DE102013019660A1 - Sensor system for optical measurement of biometric parameters of animal or plant or human, has first transmitter, second transmitter and receiver, where first transmitter is operated with first feed signal of signal generator - Google Patents
Sensor system for optical measurement of biometric parameters of animal or plant or human, has first transmitter, second transmitter and receiver, where first transmitter is operated with first feed signal of signal generator Download PDFInfo
- Publication number
- DE102013019660A1 DE102013019660A1 DE201310019660 DE102013019660A DE102013019660A1 DE 102013019660 A1 DE102013019660 A1 DE 102013019660A1 DE 201310019660 DE201310019660 DE 201310019660 DE 102013019660 A DE102013019660 A DE 102013019660A DE 102013019660 A1 DE102013019660 A1 DE 102013019660A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- signal
- transmitter
- receiver
- transmission
- wavelength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
- G01N21/3151—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths using two sources of radiation of different wavelengths
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
- G01N2021/3144—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths for oxymetry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
- G01N2021/3148—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths using three or more wavelengths
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/069—Supply of sources
- G01N2201/0691—Modulated (not pulsed supply)
Abstract
Description
Einleitungintroduction
Die puls-oxymetrische Messung von biometrischen Parametern ist eine seit langem bekannte Methodik, die Herzfrequenz von Patienten und den Sauerstoffgehalt des Blutes sowie weitere Parameter, die spektroskopisch über die Haut erkennbar sind, zu vermessen.The pulse-oximetric measurement of biometric parameters is a well-known method to measure the heart rate of patients and the oxygen content of the blood as well as other parameters that can be detected by the skin spectroscopy.
Die Methode basiert auf der Messung der Lichtabsorption bzw. der Lichtremission bei einer perkutanen Durchleuchtung der Haut bei verschiedenen spektralen Wellenlängen zur Erfassung verschiedener Parameter.The method is based on the measurement of light absorption or light remission in a percutaneous transillumination of the skin at different spectral wavelengths to capture various parameters.
1935 beschrieb K. Matthes eine solche Messung am menschlichen Ohrläppchen ohne den Status der Anwendbarkeit zu erreichen. Takuo Aoyagi realisierte die erste nutzbare Vorrichtung und Methode. Unter der Bezeichnung Fotoplethysmographie wurde die Methode erstmals von Christian-Peter Bernhardt 1978 veröffentlicht.In 1935 K. Matthes described such a measurement on the human earlobe without reaching the status of applicability. Takuo Aoyagi realized the first usable device and method. The method was first published by Christian-Peter Bernhardt in 1978 under the name of photoplethysmography.
Nach diesem Stand der Technik wird mit einem Sättigungsaufnehmer (Clip oder Klebesensor) an einem leicht zugänglichen Körperteil, vorzugsweise an einem Finger, Zeh, am Ohrläppchen oder bei frühgeborenen Säuglingen auch am Fußballen oder Handgelenk gemessen.According to this prior art is measured with a saturation (clip or adhesive sensor) on an easily accessible body part, preferably on a finger, toe, on the earlobe or in premature infants also on the ball of the foot or wrist.
Die Methode nutzt eine Vorrichtung, die zwei in einem definierten (Infra-)Rot-Bereich (s. u.) leuchtende Sender auf der einen Seite des Messobjekts, typischerweise die besagten Finger, Ohrläppchen etc., und auf der anderen Seite des Messobjekts einen Empfänger, typischerweise eine Fotodiode aufweist. Das Hämoglobin weist ein je nach Sauerstoffsättigungsgrad unterschiedliches Absorptionsspektrum auf. Durch dieses vom Sauerstoffsättigungsgrad abhängige Spektrum ändert sich die relative Absorption der beiden Frequenzbänder, die durch die beiden besagten LEDs abgestrahlt werden. Gleichzeitig hängt die Absorption aber auch von der Durchblutung des durchstrahlten Gewebes ab. Über den Clip oder Klebesensor wird neben der Sättigung daher auch der Puls in den kleinsten Blutgefäßen (Kapillaren) erfasst.The method uses a device, the two in a defined (infrared) red area (see below) glowing transmitter on one side of the DUT, typically the said fingers, earlobes, etc., and on the other side of the DUT a receiver, typically having a photodiode. The hemoglobin has a different absorption spectrum depending on the degree of oxygen saturation. This oxygen saturation dependent spectrum changes the relative absorption of the two frequency bands radiated by the two said LEDs. At the same time, the absorption also depends on the perfusion of the irradiated tissue. In addition to saturation, the pulse in the smallest blood vessels (capillaries) is therefore recorded via the clip or adhesive sensor.
Typischerweise wird die Absorption des Lichts mit einer LED bei 660 nm, einer zweiten LED bei 940 nm gemessen. Daneben wird die Lichteinstrahlung durch das Umgebungslicht gemessen und abgezogen.Typically, the absorption of the light is measured with one LED at 660 nm, a second LED at 940 nm. In addition, the light radiation is measured and subtracted by the ambient light.
Eine mögliche Anwendung ist die Nutzung dieser Technik als Fahrerzustandsmonitor in Automobilen. Auch im Bereich des Höhenbergsteigens werden immer öfter Pulsoxymeter verwendet, um frühzeitig Hinweise auf eine drohende Höhenkrankheit zu erhalten.One possible application is the use of this technique as a driver condition monitor in automobiles. Even in the field of mountain climbing, pulse oximeters are being used more and more frequently in order to obtain early indications of an impending altitude sickness.
Bekannte MessfehlerKnown measuring errors
Bei lackierten Fingernägeln wird Licht durch den Lack absorbiert und erreicht die Fotozelle nur abgeschwächt.With painted fingernails, light is absorbed by the paint and reaches the photocell only attenuated.
Künstliche Fingernägel aus Acryl führen in Abhängigkeit vom Pulsoxymeter ebenfalls zu Messfehlern.Artificial fingernails made of acrylic also lead to measurement errors depending on the pulse oximeter.
Bei Patienten mit verringerter peripherer Kapillardurchblutung (beispielsweise bei Schock und Hypothermie) kann es passieren, dass falsche Werte angezeigt werden bzw. dass eine Pulsoxymetrie nicht möglich ist.In patients with reduced peripheral capillary blood flow (for example, shock and hypothermia), false readings may be displayed or pulse oximetry may not be possible.
