WO2023131365A1 - Measurement recorder for measurement of an optically measurable, dynamic variable, more particularly of a pulse, and system and method for measurement and evaluation of a pulse or of an optically measurable, dynamic variable - Google Patents

Measurement recorder for measurement of an optically measurable, dynamic variable, more particularly of a pulse, and system and method for measurement and evaluation of a pulse or of an optically measurable, dynamic variable Download PDF

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Reinhard Beise
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Definitions

  • Sensor for measuring an optically measurable, dynamic variable, in particular a pulse and system and method for measuring and evaluating a pulse or an optically measurable, dynamic variable
  • the invention relates to a measuring sensor for measuring an optically measurable, dynamic variable, in particular a pulse, with an optical sensor for measuring the dynamic variable, with an energy source and with an output unit, which outputs or outputs a measurement signal corresponding to the measurement of the dynamic variable .
  • the invention also relates to a system for measuring and evaluating a pulse or an optically measurable, dynamic quantity with a computing unit comprising a camera and with such a sensor, as well as a method for measuring and evaluating a pulse or an optically measurable, dynamic quantity, wherein the evaluation is carried out by means of a computing unit comprising a camera.
  • DE 10 2015 116 044 A1 discloses a method and a device for quantifying a respiratory sinus arrhythmia, in which a heart rate curve is first measured and then the time interval between two heartbeats is determined and then the heart rate variability is quantified by an analysis in the phase domain . A more meaningful quantification is obtained if suitable coefficients are used in the quantification or the heart rate is interpolated.
  • Devices and methods for the optical transmission of data in free space are known, for example, from DE 102014008 405 A1, from DE 10 2018 124 339 A1, from US 2005/264694 A1 and from DE 20 2005 010 370 U1.
  • optical data exchange with mobile phones is also known, for example, from DE 20 2005 010 370 U1.
  • US 2013/0234850 A1 or US 2014/0275871 A1 also discloses the optical transmission of biometric data present as digital values in the form of digital signals, for example from a heart rate monitor, a heart rate monitor or the like to a mobile phone.
  • transmission takes place by means of electrotechnically generated waves or by means of radio or radio waves.
  • the invention is based in particular on the basic knowledge that by providing a measurement signal corresponding to the optically measurable, dynamic variable, which can then be made available to a computing unit via a camera for its own measurement, better values can be determined by the computing unit can.
  • a corresponding measuring sensor can also be optimized for the respective measurement in order to carry out optimal measurements, in contrast to a camera of a cell phone or other computing unit that can be used in as versatile a manner as possible.
  • a pulse sensor known per se or another sensor optimized for the respective measurement can be used for measuring. In the case of pulse sensors, these are, for example, known pulse sensors such as corresponding ear clips or finger readers.
  • a measuring sensor for measuring a pulse can combine with an optical sensor for measuring the Pulses, with an energy source and with an output unit, which outputs or can output a measurement signal corresponding to the measurement of the pulse, characterized in that the output unit comprises a light source for outputting an optical signal and the measuring sensor comprises a control unit connected to the optical sensor, which controls or can control the light source with the dynamics measured by the optical sensor in order to output the measurement signal corresponding to the measurement of the pulse.
  • a "pulse” can preferably be understood as describing the mechanical effects of the pressure and volume fluctuations caused by the systolic blood output from the heart on the immediate vicinity of the heart or their propagation to distant regions of the body through the vascular system, which may also be referred to as a pulse wave.
  • the pulse can denote both the frequency of the pressure surges that can be detected when counting the pulse, as well as their amplitude and course.
  • the pressure surges can, for example, be specified in number per minute and the course can also provide information about the pulse quality, such as a soft, weak or buzzing pulse.
  • the pulse develops as a wave with local time profiles of the pressure, the cross-sectional area and the volume flow or flow velocity.
  • the heart rate can be measured in different ways.
  • a practically very simple, inexpensive and precise method of measuring the instantaneous value is the use of a pulse oximeter, which is clipped onto a finger and measures and displays the oxygen saturation in the blood in addition to the current pulse.
  • Other methods are the use of special heart rate measuring devices, which, depending on the version, also allow the pulse rate to be recorded over a longer period of time with automatic data recording.
  • Another simple and common method is manual measurement using a watch, counting the number of heartbeats per unit of time. Conversely, the time required for a specific number of pulse beats can also be read off the watch.
  • Heart rate is usually given in beats per minute. Again The state of the art, but also the present invention shows that the heart rate can also be measured with means that most people usually carry with them anyway, such as a smartphone.
  • the pulse relates in particular to the pulse of an animal.
  • the sensor is preferably used to measure the heart rate of a warm-blooded animal.
  • the present invention relates to use in a mammal or in a human.
  • a human could benefit greatly from the sensor according to the invention or from the measurement and evaluation method because, on the one hand, the pulse is checked much more frequently and more commonly in humans than in other animals.
  • the technology of the present invention can be combined with smartphones that are only used by humans, so that the invention is particularly suitable for measuring the heart rate of humans. It goes without saying, however, that the basic functionality of heart rate measurement can also be transferred to corresponding equipment in such a way that, for example, the heart rate of animals can be measured.
  • optically measurable, dynamic variables can also be correspondingly measured if they are not a pulse.
  • the “optical sensor” can be any device that can measure a pulse optically and emit a preferably electrical or electronic signal that follows the dynamics of the pulse.
  • optical sensors which are used to measure the pulse are already known from the prior art.
  • the optical sensor is part of a known pulse sensor.
  • a pulse sensor known per se can be used in this way. What just a well-known and recognized methodology for heart rate measurement. Since the heart rate is to be measured using a mobile phone in particular, an electrical connection of the heart rate sensor to the mobile phone or to the computing unit would also be conceivable, which ultimately corresponds to the use of the known heart rate sensors.
  • the use of a known pulse sensor is made possible with simultaneous output of the signal measured by the pulse sensor via an optical interface, which includes the camera or a mobile phone or other computing unit, to the mobile phone or to the computing unit.
  • the optical sensor or the pulse sensor can have its own light source, which radiates a constant light into the body, for example. Fluctuations caused by the pulse can then be detected with a suitable light-sensitive energy converter, such as a photo cell, and forwarded to the output unit or to the control unit.
  • a suitable light-sensitive energy converter such as a photo cell
  • the light source of the output unit is controlled with the dynamics measured by the optical sensor or the pulse sensor, it can be suggested to the mobile phone or the computing unit and the associated camera that the pulse or the other optical measurable dynamic variable can be captured by the camera.
  • the “output unit” can be any unit that is able to output a measurement signal corresponding to the measurement of the pulse.
  • the output can be both in the form of a digital and in the form of an analog output or both in the form of a digital and in the form of an analog signal.
  • the output unit comprises a light source, which emits an optical signal and is to be controlled with the dynamics measured by the optical sensor.
  • any luminous arrangement can be used as a light source, which can be controlled with a sufficiently high dynamic, ie with a dynamic corresponding to the pulse.
  • the light source can be realized by any type of electric lamp which can be controlled with a sufficiently high frequency in order to follow the dynamics corresponding to the pulse and which can emit a light signal which can be recorded by a camera. So if the human pulse is to be measured, it is actually sufficient if the lamp can be controlled at a frequency of up to 300 flashes of light per minute, i.e. up to 50 Hz.
  • the light source of the output unit is an IR light source.
  • an IR light source can be understood to mean a light source that emits infrared radiation, where IR is the abbreviation for infrared.
  • infrared radiation is electromagnetic radiation in the spectral range between visible light and longer-wave Terraherz radiation. This usually means light with a wavelength between 780 nm and 1 mm. This corresponds to a frequency range from 300 GHZ to 400 THZ.
  • the advantage of using an IR light source as a light source is that the infrared radiation is invisible to humans, so little or no interference is to be expected and common cameras, especially those on mobile phones, can still record the light.
  • IR sensors could possibly also be installed directly in mobile phones, which is the case with certain mobile phones anyway.
  • the light frequency of the light source is preferably selected in such a way that as many common cameras as possible, in particular in common cell phones, can measure light signals emitted by the light source.
  • the light source of the output unit can also be an LED.
  • An LED can preferably be understood as a light-emitting diode, which is preferably a semiconductor component that emits light when electric current flows in the forward direction. In the opposite direction, the LED blocks.
  • the electrical properties of the LED thus correspond to those of a diode.
  • the wavelength of the emitted light depends on the semiconductor material and the doping of the diode. The light can be visible to the human eye or it can be in the range of infrared or ultraviolet radiation.
  • LED is used for the light source, such a structural design can be particularly simple and is also particularly energy-efficient. It goes without saying that theoretically any other illuminant can also be used instead of LEDs, such as incandescent bulbs, energy-saving lamps, fluorescent tubes or halogen lamps, since all of them are able to emit corresponding optical signals.
  • Any structural and/or information technology unit can be used as a "control unit" which is capable of controlling a light source, in particular one of the aforementioned ones or the light source arranged in the measuring sensor, with the dynamics measured by the optical sensor and with a brightness variability that is sufficient for the present purpose, ie in particular with a brightness variability that can be adequately captured by a camera.
  • the light source can emit visible light on the one hand.
  • the light source can also emit light with a wavelength that is invisible to humans.
  • the light is then modulated with the dynamics measured by the optical sensor, which is preferably done by modulating the brightness, since such modulation compensates for any brightness fluctuations that are caused by the optically measurable dynamic variable or by the pulse and are actually directly from the camera could be detected corresponds.
  • the optically measurable variable expresses its dynamics in another optically measurable property, such as a wavelength fluctuation
  • the light source can preferably be modulated in a corresponding property, ie also in its wavelength.
  • dynamics can preferably be understood to mean the temporal behavior of a system.
  • a measurement can then also be carried out using conventional measuring devices that are already available, such as cameras, which are connected or can be connected to computing units such as those found in mobile phones, tablets, laptops or desktops, be tried.
  • a suitable overall constellation as already explained above, an attempt can also be made to carry out the measurement entirely with equipment already available on the market, which, however, as also already explained above, is currently not proving to be practicable in every case.
  • the pulse or the pulse wave refers to such an optically measurable variable that is measured by the sensor, converted in a suitable manner and then used to output a measurement signal, which can then be processed with conventionally available and inexpensive computing units.
  • the dynamics with which the light source is controlled by the control unit does not have to correspond exactly to the dynamics of the dynamic variable.
  • the change in the gradient of the measurement signal corresponds to the change in the gradient of the dynamic variable or the measured dynamics, while the amplitude or even the absolute value of the gradient is suitably selected according to the reaction time and the sensitivities of the camera.
  • the amplitude or even the absolute value of the gradient is suitably selected according to the reaction time and the sensitivities of the camera.
  • frequency components of the dynamics of the optically measurable dynamic variable or the measurement output by the optical sensor when controlling the light source if these are then carried out for the type of measurement or evaluation that is carried out with the measurement signal should, does not seem important.
  • the feature that the light source is or can be controlled with the dynamics measured by the optical sensor is to be understood in the sense that the control of the light source and thus the measurement signal emitted by it are essential for the measurement to be carried out Frequency or in its essential frequencies for the measurement to be carried out should follow the dynamics of the measured dynamics.
  • control unit controls or can control the light source within a predetermined measuring accuracy for the output of an analog signal.
  • a digital evaluation and analysis in the evaluation unit is possible, but it is then preferably at least a quasi-analog measurement signal. Otherwise, the measurement signal can also be passed through in analog form, even if digital parameters, for example digital control of an input of an otherwise analog operational amplifier, act digitally on the signal or to output the measurement signal.
  • an "analog signal” can be understood as a form of a signal with a continuous and uninterrupted course. Therefore, an analog signal can be described as a smooth function and it can be used to describe, for example, the temporally continuous progression of a physical variable, which in the present context is, for example, the pulse signal or the pulse wave.
  • the range of values of an analog signal is referred to as the dynamic range, which in general technical, physical or mathematical contexts describes the quotient of the maximum and minimum of a physical variable or function. In this way, a dynamic of the pulse can also be measured with the measuring sensor explained here.
  • a “digital signal” in the present context preferably describes a signal that is represented by discrete values and describes a development over time.
  • the digital signal can be formed from an analog signal that describes the time-continuous progression of a physical quantity.
  • An analogue signal can be converted into a digital signal by quantization and sampling, which takes place at defined points in time. Digital values are usually encoded as binary numbers. Their quantization is thus specified in bits.
  • the analog signal output by the control unit can also be converted into a digital signal if this is more suitable for further processing than the analog signal.
  • the control unit controls or can control the light source to output a measurement signal that follows the measurement within the framework of a specified measurement accuracy, since both digital and analog control are possible in this way, which is then transmitted as an analog measurement signal from the camera or other optical receiver can be recorded.
  • the signal can be processed, for example, with the control unit including a filter for filtering out unwanted frequencies of the pulse or the optically measurable, dynamic variable. Unwanted frequencies that are to be filtered out can be, for example, regularly recurring, exceptionally high signal peaks, which very unlikely can come from the dynamic variable itself and, for example, any external interference signals that have nothing to do with the pulse or any other variable to be measured optically . Likewise, very high-frequency signals can be filtered out if corresponding frequencies are irrelevant for an evaluation of the measurement result to be carried out subsequently.
  • the filter can also filter out certain phases or amplitudes from the signal which the optical sensor provides to the control unit.
  • the optical sensor can already have a filtering effect to a certain extent, since—naturally—the optical sensor cannot pass on its own properties of the signal, which the optical sensor picks up, to the control unit.
  • the filter of the control unit is preferably an electrical, electronic or even signal-processing filter, with which the signal sent from the optical sensor to the control unit is acted upon in a targeted manner.
  • the control unit can preferably cumulatively or alternatively comprise an amplifier.
  • the signal can then be intensified via the light source so that a camera or other optical measuring device can capture it better. Since every person is individual, the measurement can also be carried out individually. For example, the pulse could be measured differently by the optical sensor from person to person because, for example, blood movements cannot be recorded so well.
  • This signal can be amplified so that the measured signal, which is as weak as possible, is then forwarded as error-free and precisely as possible so that it can be captured by the camera.
  • the amplification of a signal in general is well known in the prior art.
  • an “amplifier” can be understood in particular as an electronic assembly with at least one active component, which processes an incoming analog signal in such a way that the output variable is greater than the input variable.
  • the output usually has to be able to deliver more power than the input absorbs.
  • the additional power is preferably taken from the energy source, ie for example a battery or a power pack.
  • the essential characteristic is the linearity, whereby this, as already explained above, is not of essential importance in the present case, since the transmission of the dynamics is important.
  • the control unit advantageously includes signal processing in order to be able to already clean up artifacts or also typical errors in the optically measurable, dynamic variable, such as individual pulses that are skipped.
  • the signal processing can be used here as an additional means to improve the signal, so that overall the pulse can then be output as a measurement signal and measured by the camera or another optical receiver with much greater accuracy.
  • the term "signal processing" can be understood to summarize all processing steps that have the aim of extracting information from a received or measured signal or information for transmission from an information source, i.e. the optical sensor in this case an information consumer, in this case the camera or another optical receiver.
  • the signal processing preferably prepares the measured signal for measuring the pulse for the corresponding transmission.
  • the components required for signal processing can be arranged, for example, in a case of a mobile phone or in a housing of the measuring sensor.
  • the necessary components can also be represented in the control unit and/or in the output unit or by components in which the control unit or the output unit are represented.
  • signal processing can be used to clean up errors from both analog and digital signals.
  • digital signal processing is advantageous, since very deep interventions in the signal are already carried out here, which then no longer have to be carried out by the processing unit.
  • drastic interventions of this kind really make sense if the type of evaluation to be carried out at the end is known within certain limits.
  • Digital signal processing also usually means that, through sufficient post-processing, the digital signals can again be converted into an analogue or quasi-analogue, i.e. for the subsequent camera, optical recording and computing units, such as those in mobile phones, tablets, laptops or other can be found on computers that can be used directly by private individuals, detectable signal must or should be generated, as has already been explained above as being advantageous.
  • the filter, the amplifier or the signal processing, parts thereof and/or functions thereof can be implemented analogously or digitally or using information technology.
  • the latter two will usually require analogization or quasi-analogization when generating the measurement signal or when controlling the light source, unless the results obtained via digital or IT process steps are used to control analog electronic assemblies or analog electrical assemblies, such as analog variable filters or analog operational amplifiers.
  • the output unit and the control unit can be implemented analogously or digitally or using information technology. Combinations of these are also possible here. It is also conceivable that the output unit and the control unit share common assemblies or information technology functionalities, that the output unit includes parts of the control unit or the entire control unit, or that the control unit includes parts of the output unit or the entire output unit.
  • the senor has an IR light source for interaction with the optical sensor.
  • An IR light source as a component of the sensor enables precise measurement under certain circumstances, since the influence of visible light is minimized and the penetration depth of longer wavelengths is greater, which is advantageous, for example, for x-raying body parts, such as is used for heart rate measurements, among other things.
  • the senor is designed as an ear clip or as a finger-rest sensor or includes such an arrangement, since in this case a device known per se is used to record the measurement, the one allows easy operation with very precise measurement.
  • the present measuring sensor can thus fall back on already known devices for measuring the pulse.
  • Other known devices for heart rate measurement that are not mentioned above could also be used in or with the measuring sensor.
  • the energy source comprises a battery, whereby energy supply can be provided as easily as possible and can be implemented in a known manner and, moreover, the energy source is not dependent on the connection to a power pack.
  • a rechargeable battery as the energy source could also be advantageous or the energy source could cumulatively or alternatively comprise a rechargeable battery which, in contrast to a battery, has rechargeable properties.
  • the energy source can also comprise an induction charging device, which can also be used to provide an energy supply that is simple and can be implemented in a known manner.
  • This energy source proves to be very advantageous, especially when using the measuring sensor with a mobile phone, since the batteries of mobile phones can usually also be charged inductively and therefore also have an inductive charging device directly. If necessary, a corresponding coupling can take place here.
  • Existing charging stations can then also be used for the measurement sensor explained here.
  • the energy source may cumulatively or alternatively comprise a light charging device. It goes without saying that all possibilities for converting light into electricity can be used here, such as for example by photovoltaics or photocells. This enables the sensor to be supplied with regenerative energy independently of other energy sources.
  • the energy source can in particular include combinations of the aforementioned specific energy supply options.
  • the term “camera” includes in particular any optical receiver that is able to capture the light or the electromagnetic radiation emitted by the light source of the output unit.
  • photocells or photodiodes or the like can be used in this regard.
  • the term “camera” includes cameras in the narrower sense, such as those on mobile phones, smart watches, tablets, laptops or other computers or even on game consoles and the like are installed or how they can be easily coupled with such devices via conventional interfaces.
  • the term that the computing unit includes a camera also refers to situations in which an external camera is connected to the computing unit via an electronic interface.
  • the measuring and evaluation system can preferably be used to measure the optically measurable variable, ie in particular the pulse, via the camera. This can be realized, for example, by pointing the camera at the size or at the body that carries the optically measurable size and then initializing a corresponding measurement by the processing unit, which is then evaluated accordingly by the processing unit can.
