WO2017202808A1 - Sensorvorrichtung und verfahren zum betreiben einer sensorvorrichtung - Google Patents

Sensorvorrichtung und verfahren zum betreiben einer sensorvorrichtung Download PDF

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WO2017202808A1 PCT/EP2017/062337 EP2017062337W WO2017202808A1 WO 2017202808 A1 WO2017202808 A1 WO 2017202808A1 EP 2017062337 W EP2017062337 W EP 2017062337W WO 2017202808 A1 WO2017202808 A1 WO 2017202808A1
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detector
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Tim Boescke
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a sensor device as in ⁇ method for operating a sensor device.
  • Sensor devices for recording health and fitness-relevant data are known from the prior art. Such sensor devices can be integrated, for example, in wristwatches. In such sensor devices, it is known to measure a heart rate (pulse rate) optically by the method of reflective photoplethysmography.
  • heart rate pulse rate
  • An object of the present invention is to provide a sensor device. Another object of the present invention is to provide a method of operating a sensor device. These objects are achieved by a sensor device and by a method for operating a sensor device having the features of the independent claims. In the dependent claims various developments are given.
  • a sensor device comprises a first light emitter for emitting light having a wavelength from a first spectral range, a second light emitter for emitting light having a wavelength from a second spectral range, and a light detector having a detector surface.
  • a filter is arranged on the detector surface, which is ⁇ forms, light having a wavelength from the second
  • Light emitted with light emitter light having a wavelength from the first spectral range as useful light for measuring a health- or fitness-relevant size of a user of the sensor device This emitted by the first light emitter useful light with a wavelength from the first spectral range can be detected by the light detector ⁇ the.
  • the detector is arranged on the surface of the light detector filter can thereby che disturbing light other wavelength ranges, in particular disturbance light having a wavelength within a second spectral range, filtering out to thereby increase the signal quality of the detected by the light detector Messsig ⁇ Nals.
  • the light which can be emitted by the second light emitter of this sensor device and has a wavelength from the second spectral range can serve as control light for carrying out an additional measuring or control function of the sensor device. For example, based on a reflection of the light emitted by the second light emitting control light can be determined that the sensor device applied to the skin of the user of the sensor device and can thus be started egg ⁇ ner measurement of the health or fitness-related
  • a particular advantage of the sensor device is that the light emitted by the second light emitting control light with a wavelength from the second areas of the spectrum can be detected ⁇ rich by means of the light detector. This is made possible that the attached ⁇ arranged on the detector surface filter does not fully cover the detector surface of the light detector. This advantageously a ⁇ hand reaches a sufficient shielding of the detection of the useful light disturbing stray light, but on the other hand, enables detection of the control light. As a result, the sensor device advantageously comes out with only one light detector ⁇ . As a result, the sensor device can advantageously tumble be particularly compact and inexpensive.
  • a middle region of the detector surface is not covered by the filter.
  • Advantageously achieved by Randbe ⁇ rich of the detector surface are covered by the filter. Since a detection of the useful light disturbing stray light substantially ⁇ from the lateral direction of the light detector and thereby reaches edge regions of the detector surface, an effective suppression of the stray light is ⁇ by the coverage of the edge regions of the detector surface through the filter.
  • control light emitted by the second light emitter of the sensor device with a wavelength from the second spectral range can advantageously be detected in the center region of the detector surface which is not covered by the filter.
  • the filter covers between 60% and 95% of the detector surface, in particular between 80% and 90%. This means that the part of the detector surface not covered by the filter can make up a proportion of 5 ⁇ 6 to 40%, in particular 10% to 20%, of the detector surface. It has been shown that a cover egg nes such a surface portion of the detector surface is a good compromise between effective filtering of disturbance light and enabling a detection of control light having a wavelength from the second spectral range ⁇ by the filter.
  • the filter is designed as an interference filter, in particular as a Bragg mirror.
  • the filter can thereby have a high wavelength selectivity and a high filter performance.
  • the filter can thereby advantageously be produced in a simple, cost-effective and reproducible manner by established standard processes.
  • the second spectral range is the infrared spectral range.
  • control light emitted by the second light emitter of the sensor device with a wavelength from the second spectral range is thus not visible and not disturbing for a user of the sensor device.
  • the sensor device is the first spectral range of the wavelength range of 520 nm to 570 nm. From the first light emitter, the sensor device emitted useful light thus has a wavelength from the Wel ⁇ wavelength region of 520 nm to 570 nm, ie a wavelength in the green spectrum ,
  • useful light is of a wavelength from this Wellendorfnbe ⁇ rich particularly good health for detecting and fitnessre ⁇ -relevant parameters, because such light is highly absorbed by hemoglobin contained in human blood.
  • the latter has a third light emitter for emitting light having a wavelength from the first spectral range.
  • Light emitter and emitted by the third light emitter useful light with a wavelength from the first Spektralbe ⁇ rich from different directions to the skin of a user of the sensor device to radiate, resulting in a particularly high accuracy can result.
  • the light detector is arranged between the first light emitter and the third light emitter.
  • this makes it possible to radiate useful light emitted by the first light emitter and by the third light emitter with a wavelength from the first spectral range from different directions onto and into the skin of a user of the sensor device and to detect reflected useful light in each case by means of the light detector.
  • the sensor device tion advantageously have a particularly high accuracy.
  • the first light emitter is designed as a light-emitting diode chip.
  • the second light emitter is designed as a light-emitting diode chip.
  • Light emitter and / or the second light emitter characterized very compact and inexpensive to obtain.
  • the light detector is designed as a photodetector, in particular as Pho ⁇ todiode.
  • the light detector can thereby be made compact and available at low cost.
  • the part of the detector surface covered by the filter and the part of the detector surface of the light detector not covered by the filter can be read out separately. This can be achieved as examples game that the covered part and the uncovered part of the detector surface with getrenn ⁇ th electrodes of the light detector are connected.
  • This can be achieved as examples game that the covered part and the uncovered part of the detector surface with getrenn ⁇ th electrodes of the light detector are connected.
  • Stimf ⁇ ingly makes the light detector by a measurement with very high accuracy.
  • this has a housing.
  • the first light emitter and the second light emitter are arranged in a first chamber of the housing.
  • the light detector is arranged in a second chamber of the housing optically separated from the first chamber.
  • Light detector passes without being previously reflected on or in the skin of a user of the sensor device. This advantageously increases the measuring accuracy of the sensor device.
  • the sensor device it is designed to measure a heart rate using the method of reflective photoplethysmography.