Bei mechanischem Stoß, z. B. bei einer Fahrt über unebenes Gelände, treten Fehler durch Veränderung der Messanordnung und Änderung des Umgebungslichts auf.In mechanical shock, z. B. when driving over uneven terrain, errors occur by changing the measuring arrangement and change the ambient light.
Dieses Problem wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung behoben.This problem is solved by the device according to the invention.
Offenbarter Stand der TechnikDisclosed prior art
Ein solches System wurde beispielsweise in der
Die
Die
Ein wesentlicher Punkt auch dieses Systems ist, dass die Sensoreinrichtung in Kontakt mit dem Gewebe stehen muss, da das Streulicht ansonsten ein zu geringes Signal zu Rauschverhältnis hervorrufen würde. Im Gegensatz zum vorherbesprochenen System, wird hier jedoch die Beleuchtungsstärke nachgeregelt. Diese Nachregelung findet elektronisch statt. Eine Sensor-Drift oder Sensor-Verschmutzung kann nicht ausgeglichen werden.An essential point of this system is that the sensor device must be in contact with the tissue, since the scattered light would otherwise cause too low a signal to noise ratio. In contrast to the previously discussed system, however, the illuminance is readjusted here. This readjustment takes place electronically. Sensor drift or sensor contamination can not be compensated.
Die Offenbarung
Auch dieses System erfordert, dass die Sensoreinrichtung in Kontakt mit dem Gewebe stehen muss, da das Streulicht ansonsten ein zu geringes Signal zu Rauschverhältnis hervorrufen würde.This system also requires that the sensor device must be in contact with the tissue, since the scattered light would otherwise cause too low a signal to noise ratio.
Die Druckschrift
Dieses System ist somit sehr ähnlich der Ursprungsoffenbarung
Die Schrift
Auch dieses System ist somit sehr ähnlich der Ursprungsoffenbarung
Die
Im Gegensatz zu den vorhergehenden Schriften wird hier also das Umgebungslicht berücksichtigt. Die Kompensation erfolgt elektronisch direkt an der Anode der Fotodiode durch ein elektronisch generiertes Signal. Eine Driftkompensation des Sensors findet nicht statt.In contrast to the previous writings, the ambient light is taken into account here. The compensation is done electronically directly at the anode of the photodiode by an electronic generated signal. A drift compensation of the sensor does not take place.
Die Druckschrift
Diese Schrift beschreibt im Wesentlichen wieder ein System entsprechend
Allen Systemen ist gemeinsam, dass sie gegenüber Fremdlicht empfindlich sind. Einzige Ausnahme ist die
Schließlich ist noch zu nennen die
Diese parasitären Anteile mit Sendesignalfrequenz stellen das wesentliche Problem der
Die durch die Vorrichtung der
Aufgrund der Fremdlichtempfindlichkeit verfügen alle Systeme über mechanische Vorrichtungen, die dieses Fremdlicht abschirmen sollen und für einen direkten mechanischen Kontakt zwischen Messsystem und einem Körperteil, typischerweise einem Finger, sorgen.Due to the external light sensitivity, all systems have mechanical devices which are intended to shield this extraneous light and provide for direct mechanical contact between the measuring system and a body part, typically a finger.
Für viele Anwendungszwecke ist es jedoch vorteilhaft, wenn eine solche Abschirmung des Fremdlichts nicht erforderlich wäre. Die Gehäuseformen wären dann frei wählbar. Ein solcher Sensor könnte dann beispielsweise in ein Mobiltelefon oder ein anderes elektronische Gerät eingebaut werden.For many applications, however, it is advantageous if such shielding of the extraneous light would not be required. The housing shapes would then be freely selectable. Such a sensor could then be installed, for example, in a mobile phone or other electronic device.
Auch ist die Verwendung in Form flacher Messköpfe nicht ohne weiteres möglich, die an anderen Stellen als dem menschlichen Finger eingesetzt werden könnten.Also, the use in the form of flat measuring heads is not readily possible, which could be used in places other than the human finger.
Die nicht vorhandene Fremdlichtrobustheit bestimmt somit als wesentliche Form des mechanischen Aufbaus für Vorrichtungen des Stands der Technik, den einer Röhre oder zumindest den zweier mehr oder weniger halbschalenförmiger Klammern. Die Sensoren sind nach innen strahlend auf dem sich beim Schließen der Klammer ergebenden röhrenförmigen Objekt innen angeordnet. Für einige Anwendungen wäre es jedoch auch sinnvoll, die Sensoren nach außen strahlend anbringen zu können. Dies ist aufgrund der fehlenden Fremdlichtrobustheit nicht möglich. The absence of extraneous light robustness thus determines as an essential form of the mechanical construction for devices of the prior art, that of a tube or at least the two more or less half-shell-shaped clamps. The sensors are arranged radiating inwardly on the resulting during closing of the clip tubular object inside. For some applications, however, it would also be useful to be able to attach the sensors radiating outward. This is not possible due to the lack of extraneous light robustness.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorsystem mit wenigstens einem Sender und einem Empfänger zur Vermessung der Übertragungseigenschaften einer Übertragungsstrecke zwischen einem Sender und dem Empfänger zur Ermittlung wenigstens eines biometrischen Parameters. Der Sender sendet ein Sendesignal in die Übertragungsstrecke, das nach Durchgang durch mindestens einen Teil der ersten Übertragungsstrecke von dem Empfänger detektiert wird. Der Empfänger empfängt das Sendesignal und bildet daraus insbesondere durch Bildung einer Linearform ein Empfängerausgangssignal, das in einer Verarbeitungseinheit weiterverarbeitet wird. Aus dem Empfängerausgangssignal werden Informationen über die Eigenschaften der ersten Übertragungsstrecke und damit über biometrische Parameter eines Messobjektes gewonnen. Beispielsweise kann die Anwesenheit eines Objekts oder bestimmte, insbesondere biometrische Eigenschaften eines Objekts erkannt werden.The present invention relates to a sensor system having at least one transmitter and one receiver for measuring the transmission properties of a transmission path between a transmitter and the receiver for determining at least one biometric parameter. The transmitter sends a transmission signal in the transmission path, which is detected after passing through at least a part of the first transmission path from the receiver. The receiver receives the transmission signal and, in particular by forming a linear form, forms a receiver output signal which is processed further in a processing unit. Information about the properties of the first transmission path and thus about biometric parameters of a measurement object is obtained from the receiver output signal. For example, the presence of an object or certain, in particular biometric properties of an object can be detected.