  • the sensor which can be designed to be optimized for its measurement task, for example measuring a pulse or another optically measurable variable, for example by including a pulse sensor that is known per se, for example by using a light source suitable for interacting with the optical sensor in an is arranged in a known or suitable manner in a spatial relationship to the optical sensor or by the optical sensor being optimized for its measurement task, the reliability of the measurement can be maximized since the measurements are not carried out with devices, ie with a camera or a light source , which in themselves are optimized for completely different purposes.
  • additional measures such as additional lighting
  • this can be, for example, switching on a light source, such as a light-emitting diode that can also be used as a flashlight, or another light source that can be electrically connected to the processing unit or controlled via the processing unit.
  • a light source such as a light-emitting diode that can also be used as a flashlight
  • another light source that can be electrically connected to the processing unit or controlled via the processing unit.
  • the reflected light, the transmitted light or the light emitted in response to this illumination of the body having the optically measurable size can then be appropriately captured by the camera.
  • a camera for example, is now integrated into most smartphones or mobile phones, so it is conceivable that a system could be used, for example can, which includes a mobile phone. Such a system could, for example, form a mobile phone with a corresponding cover. A case could then contain the sensor while the camera is provided by the mobile phone.
  • a light-emitting diode that can be used as a flashlight or a similar illuminant of the mobile phone can also be used as a light source for a photocell or similar of the energy source of the measuring sensor.
  • a method for measuring and evaluating a pulse can be developed, with the evaluation being carried out using a computing unit comprising a camera, characterized in that the pulse is measured by means of a sensor separate from the computing unit and, via an optical interface from the camera of the computing unit on the one hand and from a light source of the sensor on the other hand, a measurement signal corresponding to the measurement of the dynamic variable from the sensor is output to the computing unit.
  • a method for measuring and evaluating a optically measurable, dynamic variable with the evaluation being carried out by means of the computing unit comprising the camera, characterized in that the dynamic variable is measured by means of a sensor separate from the computing unit and via an optical interface from the camera of the computing unit on the one hand and from a light source of the sensor on the other a measurement signal corresponding to the measurement of the dynamic variable is output from the measurement sensor to the computing unit.
  • a “processing unit” can preferably be understood as a device that processes data using programmable calculation rules.
  • a computing unit could thus be a computer, a laptop, a tablet PC, a smartwatch or a smartphone or a mobile phone, for example. It goes without saying that other arithmetic units not mentioned above can also be used accordingly.
  • a light source is also almost always used, which is arranged on the side of the mobile phone on which the camera is also arranged. This light source then serves as a flashlight, for example, or can also be used as a flashlight, for example.
  • Such a light source can be designed accordingly as an LED.
  • the interface can use at least one LED as a light source, since an LED is structurally easy to integrate and also works extremely energy-efficiently.
  • the light source preferably emits an analog measurement signal within the scope of the measurement accuracy of the camera or the computing unit.
  • the worst accuracy of these two units is decisive here, since the accuracy itself acts like a filter for events that are above the accuracy limit.
  • the measured value recorder can certainly carry out digital signal preparation or processing and output a clocked measurement signal by a light source controlled by the control unit or possibly also in another way, which is then regarded by the camera as at least a quasi-analog measurement signal.
  • the measurement signal can of course also be passed through in analog form or processed in analog form, even if the signal or output of the measurement signal is influenced digitally by digital parameters, for example by digital control of an input of an otherwise analog operational amplifier.
  • the light source can output a measurement signal following the measurement within the scope of a predetermined measurement accuracy.
  • the specified measurement accuracy is preferably adapted to the accuracy of the evaluation provided.
  • the output measurement signal within the framework of the specified measurement accuracy follows the dynamics, it ultimately makes no difference whether the measurement signal is output in analog or digital form, since the camera or the computing unit then does not differentiate between the different configurations of the measurement signal within the measurement accuracy, or because the evaluation then does not take any differences into account or does not needs to be considered.
  • the measured dynamic variable is filtered in the measuring sensor until it is output as a measuring signal.
  • This allows a first signal processing to improve the measurement signal.
  • unwanted frequencies can be filtered out here. These can manifest themselves, for example, in the form of amplitudes that run out sharply, ie amplitudes that deviate to an unusually large extent from the other amplitudes of a measured pulse wave or another dynamic variable.
  • the same can apply to very high-frequency components, which can ultimately be of no interest for the measurement and evaluation to be carried out.
  • the measured dynamic variable can be amplified in the sensor until it is output as a measurement signal, in order to then be able to intensify the signal via the light source so that a camera can capture the signal better.
  • This signal can be amplified so that a signal that can possibly only be measured weakly is then forwarded as error-free and precisely as possible when it is captured by the camera.
  • the measured dynamic variable can be processed in the measuring sensor up to the output as a measuring signal. Artifacts or also typical errors in the optically measurable, dynamic variable, such as individual pulses that are skipped, can already be corrected in this way.
  • the optically measurable variable or the pulse can be measured via the camera, so that a measurement could also be carried out via the camera or a device comprising the computing unit.
  • the use of a separate measuring sensor then appears to be nonsensical, since the corresponding measurement could be carried out by the computing unit or using the camera.
  • the computing unit or the camera or the corresponding equipment that they contain are generally not designed for such measurements, so that the measuring sensor can be specialized in these measurements as long as it has the light source provide a measurement signal for the camera that can be correspondingly optimized or designed to be easily detectable by the camera.
  • the processing unit can be a mobile phone equipped with a camera, as already explained above.
  • the measurement sensor explained here can then be used to carry out an optimized measurement, although the camera, possibly with the aid of a lamp on the mobile phone that can be used as a flashlight or torch, could also technically carry out the corresponding measurement, for example the pulse .
  • other computing units that are or can be equipped with a camera can also be used accordingly with the aid of the measurement sensor explained here.
  • the front camera of tablets, laptops or mobile phones, next to which no strong lamps are usually arranged can be used for the respective measurements, since the measurement sensor described here is controlled by the control unit with the dynamics of the pulse or other dynamic variable
  • Light source outputs a measurement signal corresponding to the pulse or the dynamic variable in the dynamics, which can then be directly detected by such cameras and interpreted as a pulse or as the other dynamic variable.
  • cameras which are additionally connected to computers or other processing units, for example via a USB interface can also be used without further ado for such measurements.
  • the respective computing units can then, without the camera being intended for carrying out a heart rate measurement or measuring the other dynamic variable, for example because it is too far away from an ear for a heart rate measurement, a corresponding Carry out measurement and evaluation.
  • an "analog signal” can be understood as a form of a signal with a continuous and uninterrupted course, as is to be expected when recording a human pulse. Therefore, an analog signal can usually be described as a smooth function, and it can be used to describe, for example, the temporally continuous progression of a physical variable, which in the present context is the pulse signal or the pulse wave. The range of values of an analog signal is referred to as the dynamic range.
  • a “digital signal” in the present context preferably describes a signal that is represented by discrete values and describes a development over time. A measured pulse can also be present as a digital signal, particularly if the measurement is already digital.
  • FIG. 1 shows a conventional mobile phone with an associated folding case, in which a first sensor is integrated
  • FIG. 2 shows the mobile telephone according to FIG. 1 in an arrangement separate from the folding pocket
  • FIG. 3 shows a second measuring sensor configured as a finger pulse measuring device or finger rest sensor and a conventional mobile phone with an LED that can be used as a flashing light;
  • FIG. 4 shows a third measuring sensor designed as an ear clip with a camera connected to a computing unit.
  • a measuring sensor 10 comprises an optical sensor 20, which is used to measure a pulse, an energy source 30 and an output unit 40.
  • the optical sensor 20 is used here as a pulse sensor 21 for measuring the pulse educated.
  • the output unit 40 includes a light source 41 for outputting an optical signal.
  • the measuring transducer 10 includes a control unit 50 connected to the optical sensor 20.
  • the control unit 50 can control the light source 41 with the dynamics which are also measured by the optical sensor 20 in order to output a measurement signal which corresponds to the measurement of the pulse.
  • the optical sensor 20 of the present exemplary embodiment can of course measure another optically correspondingly measurable, dynamic variable.
  • the optical sensor 20 may possibly not be optimized as a pulse sensor 21 but as a sensor suitable for measuring this quantity.
  • the control unit 50 then controls the Light source 41 with the dynamics, which was measured by the optical sensor 20 in order to output the measurement signal corresponding to the measurement of the dynamic quantity.
  • control unit 50 includes a filter 51 for filtering out unwanted frequencies of the pulse or the optically measurable, dynamic variable. This results in a first signal processing to improve the measurement signal.
  • the drive unit 50 also includes an amplifier 52, through which the signal is intensified via the light source 41, so that a camera 71 can capture the signal better.
  • signal processing 53 is part of control unit 50, which means that artifacts or typical errors in the optically measurable, dynamic variable, such as individual pulses that are skipped, can already be corrected.
  • the measuring transducer 10 or its pulse sensor 21 also has an IR light source 22 for interaction with the optical sensor 20 . This ensures precise measurement, since a defined light signal is made available to the optical sensor 20, which can, for example, shine through parts of the body, so that the light shining through or a light that is otherwise returned as a result can then be detected by the optical sensor 20.
  • the measuring sensor 10 or the pulse sensor 21 is designed as a finger-rest sensor 12 in order to enable simple operability and precise measurement with equipment known per se.
  • the present exemplary embodiment forms a measuring and evaluation system 70 for measuring and evaluating a pulse or an optically measurable, dynamic variable and includes the measuring sensor 10 and a computing unit 72.
  • the computing unit 72 of the present exemplary embodiment is designed as a mobile phone 73, which includes the camera 71, via which the optically measurable variable can be measured.
  • the cell phone 73 is arranged or can be arranged in an associated folding pocket 13, as shown in FIG. Figure 2 shows the arrangement of the mobile phone 73 outside of the folding pocket 13.
  • the energy source 30 of the sensor 10 includes a rechargeable battery 31, as a result of which an energy supply can be provided that is simple and can be implemented in a known manner.
  • the energy source 30 also includes an induction charger device 32 in order to recharge the battery 31 if necessary.
  • a pulse is measured and evaluated, inter alia, via the computing unit 72 which includes the camera 71 .
  • the pulse is measured by means of the measuring sensor 10 and via an optical interface 80 from the camera 71 of the computing unit 72 on the one hand and the light source 41 of the measuring sensor 10 on the other hand a measurement signal corresponding to the measurement of the dynamic variable is output from the measuring sensor 10 to the computing unit 72.
  • the dynamic variable is also measured using a measurement sensor 10 that is separate from the computing unit 72, and a measurement signal corresponding to the measurement of the dynamic variable is transmitted from the sensor 10 via the optical interface 80 of the camera 71 of the computing unit 72 on the one hand and the light source 41 of the measurement sensor 10 on the other the arithmetic unit 72 output.
  • the interface 80 uses IR light here, since this is invisible to humans, so that little or no interference is to be expected, with the frequency being selected in such a way that common cameras still record this.
  • an LED is specifically used as the light source 41 for the interface 80, since this is structurally simple and energy-efficient.
  • the light source 41 outputs an analog measurement signal within the scope of the measurement accuracy of the camera 71 or the computing unit 72. Depending on the specific implementation, this enables digital evaluation and analysis, but at least a quasi-analog measurement signal is then output. Otherwise, the measurement signal can of course also be passed through in analog form, even if digital parameters, for example digital control by the control 50 of an input of an otherwise analog operational amplifier, can be used to act digitally on the signal or to output the measurement signal.
  • a second sensor 10 of a measuring and evaluation system 70 is also designed in such a way that it includes a light source 41 of the output unit 40, a control unit 50, an energy source 30 and an optical sensor 20.
  • the power source 30 is designed as a light charger 33, whereby light can be converted into electricity.
  • the optical sensor 20 is designed as a pulse sensor 21, which is also a finger rest sensor 12 at the same time.
  • the optical sensor 20 uses an IR light source 22 to interact with the optical sensor 20.
  • the computing unit 72 is also designed as a mobile phone 73, with an LED 74 of the computing unit 72 that can be used as a flashlight also being arranged on the mobile phone 73 in addition to the camera 71.
  • the latter can be used to illuminate the light charging device 33 and thus supply energy to the sensor 10 .
  • a rechargeable battery 31 can also be provided in order to be able to bridge any dark phases.
  • the pulse could possibly also be measured and then evaluated in the computing unit 72 via the LED 74 of the computing unit 72, which can be used as a flashlight, as a light source and the camera 71.
  • the LED 74 and the camera 71 are not optimally aligned with one another in order to measure a pulse, which is the case with the pulse sensor 21 designed as a finger rest sensor 12, so that an optimized measurement can take place.
  • Corresponding measurement options would also exist with the cell phone according to FIGS. 1 and 2, insofar as this also has a corresponding light source.
  • the cell phones 73 can be exchanged, if necessary, since the measuring transducers 10 can communicate with the respective camera 71 in a correspondingly flexible manner.
  • a person 60 can thus use his finger 61 to place it on the finger rest sensor 12, which acts as a pulse sensor 21, so that a person 60 can thus measure the pulse via his finger 61.
  • the pulse sensor 21 in Figs. 1 and 2 illustrated embodiment to use.
  • the ear clip 11 can be arranged on an ear 62 of a person 60, with the optical sensor 20 and the IR light source 22 for interacting with the optical sensor 20 of the measuring sensor 10 being arranged in the area in which the ear clip 11 is attached to the ear 62 is. In this way, the pulse can be determined very precisely in a manner known per se.
  • the corresponding measurement signal is then output via a light source 41 of the output unit 40, with the light source 41 and a camera 71 forming an optical interface 80 which enables a connection to a computing unit 72 for measurement and evaluation.
  • the camera 71 can be connected to a computer as the processing unit 72, for example via a USB interface, so that the camera 71, as soon as it sees a measurement signal corresponding to the heart rate, can use a standard program running on the computer or the processing unit for these measurements or evaluations can also carry out these measurements or evaluations.
  • camera 71 can also be part of a vehicle or motor vehicle and can be arranged, for example, behind the rear-view mirror or behind a front panel, and the existing computing unit of the vehicle or motor vehicle or a separate one connected to the information technology bus system of the vehicle or motor vehicle as computing unit 72 use the connected processing unit.
  • the sensor 10 of the explained exemplary embodiments can be used not only in a mobile phone 73 for measuring the pulse on a human finger 61, but also, for example, on a human ear 62 or in a completely different way, as long as the basic claimed functionality is implemented becomes.
  • the interaction of the measuring sensor 10 via the camera 71 can take place with any known computing unit 72, such as a laptop, tablet or other computer, insofar as a corresponding measurement and evaluation can take place there.
  • measurement and evaluation programs that are already executable on a computing unit 72 can continue to be used, insofar as the measurement sensor 10 outputs a measurement signal that sufficiently follows the pulse in terms of its dynamics via the light source 40 of the output unit 40 via its control unit 50 .

Abstract

By providing a measurement signal which corresponds to an optically measurable, dynamic variable and which can then be made available to a computing unit by way of a camera for own measurement, it is possible for better values to be determined by the computing unit in order that the measurement and evaluation of the optically measurable, dynamic variable, more particularly of a pulse, are made possible as reliably as possible by way of a computing unit comprising a camera, such as a cellular phone. Moreover, it is possible to optimize a corresponding measurement recorder for the respective measurement in order thus to carry out optimum measurements, in contrast to a maximally diversely usable camera of a cellular phone or of another computing unit. In this regard, a pulse sensor known per se or some other sensor that is optimized for the respective measurement can be used for measurement purposes, for example. Pulse sensors are, for example, known pulse sensors such as corresponding ear clips or finger readers.

Description

Messaufnehmer zum Messen einer optisch messbaren, dynamischen Größe, insbesondere eines Pulses, sowie System und Verfahren zur Messung und Auswertung eines Pulses bzw. einer optisch messbaren, dynamischen Größe Sensor for measuring an optically measurable, dynamic variable, in particular a pulse, and system and method for measuring and evaluating a pulse or an optically measurable, dynamic variable
[01] Die Erfindung betrifft einen Messaufnehmer zum Messen einer optisch messbaren, dynamischen Größe, insbesondere eines Pulses, mit einem optischen Sensor zur Messung der dynamischen Größe, mit einer Energiequelle und mit einer Ausgabeeinheit, welche ein der Messung der dynamischen Größe entsprechendes Messsignal ausgibt bzw. ausgeben kann. Ebenso betrifft die Erfindung ein System zur Messung und Auswertung eines Pulses bzw. einer optisch messbaren, dynamischen Größe mit einer eine Kamera umfassenden Recheneinheit und mit einem derartigen Messaufnehmer sowie ein Verfahren zur Messung und Auswertung eines Pulses bzw. einer optisch messbaren, dynamischen Größe, wobei die Auswertung mittels einer eine Kamera umfassenden Recheneinheit erfolgt. The invention relates to a measuring sensor for measuring an optically measurable, dynamic variable, in particular a pulse, with an optical sensor for measuring the dynamic variable, with an energy source and with an output unit, which outputs or outputs a measurement signal corresponding to the measurement of the dynamic variable . The invention also relates to a system for measuring and evaluating a pulse or an optically measurable, dynamic quantity with a computing unit comprising a camera and with such a sensor, as well as a method for measuring and evaluating a pulse or an optically measurable, dynamic quantity, wherein the evaluation is carried out by means of a computing unit comprising a camera.
[02] Aus der DE 10 2015 116 044 Al sind beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Quantifizierung einer respiratorischen Sinusarrhythmie bekannt, wobei zunächst eine Herzfrequenzkurve gemessen und anschließend der zeitliche Abstand zweiter Herzschläge bestimmt und dann durch eine Analyse in der Phasendomain die Herzratenvariabilität quantifiziert wird. Dabei erhält man eine aussagekräftigere Quantifizierung, wenn bei der Quantifizierung geeignete Koeffizienten genutzt bzw. die Herzfrequenz interpoliert werden. For example, DE 10 2015 116 044 A1 discloses a method and a device for quantifying a respiratory sinus arrhythmia, in which a heart rate curve is first measured and then the time interval between two heartbeats is determined and then the heart rate variability is quantified by an analysis in the phase domain . A more meaningful quantification is obtained if suitable coefficients are used in the quantification or the heart rate is interpolated.
[03] Vorrichtungen und Verfahren zur optischen Übertragung von Daten im freien Raum sind beispielsweise aus der DE 102014008 405 Al, aus der DE 10 2018 124 339 Al, aus der US 2005/264694 Al und aus der DE 20 2005 010 370 Ul bekannt, wobei beispielsweise aus der DE 20 2005 010 370 Ul auch der optische Datenaustausch mit Mobiltelefonen bekannt ist. Aus der US 2013/0234850 Al oder aus der US 2014/0275871 Al ist auch das optische Übertragen als digitale Werte vorliegender biometrischer Daten in Form digitaler Signale beispielsweise von einer Pulsuhr, von einem Pulsmesser oder ähnlichem an ein Mobiltelefon bekannt. In der US 9,113,831 B2 hingegen erfolgt eine Übertragung mittels elektrotechnisch erzeugter Wellen bzw. mittels Radio- oder Funkwellen. [03] Devices and methods for the optical transmission of data in free space are known, for example, from DE 102014008 405 A1, from DE 10 2018 124 339 A1, from US 2005/264694 A1 and from DE 20 2005 010 370 U1. optical data exchange with mobile phones is also known, for example, from DE 20 2005 010 370 U1. US 2013/0234850 A1 or US 2014/0275871 A1 also discloses the optical transmission of biometric data present as digital values in the form of digital signals, for example from a heart rate monitor, a heart rate monitor or the like to a mobile phone. In US Pat. No. 9,113,831 B2, on the other hand, transmission takes place by means of electrotechnically generated waves or by means of radio or radio waves.