  • useful light emitted by the first light emitter of the sensor device with a wavelength from the first spectral range can be used to determine the heart rate.
  • Control light emitted by the second light emitter of the sensor device and having a wavelength from the second spectral range can serve to detect whether the sensor device is in contact with the skin of a user and the heart rate can be detected.
  • the sensor ⁇ device allows the provision of both functionalities with only one light detector.
  • a method for operating a sensor device of the aforementioned type comprises steps for emitting light having a wavelength from the second spectral range by means of the second light emitter, for checking whether a quantity of the
  • Light detector detected light having a wavelength from the second spectral range exceeds a predetermined threshold, and for emitting light having a wavelength from the first spectral range by means of the first
  • this method enables the Erfas ⁇ solution of fitness or health-related data by means of the sensor device to be performed only when the sensor device ready for measurement rests against the skin of a user of the sensor device. Otherwise, possibly visible and thus disturbing light with a wavelength not emitted from the first spectral range. In addition, this advantageously avoids unnecessary energy consumption.
  • the detection of the abutment of the sensor device to the skin of the user is carried out in this method using light having a wavelength from the second areas of the spectrum ⁇ rich. This light may be non-visible light that is not annoying to a user of the sensor device.
  • the method makes use of the knowledge that control light emitted by the second light emitter of the sensor device with a wavelength from the second spectral range only reaches the light detector in an amount exceeding the defined threshold when the sensor device is in contact with the skin of a user of the sensor device.
  • control light emitted from the second light emitter of the sensor device is reflected on the skin of the user and can be brought to the light detector.
  • the method comprises a further step of measuring a heart rate according to the method of the reflective photoplethysmography, if the checking ⁇ Fung has led to a positive result.
  • the measurement comprises the emission of light having a wavelength from the first spectral range.
  • the first spectral range can be, for example, the wavelength range from 520 nm to 570 nm, ie the visible, green spectral range.
  • this visible light is emitted only when the sensor device rests against the skin of the user of the sensor device and the useful light emitted by the first light emitter with a wavelength from the first spectral range does not lead to a disturbance of the user.
  • FIG. 1 shows a plan view of a sensor device in a schematic representation.
  • Fig. 1 shows a highly schematic plan view of a Sen ⁇ sorvorraum 10.
  • the sensor device 10 is provided to health or fitness to identify relevant data of a person is hereinafter referred to as a user of the sensor device.
  • the sensor device 10 is provided to a heart rate of the user agree optically by means of the method of the reflective photoplethysmography to be ⁇ .
  • the heart rate can also be called the pulse rate.
  • a heartbeat-dependent change in the volume of blood vessels in the skin of the user is detected.
  • In the upper skin layers of the user irradiated light is scattered in the skin and absorbed.
  • a strong absorber bil ⁇ det thereby contained in the blood of the user hemoglobin.
  • the scattering of the light irradiated into the upper skin layers of the subject also changes heartbeat-dependent, which is detected by the sensor device 10.
  • the sensor device 10 can be provided, for example, to be arranged on a wrist of the user.
  • the sensor device 10 may for example be integrated in a clock.
  • the sensor device 10 has a housing 300. 1 shows a plan view of an upper side of the housing 300.
  • the housing 300 of the sensor device 10 In order to measure a heart rate by means of the sensor device 10, the housing 300 of the sensor device 10 must be arranged on the skin of the user such that the upper side of the housing 300 faces the skin.
  • a cover At the top of the Ge ⁇ housing 300, a cover, not shown in Fig. 1 may be arranged. If such a cover is present, then this is expediently formed at least partially transparent.
  • a first end of the housing 300 In an interior of the housing 300, a first
  • Light emitter 110, a second light emitter 120, a third light emitter 130 and a light detector 200 are arranged.
  • the first light emitter 110, the second light emitter 120 and the third light emitter 130 may each be designed, for example, as light-emitting diode chips.
  • the light detector 200 may be formed as a photodetector, in particular in ⁇ example, as a photodiode.
  • the first light emitter 110 is configured to emit light having a wavelength from a first spectral range.
  • the light emitted by the first light emitter 110 may be referred to as useful light.
  • the first spectral range can be, for example, the wavelength range of
  • the useful light emitted by the first light emitter 110 is visible and has a green color.
  • useful light emitted by the sensor device 10 through the first light emitter 110 is radiated into upper skin layers of the skin of the user of the sensor device 10. A pulse depending on a varying portion of this light is reflected in the user's skin and can lead to a detector surface 210 of the light detector ge ⁇ long 200th
  • the light detector 200 is adapted to the light reflected in the user's skin and to detect the Detektorflä ⁇ che 210 apt useful light.
  • the third light emitter 130 is also adapted to emit useful light having a wavelength from the first areas of the spectrum ⁇ rich.
  • the wavelength of the light which can be emitted by the third light emitter 130 may correspond to the wavelength of the light which can be emitted by the first light emitter 110.
  • the useful light emitted by the third light emitter 130 is also radiated into upper skin layers of the skin of the user, where it is reflected in a pulse-frequency-dependent manner and subsequently detected by means of the light detector 200.
  • the first light emitter 110 and the third light emitter 130 are spaced apart from each other.
  • the useful light emitted by the first light emitter 110 and the useful light emitted by the third light emitter 130 are radiated from different directions into the skin of the user and reflected in different portions of the skin before it reaches the light detector 200.
  • ⁇ by the distinction made by the sensor device 10 detects a measurement greater part of the skin of the user, whereby the accuracy of measurement made by the sensor device 10 may increase.
  • the light detector 200 as shown in the example of FIG. 1, is located between the first light emitter 110 and the third light emitter 130.
  • the third light emitter 130 may also be omitted.
  • Ambient light incident on the detector surface 210 of the light detector 200 could cause measurement artifacts and thereby reduce the accuracy of the user's heart rate determination made by the sensor device 10.
  • light having a wavelength in the infrared Spekt ⁇ ral Scheme is absorbed into human skin to only a small extent and can therefore penetrate through the skin of the user up to the light detector 200th
  • a filter is mounted on the detector surface 210 of the light detector 200.
  • ter 220 arranged.
  • the filter 220 is configured to filter out light having a wavelength from a second spectral range.
  • the second spectral range can be, for example, the infrared spectral range.
  • the filter 220 prevents that up to the light detector 200 of the stray light penetrate ⁇ having a wavelength from the second spectral range ⁇ , for example, ambient light is detected by the Lichtdetek ⁇ tor 200th
  • the filter 220 may be designed, for example, as an interference filter, in particular for example as a Bragg mirror.