Derartige optisches Sensorsysteme können durch Störstrahler, wie beispielsweise Leuchtstoffröhren oder die Sonne gestört werden. Diese schmalbandigen Störer können die Messergebnisse verfälschen, wenn ihre Störstrahlung im Bereich des Sendesignals liegt. Wenn der Störer und seine Störstrahlung bekannt sind, kann versucht werden, die Arbeitsfrequenz des Sendesignals außerhalb des Bereichs der Störer zu legen. Ist dies nicht möglich, weil der Störer nicht bekannt oder nur sporadisch auftaucht, wird in so kann versucht werden, durch ein sogenanntes Frequenz-Hopping eine Arbeitsfrequenz zu suchen, bei der ein ungestörter Betrieb des Sensorsystems möglich ist. Diese Verfahren sind für manche Anwendungsgebiete jedoch nicht oder nur unzureichend geeignet.Such optical sensor systems can be disturbed by interference radiators, such as fluorescent tubes or the sun. These narrowband interferers can falsify the measurement results if their interference is in the range of the transmission signal. If the interferer and its interfering radiation are known, an attempt can be made to place the operating frequency of the transmission signal outside the range of the interferers. If this is not possible because the interferer is not known or appears only sporadically, it will be possible to try to search for a working frequency by means of so-called frequency hopping, in which undisturbed operation of the sensor system is possible. However, these methods are not or only insufficiently suitable for some fields of application.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Fremdlicht unabhängige Messung der Herzfrequenz und anderer biometrischer Parameter, wie beispielsweise des Blutsauerstoffgehaltes durch die Vermessung spektraler Eigenschaften mittels Durchstrahlung oder Reflektion zu ermöglich ohne dass ein Körperkontakt zwischen Messinstrument und Körper erforderlich ist und gleichzeitig eine größere Variabilität des Gehäuses zu ermöglichen und eine Sensor-Drift oder -Verschmutzung auszugleichen. Gleichzeitig soll die erfindungsgemäße Vorrichtung eine möglichst hohe Linearität aufweisen und Störungen optimal, insbesondere besser als die in der
Dies wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 erreicht.This is achieved with a device according to
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Durch die Verwendung zweier Kompensationssender wird der Empfänger, typischerweise eine Fotodiode, durch zwei Regelungen, die eine Linearform nutzen, in ihrem Arbeitspunkt gehalten. Weiter ist es sinnvoll, eine Übersteuerung des Empfängers zu verhindern. Dies kann beispielsweise durch einen Gyrator geschehen.Through the use of two compensation transmitters, the receiver, typically a photodiode, is held in its operating point by two regulators which use a linear form. Furthermore, it makes sense to prevent an override of the recipient. This can be done for example by a gyrator.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass zur Vermessung der Übertragungseigenschaften einer Übertragungsstrecke bisher in der Regel ein moduliertes Signal verwendet wird. Das modulierte Signal umfasst eine in der Regel optische Trägerwelle mit zwei Trägerfrequenzen, die undefiniert, jedoch jedenfalls breitbandig sind. Auf diese optischen Trägersignale wird nun ein Speisesignal eines oder mehrerer Sender aufmoduliert. Dabei bildet das Speisesignal die Einhüllende der jeweiligen modulierten Sendesignale. Es wurde erkannt, dass im Stand der Technik hierzu ausschließlich Speisesignale verwendet werden, die schmalbandig oder monofrequent sind. Somit ergibt sich die Einhüllende des übertragenden Signals durch das schmalbandige oder monofrequente Speisesignal. Die Modulationsfrequenz ist folglich ebenfalls schmalbandig oder monofrequent.In the context of the invention, it has been recognized that, to date, a modulated signal has generally been used to measure the transmission characteristics of a transmission path. The modulated signal comprises a generally optical carrier wave with two carrier frequencies which are undefined, but in any case broadband. A feed signal of one or more transmitters is then modulated onto these optical carrier signals. The feed signal forms the envelope of the respective modulated transmit signals. It has been recognized that in the prior art exclusively feed signals are used which are narrow-band or monofrequent. Thus, the envelope of the transmitted signal results from the narrowband or monofrequent feed signal. The modulation frequency is therefore also narrowband or monofrequent.
Das erfindungsgemäße Sensorsystem wählt einen vollständig anderen Ansatz. Ein Sender gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sendet wenigstens einen Teil eines Spektrums elektromagnetischer Strahlung in wenigstens zwei vorgegebenen Wellenlängen-Teilbereichen aus. Die Aussendung der elektromagnetischen Strahlung erfolgt jeweils als Trägerwelle. Dabei ist die Aussende-intensität der mindestens zwei Wellenlängen-Teilbereiche mittels eines Signals geregelt. Die Aussendeintensitäten der Wellenlängen-Teilbereiche werden gegenläufig derart geregelt, dass mindestens Strahlung eines der mindestens zwei Wellenlängen-Teilbereiche ausgesendet werden kann. Insbesondere wird vorwiegend jeweils Strahlung in nur einem der mindestens zwei Wellenlängen-Teilbereiche ausgesendet. Es erfolgt also bevorzugt ein Umschalten zwischen den beiden Wellenlängen-Teilbereichen. Besonders bevorzugt entsprechen die Wellenlängen-Teilbereiche je einem spektralen Bereich, insbesondere einer Farbe, die bevorzugt im optisch sichtbaren Bereich oder im nicht sichtbaren Bereich z. B. im infraroten oder UV Bereich liegt. Es wird also mit wenigstens zwei unterschiedlichen Trägersignalen gesendet, die jeweils einen unterschiedlichen Wellenlängen-Teilbereich aufweisen. Wenn im Folgenden und hier von einer Farbe die Rede ist, ist damit ein einzelner spektraler Schwerpunkt gemeint. Dieser kann auch außerhalb des sichtbaren Spektralbereiches liegen.The sensor system according to the invention selects a completely different approach. A transmitter according to the preamble of
Der Empfänger des erfindungsgemäßen Sensorsystems ist derart sensitiv, dass er die Intensität der elektromagnetischen Strahlung in wenigstens den mindestens zwei interessierenden Wellenlängen-Teilbereichen empfangen kann. Die Verarbeitungseinheit verarbeitet die auf den wenigstens zwei Wellenlängen-Teilbereichen beruhenden Empfängerausgangssignale weiter und gewinnt daraus eine Information über die Übertragungseigenschaften.The receiver of the sensor system according to the invention is so sensitive that it can receive the intensity of the electromagnetic radiation in at least the at least two wavelength subregions of interest. The processing unit further processes the receiver output signals based on the at least two wavelength subregions and derives therefrom information about the transmission characteristics.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es auch, ein Frequenzhopping durchzuführen. Hierbei erfolgt das Frequenzhopping jedoch nicht in Bezug auf die Modulationsfrequenz, sondern auf die Trägerfrequenz. Dies bedeutet im konkreten Beispiel, dass zwischen den beiden unterschiedlichen Wellenlängen-Teilbereichen kann hin- und hergeregelt oder -geschaltet werden. Somit wird die optische Trägerfrequenz des ausgesandten Signals verändert.The present invention also makes it possible to perform frequency hopping. However, the frequency hopping does not take place in relation to the modulation frequency, but to the carrier frequency. In the concrete example, this means that it is possible to switch back and forth between the two different wavelength subareas. Thus, the optical carrier frequency of the transmitted signal is changed.