[04] Aus der EP 2 265 170 Al ist bekannt, einen Transduktor derart auszugestalten, dass er Lichtfluktuationen durch Gewebe innerhalb einer anatomischen Extremität beleuchtet und überwacht und ein Signal erzeugt, welches dann etwaige Fluktuationen, die auf diese Weise gemessen werden, beispielsweise in der Art einer Ampel anzeigt. [04] It is known from EP 2 265 170 A1 to design a transducer in such a way that it illuminates and illuminates light fluctuations through tissue within an anatomical extremity monitored and generates a signal which then indicates any fluctuations measured in this way, for example in the manner of a traffic light.
[05] Auch ist die Verwendung einer Videokamera mit einer Objektivlinse zum Durchführen einer Blutanalyse beispielsweise aus der EP 2 346 387 Al bekannt. Eine optische Datenübertragung wird auch zur Überwachung einer Fötusbewegung eingesetzt, wie in der EP 3 432 791 Al beschrieben ist. Der allgemeine Datenempfang über eine Kamera wird beispielsweise auch in der CN 106713751 A beschrieben. [05] The use of a video camera with an objective lens for carrying out a blood analysis is also known, for example from EP 2 346 387 A1. Optical data transmission is also used to monitor fetal movement, as described in EP 3 432 791 A1. General data reception via a camera is also described in CN 106713751 A, for example.
[06] Es sind darüber hinaus Versuche gemacht worden, mittels der Kamera eines Mobiltelefons den Puls am menschlichen Körper zu messen, wobei die an dem Mobiltelefon beispielsweise als Blitzlicht oder zur sonstigen Beleuchtung genutzte Lichtquelle als eine in den menschlichen Körper, beispielsweise in den Finger, strahlende Lichtquelle genutzt wird, um dann mittels der Kamera auf den Puls zu schließen. Dieses ist beispielsweise in der US 2016/0374575 Al offenbart. Wegen der unterschiedlichen Anordnungen der Kameras und der entsprechende Lichtquellen bei unterschiedlichen Mobiltelefonen und wegen der verhältnismäßig hohen Anforderungen an die Positionsgenauigkeit des Fingers in Bezug auf die Kamera und die Lichtquelle erweisen sich die hierbei gewonnen Resultate als nicht ausreichend zuverlässig, um beispielsweise die Herzratenvariabilität mit ausreichender Genauigkeit zu bestimmen. [06] Attempts have also been made to use the camera of a mobile phone to measure the heart rate on the human body, with the light source used on the mobile phone, for example as a flashlight or for other lighting, as a light source in the human body, for example in the finger radiant light source is used in order to then use the camera to determine the pulse. This is disclosed, for example, in US 2016/0374575 A1. Because of the different arrangements of the cameras and the corresponding light sources in different mobile phones and because of the relatively high demands on the position accuracy of the finger in relation to the camera and the light source, the results obtained here are not sufficiently reliable to, for example, measure the heart rate variability with sufficient accuracy to determine.
[07] Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, die Messung und Auswertung einer optisch messbaren, dynamischen Größe, insbesondere eines Pulses, über eine eine Kamera umfassende Recheneinheit, wie beispielsweise ein Mobiltelefon, möglichst zuverlässig zu ermöglichen. It is the object of the present invention to enable the measurement and evaluation of an optically measurable, dynamic variable, in particular a pulse, via a computing unit including a camera, such as a mobile phone, to be as reliable as possible.
[08] Die Aufgabe der Erfindung wird durch Messaufnehmer sowie durch Mess- und Auswertesysteme und -verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere, ggf. auch unabhängig hiervon, vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung. [08] The object of the invention is achieved by sensors and by measuring and evaluation systems and methods with the features of the independent claims. Further advantageous configurations, which may also be independent of this, can be found in the subclaims and the following description.
[09] Hierbei geht die Erfindung insbesondere von der Grunderkenntnis aus, dass durch ein Bereitstellen eines der optisch messbaren, dynamischen Größe entsprechendes Messsignals, welches dann über eine Kamera zur eigenen Messung einer Recheneinheit zur Verfügung gestellt werden kann, bessere Werte durch die Recheneinheit ermittelt werden können. Auch kann ein entsprechender Messaufnehmer für die jeweilige Messung optimiert sein, um so, anders als eine möglichst vielseitig anwendbare Kamera eines Mobiltelefons oder einer sonstigen Recheneinheit, optimale Messungen durchzuführen. So kann beispielsweise zum Messen ein an sich bekannter Pulssensor oder eine andere für die jeweilige Messung optimierter Sensor zum Einsatz kommen. Bei Pulssensoren sind dieses beispielsweise bekannte Pulssensoren, wie entsprechende Ohrclips oder Fingerleser. [09] Here, the invention is based in particular on the basic knowledge that by providing a measurement signal corresponding to the optically measurable, dynamic variable, which can then be made available to a computing unit via a camera for its own measurement, better values can be determined by the computing unit can. A corresponding measuring sensor can also be optimized for the respective measurement in order to carry out optimal measurements, in contrast to a camera of a cell phone or other computing unit that can be used in as versatile a manner as possible. For example, a pulse sensor known per se or another sensor optimized for the respective measurement can be used for measuring. In the case of pulse sensors, these are, for example, known pulse sensors such as corresponding ear clips or finger readers.
[10] Um die Messung und Auswertung einer optisch messbaren, dynamischen Größe, insbesondere eines Pulses, über eine Kamera umfassende Recheneinheit, wie beispielsweise ein Mobiltelefon, möglichst zuverlässig zu ermöglichen, kann sich ein Messaufnehmer zum Messen eines Pulses mit einem optischen Sensor zur Messung des Pulses, mit einer Energiequelle und mit einer Ausgabeeinheit, welche ein der Messung des Pulses entsprechendes Messsignal ausgibt bzw. ausgeben kann, dadurch auszeichnen, dass die Ausgabeeinheit eine Lichtquelle zur Ausgabe eines optischen Signals und der Messaufnehmer eine mit dem optischen Sensor verbundene Ansteuereinheit umfasst, welche zur Ausgabe des der Messung des Pulses entsprechenden Messsignals die Lichtquelle mit der von dem optischen Sensor gemessenen Dynamik ansteuert bzw. ansteuern kann. [10] In order to enable the measurement and evaluation of an optically measurable, dynamic variable, in particular a pulse, via a camera-encompassing computing unit, such as a mobile phone, as reliably as possible, a measuring sensor for measuring a pulse can combine with an optical sensor for measuring the Pulses, with an energy source and with an output unit, which outputs or can output a measurement signal corresponding to the measurement of the pulse, characterized in that the output unit comprises a light source for outputting an optical signal and the measuring sensor comprises a control unit connected to the optical sensor, which controls or can control the light source with the dynamics measured by the optical sensor in order to output the measurement signal corresponding to the measurement of the pulse.
[11] Unter einem „Puls“ kann im vorliegenden Zusammenhang vorzugsweise das Beschreiben von mechanischen Auswirkungen der durch den systolischen Blutausstoß vom Herz stammenden Druck- und Volumenschwankung auf die direkte Umgebung des Herzens oder deren Fortleitung in entfernte Regionen des Körpers durch das Blutgefäßsystem verstanden werden, was ggf. auch als Pulswelle bezeichnet wird. Zudem kann der Puls sowohl die Frequenz der beim Pulszählen erfassbaren Druckstöße als auch deren Amplitude und Verlauf bezeichnen. Die Druckstöße können beispielsweise in Anzahl pro Minute angegeben werden und der Verlauf kann auch auf Aufschluss über die Pulsqualität, wie beispielsweise einen weichen, schwachen oder schwirrenden Puls geben. Im Gefäßsystem bereitet sich der Puls als Welle aus mit lokalen Zeitverläufen jeweils des Drucks, der Querschnittsfläche und des Volumenstroms bzw. der Strömungsgeschwindigkeit. [11] In the present context, a "pulse" can preferably be understood as describing the mechanical effects of the pressure and volume fluctuations caused by the systolic blood output from the heart on the immediate vicinity of the heart or their propagation to distant regions of the body through the vascular system, which may also be referred to as a pulse wave. In addition, the pulse can denote both the frequency of the pressure surges that can be detected when counting the pulse, as well as their amplitude and course. The pressure surges can, for example, be specified in number per minute and the course can also provide information about the pulse quality, such as a soft, weak or buzzing pulse. In the vascular system, the pulse develops as a wave with local time profiles of the pressure, the cross-sectional area and the volume flow or flow velocity.
[12] Der Puls kann auf unterschiedliche Weise gemessen werden. Eine praktisch sehr einfache, kostengünstige und genaue Messmethode zur Erfassung des Momentanwerts ist die Verwendung eines Pulsoxymeters, welches als Clip auf einen Finger gesteckt wird und neben dem aktuellen Puls auch die Sauerstoffsättigung im Blut misst und anzeigt. Weitere Methoden sind die Verwendung von speziellen Herzfrequenzmessgeräten, welche je nach Ausführung beispielsweise auch die Erfassung der Pulsfrequenz über längere Zeit mit automatischer Datenaufzeichnung erlauben. Eine weitere einfache und verbreitete Methode ist die manuelle Messung mit Hilfe einer Uhr, wobei die Anzahl der Herzschläge pro Zeiteinheit gezählt wird. Es kann aber auch umgekehrt die für eine bestimmte Anzahl von Pulsschlägen nötige Zeit auf der Uhr abgelesen werden. Gewöhnlich wird der Puls in Schlägen pro Minute angegeben. Wie der Stand der Technik, aber auch die vorliegende Erfindung zeigt, kann der Puls auch mit Mitteln gemessen werden, welche die meisten Menschen üblicherweise ohnehin bei sich tragen, wie beispielsweise mit einem Smartphone. [12] The heart rate can be measured in different ways. A practically very simple, inexpensive and precise method of measuring the instantaneous value is the use of a pulse oximeter, which is clipped onto a finger and measures and displays the oxygen saturation in the blood in addition to the current pulse. Other methods are the use of special heart rate measuring devices, which, depending on the version, also allow the pulse rate to be recorded over a longer period of time with automatic data recording. Another simple and common method is manual measurement using a watch, counting the number of heartbeats per unit of time. Conversely, the time required for a specific number of pulse beats can also be read off the watch. Heart rate is usually given in beats per minute. Again The state of the art, but also the present invention shows that the heart rate can also be measured with means that most people usually carry with them anyway, such as a smartphone.
[13] Vorliegend betrifft der Puls insbesondere den Puls eines Tieres. Vorzugsweise wird der Messaufnehmer zum Messen des Pulses eines Warmblüters eingesetzt. Insbesondere betrifft vorliegende Erfindung die Anwendung bei einem Säugetier bzw. bei einem Menschen. Ein Mensch könnte sehr stark von dem erfindungsgemäßen Messaufnehmer bzw. von dem Mess- und Auswerteverfahren profitieren, weil zum einen die Kontrolle des Pulses bei Menschen wesentlich häufiger und üblicher ist als bei anderen Tieren. Zum anderen kann die Technologie der vorliegenden Erfindung mit Smartphones kombiniert werden, welche nur vom Menschen benutzt werden, sodass sich die Erfindung besonders zur Pulsmessung bei Menschen eignet. Es versteht sich aber, dass die grundlegende Funktionsweise der Pulsmessung auch so auf entsprechende Gerätschaften übertragen lässt, dass beispielsweise der Puls von Tieren gemessen werden kann. [13] In the present case, the pulse relates in particular to the pulse of an animal. The sensor is preferably used to measure the heart rate of a warm-blooded animal. In particular, the present invention relates to use in a mammal or in a human. A human could benefit greatly from the sensor according to the invention or from the measurement and evaluation method because, on the one hand, the pulse is checked much more frequently and more commonly in humans than in other animals. On the other hand, the technology of the present invention can be combined with smartphones that are only used by humans, so that the invention is particularly suitable for measuring the heart rate of humans. It goes without saying, however, that the basic functionality of heart rate measurement can also be transferred to corresponding equipment in such a way that, for example, the heart rate of animals can be measured.
[14] Um die Messung und Auswertung einer optisch messbaren, dynamischen Größe, insbesondere eines Pulses, über eine Kamera umfassenden Recheneinheit, wie beispielsweise ein Mobiltelefon, möglichst zuverlässig zu ermöglichen, kann sich kumulativ bzw. alternativ hierzu ein Messaufnehmer zum Messen einer optisch messbaren, dynamischen Größe mit einem optischen Sensor zur Messung der dynamischen Größe mit einer Energiequelle und mit einer Ausgabeeinheit, welche ein der Messung der dynamischen Größe entsprechendes Messsignal ausgibt bzw. ausgeben kann, dadurch auszeichnen, dass die Ausgabeeinheit eine Lichtquelle zur Ausgabe eines optischen Signals und der Messaufnehmer eine mit dem optischen Sensor verbundene Ansteuereinheit umfasst, welche zur Ausgabe des der Messung der dynamischen Größe entsprechenden Messsignals die Lichtquelle mit der von dem optischen Sensor gemessenen Dynamik ansteuert bzw. ansteuern kann. Hierdurch lassen sich insbesondere auch optisch messbare, dynamische Größen entsprechend messen, wenn diese nicht ein Puls sind. [14] In order to enable the measurement and evaluation of an optically measurable, dynamic variable, in particular a pulse, via a camera-encompassing computing unit, such as a mobile phone, as reliably as possible, a sensor for measuring an optically measurable, dynamic variable with an optical sensor for measuring the dynamic variable with an energy source and with an output unit, which outputs or can output a measurement signal corresponding to the measurement of the dynamic variable, characterized in that the output unit has a light source for outputting an optical signal and the measuring sensor comprises a control unit connected to the optical sensor, which controls or can control the light source with the dynamics measured by the optical sensor in order to output the measurement signal corresponding to the measurement of the dynamic variable. In this way, in particular, optically measurable, dynamic variables can also be correspondingly measured if they are not a pulse.
[15] Der „optische Sensor“ kann in vorliegendem Zusammenhang jede Einrichtung sein, welche auf optischen Wege einen Puls messen und ein dem Puls in seiner Dynamik folgendes, vorzugsweise elektrisches bzw. elektronisches, Signal ausgeben kann. Wie eingangs bereits erläutert, sind aus dem Stand der Technik bereits optische Sensoren bekannt, die zur Messung des Pulses eingesetzt werden. [15] In the present context, the “optical sensor” can be any device that can measure a pulse optically and emit a preferably electrical or electronic signal that follows the dynamics of the pulse. As already explained at the outset, optical sensors which are used to measure the pulse are already known from the prior art.
[16] Vorteilhafterweise ist der optische Sensor Teil eines an sich bekannten Pulssensors. So kann ein an sich bekannter Pulssensor genutzt werden. Was gerade eine bekannte und anerkannte Methodik zur Pulsmessung ermöglicht. Da die Messung des Pulses insbesondere über ein Mobiltelefon erfolgen soll, wäre auch ein elektrischer Anschluss des Pulssensors an das Mobiltelefon bzw. an die Recheneinheit denkbar, was letztlich dem Einsatz der bekannten Pulssensoren entspricht. Vorliegend wird mithin der Einsatz eines bekannten Pulssensors bei gleichzeitiger Ausgabe des durch den Pulssensor gemessenen Signals über eine optische Schnittstelle, welche die oder eine Kamera eines Mobiltelefons oder einer sonstigen Recheneinheit umfasst, an das Mobiltelefon bzw. an die Recheneinheit ermöglicht. [16] Advantageously, the optical sensor is part of a known pulse sensor. A pulse sensor known per se can be used in this way. What just a well-known and recognized methodology for heart rate measurement. Since the heart rate is to be measured using a mobile phone in particular, an electrical connection of the heart rate sensor to the mobile phone or to the computing unit would also be conceivable, which ultimately corresponds to the use of the known heart rate sensors. In the present case, the use of a known pulse sensor is made possible with simultaneous output of the signal measured by the pulse sensor via an optical interface, which includes the camera or a mobile phone or other computing unit, to the mobile phone or to the computing unit.
[17] Wie beispielsweise bereits bei bekannten Pulssensoren umgesetzt, können der optische Sensor bzw. der Pulssensor eine eigene Lichtquelle umfassen, die beispielsweise ein konstantes Licht in den Körper einstrahlt. Durch den Puls bedingte Schwankungen können dann mit einem geeigneten lichtempfindlichen Energie wandler, wie beispielsweise einer Photozelle, erfasst und an die Ausgabeeinheit bzw. an die Ansteuereinheit weitergeleitet werden. [17] As already implemented in known pulse sensors, for example, the optical sensor or the pulse sensor can have its own light source, which radiates a constant light into the body, for example. Fluctuations caused by the pulse can then be detected with a suitable light-sensitive energy converter, such as a photo cell, and forwarded to the output unit or to the control unit.
[18] Dadurch, dass die Lichtquelle der Ausgabeeinheit mit der von dem optischen Sensor bzw. von dem Pulssensor gemessenen Dynamik angesteuert wird, kann andererseits dem Mobiltelefon bzw. der Recheneinheit sowie der zugehörigen Kamera suggeriert werden, es würde unmittelbar der Puls oder die andere optische messbare dynamische Größe durch die Kamera erfasst werden. [18] Because the light source of the output unit is controlled with the dynamics measured by the optical sensor or the pulse sensor, it can be suggested to the mobile phone or the computing unit and the associated camera that the pulse or the other optical measurable dynamic variable can be captured by the camera.
[19] Insbesondere kann hierdurch, in Abweichung von der Methodik, bei welcher ein Finger auf die Kamera der Recheneinheit bzw. des Mobiltelefons gelegt werden muss und wie sie in der US 2016/0374575 Al beispielhaft offenbart ist, vermieden werden, dass der Finger oder ein sonstiges Körperteil mit der Kamera in Berührung kommt, so dass sich eine Verschmutzung der Kamera durch die dann durchgeführten Messungen auf ein Minimum reduzieren lässt. Dieses bedeutet zwar, dass dann der optische Sensor entsprechend einer höheren Verschmutzung unterliegt, was jedoch an sich unkritisch ist, da dieser ja ohnehin für die spezielle Messung optimiert und für derartige Verschmutzungen eingerichtet ist. Letzteres ist jedoch bei einer Kamera, wie sie beispielsweise für Computer oder Mobiltelefone zur Anwendung kommt, gerade nicht der Fall, insbesondere da diese auch anderen Zwecken als der vorliegend beschriebenen Messung der dynamischen Größe bzw. des Pulses, dienen soll und gerade für derartige andere Zwecke, wie beispielsweise die Aufnahme von Fotos oder Videos oder das Einscannen von Dokumenten, Verschmutzungen, wie Körperfette, sehr störend wirken können. [19] In particular, in this way, in deviation from the methodology in which a finger must be placed on the camera of the computing unit or the mobile phone and as disclosed in US 2016/0374575 A1, it can be avoided that the finger or another part of the body comes into contact with the camera, so that contamination of the camera can be reduced to a minimum by the measurements then carried out. Although this means that the optical sensor is then subject to a correspondingly higher level of contamination, this is not critical in itself, since it is optimized for the specific measurement anyway and is set up for such contamination. However, the latter is not the case with a camera such as that used for computers or mobile phones, especially since it is also intended to serve purposes other than the measurement of the dynamic variable or pulse described here, and precisely for such other purposes , such as taking photos or videos or scanning documents, dirt, such as body fat, can be very annoying.