  • the sensor device 10 should only attempt to measure the heart rate of the user when the housing 300 of the sensor device 10 is arranged on the skin of the user, so that useful light emitted by the first light emitter 110 and by the third light emitter 130 penetrates the skin can be irradiated by the user. If the housing 300 of the sensor device 10 is not arranged on the skin of the user, the first light emitter 110 and the third light emitter 130 should not emit useful light, since measurement of the heart rate is in any case not possible in this case. This results in a potentially interfering emission of useful light having a wavelength from the first spectral range is prevented by the not in operation sensor device ⁇ 10th In addition, this reduces energy consumption of the sensor device 10.
  • the sensor device 10 is designed for this purpose to know ⁇ to it, whether the housing 300 is coupled to the user's skin angeord- net.
  • the second light emitter 120 of the sensor device 10 is provided to light with a wavelength from the second
  • This second spectral range can be, for example, the infrared spectral range.
  • Light emitted by the second light emitter 120 with a wavelength from the second spectral range may also be referred to as a control light. If the housing 300 of the sensor sorvoriques 10 bears against the user's skin, will ⁇ least a part of the light emitted by the second light emitter 120 to control light or re ⁇ flexed in the user's skin and can reach the light detector 200th The light detector 200 detects the reaching to the light detector 200 and incident on the detector surface 210 of the light detector 200 control light.
  • the amount of the entering to light detector 200 control light is greater when the housing 300 of the sensor device 10 is disposed on the skin of the user than when the Ge ⁇ housing 300 of the sensor device 10 is not located on the skin of the user.
  • the sensor device 10 checks whether the amount of the control light detected by the light detector 200 exceeds a predetermined threshold.
  • the threshold is sized so that it is exceeded when the housing 300 of the sensor device 10 rests against the skin of the user.
  • the amount of the de ⁇ tekt striving by the light detector 200 ⁇ control light with a wavelength from the two ⁇ th spectral range exceeds the specified threshold is by means of the first light emitter 110 and the third light emitter 130 with useful light of a wavelength from the first spectral range to perform a measurement of the user's heart rate according to the described method of reflective photoplethysmography.
  • the Detector surface 210 of the light detector 200 is not fully ⁇ constantly.
  • a central region 212 of the detector surface 210 is not covered by the filter 220.
  • the center region 212 of the detector surface 210 is from a through The filter 220 covered region 211 of the detector surface 210 bounded.
  • the region of the detector surface 210 that is not covered by the filter 220 could also be an edge region or a differently shaped part of the detector surface 210.
  • the filter 220 may cover, for example, between 60% and 95% of the detector surface 210 of the light detector 200, insbeson ⁇ particular, for example, between 80% and 90% of the detector surface 210. The non then goes through the filter 220 uncovered part of the detector surface 210 between 5 % and 40% of the area of detector ⁇ 210, in particular between 10% and 20% of the goal area Detek ⁇ 210th
  • the non-covered by the filter 220 the area of Detek- door surface 210 of the light detector 200 is enough to detect 120 emitted from the two ⁇ th light emitter and reflected on or in the skin of the user control light having a wavelength from the second spectral range and such an arrangement of the housing 300 of the sensor device 10 to recognize the skin of the user.
  • the area of the detector surface 210 of the light detector 200 not covered by the filter 220 is small enough to prevent excessive interference of the first wavelength spectral wavelength useful light detection by the second wavelength spectral wavelength light propagating to the light detector 200 , This is particularly the case when the non-covered by the filter 220 the area of the detector surface 210 of the central region 212 of the Detektorflä ⁇ surface 210 of the light detector 200th
  • the light detector 200 It is possible to form the light detector 200 so that the area covered by the filter 220 portion 211 of the detector surface 210 and not covered by the filter 220. With ⁇ ten Scheme 212 of the detector surface 210 can be read out separately. This can be achieved for example in the ⁇ that the covered area 211 and the middle area 212 of the detector surface 210 of the light detector 200 is connected to ge ⁇ separated contact electrodes of the light detector 200 are.
  • the light detector 200 it is possible to perform the detection of the Nutzlichts with a wavelength from the first spectral range only with the covered by the filter 220 area 211 of the detector surface 210 of the light detector 200, whereby a disturbance of the measurement through the on interfering light having a wavelength from the second spectral range incident on the center region 212 of the detector surface 210 covered by the filter 220 is avoided.
  • the detection of the control light having a wavelength from the second spectral range can take place with the central region 212 of the detector surface 210 of the light detector 200 not covered by the filter 220.
  • the housing 300 of the sensor device 10 is in the state shown in FIG. 1, in a first chamber 310, a second Kam ⁇ mer 320 and with a third chamber 330.
  • the second chamber 320 is arranged between the first chamber 310 and the third chamber 330.
  • the chambers 310, 320, 330 are optically separated from one another by walls of the housing 300 such that no light can travel directly from one of the chambers 310, 320, 330 into one of the other chambers 310, 320, 330.
  • the first light emitter 110 and the second light emitter 120 are disposed in the first chamber 310 of the housing 300.
  • the light detector 200 is disposed in the second chamber 320 of the housing 300.
  • the third light emitter 130 is disposed in the third chamber 330. If the third light emitter 130 is omitted, then the third chamber 330 of the housing 300 can be omitted.
  • the arrangement of the light emitters 110, 120, 130 and light detector 200 in optically separate chambers 310, 320, 330 of the housing 300 is achieved that from the light emitters 110, 120, 130 emitted light not to di ⁇ rektem way, ie without previous reflection on or in the skin of the user, can get to the light detector 200. Directly to the light detector 200 passing light would otherwise, reduce the accuracy of the measurement made by the sensor device 10.

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Abstract

Eine Sensorvorrichtung umfasst einen ersten Lichtemitter zur Emission von Licht mit einer Wellenlänge aus einem ersten Spektralbereich, einen zweiten Lichtemitter zur Emission von Licht mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spektralbereich und einen Lichtdetektor mit einer Detektorfläche. An der Detektorfläche ist ein Filter angeordnet, der dazu ausgebildet ist, Licht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich herauszufiltern. Der Filter deckt die Detektorfläche aber nicht vollständig ab.

Description

SENSORVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER
SENSORVORRICHTUNG
BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung so¬ wie in Verfahren zum Betreiben einer Sensorvorrichtung.