In einer bevorzugten Ausführungsform sendet der Sender elektromagnetische Strahlung in genau zwei Wellenlängen-Teilbereichen aus. Beispielsweise kann hier zwischen zwei unterschiedlichen Farben umgeschaltet werden. Die ausgesandte elektromagnetische Strahlung hat also zwei unterschiedliche Trägerwellenlängen, die beispielsweise als rotes oder grünes Licht sichtbar sein können. Auf diese Lichtsignale können Speisesignale aufmoduliert sein.In a preferred embodiment, the transmitter emits electromagnetic radiation in exactly two wavelength subregions. For example, you can switch between two different colors here. The emitted electromagnetic radiation thus has two different carrier wavelengths, which may be visible, for example, as red or green light. Supply signals can be modulated onto these light signals.
Besonders bevorzugt können auch mehr als zwei Wellenlängen-Teilbereiche ausgesandt werden, beispielsweise vier, sechs oder acht. Bevorzugt erfolgt die Aussendung der elektromagnetischen Strahlung in den Wellenlängen-Teilbereichen mit Wellenlängen-Teilbereichs spezifisch steuerbarer Intensität.More preferably, more than two wavelength subregions can be emitted, for example four, six or eight. The emission of the electromagnetic radiation preferably takes place in the wavelength subregions having a wavelength subrange of specifically controllable intensity.
Wie bereits aus dem Stand der Technik bekannt eignen sich zur Pulsoxymetrie beispielsweise zwei LEDs mit 660 nm und 940 nm Abstrahlschwerpunkt.As already known from the prior art, for example, two LEDs with 660 nm and 940 nm emission center are suitable for pulse oximetry.
In einer ebenso bevorzugten Ausführungsform entsprechen die Wellenlängen-Teilbereiche jeweils einer Farbe. Es ist nämlich auch von Interesse die Hautfarbe in verschiedenen Wellenlängenbereichen messtechnisch zu erfassen. So ist es beispielsweise für einen Arzt von Interesse, die Farbe des unter der Haut liegenden Gewebes unabhängig von der individuellen Pigmentierung erfassen zu können. Hierdurch können beispielsweise Muttermale von Melanomen unterschieden werden. Dies ist in gewissem Maße durch Verwendung unterschiedlicher Farben oder spektralen Schwerpunkten der Sender möglich. Der Sender sendet dann zwei separate Farbsignale (spektral unterschiedliche Signale) aus, wobei mittels eines Umschalters zwischen den beiden Farbsignalen umgeschaltet wird, so dass beispielsweise zu jedem Zeitpunkt lediglich ein Farbsignal ausgesendet wird. Der Empfänger ist in diesem Fall genau für die Erfassung der Intensität der beiden Farbsignale ausgebildet. Die Verarbeitungseinheit verarbeitet dann die auf den beiden Farbsignalen beruhenden Empfängerausgangssignale weiter und gewinnt daraus Informationen über die Übertragungseigenschaften der Übertragungsstrecke bzw. des zu vermessenden Objekts.In an equally preferred embodiment, the wavelength subregions each correspond to one color. It is also of interest to measure the color of the skin in different wavelength ranges. For example, it is of interest to a physician to be able to detect the color of the tissue under the skin independently of the individual pigmentation. As a result, for example, moles of melanoma can be distinguished. This is possible to some extent by using different colors or spectral focuses of the transmitters. The transmitter then emits two separate color signals (spectrally different signals), wherein by means of a switch between the two color signals is switched, so that, for example, only one color signal is emitted at any time. The receiver is designed in this case exactly for the detection of the intensity of the two color signals. The processing unit then processes the receiver output signals based on the two color signals and obtains information about the transmission properties of the transmission path or of the object to be measured.
Alternativ zu einem Umschalter, der die Teilbereiche hin- und herschaltet, kann auch ein Regler oder eine Regelschaltung eingesetzt werden. Diese ermöglicht zusätzlich oder alternativ die Einstellung der Intensität in den einzelnen Wellenlängen-Teilbereichen. Die Regelschaltung kann in den Sender integriert sein, z. B. in einem ASIC oder der Platine für die Sendersteuerung und/oder -versorgung. Die Regelschaltung kann aber auch eine separate Einheit sein oder in einen Generator integriert sein.As an alternative to a changeover switch, which switches the sections back and forth, a controller or a control circuit can also be used. This additionally or alternatively allows the adjustment of the intensity in the individual wavelength subregions. The control circuit may be integrated in the transmitter, z. B. in an ASIC or the board for the transmitter control and / or supply. The control circuit can also be a separate unit or integrated into a generator.
Bevorzugt umfasst der Sender wenigstens zwei Sendeelemente, die je ein Signal mit jeweils spezifischer Wellenlänge aussenden. Besonders bevorzugt ist das ausgesendete Trägersignal ein Farbsignal, dessen Wellenlänge im optisch sichtbaren, infrarotem oder UV-Bereich liegt. Die beiden Sendeelemente sind typischer Weise abwechselnd aktiv, wobei die Sendeelemente beispielsweise lichtimitierende Dioden (LED) sein können.Preferably, the transmitter comprises at least two transmitting elements, each of which emits a signal with a specific wavelength. The emitted carrier signal is particularly preferably a color signal whose wavelength lies in the optically visible, infrared or UV range. The two transmission elements are typically alternately active, wherein the transmission elements can be, for example, light-emitting diodes (LED).