[20] Als „Ausgabeeinheit“ kann im vorliegenden Zusammenhang jede Einheit dienen, die dazu in der Lage ist, ein der Messung des Pulses entsprechendes Messsignal auszugeben. In diesem Zusammenhang kann die Ausgabe sowohl in Form einer digitalen als auch in Form einer analogen Ausgabe bzw. sowohl in Form eines digitalen als auch in Form eines analogen Signals erfolgen. [20] In the present context, the “output unit” can be any unit that is able to output a measurement signal corresponding to the measurement of the pulse. In In this context, the output can be both in the form of a digital and in the form of an analog output or both in the form of a digital and in the form of an analog signal.
[21] Die Ausgabeeinheit umfasst vorliegend eine Lichtquelle, welche ein optisches Signal ausgibt und mit der von dem optischen Sensor gemessenen Dynamik angesteuert werden soll. Dementsprechend kann als Lichtquelle jede leuchtfähige Anordnung genutzt werden, die mit einer ausreichend hohen Dynamik, also mit einer dem Puls entsprechenden Dynamik, angesteuert werden kann. Insbesondere kann die Lichtquelle durch jede Art elektrischer Leuchte realisiert sein, welche mit ausreichend hoher Frequenz angesteuert werden kann, um der dem Puls entsprechenden Dynamik zu folgen, und welche ein durch eine Kamera aufnehmbares Lichtsignal ausgeben kann. Soll also der menschliche Puls gemessen werden, reicht es eigentlich aus, wenn die Leuchte mit einer Frequenz von bis zu 300 Lichtblitzen pro Minute, also bis zu 50 Hz, ansteuerbar ist. Wenn der Dynamik genauer gefolgt oder höher frequente dynamische Größen, beispielsweise die Pulsschläge kleinerer Tiere, gemessen werden sollen, so ist auch bei den zugehörigen Leuchten eine entsprechend höhere Dynamik notwendig. Entsprechende Dynamiken lassen sich bei herkömmlichen Leuchten, wie Glühbirnen oder LEDs, aber auch bei anderen Leuchten ohne weiteres realisieren. [21] In the present case, the output unit comprises a light source, which emits an optical signal and is to be controlled with the dynamics measured by the optical sensor. Accordingly, any luminous arrangement can be used as a light source, which can be controlled with a sufficiently high dynamic, ie with a dynamic corresponding to the pulse. In particular, the light source can be realized by any type of electric lamp which can be controlled with a sufficiently high frequency in order to follow the dynamics corresponding to the pulse and which can emit a light signal which can be recorded by a camera. So if the human pulse is to be measured, it is actually sufficient if the lamp can be controlled at a frequency of up to 300 flashes of light per minute, i.e. up to 50 Hz. If the dynamics are to be followed more closely or higher-frequency dynamic quantities, for example the pulse beats of smaller animals, are to be measured, then a correspondingly higher dynamic is also required for the associated lights. Corresponding dynamics can easily be implemented with conventional lights, such as light bulbs or LEDs, but also with other lights.
[22] Vorzugsweise ist die Lichtquelle der Ausgabeeinheit eine IR-Lichtquelle. [22] Preferably, the light source of the output unit is an IR light source.
[23] Unter einer IR-Lichtquelle kann im vorliegenden Zusammenhang eine Lichtquelle verstanden werden, die in Infrarotstrahlung ausstrahlt, wobei IR die Abkürzung für Infrarot darstellt. Die Infrarotstrahlung ist in der Physik elektromagnetische Strahlung im Spektralbereich zwischen sichtbaren Licht und der längerwelligen Terraherzstrahlung. Üblicherweise ist damit Licht mit einer Wellenlänge zwischen 780 nm und 1 mm gemeint. Dies entspricht einem Frequenzbereich von 300 GHZ bis 400 THZ. Der Vorteil für die Verwendung einer IR- Lichtquelle als Lichtquelle ist, dass die Infrarotstrahlung für den Menschen unsichtbar ist, sodass keine oder nur geringe Störung zu erwarten ist und gängige Kameras, insbesondere von Mobiltelefonen, das Licht trotzdem aufnehmen können. Zudem könnten möglicherweise IR- Sensoren auch direkt in Mobiltelefonen verbaut sein, was bei bestimmten Mobiltelefonen ohnehin der Fall ist. Zumindest bei älteren Modellen der Mobiltelefone waren IR-Sensoren ohnehin verbaut, um beispielsweise Daten zwischen mehreren Geräten zu übertragen. Es versteht sich, dass die Leuchtfrequenz der Lichtquelle vorzugsweise derart gewählt ist, dass möglichst viele gängige Kameras, insbesondere bei gängigen Mobiltelefonen, entsprechend abgegebene Lichtsignale der Lichtquelle messend erfassen können. [24] Kumulativ bzw. alternativ kann die Lichtquelle der Ausgabeeinheit auch eine LED sein. [23] In the present context, an IR light source can be understood to mean a light source that emits infrared radiation, where IR is the abbreviation for infrared. In physics, infrared radiation is electromagnetic radiation in the spectral range between visible light and longer-wave Terraherz radiation. This usually means light with a wavelength between 780 nm and 1 mm. This corresponds to a frequency range from 300 GHZ to 400 THZ. The advantage of using an IR light source as a light source is that the infrared radiation is invisible to humans, so little or no interference is to be expected and common cameras, especially those on mobile phones, can still record the light. In addition, IR sensors could possibly also be installed directly in mobile phones, which is the case with certain mobile phones anyway. At least in older mobile phone models, IR sensors were installed anyway, for example to transfer data between several devices. It goes without saying that the light frequency of the light source is preferably selected in such a way that as many common cameras as possible, in particular in common cell phones, can measure light signals emitted by the light source. [24] Cumulatively or alternatively, the light source of the output unit can also be an LED.
[25] Unter einer LED kann vorzugsweise eine Leuchtdiode verstanden werden, welche vorzugsweise ein Halbleiter-Bauelement ist, das Licht ausstrahlt, wenn elektrischer Strom in Durchlassrichtung fließt. In Gegenrichtung sperrt die LED. Somit entsprechen die elektrischen Eigenschaften der LED denjenigen einer Diode. Die Wellenlänge des imitierten Lichts hängt vom Halbleitermaterial und der Dotierung der Diode ab. Das Licht kann für das menschliche Auge sichtbar oder auch im Bereich von Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung sein. [25] An LED can preferably be understood as a light-emitting diode, which is preferably a semiconductor component that emits light when electric current flows in the forward direction. In the opposite direction, the LED blocks. The electrical properties of the LED thus correspond to those of a diode. The wavelength of the emitted light depends on the semiconductor material and the doping of the diode. The light can be visible to the human eye or it can be in the range of infrared or ultraviolet radiation.
[26] Wenn für die Lichtquelle eine LED eingesetzt wird, kann eine solche baulich besonders einfach ausgestaltet sein und ist zudem besonders energieeffizient. Es versteht sich, dass theoretisch auch beliebige andere Leuchtmittel anstatt LED eingesetzt werden können, wie beispielsweise Glühbirnen, Energiesparlampen, Leuchtstoffröhre oder Halogenlampen, da alle in der Lage sind, entsprechende optische Signale auszusenden. [26] If an LED is used for the light source, such a structural design can be particularly simple and is also particularly energy-efficient. It goes without saying that theoretically any other illuminant can also be used instead of LEDs, such as incandescent bulbs, energy-saving lamps, fluorescent tubes or halogen lamps, since all of them are able to emit corresponding optical signals.
[27] Als „Ansteuereinheit“ kann jede bauliche und/oder informationstechnische Einheit genutzt werden, welche einerseits in der Lage ist, eine Lichtquelle, insbesondere eine der vorgenannten bzw. die in dem Messaufnehmer angeordnete Lichtquelle, mit der vom optischen Sensor gemessenen Dynamik und mit einer für den vorliegenden Zweck ausreichenden Helligkeitsvariabilität, also insbesondere mit einer Helligkeitsvariabilität, die von einer Kamera ausreichend erfasst werden kann, anzusteuern. [27] Any structural and/or information technology unit can be used as a "control unit" which is capable of controlling a light source, in particular one of the aforementioned ones or the light source arranged in the measuring sensor, with the dynamics measured by the optical sensor and with a brightness variability that is sufficient for the present purpose, ie in particular with a brightness variability that can be adequately captured by a camera.
[28] Hierbei kann die Lichtquelle, je nach Erfordernissen, einerseits ein sichtbares Licht ausstrahlen. Andererseits kann die Lichtquelle auch Licht mit einer Wellenlänge ausstrahlen, die für den Menschen unsichtbar ist. Das Licht wird dann mit der von dem optischen Sensor gemessenen Dynamik moduliert, was vorzugsweise durch eine Modulation der Helligkeit erfolgt, da eine derartige Modulation etwaigen Helligkeitsschwankungen, die durch die optisch messbare dynamische Größe bzw. durch den Puls bedingt sind und eigentlich von der Kamera unmittelbar erfasst werden könnten, entspricht. Es versteht sich, dass, sollte die optisch messbare Größe ihre Dynamik in einer anderen optisch messbaren Eigenschaft, wie beispielsweise in einer Wellenlängenschwankung, ausdrücken, die Lichtquelle vorzugsweise in einer entsprechenden Eigenschaft, also ebenfalls in ihrer Wellenlänge, moduliert werden kann. [28] Depending on the requirements, the light source can emit visible light on the one hand. On the other hand, the light source can also emit light with a wavelength that is invisible to humans. The light is then modulated with the dynamics measured by the optical sensor, which is preferably done by modulating the brightness, since such modulation compensates for any brightness fluctuations that are caused by the optically measurable dynamic variable or by the pulse and are actually directly from the camera could be detected corresponds. It goes without saying that if the optically measurable variable expresses its dynamics in another optically measurable property, such as a wavelength fluctuation, the light source can preferably be modulated in a corresponding property, ie also in its wavelength.
[29] Im vorliegenden Zusammenhang kann unter der „Dynamik“ vorzugsweise das zeitliche Verhalten eines Systems verstanden werden. Insoweit das entsprechende System dann diesem zeitlichen Verhaltend entsprechend eine dynamische Größe aufweist, die optisch messbar ist, wie dieses beispielsweise der Puls ist, kann dann auch eine Messung über herkömmliche und ohnehin vorhandene Messeinrichtungen, wie beispielsweise über Kameras, die mit Recheneinheiten, wie diese beispielsweise in Mobiltelefonen, Tabletts, Laptops oder Desktops zu finden sind, verbunden oder verbindbar sind, versucht werden. Bei einer geeigneten Gesamtkonstellation kann dann, wie bereits vorstehend erläutert, auch versucht werden, die Messung zur Gänze mit am Markt bereits vorhandenen Gerätschaften durchzuführen, was sich jedoch, wie ebenfalls vorstehend bereits erläutert, momentan nicht in jedem Falle als durchführbar erweist. Genau hier setzt dann der vorliegend beschriebene Messaufnehmer an, der auf kostengünstige Weise eine ausreichend genaue Messung sowie die Nutzung an sich bekannter und in handelsüblichen Gerätschaften vorhandener Recheneinheiten ermöglicht. Im vorliegenden Zusammenhang bezeichnet somit an sich der Puls bzw. die Pulswelle eine derartige optisch messbare Größe, die über den Messaufnehmer gemessen, in geeigneter Weise gewandelt und dann zur Ausgabe eines Messsignals, welches dann mit herkömmlich erhältlichen und kostengünstigen Recheneinheiten verarbeitet werden kann. [29] In the present context, “dynamics” can preferably be understood to mean the temporal behavior of a system. Insofar as the corresponding system then has a dynamic variable corresponding to this temporal behavior, which can be measured optically such as the pulse, for example, a measurement can then also be carried out using conventional measuring devices that are already available, such as cameras, which are connected or can be connected to computing units such as those found in mobile phones, tablets, laptops or desktops, be tried. With a suitable overall constellation, as already explained above, an attempt can also be made to carry out the measurement entirely with equipment already available on the market, which, however, as also already explained above, is currently not proving to be practicable in every case. It is precisely here that the measuring sensor described here comes into play, which enables a sufficiently precise measurement and the use of computing units that are known per se and are available in commercially available equipment in a cost-effective manner. In the present context, the pulse or the pulse wave refers to such an optically measurable variable that is measured by the sensor, converted in a suitable manner and then used to output a measurement signal, which can then be processed with conventionally available and inexpensive computing units.
[30] Hierbei versteht es sich, dass die Dynamik, mit welcher die Lichtquelle von der Ansteuereinheit angesteuert wird, nicht exakt der Dynamik der dynamischen Größe entsprechen muss. Beispielsweise ist es denkbar, dass zwar die Änderung der Steigung des Messignals der Änderung der Steigung der dynamischen Größe bzw. der gemessenen Dynamik entspricht, während die Amplitude oder sogar der Absolutwert der Steigung entsprechend der Reaktionszeit und der Empfindlichkeiten der Kamera geeignet gewählt ist. Auch ist es beispielsweise denkbar, Frequenzanteile der Dynamik der optisch messbaren dynamischen Größe bzw. der durch den optischen Sensor ausgegebenen Messung nicht bei der Ansteuerung der Lichtquelle zu berücksichtigen, wenn diese für die Art der Messung bzw. Auswertung, die mit dem Messsignal dann durchgeführt werden soll, nicht von Bedeutung erscheint. [30] It goes without saying that the dynamics with which the light source is controlled by the control unit does not have to correspond exactly to the dynamics of the dynamic variable. For example, it is conceivable that the change in the gradient of the measurement signal corresponds to the change in the gradient of the dynamic variable or the measured dynamics, while the amplitude or even the absolute value of the gradient is suitably selected according to the reaction time and the sensitivities of the camera. It is also conceivable, for example, not to consider frequency components of the dynamics of the optically measurable dynamic variable or the measurement output by the optical sensor when controlling the light source if these are then carried out for the type of measurement or evaluation that is carried out with the measurement signal should, does not seem important.
[31] Dementsprechend ist vorliegend das Merkmal, dass die Lichtquelle mit der von dem optischen Sensor gemessenen Dynamik angesteuert wird bzw. werden kann, dahingehend zu verstehen, dass die Ansteuerung der Lichtquelle und mithin das von dieser ausgesandte Messignal in seiner für die durchzuführende Messung wesentlichen Frequenz bzw. in seinen für die durchzuführende Messung wesentlichen Frequenzen der Dynamik der gemessenen Dynamik folgen soll. [31] Accordingly, in the present case, the feature that the light source is or can be controlled with the dynamics measured by the optical sensor is to be understood in the sense that the control of the light source and thus the measurement signal emitted by it are essential for the measurement to be carried out Frequency or in its essential frequencies for the measurement to be carried out should follow the dynamics of the measured dynamics.
[32] Es ist dementsprechend von Vorteil, wenn die Ansteuereinheit die Lichtquelle innerhalb einer vorgegebenen Messgenauigkeit zur Ausgabe eines analogen Signals ansteuert bzw. ansteuern kann. Eine digitale Auswertung und Analyse in der Auswerteeinheit ist möglich, aber es wird dann vorzugsweise zumindest ein quasi-analoges Messsignal. Ansonsten kann das Messsignal auch analog durchgeleitet werden, auch wenn ggf. durch digitale Parameter, beispielsweise durch digitale Ansteuerung eines Eingangs eines im Übrigen analogen Operationsverstärkers, digital auf das Signal bzw. zur Ausgabe des Messsignals eingewirkt wird. [32] Accordingly, it is advantageous if the control unit controls or can control the light source within a predetermined measuring accuracy for the output of an analog signal. A digital evaluation and analysis in the evaluation unit is possible, but it is then preferably at least a quasi-analog measurement signal. Otherwise, the measurement signal can also be passed through in analog form, even if digital parameters, for example digital control of an input of an otherwise analog operational amplifier, act digitally on the signal or to output the measurement signal.
[33] Unter einem „analogen Signal“ kann im vorliegenden Zusammenhang im Rahmen der Signaltheorie eine Form eines Signals mit stufenlosem und unterbrechungsfreiem Verlauf verstanden werden. Daher kann ein Analogsignal als glatte Funktion beschrieben werden und es lässt sich damit beispielsweise der zeitlich kontinuierliche Verlauf einer physikalischen Größe beschreiben, welche im vorliegenden Zusammenhang beispielsweise das Pulssignal bzw. die Pulswelle ist. Der Wertebereich eines Analogsignals wird als Dynamikumfang bezeichnet, was in allgemein technischen, physikalischen oder mathematischen Zusammenhängen den Quotienten auf das Maximum und Minimum einer physikalischen Größe oder Funktion bezeichnet. So kann auch mit dem vorliegend erläuterten Messaufnehmer eine Dynamik des Pulses gemessen werden. [33] In the context of signal theory, an "analog signal" can be understood as a form of a signal with a continuous and uninterrupted course. Therefore, an analog signal can be described as a smooth function and it can be used to describe, for example, the temporally continuous progression of a physical variable, which in the present context is, for example, the pulse signal or the pulse wave. The range of values of an analog signal is referred to as the dynamic range, which in general technical, physical or mathematical contexts describes the quotient of the maximum and minimum of a physical variable or function. In this way, a dynamic of the pulse can also be measured with the measuring sensor explained here.
[34] Im Gegensatz zum analogen Signal beschreibt im vorliegenden Zusammenhang ein „digitales Signal“ vorzugsweise ein Signal, welches durch diskrete Werte repräsentiert wird und eine zeitliche Entwicklung beschreibt. Das digitale Signal kann aus einem analogen Signal gebildet werden, welches den zeitlich-kontinuierlichen Verlauf einer physikalischen Größe beschreibt. Die Umwandlung eines Analogsignals in ein Digitalsignal kann durch Quantisierung und Abtastung geschehen, welche zu definierten Zeitpunkten erfolgt. Digitale Werte sind üblicherweise als Binärzahlen kodiert. Ihre Quantisierung wird somit in Bits angegeben. So kann das von der Ansteuereinheit ausgegebene analoge Signal beispielsweise auch in ein digitales Signal umgewandelt werden, wenn sich dieses zur weiteren Verarbeitung besser eignet als das analoge Signal. [34] In contrast to the analog signal, a “digital signal” in the present context preferably describes a signal that is represented by discrete values and describes a development over time. The digital signal can be formed from an analog signal that describes the time-continuous progression of a physical quantity. An analogue signal can be converted into a digital signal by quantization and sampling, which takes place at defined points in time. Digital values are usually encoded as binary numbers. Their quantization is thus specified in bits. For example, the analog signal output by the control unit can also be converted into a digital signal if this is more suitable for further processing than the analog signal.