Die Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2016 109 710.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Sensorvorrichtungen zur Erfassung gesundheits- und fitnessrelevanter Daten sind aus dem Stand der Technik bekannt. Solche Sensorvorrichtungen können beispielsweise in Armbanduhren integriert werden. Bei derartigen Sensorvorrichtungen ist es bekannt, eine Herzfrequenz (Pulsfrequenz) optisch nach dem Verfahren der reflektiven Photoplethysmografie zu messen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Sensorvorrichtung bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben einer Sensorvorrichtung anzugeben. Diese Aufgaben werden durch eine Sensorvorrichtung und durch ein Verfahren zum Betreiben einer Sensorvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
Eine Sensorvorrichtung umfasst einen ersten Lichtemitter zur Emission von Licht mit einer Wellenlänge aus einem ersten Spektralbereich, einen zweiten Lichtemitter zur Emission von Licht mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spektralbereich und einen Lichtdetektor mit einer Detektorfläche. Dabei ist an der Detektorfläche ein Filter angeordnet, der dazu ausge¬ bildet ist, Licht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten
Spektralbereich herauszufiltern . Der Filter deckt die Detektorfläche dabei nicht vollständig ab. Bei dieser Sensorvorrichtung kann das von dem ersten
Lichtemitter emittierte Licht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich als Nutzlicht zur Messung einer ge- sundheits- oder fitnessrelevanten Größe eines Anwenders der Sensorvorrichtung dienen. Dieses durch den ersten Lichtemitter emittierte Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich kann mittels des Lichtdetektors erfasst wer¬ den. Der an der Detektorfläche des Lichtdetektors angeordnete Filter kann dabei störendes Licht anderer Wellenlängenberei- che, insbesondere Störlicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich, herausfiltern, um dadurch die Signalqualität des mittels des Lichtdetektors erfassten Messsig¬ nals zu erhöhen. Das durch den zweiten Lichtemitter dieser Sensorvorrichtung emittierbare Licht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich kann als Kontrolllicht zur Durchführung einer zusätzlichen Mess- oder Kontrollfunktion der Sensorvorrichtung dienen. Beispielsweise kann anhand einer Reflexion des durch den zweiten Lichtemitter emittierten Kontrolllichts festgestellt werden, dass die Sensorvorrichtung an der Haut des Anwenders der Sensorvorrichtung anliegt und somit mit ei¬ ner Messung der gesundheits- oder fitnessrelevanten Daten begonnen werden kann.
Ein besonderer Vorteil der Sensorvorrichtung besteht darin, dass auch das durch den zweiten Lichtemitter emittierte Kontrolllicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbe¬ reich mittels des Lichtdetektors erfasst werden kann. Dies wird dadurch ermöglicht, dass der an der Detektorfläche ange¬ ordnete Filter die Detektorfläche des Lichtdetektors nicht vollständig abdeckt. Dadurch wird vorteilhafterweise einer¬ seits eine ausreichende Abschirmung von die Detektion des Nutzlichts störendem Störlicht erreicht, andererseits aber eine Detektion des Kontrolllichts ermöglicht. Hierdurch kommt die Sensorvorrichtung vorteilhafterweise mit nur einem Licht¬ detektor aus. Dadurch kann die Sensorvorrichtung vorteilhaf- terweise besonders kompakt und kostengünstig ausgebildet sein .
In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist ein Mit- tenbereich der Detektorfläche nicht durch den Filter abgedeckt. Vorteilhafterweise wird dadurch erreicht, dass Randbe¬ reiche der Detektorfläche durch den Filter abgedeckt sind. Da eine Detektion des Nutzlichts störendes Störlicht im Wesent¬ lichen aus seitlicher Richtung auf den Lichtdetektor und dadurch auf Randbereiche der Detektorfläche trifft, wird durch die Abdeckung der Randbereiche der Detektorfläche durch den Filter eine wirksame Unterdrückung des Störlichts er¬ reicht. Von dem zweiten Lichtemitter der Sensorvorrichtung emittiertes Kontrolllicht mit einer Wellenlänge aus dem zwei- ten Spektralbereich kann dagegen vorteilhafterweise im nicht durch den Filter abgedeckten Mittenbereich der Detektorfläche detektiert werden.
In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung deckt der Fil- ter zwischen 60% und 95% der Detektorfläche ab, insbesondere zwischen 80% und 90%. Dies bedeutet, dass der nicht durch den Filter abdeckte Teil der Detektorfläche einen Anteil von 5~6 bis 40%, insbesondere von 10% bis 20%, der Detektorfläche ausmachen kann. Es hat sich gezeigt, dass eine Abdeckung ei- nes derartigen Flächenanteils der Detektorfläche mittels des Filters einen guten Kompromiss zwischen einer wirksamen Filterung von Störlicht und der Ermöglichung einer Detektion von Kontrolllicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektral¬ bereich darstellt.
In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist der Filter als Interferenzfilter ausgebildet, insbesondere als Bragg- Spiegel. Vorteilhafterweise kann der Filter dadurch eine hohe Wellenlängenselektivität und eine hohe Filterleistung aufwei- sen. Außerdem lässt sich der Filter dadurch vorteilhafterweise auf einfache, kostengünstige und reproduzierbare Weise durch etablierte Standardprozesse herstellen. In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist der zweite Spektralbereich der infrarote Spektralbereich. Vorteilhafterweise ist durch den zweiten Lichtemitter der Sensorvorrichtung emittiertes Kontrolllicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich dadurch nicht sichtbar und für einen Anwender der Sensorvorrichtung nicht störend.
In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist der erste Spektralbereich der Wellenlängenbereich von 520 nm bis 570 nm. Von dem ersten Lichtemitter der Sensorvorrichtung emittiertes Nutzlicht weist damit eine Wellenlänge aus dem Wel¬ lenlängenbereich von 520 nm bis 570 nm auf, also eine Wellenlänge aus dem grünen Spektrum. Vorteilhafterweise eignet sich Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus diesem Wellenlängenbe¬ reich besonders gut zur Erfassung gesundheits- und fitnessre¬ levanter Parameter, da solches Licht durch im menschlichen Blut enthaltenes Hämoglobin stark absorbiert wird.
In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung weist diese einen dritten Lichtemitter zur Emission von Licht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich auf. Vorteilhaf¬ terweise wird es dadurch ermöglicht, von dem ersten
Lichtemitter und von dem dritten Lichtemitter emittiertes Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbe¬ reich aus unterschiedlichen Richtungen auf die Haut eines Anwenders der Sensorvorrichtung zu strahlen, wodurch sich eine besonders hohe Messgenauigkeit ergeben kann.