In einer bevorzugten Ausführungsform senden die Sendelemente des Senders für jeden Wellenlängenbereich, bevorzugt für jedes Farbsignal, einen in Summe konstanten Lichtstrom aus. Die Aussendung erfolgt derart, dass die imitierte Energiemenge der Summe der Strahlung aller Sendeelemente im Wesentlichen gleich ist oder dass die Summe der Empfängersignalamplituden, die auf den jeweiligen Sendeelementen beruhen, im Wesentlichen gleich ist. Somit können die Signalanteile in jedem Wellenlängen-Teilbereich derart geregelt werden, dass sich im Empfänger ein konstantes Empfängersignal ergibt, bevorzugt das Empfängersignal zu Null oder auf einen konstanten Pegel geregelt werden kann, insbesondere wenn die Signalanteile in einem der beiden Wellenlängen-Teilbereiche invertiert zu dem anderen Signalanteil sind.In a preferred embodiment, the transmitting elements of the transmitter for each wavelength range, preferably for each color signal, send out a total of constant luminous flux. The emission takes place in such a way that the imitated energy quantity is substantially equal to the sum of the radiation of all the transmission elements or that the sum of the receiver signal amplitudes which are based on the respective transmission elements is essentially the same. Thus, the signal components in each wavelength sub-range can be controlled so that the receiver results in a constant receiver signal, preferably the receiver signal can be controlled to zero or to a constant level, especially if the signal components in one of the two wavelength subregions inverted to the other signal component are.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform senden Sendeelemente unterschiedlicher Sendewellenlänge, die gemeinsam den Sender bilden, für jeden Wellenlängenbereich, bevorzugt für jedes Farbsignal, einen mit einem ersten Speisesignal modulierten Lichtstrom aus. Die Aussendung erfolgt derart, dass die emittierte Energiemenge der Summe der Strahlung aller dieser Sendeelemente im Wesentlichen mit dem besagten ersten Speisesignal moduliert wird. Das Verhältnis der durch diese Sendeelemente emittierten Energiemengen zueinander wird durch ein zweites Speisesignal bestimmt. Somit können die Signalanteile in jedem Wellenlängen-Teilbereich derart geregelt werden, dass sich in einem für alle Wellenlängen gleich sensiblen Empfänger ein mit dem ersten Speisesignal moduliertes Empfängersignal ergibt. Durch einen ebenfalls aus Kompensations-Sendeelementen korrespondierender Sendewellenlängen bestehenden Kompensationssender kann mm bevorzugt das Empfängersignal zu Null geregelt werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Kompensationssignalanteile des Kompensationssenders in einem der beiden Wellenlängen-Teilbereiche invertiert zu dem korrespondierenden anderen Signalanteil des Senders sind.In a further preferred embodiment, transmitting elements transmit different Transmission wavelength, which together form the transmitter, for each wavelength range, preferably for each color signal, a modulated with a first feed signal luminous flux. The emission takes place in such a way that the emitted energy quantity of the sum of the radiation of all these transmission elements is essentially modulated with the said first supply signal. The ratio of the amounts of energy emitted by these transmitting elements to each other is determined by a second feed signal. Thus, the signal components in each wavelength subregion can be controlled such that a receiver signal modulated with the first supply signal results in a receiver which is equally sensitive to all wavelengths. By means of a compensation transmitter which likewise comprises compensation transmission elements corresponding to transmission wavelengths, the receiver signal can preferably be regulated to zero. This is the case in particular when the compensation signal components of the compensation transmitter in one of the two wavelength subregions are inverted to the corresponding other signal component of the transmitter.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Sender eine Multiwellenlängen-LED, die elektromagnetische Strahlungen in wenigstens zwei unterschiedlichen Wellenlängen-Teilbereichen aussendet. Bevorzugt ist die Multiwellenlängen-LED steuerbar, insbesondere so steuerbar, dass die einzelnen Wellenlängen-Teilbereiche separat angesteuert werden können und dass bevorzugt deren Intensität geregelt werden kann.In a preferred embodiment, the transmitter comprises a multi-wavelength LED which emits electromagnetic radiation in at least two different wavelength subregions. Preferably, the multi-wavelength LED is controllable, in particular controllable so that the individual wavelength subregions can be controlled separately and that preferably their intensity can be controlled.
Das erfindungsgemäße Sensorsystem führt also quasi eine zweidimensionale Spektralanalyse durch, die es erlaubt, das Sensorsystem von den umgebenden Störstrahlern zu trennen. Wird die Spektralanalyse durch eine Puls-Code-Modulation erweitert, erfolgt eine signifikant gute Trennung von umgebenden Störstrahlern. Dies haben Untersuchungen im Rahmen der Erfindung deutlich gemacht.Thus, the sensor system according to the invention performs, as it were, a two-dimensional spectral analysis, which makes it possible to separate the sensor system from the surrounding interference radiators. If the spectral analysis is extended by a pulse-code modulation, there is a significantly good separation of surrounding interference radiators. This has been made clear in the context of the invention.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensorsystems umfasst der Empfänger wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens vier Empfangselemente, von denen wenigstens zwei, bevorzugt eine Vielzahl jeweils ein anderes spektrales Sensitivitätsprofil aufweisen. Die Empfangselemente sind also für einen bestimmten spektralen Bereich, folglich für einen bestimmten Wellenlängen-Teilbereich sensitiv. Bevorzugt sind die Empfangselemente Fotodioden oder andere Dioden. Besonders bevorzugt sind sie Empfangselemente spektral verschieden empfindliche Fotodioden.In a preferred embodiment of the sensor system according to the invention, the receiver comprises at least two, preferably at least four receiving elements, of which at least two, preferably a plurality, each have a different spectral sensitivity profile. The receiving elements are therefore sensitive to a particular spectral range, thus for a particular wavelength subrange. Preferably, the receiving elements are photodiodes or other diodes. They are particularly preferably receiving elements spectrally different sensitive photodiodes.
Die Empfangselemente des Empfängers können beispielsweise auch ein Empfangselement-Array bilden, beispielsweise ein Empfangsspektrometer. Möglich ist es auch, ein auf einer CMOS-Technologie beruhendes Spektrometer zu verwenden. Dabei werden die Empfangselemente in CMOS-Technik ausgebildet. Dies geschieht beispielsweise durch ein metalloptisches Filter.The receiver elements of the receiver can, for example, also form a receiver element array, for example a receiver spectrometer. It is also possible to use a spectrometer based on a CMOS technology. In this case, the receiving elements are formed in CMOS technology. This is done for example by a metalloptic filter.