[35] Insbesondere ist es auch denkbar, dass ein digitales Signal in der Ansteuereinheit wieder analogisiert wird oder dass die Ansteuerung der Eichtquelle durch digitale Impulse erfolgt, die derart schnell sind, dass durch die Trägheit der Eichtquelle bzw. der das von der Lichtquelle ausgesandte Messignal aufnehmenden Kamera ein analoges Signal dargestellt ist. [35] In particular, it is also conceivable for a digital signal to be analogized again in the control unit or for the calibration source to be controlled by digital pulses that are so fast that the inertia of the calibration source or the measurement signal emitted by the light source recording camera an analog signal is shown.
[36] Es ist vorteilhaft, wenn die Ansteuereinheit die Lichtquelle zur Ausgabe eines der Messung im Rahmen einer vorgegebenen Messgenauigkeit folgendes Messsignal ansteuert bzw. ansteuern kann, da auf diese Weise sowohl eine digitale als auch analoge Ansteuerung möglich ist, die dann als analoges Messsignal von der Kamera oder einem sonstigen optischen Empfänger aufgenommen werden kann. [37] Um das Messsignal zu verbessern, kann insbesondere eine Signalaufbereitung erfolgen, wobei die Ansteuereinheit beispielsweise einen Filter zum Herausfiltern unerwünschter Frequenzen des Pulses bzw. der optisch messbaren, dynamischen Größe umfasst. Unerwünschte Frequenzen, die herausgefiltert werden sollen, können beispielsweise regelmäßig wiederkehrende außergewöhnlich hohe Signalspitzen sein, die sehr unwahrscheinlich von der dynamischen Größe selber stammen können und beispielsweise irgendwelche äußeren Störsignale sind, die beispielsweise nichts mit dem Puls oder einer anderen optisch zu messenden Größe zu tun haben. Ebenso können sehr hochfrequente Signale herausgefiltert werden, wenn entsprechende Frequenzen an sich für eine nachfolgend durchzuführende Auswertung des Messergebnisses irrelevant sind. [36] It is advantageous if the control unit controls or can control the light source to output a measurement signal that follows the measurement within the framework of a specified measurement accuracy, since both digital and analog control are possible in this way, which is then transmitted as an analog measurement signal from the camera or other optical receiver can be recorded. [37] In order to improve the measurement signal, the signal can be processed, for example, with the control unit including a filter for filtering out unwanted frequencies of the pulse or the optically measurable, dynamic variable. Unwanted frequencies that are to be filtered out can be, for example, regularly recurring, exceptionally high signal peaks, which very unlikely can come from the dynamic variable itself and, for example, any external interference signals that have nothing to do with the pulse or any other variable to be measured optically . Likewise, very high-frequency signals can be filtered out if corresponding frequencies are irrelevant for an evaluation of the measurement result to be carried out subsequently.
[38] Es versteht sich, dass neben einer frequenzbasierten Filterung der Filter auch bestimmte Phasen oder Amplituden aus dem Signal, welches der optische Sensor der Ansteuereinheit bereitstellt, herausfiltern kann. Insofern kann bereits der optische Sensor in gewisser Weise filternd wirken, da - naturgemäß - bereits eigene Eigenschaften des Signales, welches der optische Sensor aufnimmt, durch den optischen Sensor nicht an die Ansteuereinheit weitergegeben werden können. Vorliegend wird jedoch hinsichtlich des Filters der Ansteuereinheit vorzugsweise von einer elektrischen, elektronischen oder sogar signalverarbeitenden Filters gesprochen, mit welchem gezielt auf das von dem optischen Sensor zu der Ansteuereinheit gesandte Signal entsprechend eingewirkt wird. [38] It goes without saying that, in addition to frequency-based filtering, the filter can also filter out certain phases or amplitudes from the signal which the optical sensor provides to the control unit. To this extent, the optical sensor can already have a filtering effect to a certain extent, since—naturally—the optical sensor cannot pass on its own properties of the signal, which the optical sensor picks up, to the control unit. In the present case, however, the filter of the control unit is preferably an electrical, electronic or even signal-processing filter, with which the signal sent from the optical sensor to the control unit is acted upon in a targeted manner.
[39] Die Ansteuereinheit kann vorzugsweise kumulativ bzw. alternativ einen Verstärker umfassen. Das Signal kann dann über die Lichtquelle intensiviert werden, sodass eine Kamera oder eine andere optische Messeinrichtung dieses besser erfassen kann. Da jeder Mensch individuell ist, kann auch die Messung individuell gut durchgeführt werden. So könnte der Puls vom optischen Sensor von Mensch zu Mensch unterschiedlich gut gemessen werden, weil beispielsweise die Blutbewegungen nicht so gut erfasst werden können. Damit das möglichst schwache gemessene Signal dann jedoch möglichst fehlerfrei und genau weitergeleitet wird, um von der Kamera erfasst zu werden, kann dieses Signal verstärkt werden. Das Verstärken eines Signals im generellen ist aus dem Stand der Technik allgemeinen bekannt. [39] The control unit can preferably cumulatively or alternatively comprise an amplifier. The signal can then be intensified via the light source so that a camera or other optical measuring device can capture it better. Since every person is individual, the measurement can also be carried out individually. For example, the pulse could be measured differently by the optical sensor from person to person because, for example, blood movements cannot be recorded so well. This signal can be amplified so that the measured signal, which is as weak as possible, is then forwarded as error-free and precisely as possible so that it can be captured by the camera. The amplification of a signal in general is well known in the prior art.
[40] Unter einem „Verstärker“ kann im vorliegenden Zusammenhang insbesondere eine elektronische Baugruppe mit mindestens einem aktiven Bauelement verstanden werden, welche ein eingehendes analoges Signal so verarbeitet, dass die Ausgangsgröße größer wird als die Eingangsgröße. Dabei muss der Ausgang meist mehr Leistung abgeben können, als der Eingang aufnimmt. Die zusätzliche Leistung wird vorzugsweise der Energiequelle entnommen, also beispielsweise einer Batterie oder einem Netzteil. Wesentliches Kennzeichen ist in der Regel die Linearität, wobei diese, wie bereits vorstehend erläutert, vorliegend nicht so von wesentlicher Bedeutung ist, da es auf die Weitergabe der Dynamik ankommt. [40] In the present context, an “amplifier” can be understood in particular as an electronic assembly with at least one active component, which processes an incoming analog signal in such a way that the output variable is greater than the input variable. The output usually has to be able to deliver more power than the input absorbs. The additional power is preferably taken from the energy source, ie for example a battery or a power pack. As a rule, the essential characteristic is the linearity, whereby this, as already explained above, is not of essential importance in the present case, since the transmission of the dynamics is important.
[41] Vorteilhafterweise umfasst die Ansteuereinheit eine Signalverarbeitung, um Artefakte oder auch typische Fehler der optischen messbaren, dynamischen Größe, wie beispielsweise einzelne Pulse, die übersprungen werden, bereits bereinigen zu können. Die Signalverarbeitung kann hierbei als zusätzliches Mittel dienen, um das Signal zu verbessern, sodass insgesamt wesentlich genauer der Puls dann als Messsignal ausgegeben und von der Kamera oder einem sonstigen optischen Empfänger gemessen werden kann. [41] The control unit advantageously includes signal processing in order to be able to already clean up artifacts or also typical errors in the optically measurable, dynamic variable, such as individual pulses that are skipped. The signal processing can be used here as an additional means to improve the signal, so that overall the pulse can then be output as a measurement signal and measured by the camera or another optical receiver with much greater accuracy.
[42] Unter dem Begriff „Signalverarbeitung“ können im vorliegenden Zusammenhang alle Bearbeitungsschritte zusammengefasst verstanden werden, die das Ziel haben, Informationen aus einem empfangenen bzw. gemessenen Signal zu extrahieren oder Informationen für die Übertragung von einer Informationsquelle, also hier der optische Sensor, zu einem Informationsverbraucher, hier also die Kamera oder ein sonstiger optischer Empfänger, vorzubereiten. Im vorliegenden Fall bereitet die Signalverarbeitung also vorzugsweise das gemessene Signal zur Messung des Pulses für die entsprechende Übertragung vor. Die zur Signalverarbeitung notwendigen Komponenten können dabei beispielsweise in einer Hülle eines Mobiltelefons oder in einem Gehäuse des Messaufnehmers angeordnet sein. Insbesondere können die notwendigen Komponenten in der Ansteuereinheit und/oder in der Ausgabeeinheit bzw. durch Komponenten, in welchen die Ansteuereinheit bzw. die Ausgabeeinheit dargestellt sind, ebenfalls dargestellt sein. [42] In the present context, the term "signal processing" can be understood to summarize all processing steps that have the aim of extracting information from a received or measured signal or information for transmission from an information source, i.e. the optical sensor in this case an information consumer, in this case the camera or another optical receiver. In the present case, the signal processing preferably prepares the measured signal for measuring the pulse for the corresponding transmission. The components required for signal processing can be arranged, for example, in a case of a mobile phone or in a housing of the measuring sensor. In particular, the necessary components can also be represented in the control unit and/or in the output unit or by components in which the control unit or the output unit are represented.
[43] Es kann zwischen digitaler und analoger Signalverarbeitung unterschieden werden. Somit können in der vorliegenden Erfindung durch die Signalverarbeitung Fehler sowohl von analogen als auch von digitalen Signalen bereinigt werden. Insbesondere eine digitale Signal Verarbeitung ist von Vorteil, da hier bereits sehr tiefe Eingriffe in das Signal vorgenommen werden, die dann nicht mehr von der Recheneinheit durchgeführt werden müssen. Derartig einschneidende Eingriffe erscheinen jedoch dann wirklich sinnvoll, wenn letztlich die Art der am Ende durchzuführenden Auswertung in gewissen Grenzen bekannt ist. Auch bedeutet eine digitale Signalverarbeitung in der Regel, dass durch eine ausreichende Nachbearbeitung aus den digitalen Signalen wieder ein analoges oder quasi-analoges, also für die nachfolgenden Kamera, optische Erfassungen und Recheneinheiten, wie diese beispielsweise in Mobiltelefonen, Tabletts, Laptops oder sonstigen auch für Privatpersonen unmittelbar nutzbaren Computern zu finden sind, erfassbares Signal generiert werden muss bzw. sollte, wie dieses bereits vorstehend als vorteilhaft erläutert wurde. [43] A distinction can be made between digital and analog signal processing. Thus, in the present invention, signal processing can be used to clean up errors from both analog and digital signals. In particular, digital signal processing is advantageous, since very deep interventions in the signal are already carried out here, which then no longer have to be carried out by the processing unit. However, drastic interventions of this kind really make sense if the type of evaluation to be carried out at the end is known within certain limits. Digital signal processing also usually means that, through sufficient post-processing, the digital signals can again be converted into an analogue or quasi-analogue, i.e. for the subsequent camera, optical recording and computing units, such as those in mobile phones, tablets, laptops or other can be found on computers that can be used directly by private individuals, detectable signal must or should be generated, as has already been explained above as being advantageous.
[44] Insoweit versteht es sich, dass insbesondere der Filter, der Verstärker bzw. die Signalverarbeitung, Teile derselben und/oder Funktionen derselben analog oder digital bzw. informationstechnisch umgesetzt sein können. Letztere beiden werden in der Regel eine Analogisierung bzw. Quasi-Analogisierung bei der Erzeugung des Messsignals bzw. bei der Ansteuerung der Lichtquelle bedingen, es sei denn, die über digitale bzw. informationstechnische Verfahrensschritte gewonnenen Ergebnisse werden zur Ansteuerung analoger Elektronikbaugruppen oder analoger elektrischer Baugruppen, wie beispielsweise analoger variabler Filter oder analoger Operationsverstärker genutzt. [44] In this respect, it is understood that in particular the filter, the amplifier or the signal processing, parts thereof and/or functions thereof can be implemented analogously or digitally or using information technology. The latter two will usually require analogization or quasi-analogization when generating the measurement signal or when controlling the light source, unless the results obtained via digital or IT process steps are used to control analog electronic assemblies or analog electrical assemblies, such as analog variable filters or analog operational amplifiers.
[45] Je nach konkreter Umsetzung können die Ausgabeeinheit und die Ansteuereinheit entsprechend analog oder digital bzw. informationstechnisch umgesetzt sein. Auch hier sind Kombinationen hiervon möglich. Ebenso ist es denkbar, dass die Ausgabeeinheit und die Ansteuereinheit gemeinsame Baugruppen bzw. informationstechnische Funktionalitäten teilen, dass die Ausgabeeinheit Teile der Ansteuereinheit oder die gesamte Ansteuereinheit umfasst bzw. dass die Ansteuereinheit Teile der Ausgabeeinheit oder die gesamte Ausgabeeinheit umfasst. [45] Depending on the specific implementation, the output unit and the control unit can be implemented analogously or digitally or using information technology. Combinations of these are also possible here. It is also conceivable that the output unit and the control unit share common assemblies or information technology functionalities, that the output unit includes parts of the control unit or the entire control unit, or that the control unit includes parts of the output unit or the entire output unit.
[46] Es ist von Vorteil, wenn der Messaufnehmer eine IR-Lichtquelle zur Wechselwirkung mit dem optischen Sensor aufweist. Eine IR-Lichtquelle als Baugruppe des Messaufnehmers ermöglicht unter bestimmten Umständen ein präzises Messen, da Einflüsse von sichtbaren Licht minimiert und die Eindringtiefe längerer Wellenlänge größer ist, was beispielsweise zum Durchleuchten von Körperteile, wie dieses u.a. für Pulsmessungen umgesetzt wird, von Vorteil ist. [46] It is advantageous if the sensor has an IR light source for interaction with the optical sensor. An IR light source as a component of the sensor enables precise measurement under certain circumstances, since the influence of visible light is minimized and the penetration depth of longer wavelengths is greater, which is advantageous, for example, for x-raying body parts, such as is used for heart rate measurements, among other things.
[47] Es ist kumulativ bzw. alternativ vorteilhaft, wenn der Messaufnehmer als Ohrclip oder als Finger-Auflage-Sensor ausgebildet ist bzw. eine derartige Anordnung umfasst, da in diesem Fall eine an sich bekannte Gerätschaft zum Aufnehmen der Messung verwendet wird, die eine einfache Bedienbarkeit bei sehr präziser Messung ermöglicht. Der vorliegende Messaufnehmer kann somit auf bereits bekannte Vorrichtungen zum Messen des Pulses zurückgreifen. Auch weitere, vorstehend nicht genannte und bekannte Gerätschaften zur Pulsmessung könnten in bzw. mit dem Messaufnehmer zur Anwendung kommen. [47] It is cumulatively or alternatively advantageous if the sensor is designed as an ear clip or as a finger-rest sensor or includes such an arrangement, since in this case a device known per se is used to record the measurement, the one allows easy operation with very precise measurement. The present measuring sensor can thus fall back on already known devices for measuring the pulse. Other known devices for heart rate measurement that are not mentioned above could also be used in or with the measuring sensor.
[48] Vorteilhafterweise umfasst die Energiequelle eine Batterie, wodurch möglichst einfach und in bekannter Weise umzusetzende Energieversorgung bereitgestellt werden kann und zudem die Energiequelle nicht von der Verbindung zu einem Netzteil abhängig ist. Besonders vorteilhaft könnte auch die Verwendung eines Akkus als Energiequelle sein bzw. die Energiequelle kumulativ bzw. alternativ einen Akku umfassen, der im Gegensatz zu einer Batterie wieder aufladbare Eigenschaften aufweist. [48] Advantageously, the energy source comprises a battery, whereby energy supply can be provided as easily as possible and can be implemented in a known manner and, moreover, the energy source is not dependent on the connection to a power pack. Particularly The use of a rechargeable battery as the energy source could also be advantageous or the energy source could cumulatively or alternatively comprise a rechargeable battery which, in contrast to a battery, has rechargeable properties.
[49] Kumulativ bzw. alternativ hierzu kann die Energiequelle auch eine Induktionsladeeinrichtung umfassen, durch welche ebenfalls einfach und in bekannter Weise umzusetzende Energieversorgung bereitgestellt werden kann. Insbesondere beim Einsatz des Messaufnehmers mit einem Mobiltelefon, erweist sich diese Energiequelle als sehr vorteilhaft, da die Akkus von Mobiltelefonen in der Regel auch induktiv aufladbar sind und somit auch direkt über eine Induktionsladeeinrichtung verfügen. Hier kann ggf. eine entsprechende Kopplung erfolgen. Auch können dann bereits vorhandene Ladestationen auch für den vorliegend erläuterten Messaufnehmer genutzt werden. [49] Cumulatively or as an alternative to this, the energy source can also comprise an induction charging device, which can also be used to provide an energy supply that is simple and can be implemented in a known manner. This energy source proves to be very advantageous, especially when using the measuring sensor with a mobile phone, since the batteries of mobile phones can usually also be charged inductively and therefore also have an inductive charging device directly. If necessary, a corresponding coupling can take place here. Existing charging stations can then also be used for the measurement sensor explained here.
[50] Um denselben Vorteil zu erzielen, kann die Energiequelle kumulativ bzw. alternativ hierzu eine Licht-Ladeeinrichtung umfassen. Es versteht sich, dass hierbei sämtliche Möglichkeiten, Licht in Storm umzuwandeln, eingesetzt werden können, wie beispielsweise durch Fotovoltaik oder Fotozellen. Dieses ermöglicht eine regenerative Energieversorgung des Messaufnehmers unabhängig von weiteren Energiequellen. [50] In order to achieve the same advantage, the energy source may cumulatively or alternatively comprise a light charging device. It goes without saying that all possibilities for converting light into electricity can be used here, such as for example by photovoltaics or photocells. This enables the sensor to be supplied with regenerative energy independently of other energy sources.
[51] Es versteht sich, dass die Energiequelle insbesondere Kombinationen der vorgenannten konkreten Energieversorgungsmöglichkeiten umfassen kann. [51] It goes without saying that the energy source can in particular include combinations of the aforementioned specific energy supply options.
[52] Um die Messung und Auswertung einer optischen messbaren, dynamischen Größe, insbesondere eines Pulses, über eine Kamera umfassenden Recheneinheit, wie beispielsweise ein Mobiltelefon, möglichst zuverlässig zu ermöglichen, kann ein System zur Messung und Auswertung eines Pulses bzw. einer optisch messbaren, dynamischen Größe mit einer eine Kamera umfassenden Recheneinheit sowie mit einem vorliegend beschriebenen Messaufnehmer eingesetzt werden. [52] In order to enable the measurement and evaluation of an optically measurable, dynamic variable, in particular a pulse, via a camera-encompassing computing unit, such as a mobile phone, to be as reliable as possible, a system for measuring and evaluating a pulse or an optically measurable, dynamic variable with a computer unit comprising a camera and with a measurement sensor described here.