In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist der Lichtdetektor zwischen dem ersten Lichtemitter und dem dritten Lichtemitter angeordnet. Vorteilhafterweise wird es dadurch ermöglicht, von dem ersten Lichtemitter und von dem dritten Lichtemitter emittiertes Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich aus unterschiedlichen Richtungen auf und in die Haut eines Anwenders der Sensorvorrichtung zu strahlen und reflektiertes Nutzlicht jeweils mittels des Lichtdetektors zu erfassen. Dadurch kann die Sensorvorrich- tung vorteilhafterweise eine besonders hohe Messgenauigkeit aufweisen .
In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist der erste Lichtemitter als Leuchtdiodenchip ausgebildet. Alternativ o- der zusätzlich ist der zweite Lichtemitter als Leuchtdiodenchip ausgebildet. Vorteilhafterweise können der erste
Lichtemitter und/oder der zweite Lichtemitter dadurch sehr kompakt ausgebildet und kostengünstig erhältlich sein.
In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist der Lichtdetektor als Photodetektor ausgebildet, insbesondere als Pho¬ todiode. Vorteilhafterweise kann der Lichtdetektor dadurch kompakt ausgebildet und kostengünstig erhältlich sein.
In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung können der durch den Filter abgedeckte Teil der Detektorfläche und der nicht durch den Filter abgedeckte Teil der Detektorfläche des Lichtdetektors getrennt ausgelesen werden. Dies kann bei- spielsweise dadurch erreicht werden, dass der abgedeckte Teil und der nicht abgedeckte Teil der Detektorfläche mit getrenn¬ ten Elektroden des Lichtdetektors verbunden sind. Vorteilhaf¬ terweise ermöglicht der Lichtdetektor dadurch eine Messung mit besonders hoher Genauigkeit. Dabei reduziert insbesondere auf den nicht abgedeckten Teil der Detektorfläche auftreffen¬ des Störlicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektral¬ bereich nicht die Genauigkeit der Detektion von Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich über den durch den Filter abgedeckten Teil der Detektorfläche.
In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung weist diese ein Gehäuse auf. Dabei sind der erste Lichtemitter und der zweite Lichtemitter in einer ersten Kammer des Gehäuses angeordnet. Der Lichtdetektor ist in einer von der ersten Kammer optisch getrennten zweiten Kammer des Gehäuses angeordnet.
Vorteilhafterweise wird dadurch verhindert, dass von dem ers¬ ten Lichtemitter emittiertes Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich und/oder von dem zweiten Lichtemitter emittiertes Kontrolllicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich auf direktem Weg zu dem
Lichtdetektor gelangt, ohne vorher an oder in der Haut eines Anwenders der Sensorvorrichtung reflektiert worden zu sein. Dadurch erhöht sich vorteilhafterweise die Messgenauigkeit der Sensorvorrichtung.
In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist diese zur Messung einer Herzfrequenz nach dem Verfahren der reflektiven Photoplethysmografie ausgebildet. Dabei kann von dem ersten Lichtemitter der Sensorvorrichtung emittiertes Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich zur Ermittlung der Herzfrequenz dienen. Von dem zweiten Lichtemitter der Sensorvorrichtung emittiertes Kontrolllicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich kann dazu dienen, zu erfassen, ob die Sensorvorrichtung an der Haut eines Anwenders anliegt und mit einer Erfassung der Herzfrequenz begonnen werden kann. Vorteilhafterweise ermöglicht die Sensor¬ vorrichtung die Bereitstellung beider Funktionalitäten mit nur einem Lichtdetektor.
Ein Verfahren zum Betreiben einer Sensorvorrichtung der vorgenannten Art umfasst Schritte zum Aussenden von Licht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich mittels des zweiten Lichtemitters, zum Prüfen, ob eine Menge von dem
Lichtdetektor detektierten Lichts mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich einen festgelegten Schwellwert überschreitet, und zum Aussenden von Licht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich mittels des ersten
Lichtemitters, falls die Prüfung zu einem positiven Ergebnis geführt hat.
Vorteilhafterweise ermöglicht es dieses Verfahren, die Erfas¬ sung von fitness- oder gesundheitsrelevanten Daten mittels der Sensorvorrichtung nur dann durchzuführen, wenn die Sensorvorrichtung messbereit an der Haut eines Anwenders der Sensorvorrichtung anliegt. Andernfalls wird möglicherweise sichtbares und dadurch störendes Licht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich nicht emittiert. Zusätzlich wird dadurch vorteilhafterweise ein unnötiger Energieverbrauch vermieden. Die Erkennung des Anliegens der Sensorvorrichtung an der Haut des Anwenders erfolgt bei diesem Verfahren unter Verwendung von Licht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbe¬ reich. Dieses Licht kann nicht-sichtbares Licht sein, das für einen Anwender der Sensorvorrichtung nicht störend ist.
Das Verfahren nutzt die Erkenntnis, dass von dem zweiten Lichtemitter der Sensorvorrichtung emittiertes Kontrolllicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich nur dann in einer den festgelegten Schwellwert überschreitenden Menge zu dem Lichtdetektor gelangt, wenn die Sensorvorrichtung an der Haut eines Anwenders der Sensorvorrichtung anliegt. In diesem Fall wird von dem zweiten Lichtemitter der Sensorvorrichtung emittiertes Kontrolllicht an der Haut des Anwenders reflektiert und kann zu dem Lichtdetektor gelangen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zur Messung einer Herzfrequenz nach dem Verfahren der reflektiven Photoplethysmografie, falls die Prü¬ fung zu einem positiven Ergebnis geführt hat. Dabei umfasst die Messung das Aussenden von Licht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich. Der erste Spektralbereich kann in diesem Fall beispielsweise der Wellenlängenbereich von 520 nm bis 570 nm sein, also der sichtbare, grüne Spektralbereich. Vorteilhafterweise wird durch das Verfahren sichergestellt, dass dieses sichtbare Licht nur dann ausgesandt wird, wenn die Sensorvorrichtung an der Haut des Anwenders der Sensorvorrichtung anliegt und das durch den ersten Lichtemitter emittierte Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich nicht zu einer Störung des Anwenders führt.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigt in schematisierter Darstellung Fig. 1 eine Aufsicht auf eine Sensorvorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine stark schematisierte Aufsicht auf eine Sen¬ sorvorrichtung 10. Die Sensorvorrichtung 10 ist dazu vorgesehen, gesundheits- oder fitnessrelevante Daten einer Person zu ermitteln, die im Folgenden als Anwender der Sensorvorrichtung bezeichnet wird.