Besonders bevorzugt ist der Empfänger bzw. sind seine Empfangselemente, der aus Silizium zusammen mit einem Auswerteschaltkreis beispielsweise in CMOS Technologie gefertigt wird.Particularly preferred is the receiver or its receiving elements, which is made of silicon together with an evaluation circuit, for example in CMOS technology.
Daher ist ein Empfänger bevorzugt, der im Bereich von sichtbarer und/oder infraroter Strahlung und/oder UV Strahlung sensitiv ist. Die bevorzugten Wellenlängen-Teilbereiche liegen in diesem Fall zwischen einer Wellenlänge λ etwa von 300 nm bis 790 nm und/oder bis 1.100 nm und/oder von 100 nm an. Bevorzugt entspricht jeder der Wellenlängen-Teilbereiche dabei einer Farbe, einschließlich Infrarot und UV.Therefore, a receiver is preferred which is sensitive in the range of visible and / or infrared radiation and / or UV radiation. The preferred wavelength subregions in this case are between a wavelength λ of approximately 300 nm to 790 nm and / or up to 1100 nm and / or of 100 nm. Each of the wavelength subregions preferably corresponds to one color, including infrared and UV.
Sollen andere Wellenlängenbereiche genutzt werden, so muss typischerweise ein anderes Material als Silizium für die Empfänger verwendet werden. Auch die Nutzung anderer Wellenlängenbereiche ist daher möglich. Solche Materialien können III/V Verbindungen und II/VI Verbindungen oder andere Materialien der 4. Hauptgruppe sein.If other wavelength ranges are to be used, a material other than silicon must typically be used for the receivers. The use of other wavelength ranges is therefore possible. Such materials may be III / V compounds and II / VI compounds or other materials of the 4th main group.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Sensorsystem als kompensierendes Messsystem ausgebildet sein, bei dem das eigentliche Übertragungssignal mit einem kompensierenden Signal am Empfänger so überlagert wird, dass der Sensor bzw. Empfänger ein nahezu konstantes Signal in Summe empfängt. Bevorzugt umfasst das Sensorsystem ein Kompensationselement, z. B. einen Kompensationssender, der ein Kompensationssignal in eine zweite Übertragungsstrecke hineinsendet, das von dem Empfänger nach Durchgang durch die zweite Übertragungsstrecke detektiert wird. Das Kompensationssendeelement kann bevorzugt eines der Sendeelemente des Senders sein. Das Kompensationssendeelement kann beispielsweise eine LED sein und wird dann als Kompensations-LED oder Kompensator bezeichnet.In a preferred embodiment, the sensor system can be designed as a compensating measuring system in which the actual transmission signal is superimposed on a compensating signal at the receiver so that the sensor or receiver receives a nearly constant signal in total. Preferably, the sensor system comprises a compensation element, for. B. a compensation transmitter, which transmits a compensation signal in a second transmission link, which is detected by the receiver after passing through the second transmission link. The compensation transmission element may preferably be one of the transmission elements of the transmitter. The compensation transmission element may be, for example, an LED and is then referred to as a compensation LED or compensator.
Der Empfänger empfängt das Sendesignal des Senders und das Kompensationssignal und überlagert diese, bevorzugt linear und/oder summierend. Daraus wird das Empfängerausgangssignal gebildet, das in der Verarbeitungseinheit zu einem Kompensatorspeisesignal weiterverarbeitet wird. Das Kompensatorspeisesignal wird dem Kompensationssender zur rückkoppelnden Regelungen des Empfängerausgangssignals zugeführt, um so Informationen über die Übertragungseigenschaften der Übertragungsstrecke zu übermitteln.The receiver receives the transmit signal of the transmitter and the compensation signal and superimposed on them, preferably linear and / or summing. From this, the receiver output signal is formed, which is further processed in the processing unit to a Kompensatorspeisesignal. The compensator feed signal is supplied to the compensation transmitter for feedback control of the receiver output signal so as to convey information about the transmission characteristics of the transmission path.
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die zweite Übertragungsstrecke, in die der Kompensationssender das Kompensationssignal sendet, der ersten Übertragungsstrecke entspricht. Somit sind die erste und die zweite Übertragungsstrecke gleich.Of course, it is also possible that the second transmission link, in which the Compensation transmitter sends the compensation signal corresponding to the first transmission path. Thus, the first and second transmission paths are the same.
Ein wesentliches Unterscheidungskriterium der vorliegenden Erfindung zu den im Stand der Technik bekannten optischen Messverfahren liegt darin, dass die optische Trägerfrequenz der Trägerwelle vorzugsweise schmalbandig ist. Gegebenenfalls ist sie aus mehreren schmalbandigen Frequenzen zusammengesetzt. Die Modulationsfrequenz kann beliebig sein; sie ist bevorzugt schmalbandig. Sie kann aber auch breitbandig sein.An essential distinguishing criterion of the present invention with respect to the optical measuring methods known in the prior art is that the optical carrier frequency of the carrier wave is preferably narrowband. Optionally, it is composed of several narrowband frequencies. The modulation frequency can be arbitrary; it is preferably narrowband. But it can also be broadband.
Daraus ergeben sich unterschiedliche Konfigurationen zwischen Sender und Empfänger. Beispielsweise kann die Modulationsfrequenz des modulierten Signals des Senders breitbandig sein. Der Empfänger kann in diesem Fall schmalbandig ausgebildet werden, so dass er auf bestimmten, schmalbandigen Wellenlängen-Teilbereichen empfängt. Der Empfänger ist folglich in einem schmalbandigen Bereich der Trägerwelle sensitiv, beispielsweise genau für eine bestimmte Farbe, z. B. für Grün.This results in different configurations between transmitter and receiver. For example, the modulation frequency of the modulated signal of the transmitter may be broadband. In this case, the receiver can be made narrowband so that it receives on certain, narrowband wavelength subregions. The receiver is thus sensitive in a narrowband region of the carrier wave, for example, precisely for a particular color, e.g. B. for green.