[53] Hierbei umfasst vorliegend der Begriff „Kamera“ insbesondere jeden optischen Empfänger, der in der Lage ist, das Licht bzw. die elektromagnetische Strahlung, welche von der Lichtquelle der Ausgabeeinheit ausgestrahlt wird, zu erfassen. Insofern können diesbezüglich beispielsweise Fotozellen oder Fotodioden oder ähnliches zum Einsatz kommen. Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Kamera, also ggf. die Fotozelle bzw. die Fotodiode bereits Teil der Recheneinheit ist, so dass diesbezüglich auf bereits vorhandene Komponenten zurückgegriffen werden kann. Insbesondere schließt der Begriff „Kamera“ Kameras im engeren Sinne ein, wie diese insbesondere an Mobiltelefonen, smart watches, Tabletts, Laptops oder sonstigen Computern bzw. sogar an Spielekonsolen und ähnlichem verbaut sind bzw. wie diese mit derartigen Einrichtungen einfach über herkömmliche Schnittstellen zu koppeln sind. [53] Here, the term “camera” includes in particular any optical receiver that is able to capture the light or the electromagnetic radiation emitted by the light source of the output unit. In this respect, for example, photocells or photodiodes or the like can be used in this regard. In this case, it is particularly advantageous if the camera, that is to say possibly the photo cell or the photo diode, is already part of the computing unit, so that components that are already available can be used in this regard. In particular, the term "camera" includes cameras in the narrower sense, such as those on mobile phones, smart watches, tablets, laptops or other computers or even on game consoles and the like are installed or how they can be easily coupled with such devices via conventional interfaces.
[54] Insofern bezeichnet vorliegend der Begriff, dass die Recheneinheit eine Kamera umfasst, auch die Situationen, in welchen eine externe Kamera über eine elektronische Schnittstelle mit der Recheneinheit verbunden ist. [54] In this respect, the term that the computing unit includes a camera also refers to situations in which an external camera is connected to the computing unit via an electronic interface.
[55] Vorzugsweise ist durch das Mess- und Auswertesystem die optisch messbare Größe, also insbesondere der Puls, über die Kamera messbar. Dieses kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die Kamera auf die Größe bzw. auf den Körper, welcher die optisch messbare Größe trägt, gerichtet wird und durch die Recheneinheit dann eine entsprechende Messung initialisiert wird, welche dann durch die Recheneinheit entsprechend ausgewertet wird bzw. werden kann. [55] The measuring and evaluation system can preferably be used to measure the optically measurable variable, ie in particular the pulse, via the camera. This can be realized, for example, by pointing the camera at the size or at the body that carries the optically measurable size and then initializing a corresponding measurement by the processing unit, which is then evaluated accordingly by the processing unit can.
[56] Zwar erscheint es zunächst widersinnig, wenn die optisch messbare Größe bereits über die Kamera messbar ist, dann noch den vorliegend beschriebenen Messaufnehmer zu verwenden. Durch den Messaufnehmer, der für seine Messaufgabe, das Messen beispielsweise eines Pulses oder einer sonstigen optisch messbaren Größe, optimiert ausgebildet sein kann, indem dieser beispielsweise einen an sich bekannten Pulssensor umfasst, indem beispielsweise eine zur Wechselwirkung mit dem optischen Sensor geeignete Lichtquelle auch in an sich bekannter bzw. geeigneter Weise in räumlicher Beziehung zu dem optischen Sensor angeordnet ist bzw. indem der optische Sensor für seine Messaufgabe optimiert ist, kann die Zuverlässigkeit der Messung maximiert werden, da die Messungen nicht mit Einrichtungen, also mit einer Kamera bzw. einer Lichtquelle, durchgeführt werden, die an sich für ganz andere Zwecke optimiert sind. [56] Although it initially seems absurd if the optically measurable variable can already be measured via the camera, then still using the sensor described here. The sensor, which can be designed to be optimized for its measurement task, for example measuring a pulse or another optically measurable variable, for example by including a pulse sensor that is known per se, for example by using a light source suitable for interacting with the optical sensor in an is arranged in a known or suitable manner in a spatial relationship to the optical sensor or by the optical sensor being optimized for its measurement task, the reliability of the measurement can be maximized since the measurements are not carried out with devices, ie with a camera or a light source , which in themselves are optimized for completely different purposes.
[57] Ggf. können für die Messung durch die Recheneinheit noch ergänzende Maßnahmen, wie beispielsweise eine Zusatzbeleuchtung, bereitgestellt bzw. initialisiert werden. Im Konkreten kann dieses beispielsweise das Einschalten eines Leuchtmittels, wie beispielsweise einer auch als Blitzlicht verwendbaren Leuchtdiode oder einer sonstigen elektrisch mit der Recheneinheit verbindbare bzw. über die Recheneinheit ansteuerbare Lichtquelle, sein. Das reflektierte Licht, das durchscheinende Licht oder das in Reaktion auf diese Beleuchtung ausgesandte Licht des die optisch messbare Größe aufweisenden Körpers kann dann von der Kamera entsprechend erfasst werden. [57] If necessary, additional measures, such as additional lighting, can be provided or initialized for the measurement by the computing unit. Specifically, this can be, for example, switching on a light source, such as a light-emitting diode that can also be used as a flashlight, or another light source that can be electrically connected to the processing unit or controlled via the processing unit. The reflected light, the transmitted light or the light emitted in response to this illumination of the body having the optically measurable size can then be appropriately captured by the camera.
[58] Eine Kamera ist beispielsweise mittlerweile in den meisten Smartphones bzw. Mobiltelefonen integriert, sodass denkbar ist, dass beispielsweise ein System verwendet werden kann, das ein Mobiltelefon umfasst. Ein solches System könnte beispielsweise ein Mobiltelefon mit einer entsprechenden Hülle bilden. Eine Hülle könnte dann den Messaufnehmer beinhalten, während die Kamera durch das Mobiltelefon bereitgestellt wird. Andererseits sind auch andere Bauformen für den Messaufnehmer denkbar. Insbesondere kann ggf. auch eine als Blitzlicht verwendbare Leuchtdiode oder eine ähnliches Leuchtmittel des Mobiltelefons als Lichtquelle für eine Photozelle oder ähnliches der Energiequelle des Messaufnehmers genutzt werden. [58] A camera, for example, is now integrated into most smartphones or mobile phones, so it is conceivable that a system could be used, for example can, which includes a mobile phone. Such a system could, for example, form a mobile phone with a corresponding cover. A case could then contain the sensor while the camera is provided by the mobile phone. On the other hand, other designs for the measuring sensor are also conceivable. In particular, a light-emitting diode that can be used as a flashlight or a similar illuminant of the mobile phone can also be used as a light source for a photocell or similar of the energy source of the measuring sensor.
[59] Um die Messung und Auswertung einer optisch messbaren, dynamischen Größe, insbesondere eines Pulses, über eine Kamera umfassenden Recheneinheit, wie beispielsweise ein Mobiltelefon, möglichst zuverlässig zu ermöglichen, kann sich ein Verfahren zur Messung und Auswertung eines Pulses, wobei die Auswertung mittels einer eine Kamera umfassenden Recheneinheit erfolgt, dadurch auszeichnen, dass der Puls mittels eines von der Recheneinheit separaten Messaufnehmers gemessen und über eine optische Schnittstelle aus der Kamera der Recheneinheit einerseits und aus einer Lichtquelle des Messaufnehmers andererseits ein der Messung der dynamischen Größe entsprechendes Messsignal von dem Messaufnehmer zu der Recheneinheit ausgegeben wird. [59] In order to enable the measurement and evaluation of an optically measurable, dynamic variable, in particular a pulse, via a camera-encompassing computing unit, such as a mobile phone, to be as reliable as possible, a method for measuring and evaluating a pulse can be developed, with the evaluation being carried out using a computing unit comprising a camera, characterized in that the pulse is measured by means of a sensor separate from the computing unit and, via an optical interface from the camera of the computing unit on the one hand and from a light source of the sensor on the other hand, a measurement signal corresponding to the measurement of the dynamic variable from the sensor is output to the computing unit.
[60] Kumulativ bzw. alternativ hierzu kann sich, um die Messung und Auswertung einer optisch messbaren, dynamischen Größe, insbesondere eines Pulses, mittels einer eine Kamera umfassenden Recheneinheit, beispielsweise eines Mobiltelefons, möglichst zuverlässig zu ermöglichen, ein Verfahren zur Messung und Auswertung einer optisch messbaren, dynamischen Größe, wobei die Auswertung mittels der die Kamera umfassenden Recheneinheit erfolgt, dadurch auszeichnen, dass die dynamische Größe mittels eines von der Recheneinheit separaten Messaufnehmers gemessen und über eine optische Schnittstelle aus der Kamera der Recheneinheit einerseits und aus einer Lichtquelle des Messaufnehmers andererseits ein der Messung der dynamischen Größe entsprechendes Messsignal von dem Messaufnehmer zu der Recheneinheit ausgegeben wird. [60] Cumulatively or alternatively to this, in order to enable the measurement and evaluation of an optically measurable, dynamic variable, in particular a pulse, as reliably as possible by means of a computing unit comprising a camera, for example a mobile phone, a method for measuring and evaluating a optically measurable, dynamic variable, with the evaluation being carried out by means of the computing unit comprising the camera, characterized in that the dynamic variable is measured by means of a sensor separate from the computing unit and via an optical interface from the camera of the computing unit on the one hand and from a light source of the sensor on the other a measurement signal corresponding to the measurement of the dynamic variable is output from the measurement sensor to the computing unit.
[61] Unter einer „Recheneinheit“ kann im vorliegenden Zusammenhang vorzugsweise ein Gerät verstanden werden, das mittels programmierbarer Rechenvorschriften Daten verarbeitet. Somit könnte eine Recheneinheit beispielsweise ein Computer, ein Laptop, ein Tablet-PC, eine Smartwatch oder ein Smartphone bzw. ein Mobiltelefon sein. Es versteht sich, dass auch andere vorstehend nicht genannte Recheneinheiten entsprechend eingesetzt werden können. [62] Bei Mobiltelefonen oder Tabletts, welche mit einer Kamera ausgestattet sind, wird zusätzlich fast immer auch eine Lichtquelle eingesetzt, die auf der Seite des Mobiltelefons angeordnet ist, auf welcher auch die Kamera angeordnet ist. Diese Lichtquelle dient dann beispielsweise als Blitzlicht oder kann beispielsweise auch als Taschenlampe verwendet werden. Eine derartige Lichtquelle kann entsprechend als LED ausgebildet sein. [61] In the present context, a “processing unit” can preferably be understood as a device that processes data using programmable calculation rules. A computing unit could thus be a computer, a laptop, a tablet PC, a smartwatch or a smartphone or a mobile phone, for example. It goes without saying that other arithmetic units not mentioned above can also be used accordingly. [62] In the case of mobile phones or tablets that are equipped with a camera, a light source is also almost always used, which is arranged on the side of the mobile phone on which the camera is also arranged. This light source then serves as a flashlight, for example, or can also be used as a flashlight, for example. Such a light source can be designed accordingly as an LED.
[63] Es ist von Vorteil, wenn die Schnittstelle IR-Licht nutzt. Dieses ist für Menschen unsichtbar, sodass keine oder nur geringe Störung zu erwarten ist. Gängige Kameras, die mit Recheneinheiten verbunden werden können oder in diesen verbaut sind, können IR-Licht trotzdem erfassen. [63] It is an advantage if the interface uses IR light. This is invisible to humans, so little or no disruption is to be expected. Common cameras that can be connected to or built into computing units can still capture IR light.
[64] Kumulativ bzw. alternativ hierzu kann die Schnittstelle wenigstens eine LED als Lichtquelle nutzen, da eine LED baulich einfach zu integrieren ist und zudem äußerst energieeffizient arbeitet. [64] Cumulatively or alternatively, the interface can use at least one LED as a light source, since an LED is structurally easy to integrate and also works extremely energy-efficiently.
[65] Vorzugsweise gibt die Lichtquelle ein im Rahmen der Messgenauigkeit der Kamera oder der Recheneinheit analoges Messsignal aus. Hierbei ist letztlich die schlechteste Genauigkeit dieser beiden Einheiten maßgeblich, da die Genauigkeit an sich wie ein Filter für über der Genauigkeitsgrenze liegende Ereignisse wirkt. Weist beispielsweise die Kamera eine gewisse Trägheit auf, so erscheint ein hochfrequentes Blitzen der Lichtquelle in dem von der Kamera ausgegeben Bild als gleichförmig, wenn durch die Blitzfrequenz die Aufnahmegeschwindigkeit der Kamera in ausreichendem Maße überschritten wird. Insofern kann durch den Messwertaufnehmer durchaus eine digitale Signalaufbereitung oder -Verarbeitung und eine Ausgabe eines getakteten Messsignals durch eine von der Ansteuereinheit oder ggf. auch auf anderer Weise angesteuerte Lichtquelle erfolgen, die dann zumindest als quasi-analoges Messsignal von der Kamera angesehen wird. Ansonsten kann das Messsignal natürlich auch analog durchgeleitet bzw. analog aufbereitet werden, auch wenn ggf. durch digitale Parameter, beispielsweise durch digitale Ansteuerung eines Eingangs eines im Übrigen analogen Operationsverstärkers, digital auf das Signal bzw. Ausgabe des Messsignals eingewirkt wird. [65] The light source preferably emits an analog measurement signal within the scope of the measurement accuracy of the camera or the computing unit. Ultimately, the worst accuracy of these two units is decisive here, since the accuracy itself acts like a filter for events that are above the accuracy limit. For example, if the camera has a certain sluggishness, high-frequency flashing of the light source appears uniform in the image output by the camera if the flashing frequency sufficiently exceeds the recording speed of the camera. In this respect, the measured value recorder can certainly carry out digital signal preparation or processing and output a clocked measurement signal by a light source controlled by the control unit or possibly also in another way, which is then regarded by the camera as at least a quasi-analog measurement signal. Otherwise, the measurement signal can of course also be passed through in analog form or processed in analog form, even if the signal or output of the measurement signal is influenced digitally by digital parameters, for example by digital control of an input of an otherwise analog operational amplifier.
[66] Insbesondere kann die Lichtquelle ein der Messung im Rahmen einer vorgegebenen Messgenauigkeit folgendes Messsignal ausgeben. Hierdurch verbleiben Freiheiten in der Ausgabe des Messsignals, da dieses dann lediglich im Rahmen der vorgegebenen Messgenauigkeit der Dynamik der optischen messbaren Größe bzw. des Pulses folgen muss. Insoweit wird die vorgegebene Messgenauigkeit vorzugsweise an die Genauigkeit der vorgesehenen Auswertung angepasst. Insoweit das ausgegebene Messsignal im Rahmen der vorgegebenen Messgenauigkeit der Dynamik folgt, spielt es letztlich keine Rolle, ob das Messsignal analog oder digital ausgegeben wird, da dann innerhalb der Messgenauigkeit die Kamera bzw. die Recheneinheit zwischen den unterschiedlichen Ausgestaltungen des Messsignals nicht unterscheidet oder da dann die Auswertung etwaige Unterschiede nicht berücksichtigt bzw. nicht zu berücksichtigen braucht. [66] In particular, the light source can output a measurement signal following the measurement within the scope of a predetermined measurement accuracy. This leaves freedom in the output of the measurement signal, since this then only has to follow the dynamics of the optically measurable variable or the pulse within the framework of the specified measurement accuracy. In this respect, the specified measurement accuracy is preferably adapted to the accuracy of the evaluation provided. In this respect, the output measurement signal within the framework of the specified measurement accuracy follows the dynamics, it ultimately makes no difference whether the measurement signal is output in analog or digital form, since the camera or the computing unit then does not differentiate between the different configurations of the measurement signal within the measurement accuracy, or because the evaluation then does not take any differences into account or does not needs to be considered.
[67] Es ist vorteilhaft, wenn in dem Messaufnehmer die gemessene dynamische Größe bis zur Ausgabe als Messsignal gefiltert wird. Hierdurch kann eine erste Signalaufbereitung zur Verbesserung des Messsignals erfolgen. Beispielsweise können hierbei unerwünschte Frequenzen herausgefiltert werden. Diese können sich beispielsweise durch stark ausreißende Amplituden äußern, also Amplituden, die ungewöhnlich stark von den anderen Amplituden einer gemessenen Pulswelle oder einer anderen dynamischen Größe abweichen. Diese stammen dann mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht von den Blutbewegungen selbst sondern können als Artefakte abgetan werden, sodass ein Herausfiltern dieser das Messsignal und somit auch die Messsignalqualität verbessern kann. Selbiges kann für sehr hochfrequente Anteile gelten, die letztlich für die durchzuführende Messung und Auswertung uninteressant sein können. [67] It is advantageous if the measured dynamic variable is filtered in the measuring sensor until it is output as a measuring signal. This allows a first signal processing to improve the measurement signal. For example, unwanted frequencies can be filtered out here. These can manifest themselves, for example, in the form of amplitudes that run out sharply, ie amplitudes that deviate to an unusually large extent from the other amplitudes of a measured pulse wave or another dynamic variable. There is a high probability that these do not originate from the blood movements themselves but can be dismissed as artefacts, so that filtering them out can improve the measurement signal and thus also the measurement signal quality. The same can apply to very high-frequency components, which can ultimately be of no interest for the measurement and evaluation to be carried out.
[68] Kumulativ bzw. alternativ hierzu kann in dem Messaufnehmer die gemessene dynamische Größe bis zur Ausgabe als Messsignal verstärkt werden, um das Signal dann über die Lichtquelle intensivieren zu können, sodass eine Kamera das Signal besser erfassen kann. Damit ein möglicherweise nur schwach messbares Signal dann jedoch möglichst fehlerfrei und genau weitergeleitet wird, wenn es von der Kamera erfasst wird, kann dieses Signal verstärkt werden. [68] Cumulatively or alternatively, the measured dynamic variable can be amplified in the sensor until it is output as a measurement signal, in order to then be able to intensify the signal via the light source so that a camera can capture the signal better. This signal can be amplified so that a signal that can possibly only be measured weakly is then forwarded as error-free and precisely as possible when it is captured by the camera.
[69] Kumulativ bzw. alternativ hierzu kann in dem Messaufnehmer die gemessene dynamische Größe bis zur Ausgabe als Messsignal verarbeitet werden. Artefakte oder auch typische Fehler der optisch messbaren, dynamischen Größe, wie bspw. einzelne Pulse, die übersprungen werden, können auf diese Weise bereits bereinigt werden. [69] Cumulatively or as an alternative to this, the measured dynamic variable can be processed in the measuring sensor up to the output as a measuring signal. Artifacts or also typical errors in the optically measurable, dynamic variable, such as individual pulses that are skipped, can already be corrected in this way.