Im dargestellten Beispiel ist die Sensorvorrichtung 10 dazu vorgesehen, eine Herzfrequenz des Anwenders optisch mittels des Verfahrens der reflektiven Photoplethysmografie zu be¬ stimmen. Die Herzfrequenz kann auch als Pulsfrequenz bezeichnet werden. Bei dem Verfahren der reflektiven Photoplethysmo- grafie wird eine herzschlagabhängige Änderung des Volumens von Blutgefäßen in der Haut des Anwenders detektiert. In obe- re Hautschichten des Anwenders eingestrahltes Licht wird in der Haut gestreut und absorbiert. Einen starken Absorber bil¬ det dabei im Blut des Anwenders enthaltenes Hämoglobin. Durch die herzschlagabhängige Änderung des Volumens der Blutgefäße in der Haut des Anwenders ändert sich die Streuung des in die oberen Hautschichten des Probanden eingestrahlten Lichts ebenfalls herzschlagabhängig, was durch die Sensorvorrichtung 10 detektiert wird.
Die Sensorvorrichtung 10 kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, an einem Handgelenk des Anwenders angeordnet zu werden. Die Sensorvorrichtung 10 kann beispielsweise in eine Uhr integriert sein.
Die Sensorvorrichtung 10 weist ein Gehäuse 300 auf. Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf eine Oberseite des Gehäuses 300. Zur Messung einer Herzfrequenz mittels der Sensorvorrichtung 10 muss das Gehäuse 300 der Sensorvorrichtung 10 so an der Haut des Anwenders angeordnet werden, dass die Oberseite des Ge- häuses 300 der Haut zugewandt ist. An der Oberseite des Ge¬ häuses 300 kann eine in Fig. 1 nicht dargestellte Abdeckung angeordnet sein. Falls eine solche Abdeckung vorhanden ist, so ist diese zweckmäßigerweise zumindest abschnittsweise transparent ausgebildet.
In einem Innenraum des Gehäuses 300 sind ein erster
Lichtemitter 110, ein zweiter Lichtemitter 120, ein dritter Lichtemitter 130 und ein Lichtdetektor 200 angeordnet. Der erste Lichtemitter 110, der zweite Lichtemitter 120 und der dritte Lichtemitter 130 können jeweils beispielsweise als Leuchtdiodenchips ausgebildet sein. Der Lichtdetektor 200 kann als Photodetektor ausgebildet sein, insbesondere bei¬ spielsweise als Photodiode.
Der erste Lichtemitter 110 ist dazu ausgebildet, Licht mit einer Wellenlänge aus einem ersten Spektralbereich zu emittieren. Das durch den ersten Lichtemitter 110 emittierte Licht kann als Nutzlicht bezeichnet werden. Der erste Spekt- ralbereich kann beispielsweise der Wellenlängenbereich von
520 nm bis 570 nm sein. In diesem Fall ist das durch den ersten Lichtemitter 110 emittierte Nutzlicht sichtbar und weist eine grüne Farbe auf. Zur Messung einer Herzfrequenz wird von der Sensorvorrichtung 10 durch den ersten Lichtemitter 110 emittiertes Nutzlicht in obere Hautschichten der Haut des Anwenders der Sensorvorrichtung 10 eingestrahlt. Ein pulsabhängig variierender Teil dieses Lichts wird in der Haut des Anwenders reflektiert und kann zu einer Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 ge¬ langen. Der Lichtdetektor 200 ist dazu ausgebildet, das in der Haut des Anwenders reflektierte und auf die Detektorflä¬ che 210 treffende Nutzlicht zu detektieren. Aus der pulsfre¬ quenzabhängigen Variation der Lichtmenge des auf die Detek- torfläche 210 auftreffenden Nutzlichts kann die Pulsfrequenz des Anwenders bestimmt werden. Der dritte Lichtemitter 130 ist ebenfalls dazu ausgebildet, Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbe¬ reich zu emittieren. Die Wellenlänge des durch den dritten Lichtemitter 130 emittierbaren Lichts kann der Wellenlänge des durch den ersten Lichtemitter 110 emittierbaren Lichts entsprechen. Auch das durch den dritten Lichtemitter 130 emittierte Nutzlicht wird in obere Hautschichten der Haut des Anwenders eingestrahlt, dort pulsfrequenzabhängig reflektiert und anschließend mittels des Lichtdetektors 200 detektiert.
Der erste Lichtemitter 110 und der dritte Lichtemitter 130 sind voneinander beabstandet angeordnet. Dadurch werden das durch den ersten Lichtemitter 110 emittierte Nutzlicht und das durch den dritten Lichtemitter 130 emittierte Nutzlicht aus unterschiedlichen Richtungen in die Haut des Anwenders eingestrahlt und in unterschiedlichen Abschnitten der Haut reflektiert, bevor es zu dem Lichtdetektor 200 gelangt. Hier¬ durch erfasst die durch die Sensorvorrichtung 10 vorgenommene Messung einen größeren Teil der Haut des Anwenders, wodurch die Genauigkeit der durch die Sensorvorrichtung 10 vorgenommenen Messung sich erhöhen kann. Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn sich der Lichtdetektor 200, wie im Beispiel der Fig. 1 dargestellt, zwischen dem ersten Lichtemitter 110 und dem dritten Lichtemitter 130 befindet. In einer vereinfachten Ausführungsform kann der dritte Lichtemitter 130 aber auch entfallen .
Auf die Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 treffendes Umgebungslicht könnte Messartefakte bewirken und dadurch die Genauigkeit der durch die Sensorvorrichtung 10 vorgenommenen Bestimmung der Herzfrequenz des Anwenders reduzieren. Insbesondere Licht mit einer Wellenlänge aus dem infraroten Spekt¬ ralbereich wird in menschlicher Haut nur in geringem Maße absorbiert und kann dadurch durch die Haut des Anwenders bis zu dem Lichtdetektor 200 vordringen.
Um durch Umgebungslicht bewirkte Messartefakte zu reduzieren, ist an der Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 ein Fil- ter 220 angeordnet. Der Filter 220 ist dazu ausgebildet, Licht mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spektralbereich herauszufiltern . Der zweite Spektralbereich kann dabei beispielsweise der infrarote Spektralbereich sein. Der Filter 220 verhindert, dass bis zu dem Lichtdetektor 200 vordringen¬ des Störlicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektral¬ bereich, beispielsweise Umgebungslicht, durch den Lichtdetek¬ tor 200 detektiert wird. Der Filter 220 kann beispielsweise als Interferenzfilter ausgebildet sein, insbesondere beispielsweise als Bragg-Spiegel.