Darüber hinaus kann die Modulationsfrequenz des Senders schmalbandig sein, genauso wie die optische Trägerfrequenz. Der Empfänger kann dann ebenfalls schmalbandig sensitiv sein. Alternativ ist es möglich, dass der Empfänger breitbandig sensitiv ist. Die schmalbandige und breitbandige Sensitivität bezieht sich dabei stets auf die Trägerwelle des ausgesandten Signals, auf die das Speisesignal des Senders aufmoduliert ist.In addition, the modulation frequency of the transmitter may be narrowband, as well as the optical carrier frequency. The receiver can then also be narrow-band sensitive. Alternatively, it is possible that the receiver is broadband sensitive. The narrowband and broadband sensitivity always refers to the carrier wave of the transmitted signal, to which the feed signal of the transmitter is modulated.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das ausgesandte Signal, auf das das Sendesignal aufmoduliert ist, im optisch sichtbaren Bereich. Die Trägerlichtwellenlänge liegt somit dann etwa zwischen 380 nm und 790 nm. Dies entspricht einer optischen Trägerfrequenz im Bereich von 3,8 × 1014 Hz bis ca. 8 × 1014 Hz. Bei der Verwendung von infraroter Strahlung erweitert sich der Frequenzbereich auf ca. 3 × 1014 Hz. Bei UV Strahlung erweitert sich der Frequenzbereich auf 3 × 1015 HzIn a preferred embodiment, the transmitted signal, to which the transmission signal is modulated, is in the optically visible range. The carrier light wavelength is then approximately between 380 nm and 790 nm. This corresponds to an optical carrier frequency in the range of 3.8 × 10 14 Hz to about 8 × 10 14 Hz. When using infrared radiation, the frequency range expands to approx. 3 × 10 14 Hz. With UV radiation, the frequency range expands to 3 × 10 15 Hz
Ein wesentlicher Unterschied zum Stand der Technik, in dem immer nur ein Messwert ermittelt wird, ist es, dass im erfindungsgemäßen Verfahren bzw. bei dem in der erfindungsgemäßen Vorrichtung implementierten Verfahren Amplitude und Farbwinkel gesondert erfasst und geregelt werden können. Demgegenüber sind die Vorrichtungen im Stand der Technik auf die Einhaltung eines wohldefinierten Abstands und einer vorgegebenen Geometrie angewiesen, da diese hierzu nicht in der Lage sind. Im Gegensatz zum Stand der Technik kann eine Vorrichtung, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung Ampitude und Farbwinkel somit getrennt ausregeln und messen. Bei einer mechanischen Störung, wie sie beispielsweise beim Transport von Patienten durch Stoß vorkommen kann, wird daher die Amplitude nachgeregelt, nicht aber der Farbwinkel. Das Farbwinkelsignal bleibt typischer Weise störungsfrei. Auch kann dadurch die Vorrichtung in Mobiltelefonen ohne definierten Abstand zum Objekt eingesetzt werden. Es bedarf nicht mehr zwingend eines mechanischen Clips zur stabilen Befestigung der Messvorrichtung beispielsweise an einem Finger. Vorrichtungen aus dem Stand der Technik sind für den Einsatz in mobilen Systemen, wie Mobiltelefonen, daher nicht eben geeignet.An essential difference from the prior art, in which only one measured value is always determined, is that in the method according to the invention or in the method implemented in the device according to the invention, amplitude and color angle can be detected and regulated separately. In contrast, the devices in the prior art rely on the maintenance of a well-defined distance and a given geometry, as they are not able to do so. In contrast to the prior art, a device such as the device according to the invention can thus regulate and measure amplitude and color angle separately. In a mechanical disorder, as may occur, for example, in the transport of patients by impact, therefore, the amplitude is readjusted, but not the color angle. The color angle signal typically remains trouble-free. Also, the device can be used in mobile phones without a defined distance to the object. It no longer necessarily requires a mechanical clip for stable attachment of the measuring device, for example on a finger. Prior art devices are therefore not suitable for use in mobile systems such as mobile phones.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist eine Methode zur Vermessung der Übertragungseigenschaften einer ersten Übertragungsstrecke eines auf einer rückgekoppelten Kompensation beruhenden Messsystems oder Sensorsystems zwischen wenigstens einem Sender und wenigstens einem Empfänger zur Ermittlung eines biometrischen Parameters hat einen Sender, der ein Signal in die Übertragungsstrecke hineinsendet, das nach Durchgang durch mindestens einen Teil der ersten Übertragungsstrecke von dem Empfänger detektiert wird. Ein Kompensationssender sendet ein Kompensationssignal in eine zweite Übertragungsstrecke hinein, das von dem Empfänger nach Durchgang durch die zweite Übertragungsstrecke detektiert wird. In dem Empfänger überlagern sich das Sendesignal und das Kompensationssignal linear, insbesondere summierend. Hieraus wird ein Empfängerausgangssignal gebildet, das zu einem Kompensatorspeisesignal zum Speisen des Kompensationssenders weiterverarbeitet wird. Das Kompensatorspeisesignal wird dem Kompensationsender zur rückkoppelnden Regelung des Empfängerausgangssignals zugeführt.The method according to the invention is a method for measuring the transmission characteristics of a first transmission path of a feedback system based on a compensation system or sensor system between at least one transmitter and at least one receiver for determining a biometric parameter has a transmitter, which transmits a signal in the transmission path after passage is detected by at least a part of the first transmission path from the receiver. A compensation transmitter sends a compensation signal into a second transmission path which is detected by the receiver after passing through the second transmission link. In the receiver, the transmission signal and the compensation signal overlap linearly, in particular summing. From this, a receiver output signal is formed, which is further processed to a Kompensatorspeisesignal for feeding the compensation transmitter. The compensator feed signal is supplied to the compensation transmitter for feedback control of the receiver output signal.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Zunächst wird wenigstens ein Teil des Spektrums elektromagnetischer Strahlung in wenigstens zwei vorgegebenen Wellenlängen-Teilbereichen mittels des Senders ausgesendet. Gemäß einem Verfahrensschritt wird die Sendeintensität in den wenigstens zwei Wellenlängen-Teilbereichen mithilfe mindestens eines Signals (Regelsignal) derart geregelt, dass insbesondere auch gegenläufig geregelt werden kann. Auf diese Weise kann Strahlung eines der mindestens zwei Wellenlängen-Teilbereiche ausgesendet werden. Die Teilbereiche können z. B. einzelne Farben sein. Es kann dann mittels eines Reglers oder eines Schalters zwischen den Teilbereichen hin- und hergeschaltet werden. Ein weiterer Verfahrensschritt umfasst das Empfangen wenigstens der Intensität der elektromagnetischen Strahlung in den wenigstens zwei interessierenden Wellenlängen-Teilbereichen. Dies erfolgt bevorzugt mittels des Empfängers, der wenigstens für die zwei interessierenden Wellenlängen-Teilbereiche sensitiv ist. Des Weiteren werden Empfängerausgangssignale gebildet, die auf den wenigstens zwei Wellenlängen-Teilbereichen beruhen. Die Empfängerausgangssignale werden zu einem Kompensatorspeisesignal in einem nächsten Verfahrensschritt unter Verwendung einer Linearform weiterverarbeitet und aus den Empfängerausgangssignalen eine Information über die Übertragungseigenschaften der Übertragungsstrecke insbesondere ein biometrischer Parameter gewonnen.The method according to the invention comprises the following steps: First, at least part of the spectrum of electromagnetic radiation is emitted in at least two predetermined wavelength subregions by means of the transmitter. In accordance with a method step, the transmission intensity in the at least two wavelength subareas is regulated by means of at least one signal (control signal) in such a way that, in particular, it is also possible to control in opposite directions. In this way, radiation of one of the at least two wavelength subregions can be emitted. The subareas can z. B. be individual colors. It can then be switched back and forth between the subregions by means of a regulator or a switch. A further method step comprises receiving at least the intensity of the electromagnetic radiation in the at least two wavelength subregions of interest. This is preferably done by means of the receiver, which is sensitive at least for the two wavelength subregions of interest. Furthermore, receiver output signals are formed which are applied to the at least two wavelength subregions are based. The receiver output signals are further processed to a Kompensatorspeisesignal in a next step using a linear form and obtained from the receiver output signals information about the transmission characteristics of the transmission path in particular a biometric parameter.