[70] In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die optisch messbare Größe bzw. der Puls über die Kamera messbar sein, sodass an sich eine Messung auch über die Kamera bzw. ein die Recheneinheit umfassendes Gerät erfolgen könnte. An sich erscheint dann die Verwendung eines separaten Messaufnehmers widersinnig, da die entsprechende Messung ja durch die Recheneinheit bzw. unter Verwendung der Kamera durchgeführt werden könnten. Andererseits sind die Recheneinheit bzw. die Kamera bzw. die entsprechenden Gerätschaften, welche diese beinhalten, in der Regel nicht für derartige Messungen ausgelegt, so dass der Messaufnehmer auf diese Messungen spezialisiert werden kann, solange er über die Lichtquelle ein Messsignal für die Kamera zur Verfügung stelle, dass entsprechend optimiert bzw. für die Kamera gut erfassbar ausgebildet sein kann. [70] In a particularly advantageous embodiment, the optically measurable variable or the pulse can be measured via the camera, so that a measurement could also be carried out via the camera or a device comprising the computing unit. In itself, the use of a separate measuring sensor then appears to be nonsensical, since the corresponding measurement could be carried out by the computing unit or using the camera. On the other hand, the computing unit or the camera or the corresponding equipment that they contain are generally not designed for such measurements, so that the measuring sensor can be specialized in these measurements as long as it has the light source provide a measurement signal for the camera that can be correspondingly optimized or designed to be easily detectable by the camera.
[71] In konkreter Umsetzung kann die Recheneinheit insbesondere ein mit einer Kamera ausgestattetes Mobiltelefon sein, wie bereits vorstehend dargelegt. Durch den vorliegend erläuterten Messaufnehmer kann dann, wie bereits vorstehend erläutert, eine Messung optimiert erfolgen, obgleich die Kamera, ggf. unter Zuhilfenahme einer als Blitzlicht oder Taschenlampe nutzbaren Leuchte des Mobiltelefons, an sich die entsprechende Messung, beispielsweise des Pulses, technisch auch durchführen könnte. Andererseits versteht es sich, dass auch andere Recheneinheiten, die mit einer Kamera ausgestattet sind bzw. ausgestattet werden können, dementsprechend unter Zuhilfenahme des vorliegend erläuterten Messaufnehmers genutzt werden können. So können beispielsweise die Frontkamera von Tabletts, Laptops oder auch Mobiltelefonen, neben denen üblicherweise keine starken Leuchtmittel angeordnet sind, für die jeweiligen Messungen genutzt werden, da der vorliegend beschriebene Messaufnehmer über seine von der Ansteuereinheit mit der Dynamik des Pulses oder der sonstigen dynamischen Größe angesteuerte Lichtquelle ein dem Puls bzw. der dynamischen Größe in der Dynamik entsprechendes Messsignal ausgibt, welches dann von derartigen Kameras unmittelbar erfasst und als Puls bzw. als die sonstige dynamische Größe interpretiert werden kann. Dementsprechend können somit auch Kameras, welche ergänzend mit Computern oder sonstigen Recheneinheiten, beispielsweise über eine USB-Schnittstelle, verbunden sind, für derartige Messungen ohne weiteres genutzt werden. Dieses gilt auch für Kameras, die an sich anderen Zwecken dienen sollen und mit einer Recheneinheit verbunden sind, wie beispielsweise Kameras in Fahrzeugen, wie sie unter anderem hinter Rückspiegeln oder Frontblenden auf den Fahrer gerichtet sind. Unter Verwendung des vorliegend beschriebenen Messaufnehmers können dann die jeweiligen Recheneinheiten, ohne dass die Kamera für die Durchführung einer Pulsmessung bzw. die Messung der sonstigen dynamischen Größe gedacht ist, beispielsweise weil sie an sich zu weit von einem Ohr für eine Pulsmessung entfernt ist, eine entsprechende Messung und Auswertung durchführen. [71] In a specific implementation, the processing unit can be a mobile phone equipped with a camera, as already explained above. As already explained above, the measurement sensor explained here can then be used to carry out an optimized measurement, although the camera, possibly with the aid of a lamp on the mobile phone that can be used as a flashlight or torch, could also technically carry out the corresponding measurement, for example the pulse . On the other hand, it goes without saying that other computing units that are or can be equipped with a camera can also be used accordingly with the aid of the measurement sensor explained here. For example, the front camera of tablets, laptops or mobile phones, next to which no strong lamps are usually arranged, can be used for the respective measurements, since the measurement sensor described here is controlled by the control unit with the dynamics of the pulse or other dynamic variable Light source outputs a measurement signal corresponding to the pulse or the dynamic variable in the dynamics, which can then be directly detected by such cameras and interpreted as a pulse or as the other dynamic variable. Accordingly, cameras which are additionally connected to computers or other processing units, for example via a USB interface, can also be used without further ado for such measurements. This also applies to cameras that are intended to serve other purposes and are connected to a computing unit, such as cameras in vehicles, such as those that are directed at the driver behind rear-view mirrors or front panels, among other things. Using the sensor described here, the respective computing units can then, without the camera being intended for carrying out a heart rate measurement or measuring the other dynamic variable, for example because it is too far away from an ear for a heart rate measurement, a corresponding Carry out measurement and evaluation.
[72] Unter einem „analogen Signal“ kann im vorliegenden Zusammenhang im Rahmen der Signaltheorie eine Form eines Signals mit stufenlosem und unterbrechungsfreiem Verlauf verstanden werden, wie es auch beim Aufzeichnen eines menschlichen Pulses zu erwarten ist. Daher kann ein Analogsignal in der Regel als glatte Funktion beschrieben werden, und es lässt sich damit beispielsweise der zeitlich kontinuierliche Verlauf einer physikalischen Größe beschreiben, welche im vorliegenden Zusammenhang das Pulssignal bzw. die Pulswelle ist. Der Wertebereich eines Analogsignals wird als Dynamikumfang bezeichnet. [73] Im Gegensatz zum analogen Signal beschreibt im vorliegenden Zusammenhang ein „digitales Signal“ vorzugsweise ein Signal, welches durch diskrete Werte repräsentiert wird und eine zeitliche Entwicklung beschreibt. Ein gemessener Puls kann auch als digitales Signal vorliegen, insbesondere wenn die Messung bereits digital erfolgt. [72] In the context of signal theory, an "analog signal" can be understood as a form of a signal with a continuous and uninterrupted course, as is to be expected when recording a human pulse. Therefore, an analog signal can usually be described as a smooth function, and it can be used to describe, for example, the temporally continuous progression of a physical variable, which in the present context is the pulse signal or the pulse wave. The range of values of an analog signal is referred to as the dynamic range. [73] In contrast to the analog signal, a “digital signal” in the present context preferably describes a signal that is represented by discrete values and describes a development over time. A measured pulse can also be present as a digital signal, particularly if the measurement is already digital.
[74] Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können. [74] It goes without saying that the features of the solutions described above or in the claims can also be combined if necessary in order to be able to cumulatively implement the advantages accordingly.
[75] Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert, die insbesondere auch in anliegender Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen: [75] Further advantages, goals and properties of the present invention are explained using the following description of exemplary embodiments, which are also shown in particular in the attached drawing. Show in the drawing:
Figur 1 ein herkömmliches Mobiltelefon mit einer zugehörigen Klapptasche, in welche ein erster Messaufnehmer integriert ist; FIG. 1 shows a conventional mobile phone with an associated folding case, in which a first sensor is integrated;
Figur 2 das Mobiltelefon nach Fig. 1 in einer von der Klapptasche getrennten Anordnung;FIG. 2 shows the mobile telephone according to FIG. 1 in an arrangement separate from the folding pocket;
Figur 3 einen zweiten, als Fingerpulsmesseinrichtung bzw. Finger-Auflage-Sensor ausgestalteten Messaufnehmer und ein herkömmliches Mobiltelefon mit als Blitzlicht nutzbarer LED; und FIG. 3 shows a second measuring sensor configured as a finger pulse measuring device or finger rest sensor and a conventional mobile phone with an LED that can be used as a flashing light; and
Figur 4 einen dritten, als Ohrclip ausgestalteten Messaufnehmer mit einer mit einer Recheneinheit verbundenen Kamera. FIG. 4 shows a third measuring sensor designed as an ear clip with a camera connected to a computing unit.
[76] In einem ersten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 umfasst ein Messaufnehmer 10 einen optischen Sensor 20, der zur Messung eines Pulses dient, eine Energiequelle 30 und eine Ausgabeeinheit 40. Der optische Sensor 20 ist hierbei als Pulssensor 21 zur Messung des Pulses ausgebildet. In a first exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2, a measuring sensor 10 comprises an optical sensor 20, which is used to measure a pulse, an energy source 30 and an output unit 40. The optical sensor 20 is used here as a pulse sensor 21 for measuring the pulse educated.
[77] Die Ausgabeeinheit 40 umfasst eine Lichtquelle 41 zur Ausgabe eines optischen Signals. Zudem umfasst der Messaufnehmer 10 eine mit dem optischen Sensor 20 verbundene Ansteuereinheit 50. Die Ansteuereinheit 50 kann die Lichtquelle 41 mit der Dynamik ansteuern, welche auch von dem optischen Sensor 20 gemessen wird, um ein Messsignal auszugeben, das der Messung des Pulses entspricht. [77] The output unit 40 includes a light source 41 for outputting an optical signal. In addition, the measuring transducer 10 includes a control unit 50 connected to the optical sensor 20. The control unit 50 can control the light source 41 with the dynamics which are also measured by the optical sensor 20 in order to output a measurement signal which corresponds to the measurement of the pulse.
[78] Zudem kann der optische Sensor 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels naturgemäß eine andere optisch entsprechend messbare, dynamische Größe messen. Ggf. kann hierzu der optische Sensor 20 gerade nicht als Pulssensor 21 sondern als für die Messung dieser Größe geeigneter Sensor optimiert sein. Hierbei steuert dann die Ansteuereinheit 50 die Lichtquelle 41 mit der Dynamik an, die vom optischen Sensor 20 gemessen wurde, um das der Messung der dynamischen Größe entsprechende Messsignal auszugeben. [78] In addition, the optical sensor 20 of the present exemplary embodiment can of course measure another optically correspondingly measurable, dynamic variable. For this purpose, the optical sensor 20 may possibly not be optimized as a pulse sensor 21 but as a sensor suitable for measuring this quantity. In this case, the control unit 50 then controls the Light source 41 with the dynamics, which was measured by the optical sensor 20 in order to output the measurement signal corresponding to the measurement of the dynamic quantity.
[79] Darüber hinaus umfasst die Ansteuereinheit 50 einen Filter 51 zum Herausfiltern unerwünschter Frequenzen des Pulses bzw. der optisch messbaren, dynamischen Größe. Hierdurch erfolgt eine erste Signalaufbereitung zur Verbesserung des Messsignals. [79] In addition, the control unit 50 includes a filter 51 for filtering out unwanted frequencies of the pulse or the optically measurable, dynamic variable. This results in a first signal processing to improve the measurement signal.
[80] Auch umfasst die Ansteuereinheit 50 einen Verstärker 52, durch welchen das Signal über die Lichtquelle 41 intensiviert wird, sodass eine Kamera 71 das Signal besser erfassen kann. [80] The drive unit 50 also includes an amplifier 52, through which the signal is intensified via the light source 41, so that a camera 71 can capture the signal better.
[81] Zusätzlich ist eine Signalverarbeitung 53 Teil der Ansteuereinheit 50, wodurch Artefakte oder auch typische Fehler der optisch messbaren, dynamischen Größe, wie beispielsweise einzelne Pulse, die übersprungen werden, bereits bereinigt werden können. [81] In addition, signal processing 53 is part of control unit 50, which means that artifacts or typical errors in the optically measurable, dynamic variable, such as individual pulses that are skipped, can already be corrected.
[82] Der Messaufnehmer 10 bzw. dessen Pulssensor 21 weisen auch eine IR-Lichtquelle 22 zur Wechselwirkung mit dem optischen Sensor 20 auf. Dieser sorgt für ein präzises Messen, da ein definiertes Lichtsignal dem optischen Sensor 20 zur Verfügung gestellt wird, welches beispielsweise Körperteile durchleuchten kann, sodass das durchscheinende Licht oder ein ansonsten hierdurch zurückgegebenes Licht dann von dem optischen Sensor 20 detektiert werden kann. [82] The measuring transducer 10 or its pulse sensor 21 also has an IR light source 22 for interaction with the optical sensor 20 . This ensures precise measurement, since a defined light signal is made available to the optical sensor 20, which can, for example, shine through parts of the body, so that the light shining through or a light that is otherwise returned as a result can then be detected by the optical sensor 20.
[83] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der Messaufnehmer 10 bzw. der Pulssensor 21 als Finger-Auflage-Sensor 12 ausgebildet, um eine einfache Bedienbarkeit und eine präzise Messung mit an sich bekannten Gerätschaften zu ermöglichen. [83] In the present exemplary embodiment, the measuring sensor 10 or the pulse sensor 21 is designed as a finger-rest sensor 12 in order to enable simple operability and precise measurement with equipment known per se.
[84] Das vorliegende Ausführungsbeispiel bildet ein Mess- und Auswertesystem 70 zur Messung und Auswertung eines Pulses bzw. einer optisch messbaren, dynamischen Größe und umfasst dabei den Messaufnehmer 10 sowie eine Recheneinheit 72. Die Recheneinheit 72 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist als Mobiltelefon 73 ausgebildet, welches die Kamera 71 umfasst, über welche die optisch messbare Größe messbar ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Mobiltelefon 73 in einer zugehörigen Klapptasche 13 angeordnet bzw. anordenbar, wie es in der Figur 1 dargestellt ist. Die Figur 2 zeigt hierbei die Anordnung des Mobiltelefons 73 außerhalb der Klapptasche 13. [84] The present exemplary embodiment forms a measuring and evaluation system 70 for measuring and evaluating a pulse or an optically measurable, dynamic variable and includes the measuring sensor 10 and a computing unit 72. The computing unit 72 of the present exemplary embodiment is designed as a mobile phone 73, which includes the camera 71, via which the optically measurable variable can be measured. In the present embodiment, the cell phone 73 is arranged or can be arranged in an associated folding pocket 13, as shown in FIG. Figure 2 shows the arrangement of the mobile phone 73 outside of the folding pocket 13.
[85] Die Energiequelle 30 des Messaufnehmers 10 umfasst einen Akku 31, wodurch eine einfach und in bekannter Weise umzusetzende Energieversorgung bereitgestellt werden kann. Darüber hinaus umfasst die Energiequelle 30 außerdem eine Induktionsladereinrichtung 32, um den Akku 31 ggf. wieder aufzuladen. [86] Die Messung und Auswertung eines Pulses erfolgt u.a. über die Recheneinheit 72, welche die Kamera 71 umfasst. Dabei wird der Puls mittels des Messaufnehmers 10 gemessen und über eine optische Schnittstelle 80 aus der Kamera 71 der Recheneinheit 72 einerseits und der Lichtquelle 41 des Messaufnehmers 10 andererseits ein der Messung der dynamischen Größe entsprechendes Messsignal von dem Messaufnehmer 10 zu der Recheneinheit 72 ausgegeben. Entsprechend werden auch die dynamische Größe mittels eines von der Recheneinheit 72 separaten Messaufnehmers 10 gemessen und über die optische Schnittstelle 80 der Kamera 71 der Recheneinheit 72 einerseits und der Lichtquelle 41 des Messaufnehmers 10 andererseits ein der Messung der dynamischen Größe entsprechendes Messsignal von dem Messaufnehmer 10 zu der Recheneinheit 72 ausgegeben. [85] The energy source 30 of the sensor 10 includes a rechargeable battery 31, as a result of which an energy supply can be provided that is simple and can be implemented in a known manner. In addition, the energy source 30 also includes an induction charger device 32 in order to recharge the battery 31 if necessary. [86] A pulse is measured and evaluated, inter alia, via the computing unit 72 which includes the camera 71 . The pulse is measured by means of the measuring sensor 10 and via an optical interface 80 from the camera 71 of the computing unit 72 on the one hand and the light source 41 of the measuring sensor 10 on the other hand a measurement signal corresponding to the measurement of the dynamic variable is output from the measuring sensor 10 to the computing unit 72. Accordingly, the dynamic variable is also measured using a measurement sensor 10 that is separate from the computing unit 72, and a measurement signal corresponding to the measurement of the dynamic variable is transmitted from the sensor 10 via the optical interface 80 of the camera 71 of the computing unit 72 on the one hand and the light source 41 of the measurement sensor 10 on the other the arithmetic unit 72 output.
[87] Die Schnittstelle 80 nutzt hierbei IR-Licht, da dieses für den Menschen unsichtbar ist, sodass keine bzw. nur geringe Störung zu erwarten ist, wobei die Frequenz derart gewählt ist, dass gängige Kameras dieses noch erfassen trotzdem aufnehmen. Hierbei wird konkret eine LED als Lichtquelle 41 für die Schnittstelle 80 genutzt, da diese baulich einfach und energieeffizient ist. [87] The interface 80 uses IR light here, since this is invisible to humans, so that little or no interference is to be expected, with the frequency being selected in such a way that common cameras still record this. In this case, an LED is specifically used as the light source 41 for the interface 80, since this is structurally simple and energy-efficient.
[88] Die Lichtquelle 41 gibt ein im Rahmen der Messgenauigkeit der Kamera 71 oder der Recheneinheit 72 analoges Messsignal aus. Dieses ermöglicht, je nach konkreter Umsetzung, eine digitale Auswertung und Analyse, aber es wird dann zumindest ein quasi-analoges Messsignal ausgegeben. Ansonsten kann das Messsignal natürlich auch analog durchgeleitet werden, auch wenn ggf. durch digitale Parameter, beispielsweise durch digitale Ansteuerung durch die Ansteuerung 50 eines Eingangs eines im Übrigen analogen Operationsverstärkers, digital auf das Signal bzw. zur Ausgabe des Messsignals eingewirkt werden kann. [88] The light source 41 outputs an analog measurement signal within the scope of the measurement accuracy of the camera 71 or the computing unit 72. Depending on the specific implementation, this enables digital evaluation and analysis, but at least a quasi-analog measurement signal is then output. Otherwise, the measurement signal can of course also be passed through in analog form, even if digital parameters, for example digital control by the control 50 of an input of an otherwise analog operational amplifier, can be used to act digitally on the signal or to output the measurement signal.
[89] In einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist ein zweiter Messaufnehmer 10 eines Mess- und Auswertesystems 70 ebenfalls derart ausgestaltet, dass dieser eine Lichtquelle 41 der Ausgabeeinheit 40, eine Ansteuereinheit 50, eine Energiequelle 30 sowie einen optischen Sensor 20 umfasst. [89] In a further exemplary embodiment according to Figure 3, a second sensor 10 of a measuring and evaluation system 70 is also designed in such a way that it includes a light source 41 of the output unit 40, a control unit 50, an energy source 30 and an optical sensor 20.
[90] In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Energiequelle 30 als Licht- Ladeeinrichtung 33 ausgestaltet, wodurch Licht in Strom umgewandelt werden kann. Hier ist es denkbar, dass sämtliche Möglichkeiten eingesetzt werden können, um Licht in Strom umzuwandeln, wie beispielsweise Photovoltaik. [91] Außerdem ist der optische Sensor 20 als Pulssensor 21 ausgebildet, der gleichzeitig auch ein Finger- Auflage-Sensor 12 ist. Zudem verwendet der optische Sensor 20 eine IR- Lichtquelle 22 zur Wechselwirkung mit dem optischen Sensor 20. [90] In the present embodiment, the power source 30 is designed as a light charger 33, whereby light can be converted into electricity. Here it is conceivable that all options can be used to convert light into electricity, such as photovoltaics. [91] In addition, the optical sensor 20 is designed as a pulse sensor 21, which is also a finger rest sensor 12 at the same time. In addition, the optical sensor 20 uses an IR light source 22 to interact with the optical sensor 20.