Die Sensorvorrichtung 10 soll den Versuch einer Messung der Herzfrequenz des Anwenders nur dann durchführen, wenn das Ge- häuse 300 der Sensorvorrichtung 10 an der Haut des Anwenders angeordnet ist, sodass von dem ersten Lichtemitter 110 und von dem dritten Lichtemitter 130 emittiertes Nutzlicht in die Haut des Anwenders eingestrahlt werden kann. Wenn das Gehäuse 300 der Sensorvorrichtung 10 nicht an der Haut des Anwenders angeordnet ist, sollen der erste Lichtemitter 110 und der dritte Lichtemitter 130 kein Nutzlicht emittieren, da in diesem Fall eine Messung der Herzfrequenz ohnehin nicht möglich ist. Hierdurch wird eine möglicherweise störende Abstrahlung von Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektral- bereich durch die sich nicht im Betrieb befindliche Sensor¬ vorrichtung 10 verhindert. Außerdem wird hierdurch ein Energieverbrauch der Sensorvorrichtung 10 reduziert. Die Sensorvorrichtung 10 ist zu diesem Zweck dazu ausgebildet, zu er¬ kennen, ob das Gehäuse 300 an der Haut des Anwenders angeord- net ist.
Der zweite Lichtemitter 120 der Sensorvorrichtung 10 ist dazu vorgesehen, Licht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten
Spektralbereich zu emittieren. Dieser zweite Spektralbereich kann beispielsweise der infrarote Spektralbereich sein. Durch den zweiten Lichtemitter 120 emittiertes Licht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich kann auch als Kontrolllicht bezeichnet werden. Falls das Gehäuse 300 der Sen- sorvorrichtung 10 an der Haut des Anwenders anliegt, wird zu¬ mindest ein Teil des durch den zweiten Lichtemitter 120 emittierten Kontrolllichts an oder in der Haut des Anwenders re¬ flektiert und kann zu dem Lichtdetektor 200 gelangen. Der Lichtdetektor 200 detektiert das zu dem Lichtdetektor 200 gelangende und auf die Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 auftreffende Kontrolllicht.
Die Menge des zu dem Lichtdetektor 200 gelangenden Kontrolllichts ist größer, wenn das Gehäuse 300 der Sensorvorrichtung 10 an der Haut des Anwenders angeordnet ist, als wenn das Ge¬ häuse 300 der Sensorvorrichtung 10 nicht an der Haut des Anwenders angeordnet ist. Die Sensorvorrichtung 10 prüft, ob die Menge des von dem Lichtdetektor 200 detektierten Kontrolllichts einen festgelegten Schwellwert überschreitet. Der Schwellwert ist so bemessen, dass er überschritten wird, wenn das Gehäuse 300 der Sensorvorrichtung 10 an der Haut des Anwenders anliegt. Nur, falls diese Prüfung zu einem positiven Ergebnis führt, die Menge des von dem Lichtdetektor 200 de¬ tektierten Kontrolllichts mit einer Wellenlänge aus dem zwei¬ ten Spektralbereich den festgelegten Schwellwert also überschreitet, wird mittels des ersten Lichtemitters 110 und des dritten Lichtemitters 130 Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich ausgesandt, um eine Messung der Herzfrequenz des Anwenders nach dem beschriebenen Verfahren der reflektiven Photoplethysmografie durchzuführen.
Um es dem Lichtdetektor 200 trotz des auf der Detektorfläche 210 angeordneten Filters 220 zu ermöglichen, von dem zweiten Lichtemitter 120 ausgesandtes und an oder in der Haut des An¬ wenders reflektiertes Kontrolllicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich zu detektieren, deckt der Filter 220 die Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 nicht voll¬ ständig ab.
Im dargestellten Beispiel ist ein Mittenbereich 212 der Detektorfläche 210 nicht durch den Filter 220 abgedeckt. Der Mittenbereich 212 der Detektorfläche 210 ist von einem durch den Filter 220 abgedeckten Bereich 211 der Detektorfläche 210 umgrenzt. Der nicht durch den Filter 220 abgedeckte Bereich der Detektorfläche 210 könnte aber auch ein Randbereich oder ein anders gestalteter Teil der Detektorfläche 210 sein.
Der Filter 220 kann beispielsweise zwischen 60% und 95% der Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 abdecken, insbeson¬ dere beispielsweise zwischen 80% und 90% der Detektorfläche 210. Der nicht durch den Filter 220 abgedeckte Teil der De- tektorfläche 210 macht dann zwischen 5% und 40% der Detektor¬ fläche 210 aus, insbesondere zwischen 10% und 20% der Detek¬ torfläche 210.
Der nicht durch den Filter 220 abgedeckte Bereich der Detek- torfläche 210 des Lichtdetektors 200 genügt, um von dem zwei¬ ten Lichtemitter 120 emittiertes und an oder in der Haut des Anwenders reflektiertes Kontrolllicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich zu detektieren und so eine Anordnung des Gehäuses 300 der Sensorvorrichtung 10 an der Haut des Anwenders zu erkennen. Gleichzeitig ist der nicht durch den Filter 220 abgedeckte Bereich der Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 klein genug, um eine übermäßige Störung der Detektion von Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich durch zu dem Lichtdetektor 200 vordringendes Störlicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich zu verhindern. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der nicht durch den Filter 220 abgedeckte Bereich der Detektorfläche 210 der Mittenbereich 212 der Detektorflä¬ che 210 des Lichtdetektors 200 ist.
Es ist möglich, den Lichtdetektor 200 so auszubilden, dass der durch den Filter 220 abgedeckte Bereich 211 der Detektorfläche 210 und der nicht durch den Filter 220 abgedeckte Mit¬ tenbereich 212 der Detektorfläche 210 getrennt ausgelesen werden können. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht wer¬ den, dass der abgedeckte Bereich 211 und der Mittenbereich 212 der Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 mit ge¬ trennten Kontaktelektroden des Lichtdetektors 200 verbunden sind. Bei dieser Ausgestaltung des Lichtdetektors 200 ist es möglich, die Detektion des Nutzlichts mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich nur mit dem durch den Filter 220 abgedeckten Bereich 211 der Detektorfläche 210 des Licht- detektors 200 durchzuführen, wodurch eine Störung der Messung durch auf den nicht durch den Filter 220 abgedeckten Mittenbereich 212 der Detektorfläche 210 auftreffendes Störlicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich vermieden wird. Die Detektion des Kontrolllichts mit einer Wellen- länge aus dem zweiten Spektralbereich kann in dieser Variante mit dem nicht durch den Filter 220 abgedeckten Mittenbereich 212 der Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 erfolgen.
