 biomagnetic field data from the magnetic signals derive.
  • 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.
  • Longitudinal biomagnetic field data should be understood to mean in particular data sets that describe the vital functions of a specific person recorded regularly over a longer period of time and which, by measuring magnetic signals generated by the person's body, to be discribed. These include, for example, the magnetic signals generated by the person's heart, but also signals generated by other muscles or nerves.
  • 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.
  • 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.
  • 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 combine the measured values with anonymized data from other users/benefits. compare channels, can also 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).
  • 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 void magnetometers (so-called NV magnetometers) as a measuring device.
  • 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.
  • 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.
  • a magnetocardiograph Such a device can also be called a magnetocardiograph.
  • 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.
  • 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. toppers, underlays, covers, slatted frames, bed frames, duvets, pillows, side sleeper pillows, etc.
  • Diamond NV magnetometers are based on reading out the magnetic resonances of special defect centers in diamond, in particular nitrogen vacancies (NV), which occur as impurities in the carbon lattice of diamond and can also be introduced in a targeted manner.
  • a suitable wavelength in this case in the green wavelength range, e.g. at 532nm for off-resonance excitation
  • the magnetic field sensitivity is defined primarily by the minimally resolvable frequency shift and can reach up to 1 pTA/Hz or better.
  • the NV center in a single-crystalline diamond has four ways of arranging itself in the crystal lattice.
  • 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.
  • 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.
  • 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 pT (microtesla), i.e. it is stronger by a factor of 10 6 .
  • pT picotesla
  • a magnetic shield or a gradiometer circuit can be used for this purpose.
  • 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. Due to the gradiometer connection, i.e. essentially (vectorial) subtraction of what is measured, the magnetic field gradient approximately corresponds to the field that emanates 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 disclosed in DE 102022201690.4 and should be included here.
  • Figure 4 shows schematically an analysis of longitudinal biomagnetic field data on different time scales according to the invention.
  • Figure 1 shows schematically a system 1 according to a possible embodiment of the invention.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 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.
  • a specific weather event e.g. midsummer night

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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.

Description

Beschreibung
Titel
System und Verfahren zur Analyse von magnetischen Signalen, die von einem menschlichen Körper erzeugt werden
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Analyse von magnetischen Signalen, die von einem menschlichen Körper erzeugt werden.
Stand der Technik
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Offenbarung der Erfindung
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.
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.
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.
Damit wird ein System dargestellt, welches Hypothesen für Änderungen der elekt- rophysiologischen Aktivität bestimmter Gewebe und Organe, bzw. des Gesamtzustandes des Nutzers auf unterschiedlichen Zeitskalen aufstellt und überprüft.
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.
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 Herzrhyth- musstörungen erkennbar sind.
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.
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/Nutze- rinnen 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. 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.
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.
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.
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. 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.
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.
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.
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.
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 pT (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.
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.
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 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.
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 arrhyth- mogenen rechtsventrikulären Tachykardie, die sonst nur durch eine Gensequenzierung erkannt werden können.
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.
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.
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. erfolgen 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 Nutzerinnen verglichen werden und/oder manuelle Bewertungen früherer Daten in die Bewertung einbezogen werden.
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.
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.
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. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt ein schematisches Schaubild eines erfindungsgemäßen Systems
Figur 2 zeigt in einer schematischen Blockansicht die wesentlichen Komponenten eines NV-Zentren-Magnetometers, wie es im Rahmen der Erfindung Anwendung finden kann.
Figur 3 zeigt schematisch in einer Seitenansicht einen Benutzer auf einem Unterlagekörper gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Figur 4 zeigt schematisch eine Analyse longitudinaler Biomagnetfeld-Daten auf verschiedenen Zeitskalen gemäß der Erfindung.
Figur 5 zeigt schematisch eine Analyse longitudinaler Biomagnetfeld-Daten mehrerer Nutzer auf verschiedenen Zeitskalen,
Ausführungsform(en) der Erfindung
Figur 1 zeigt schematisch ein System 1 gemäß einer möglichen Ausführung der Erfindung.
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.
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.
Figur 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. 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.
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.
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.
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).
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.
Dazu können mindestens zwei einzelne Magnetometereinheiten verwendet werden, die an räumlich unterschiedlichen Stellen angeordnet sind.
In der Figur 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 Figur 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.
Figur 4 a) - c) zeigt beispielhaft mögliche Auswertung der erfassten magnetischen Signale. In dem Beispiel gemäß Fig. 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.
Im Beispiel gemäß Fig. 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.
Im Beispiel gemäß Fig. 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.
Dies ist beispielhaft in Fig. 5 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.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP

Claims

Ansprüche
1. 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.
2. 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-Fehlstel- len-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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. System (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei abhängig von der Bewertung der Vitalfunktion weitere Maßnahmen (5, 6) einleitbar sind.
11 . 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.
12. 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.
13. 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.
14. 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.
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