[92] In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Recheneinheit 72 ebenfalls als Mobiltelefon 73 ausgebildet, wobei neben der Kamera 71 auch an dem Mobiltelefon 73 eine als Blitzlicht nutzbare LED 74 der Recheneinheit 72 angeordnet ist. Letztere kann genutzt werden, um die Licht-Ladeeinrichtung 33 anzustrahlen und so dem Messaufnehmer 10 Energie zuzuführen. Ggf. kann ergänzend noch ein Akku 31 vorgesehen sein, um etwaige Dunkelphasen überbrücken zu können. [92] In the present exemplary embodiment, the computing unit 72 is also designed as a mobile phone 73, with an LED 74 of the computing unit 72 that can be used as a flashlight also being arranged on the mobile phone 73 in addition to the camera 71. The latter can be used to illuminate the light charging device 33 and thus supply energy to the sensor 10 . Optionally, a rechargeable battery 31 can also be provided in order to be able to bridge any dark phases.
[93] Über die als Blitzlicht nutzbare LED 74 der Recheneinheit 72 als Lichtquelle und die Kamera 71 könnte ggf. der Puls ebenfalls gemessen und dann in der Recheneinheit 72 ausgewertet werden. Andererseits sind LED 74 und Kamera 71 nicht optimal gegeneinander ausgerichtet, um einen Puls zu messen, was bei dem als Finger-Auflage-Sensor 12 ausgebildeten Pulssensors 21 der Fall ist, so dass eine optimierte Messung erfolgen kann. Entsprechende Messmöglichkeiten bestünden auch mit dem Mobiltelefon nach Fign. 1 und 2, insoweit dieses ebenfalls über eine entsprechende Lichtquelle verfügt. Hierbei können die Mobiltelefone 73 ggf. ausgetauscht werden, da die Messaufnehmer 10 entsprechend flexibel mit der jeweiligen Kamera 71 kommunizieren können. [93] The pulse could possibly also be measured and then evaluated in the computing unit 72 via the LED 74 of the computing unit 72, which can be used as a flashlight, as a light source and the camera 71. On the other hand, the LED 74 and the camera 71 are not optimally aligned with one another in order to measure a pulse, which is the case with the pulse sensor 21 designed as a finger rest sensor 12, so that an optimized measurement can take place. Corresponding measurement options would also exist with the cell phone according to FIGS. 1 and 2, insofar as this also has a corresponding light source. In this case, the cell phones 73 can be exchanged, if necessary, since the measuring transducers 10 can communicate with the respective camera 71 in a correspondingly flexible manner.
[94] Ein Mensch 60 kann somit seinen Finger 61 nutzen, um diesen auf den Finger- Auflage-Sensor 12 zu legen, der als Pulssensor 21 fungiert, sodass ein Mensch 60 somit über seinen Finger 61 den Puls messen kann. Ähnlich ist auch der Pulssensor 21 des in Fign. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels zu nutzen. [94] A person 60 can thus use his finger 61 to place it on the finger rest sensor 12, which acts as a pulse sensor 21, so that a person 60 can thus measure the pulse via his finger 61. Similarly, the pulse sensor 21 in Figs. 1 and 2 illustrated embodiment to use.
[95] In einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Figur 4 ist der Messaufnehmer 10 bzw. Pulssensor 21 als Ohrclip 11 ausgebildet. Der Ohrclip 11 kann an einem Ohr 62 eines Menschen 60 angeordnet werden, wobei optische Sensor 20 sowie die IR-Lichtquelle 22 zur Wechselwirkung mit dem optischen Sensor 20 des Messaufnehmers 10 in dem Bereich angeordnet sind, in welchem der Ohrclip 11 an dem Ohr 62 angebracht ist. Auf diese Weise kann in an sich bekannter Art der Puls sehr genau ermittelt werden. [95] In a further exemplary embodiment according to FIG. The ear clip 11 can be arranged on an ear 62 of a person 60, with the optical sensor 20 and the IR light source 22 for interacting with the optical sensor 20 of the measuring sensor 10 being arranged in the area in which the ear clip 11 is attached to the ear 62 is. In this way, the pulse can be determined very precisely in a manner known per se.
[96] Über eine Lichtquelle 41 der Ausgabeeinheit 40 wird das entsprechende Messsignal dann ausgegeben, wobei durch die Lichtquelle 41 und eine Kamera 71 eine optische Schnittstelle 80 gebildet ist, die eine Verbindung mit einer Recheneinheit 72 zur Messung und Auswertung ermöglicht. [97] Die Kamera 71 kann hierbei beispielsweise über eine USB-Schnittstelle mit einem Computer als Recheneinheit 72 verbunden sein, so dass die Kamera 71, sowie diese ein dem Puls entsprechendes Messsignal sieht, mittels eines auf dem Computer bzw. der Recheneinheit laufenden Standardprogramms für diese Messungen bzw. Auswertungen auch diese Messungen bzw. Auswertungen durchführen kann. Insbesondere kann die Kamera 71 auch als Bestandteil eines Fahrzeugs bzw. Kraftfahrzeugs sein und beispielsweise hinter dem Rückspiegel oder hinter einem Frontpanel angeordnet sein und als Recheneinheit 72 die vorhandene Recheneinheit des Fahrzeugs bzw. Kraftfahrzeugs oder eine separate, mit dem informationstechnischem Bussystem des Fahrzeugs bzw. Kraftfahrzeugs verbundene Recheneinheit nutzen. [96] The corresponding measurement signal is then output via a light source 41 of the output unit 40, with the light source 41 and a camera 71 forming an optical interface 80 which enables a connection to a computing unit 72 for measurement and evaluation. [97] The camera 71 can be connected to a computer as the processing unit 72, for example via a USB interface, so that the camera 71, as soon as it sees a measurement signal corresponding to the heart rate, can use a standard program running on the computer or the processing unit for these measurements or evaluations can also carry out these measurements or evaluations. In particular, camera 71 can also be part of a vehicle or motor vehicle and can be arranged, for example, behind the rear-view mirror or behind a front panel, and the existing computing unit of the vehicle or motor vehicle or a separate one connected to the information technology bus system of the vehicle or motor vehicle as computing unit 72 use the connected processing unit.
[98] Der Messaufnehmer 10 der erläuterten Ausführungsbeispiele kann insofern nicht nur bei einem Mobiltelefon 73 zum Messen des Pulses an einem menschlichen Finger 61, sondern auch beispielsweise an einem menschlichen Ohr 62 oder auch auf völlig andere Weise angewendet werden, solange die grundlegende beanspruchte Funktionsweise umgesetzt wird. Andererseits kann die Wechselwirkung des Messaufnehmers 10 über die Kamera 71 mit an sich jeder bekannten Recheneinheit 72, wie beispielsweise einem Laptop, Tablett oder sonstigem Computer, erfolgen, insoweit dort eine entsprechende Messung und Auswertung erfolgen kann. Insbesondere können bereits auf einer Recheneinheit 72 lauffähige Mess- und Auswerteprogramme weiterhin genutzt werden, insoweit der Messaufnehmer 10 über seine Ansteuereinheit 50 ein dem Puls in seiner Dynamik in ausreichendem Maße folgendes Messsignal über die Lichtquelle 40 der Ausgabeeinheit 40 ausgibt. [98] The sensor 10 of the explained exemplary embodiments can be used not only in a mobile phone 73 for measuring the pulse on a human finger 61, but also, for example, on a human ear 62 or in a completely different way, as long as the basic claimed functionality is implemented becomes. On the other hand, the interaction of the measuring sensor 10 via the camera 71 can take place with any known computing unit 72, such as a laptop, tablet or other computer, insofar as a corresponding measurement and evaluation can take place there. In particular, measurement and evaluation programs that are already executable on a computing unit 72 can continue to be used, insofar as the measurement sensor 10 outputs a measurement signal that sufficiently follows the pulse in terms of its dynamics via the light source 40 of the output unit 40 via its control unit 50 .
Bezugszeichenliste: Reference list:
10 Messaufnehmer
Figure imgf000026_0001
50 Ansteuereinheit
10 sensors
Figure imgf000026_0001
50 drive unit
11 Ohrclip 51 Filter 11 ear clip 51 filter
12 Finger-Auflage-Sensor 52 Verstärker 13 Klapptasche für Mobiltelefon 73 53 Signal Verarbeitung 12 Finger pad sensor 52 Amplifier 13 Mobile phone pocket 73 53 Signal processing
20 optischer Sensor
Figure imgf000026_0002
60 Mensch
20 optical sensor
Figure imgf000026_0002
60 people
21 Pulssensor 61 Finger 21 pulse sensor 61 fingers
22 IR-Lichtquelle zur Wechselwirkung 62 Ohr mit dem optischen Sensor 20 22 IR light source for interaction 62 ear with the optical sensor 20
70 Mess- und Auswertesystem 70 measuring and evaluation system
30 Energiequelle
Figure imgf000026_0003
71 Kamera
30 energy source
Figure imgf000026_0003
71 camera
31 Akku 72 Recheneinheit 31 battery 72 computing unit
32 Induktionsladeeinrichtung 73 Mobiltelefon 33 Licht-Ladeeinrichtung 74 als Blitzlicht nutzbare LED der32 inductive charging device 73 mobile phone 33 light charging device 74 usable as a flashing LED of
Recheneinheit unit of account
40 Ausgabeeinheit
Figure imgf000026_0004
40 output unit
Figure imgf000026_0004
41 Lichtquelle der Ausgabeeinheit 40 80 optische Schnittstelle aus der Kamera41 light source of the output unit 40 80 optical interface from the camera
71 und der Lichtquelle 41 71 and the light source 41

Claims

25 Patentansprüche : 25 patent claims :
1. Messaufnehmer (10) zum Messen eines Pulses mit einem optischen Sensor (20) zur Messung des Pulses, mit einer Energiequelle (30) und mit einer Ausgabeeinheit (40), welche ein der Messung des Pulses entsprechendes Messsignal ausgibt bzw. ausgeben kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinheit (40) eine Lichtquelle (41) zur Ausgabe eines optischen Signals und der Messaufnehmer (10) eine mit dem optischen Sensor (20) verbundene Ansteuereinheit (50) umfasst, welche zur Ausgabe des der Messung des Pulses entsprechenden Messsignals die Lichtquelle (41) mit der von dem optischen Sensor gemessenen Dynamik ansteuert bzw. ansteuern kann. 1. Sensor (10) for measuring a pulse with an optical sensor (20) for measuring the pulse, with an energy source (30) and with an output unit (40) which outputs or can output a measurement signal corresponding to the measurement of the pulse, characterized in that the output unit (40) comprises a light source (41) for outputting an optical signal and the measuring sensor (10) comprises a control unit (50) which is connected to the optical sensor (20) and which is used to output the measurement signal corresponding to the measurement of the pulse controls or can control the light source (41) with the dynamics measured by the optical sensor.
2. Messaufnehmer (10) zum Messen einer optisch messbaren, dynamischen Größe mit einem optischen Sensor (20) zur Messung der dynamischen Größe, mit einer Energiequelle (30) und mit einer Ausgabeeinheit (40), welche ein der Messung der dynamischen Größe entsprechendes Messsignal ausgibt bzw. ausgeben kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinheit (40) eine Lichtquelle (41) zur Ausgabe eines optischen Signals und der Messaufnehmer (10) eine mit dem optischen Sensor (20) verbundene Ansteuereinheit (50) umfasst, welche zur Ausgabe des der Messung der dynamischen Größe entsprechenden Messsignals die Lichtquelle (41) mit der von dem optischen Sensor gemessenen Dynamik ansteuert bzw. ansteuern kann. 2. Sensor (10) for measuring an optically measurable, dynamic quantity with an optical sensor (20) for measuring the dynamic quantity, with an energy source (30) and with an output unit (40) which generates a measurement signal corresponding to the measurement of the dynamic quantity outputs or can output, characterized in that the output unit (40) comprises a light source (41) for outputting an optical signal and the measuring transducer (10) comprises a control unit (50) which is connected to the optical sensor (20) and which is used to output the the measurement signal corresponding to the dynamic variable controls or can control the light source (41) with the dynamics measured by the optical sensor.
3. Messaufnehmer (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (20) Teil eines Pulssensors (21) ist. 3. Sensor (10) according to claim 1 or 2, characterized in that the optical sensor (20) is part of a pulse sensor (21).
4. Messaufnehmer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (41) eine IR-Lichtquelle und/oder eine LED ist. 4. Sensor (10) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the light source (41) is an IR light source and/or an LED.
5. Messaufnehmer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit (50) die Lichtquelle (41) innerhalb einer vorgegebenen Messgenauigkeit zur Ausgabe eines analogen Signals ansteuert bzw. ansteuern kann. 5. Sensor (10) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the control unit (50) controls or can control the light source (41) within a predetermined measuring accuracy for the output of an analog signal.
6. Messaufnehmer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit (50) die Lichtquelle (41) zur Ausgabe eines der Messung im Rahmen einer vorgegebenen Messgenauigkeit folgendes Messsignal ansteuert bzw. ansteuern kann. Messaufnehmer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit (50) einen Filter (51) zum Herausfiltern unerwünschter Frequenzen des Pulses bzw. der optisch messbaren, dynamischen Größe umfasst. Messaufnehmer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit (50) einen Verstärker (52) umfasst. Messaufnehmer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit (50) eine Signalverarbeitung (53) umfasst. Messaufnehmer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Messaufnehmer (10) eine IR-Lichtquelle (22) zur Wechselwirkung mit dem optischen Sensor (20) aufweist. Messaufnehmer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Messaufnehmer (10) als Ohrclip (11) oder als Finger-Auflage-Sensor (12) ausgebildet ist bzw. eine derartige Anordnung umfasst. Messaufnehmer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle (30) eine Batterie, einen Akku (31), eine Induktionsladeeinrichtung (32) und/oder eine Licht-Ladeeinrichtung (33) umfasst. System (70) zur Messung und Auswertung eines Pulses bzw. einer optisch messbaren, dynamischen Größe mit einer eine Kamera (71) umfassenden Recheneinheit (72) sowie mit einem Messaufnehmer (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche. Mess- und Auswertesystem (70) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch messbare Größe über die Kamera (71) messbar ist. Verfahren zur Messung und Auswertung eines Pulses, wobei die Auswertung mittels einer eine Kamera (71) umfassenden Recheneinheit (72) erfolgt, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Puls mittels eines von der Recheneinheit (72) separaten Messaufnehmers (10) gemessen und über eine optische Schnittstelle (80) aus der Kamera (71) der Recheneinheit (72) einerseits und aus einer Lichtquelle (41) des Messaufnehmers (10) andererseits ein der Messung der dynamischen Größe entsprechendes Messsignal von dem Messaufnehmer (10) zu der Recheneinheit (72) ausgegeben wird. Verfahren zur Messung und Auswertung einer optisch messbaren, dynamischen Größe, wobei die Auswertung mittels einer eine Kamera (71) umfassenden Recheneinheit (72) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamische Größe mittels eines von der Recheneinheit (72) separaten Messaufnehmers (10) gemessen und über eine optische Schnittstelle (80) aus der Kamera (71) der Recheneinheit (72) einerseits und aus einer Lichtquelle (41) des Messaufnehmers (10) andererseits ein der Messung der dynamischen Größe entsprechendes Messsignal von dem Messaufnehmer (10) zu der Recheneinheit (72) ausgegeben wird. Mess- und Auswerteverfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (80) IR-Licht und/oder wenigstens eine LED nutzt. Mess- und Auswerteverfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (41) ein im Rahmen der Messgenauigkeit der Kamera (71) oder der Recheneinheit (72) analoges Messsignal ausgibt. Mess- und Auswerteverfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (41) ein der Messung im Rahmen einer vorgegebenen Messgenauigkeit folgendes Messsignal ausgibt. Mess- und Auswerteverfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Messaufnehmer (10) die gemessene dynamische Größe bis zur Ausgabe als Messsignal gefiltert, verstärkt und/oder verarbeitet wird. Mess- und Auswerte verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch messbare Größe bzw. der Puls über die Kamera (71) messbar ist. 6. Sensor (10) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the control unit (50), the light source (41) for outputting one of the measurement in Controls or can control the following measurement signal within a predetermined measurement accuracy. Measurement sensor (10) according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the control unit (50) comprises a filter (51) for filtering out undesired frequencies of the pulse or of the optically measurable, dynamic variable. Measurement sensor (10) according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the control unit (50) comprises an amplifier (52). Measurement sensor (10) according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the control unit (50) comprises signal processing (53). Measuring sensor (10) according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the measuring sensor (10) has an IR light source (22) for interaction with the optical sensor (20). Measuring sensor (10) according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the measuring sensor (10) is designed as an ear clip (11) or as a finger rest sensor (12) or comprises such an arrangement. Measuring sensor (10) according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the energy source (30) comprises a battery, an accumulator (31), an inductive charging device (32) and/or a light charging device (33). System (70) for measuring and evaluating a pulse or an optically measurable, dynamic quantity with a computing unit (72) comprising a camera (71) and with a measuring sensor (10) according to one of the preceding claims. Measuring and evaluation system (70) according to Claim 13, characterized in that the optically measurable variable can be measured via the camera (71). Method for measuring and evaluating a pulse, the evaluation being carried out by means of a computing unit (72) comprising a camera (71), characterized indicates that the pulse is measured by means of a measuring sensor (10) separate from the computing unit (72) and, via an optical interface (80), from the camera (71) of the computing unit (72) on the one hand and from a light source (41) of the measuring sensor (10 ) on the other hand, a measurement signal corresponding to the measurement of the dynamic variable is output from the measurement sensor (10) to the computing unit (72). Method for measuring and evaluating an optically measurable, dynamic variable, the evaluation being carried out using a computing unit (72) comprising a camera (71), characterized in that the dynamic variable is measured using a sensor (10) separate from the computing unit (72). and via an optical interface (80) from the camera (71) of the computing unit (72) on the one hand and from a light source (41) of the sensor (10) on the other hand a measurement signal corresponding to the measurement of the dynamic variable from the sensor (10) to the computing unit (72) is issued. Measuring and evaluation method according to Claim 15 or 16, characterized in that the interface (80) uses IR light and/or at least one LED. Measurement and evaluation method according to one of Claims 15 to 17, characterized in that the light source (41) outputs an analog measurement signal within the scope of the measurement accuracy of the camera (71) or the computing unit (72). Measuring and evaluation method according to one of Claims 15 to 18, characterized in that the light source (41) emits a measurement signal following the measurement within the scope of a predetermined measurement accuracy. Measuring and evaluation method according to one of Claims 15 to 19, characterized in that the measured dynamic variable is filtered, amplified and/or processed in the measuring sensor (10) until it is output as a measuring signal. Measuring and evaluation method according to one of Claims 15 to 20, characterized in that the optically measurable variable or the pulse can be measured via the camera (71).
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