Das Gehäuse 300 der Sensorvorrichtung 10 ist in dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel in eine erste Kammer 310, eine zweite Kam¬ mer 320 und eine dritte Kammer 330 unterteilt. Dabei ist die zweite Kammer 320 zwischen der ersten Kammer 310 und der dritten Kammer 330 angeordnet. Die Kammern 310, 320, 330 sind durch Wandungen des Gehäuses 300 optisch derart voneinander getrennt, dass kein Licht auf direktem Weg von einer der Kammern 310, 320, 330 in eine der anderen Kammern 310, 320, 330 gelangen kann.
Der erste Lichtemitter 110 und der zweite Lichtemitter 120 sind in der ersten Kammer 310 des Gehäuses 300 angeordnet. Der Lichtdetektor 200 ist in der zweiten Kammer 320 des Gehäuses 300 angeordnet. Der dritte Lichtemitter 130 ist in der dritten Kammer 330 angeordnet. Falls der dritte Lichtemitter 130 entfällt, so kann auch die dritte Kammer 330 des Gehäuses 300 entfallen.
Durch die Anordnung der Lichtemitter 110, 120, 130 und des Lichtdetektors 200 in optisch voneinander getrennten Kammern 310, 320, 330 des Gehäuses 300 wird erreicht, dass von den Lichtemittern 110, 120, 130 emittiertes Licht nicht auf di¬ rektem Weg, also ohne vorherige Reflexion an oder in der Haut des Anwenders, zu dem Lichtdetektor 200 gelangen kann. Auf direktem Weg zu dem Lichtdetektor 200 gelangendes Licht würde andernfalls die Genauigkeit der durch die Sensorvorrichtung 10 durchgeführten Messung reduzieren.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbei- spiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Er¬ findung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Sensorvorrichtung 110 erster Lichtemitter
120 zweiter Lichtemitter
130 dritter Lichtemitter
200 Lichtdetektor
210 Detektorfläche
211 abgedeckter Bereich
212 Mittenbereich
220 Filter 300 Gehäuse
310 erste Kammer
320 zweite Kammer
330 dritte Kammer

Claims

PATENTA S PRUCHE
Sensorvorrichtung (10)
mit einem ersten Lichtemitter (110) zur Emission von Licht mit einer Wellenlänge aus einem ersten Spektralbe¬ reich,
einem zweiten Lichtemitter (120) zur Emission von Licht mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spektralbereich und einem Lichtdetektor (200) mit einer Detektorfläche (210) ,
wobei an der Detektorfläche (210) ein Filter (220) ange¬ ordnet ist, der dazu ausgebildet ist, Licht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich herauszufil- tern,
wobei der Filter (220) die Detektorfläche (210) nicht vollständig abdeckt.
Sensorvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1,
wobei ein Mittenbereich (212) der Detektorfläche (210) nicht durch den Filter (220) abgedeckt ist.
Sensorvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden An sprüche,
wobei der Filter (220) zwischen 60% und 95% der Detektor fläche (210) abdeckt, insbesondere zwischen 80% und 90%.
Sensorvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden An sprüche,
wobei der Filter (220) als Interferenzfilter ausgebildet ist, insbesondere als Bragg-Spiegel .
Sensorvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden An sprüche,
wobei der zweite Spektralbereich der infrarote Spektral¬ bereich ist.
6. Sensorvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Spektralbereich der Wellenlängenbereich von 520 nm bis 570 nm ist.
7. Sensorvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden An- Sprüche,
wobei die Sensorvorrichtung einen dritten Lichtemitter (130) zur Emission von Licht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich aufweist. 8. Sensorvorrichtung (10) gemäß Anspruch 7,
wobei der Lichtdetektor (200) zwischen dem ersten
Lichtemitter (110) und dem dritten Lichtemitter (130) angeordnet ist.
9. Sensorvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der erste Lichtemitter (110) als Leuchtdiodenchip ausgebildet ist und/oder der zweite Lichtemitter (120) als Leuchtdiodenchip ausgebildet ist.
10. Sensorvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Lichtdetektor (200) als Photodetektor ausgebildet ist, insbesondere als Photodiode.
11. Sensorvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der durch den Filter (220) abgedeckte Teil (211) der Detektorfläche (210) und der nicht durch den Filter (220) abgedeckte Teil (212) der Detektorfläche (210) ge¬ trennt ausgelesen werden können.
12. Sensorvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Sensorvorrichtung (10) ein Gehäuse (300) auf¬ weist,
wobei der erste Lichtemitter (110) und der zweite
Lichtemitter (120) in einer ersten Kammer (310) des Ge- häuses (300) angeordnet sind,
wobei der Lichtdetektor (200) in einer von der ersten Kammer (310) optisch getrennten zweiten Kammer (320) des Gehäuses (300) angeordnet ist.
13. Sensorvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden An sprüche,
wobei die Sensorvorrichtung (10) zur Messung einer Herzfrequenz nach dem Verfahren der reflektiven Pho- toplethysmografie ausgebildet ist.
14. Verfahren zum Betreiben einer Sensorvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Aussenden von Licht mit einer Wellenlänge aus dem zwei ten Spektralbereich mittels des zweiten Lichtemitters (120) ;
- Prüfen, ob eine Menge von dem Lichtdetektor (200) de- tektierten Lichts mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich einen festgelegten Schwellwert überschreitet;
- Aussenden von Licht mit einer Wellenlänge aus dem ers¬ ten Spektralbereich mittels des ersten Lichtemitters (110), falls die Prüfung zu einem positiven Ergebnis ge¬ führt hat .
15. Verfahren gemäß Anspruch 14,
wobei das Verfahren den folgenden weiteren Schritt umfasst :
- Messung einer Herzfrequenz nach dem Verfahren der reflektiven Photoplethysmografie, falls die Prüfung zu ei nem positiven Ergebnis geführt hat,
wobei die Messung das Aussenden von Licht mit einer Wel lenlänge aus dem ersten Spektralbereich umfasst.
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