Besonders bevorzugt umfasst die Weiterverarbeitung des Empfängerausgangssignals zu dem Kompensatorspeisesignal mittels einer Linearform das Multiplizieren des Empfängerausgangssignals mit dem Speisesignal und Bilden eines Detektionssignals, das in einem weiteren Schritt in einem Filter gefiltert wird, so dass ein Projektionsbildsignal als gefiltertes Filterausgangssignal erzeugt wird. Hierbei wird das Signal in ein neues Signal in einen Hilbert-Raum transformiert (Hintransformation). Die Schritte Bilden eines auf dem Projektionsbildsignal basierenden Ausgangssignals und Durchführen einer zumindest teilweisen Rücktransformation des Ausgangssignals mit dem Speisesignal derart, dass ein Vorsignal gebildet wird, schließen sich an. Die Rücktransformation wird dabei bevorzugt als Multiplikation mit dem Speisesignal ausgeführt. Aus dem Vorsignal wird dann das Kompensatorspeisesignal erzeugt, mit dem der Kompensationssender zur rückkoppelnden Regelung gespeist wird.Particularly preferably, the further processing of the receiver output signal to the compensator supply signal by means of a linear form comprises multiplying the receiver output signal by the feed signal and forming a detection signal, which is filtered in a further step in a filter, so that a projection image signal is generated as a filtered filter output signal. Here, the signal is transformed into a new signal in a Hilbert space (forward transformation). The steps of forming an output signal based on the projection image signal and performing at least partial inverse transformation of the output signal with the feed signal such that a pre-signal is formed, follow. The inverse transformation is preferably carried out as a multiplication with the feed signal. From the presignal, the compensator supply signal is then generated, with which the compensation transmitter is fed for feedback control.
Bevorzugt wird auch hier elektromagnetische Strahlung in genau zwei, besonders bevorzugt in mehr als zwei unterschiedlichen Wellenlängen-Teilbereichen ausgesendet, welche eine spezifisch steuerbare Intensität aufweisen können. Die Wellenlängen-Teilbereiche entsprechen vorzugsweise einer Farbe, wobei bevorzugt zwei separate Farbsignale ausgesendet werden. Das Regeln der Aussendeintensität der beiden Wellenlängen-Teilbereiche stellt ein Umschalten zwischen den beiden Farbsignalen dar, das bevorzugt mittels eines Umschalters erfolgt. Zu jenem Zeitpunkt wird dann bevorzugt lediglich ein Farbsignal ausgesendet. Die Intensität der beiden Farbsignale wird im Empfänger erfasst und die den Farbsignalen beruhenden Empfängerausgangssignale werden weiter verarbeitet.In this case too, electromagnetic radiation is preferably emitted in exactly two, more preferably in more than two different wavelength subareas, which may have a specific controllable intensity. The wavelength subregions preferably correspond to one color, wherein preferably two separate color signals are emitted. The regulation of the transmission intensity of the two wavelength subregions represents a switching between the two color signals, which preferably takes place by means of a changeover switch. At that time, preferably only one color signal is emitted. The intensity of the two color signals is detected in the receiver and the color signals based receiver output signals are further processed.
Vorzugsweise wird das Verfahren mittels Multiwellenlängen-LEDs oder mittels zweier Sendeelemente eines Senders durchgeführt, wobei die Sendeelemente je ein Farbsignal aussenden und abwechselnd aktiv sind. Die Sendeelemente sind bevorzugt lichtimitierende Dioden. Selbstverständlich ist es auch möglich, eines der Sendeelemente als Kompensator auszubilden, insbesondere wenn die Sendeelemente LEDs sind. Die Kompensation-LED kann eines der Sendeelemente sein, während die Sende-LED bzw. die Sende-LEDs die andere bzw. die anderen Sendeelemente sind. Es können auch hier unter-schiedliche Farben zur Aussendung verwendet werden.Preferably, the method is carried out by means of multi-wavelength LEDs or by means of two transmitting elements of a transmitter, wherein the transmitting elements each emit a color signal and are alternately active. The transmitting elements are preferably light-emitting diodes. Of course, it is also possible to form one of the transmitting elements as a compensator, in particular if the transmitting elements are LEDs. The compensation LED may be one of the transmission elements, while the transmission LED or the transmission LEDs are the other or the other transmission elements. Different colors can also be used for transmission here.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Figuren schematisch dargestellten besonderen Ausführungsformen näher erläutert. Die dort dargestellten Besonderheiten können einzeln oder in Kombination verwendet werden, um bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zu schaffen. Die beschriebenen Ausführungen stellen keine Einschränkung der durch die Ansprüche in ihrer Allgemeinheit definierten Erfindung dar. Die Figuren sind schematisch nur soweit ausgeführt, dass ein Fachmann den Grundgedanken erfassen kann.The invention will be explained in more detail with reference to specific embodiments shown schematically in the figures. The peculiarities illustrated therein may be used alone or in combination to provide preferred embodiments of the invention. The described embodiments do not limit the invention defined by the claims in their generality. The figures are only schematically executed so far that a person skilled in the art can grasp the basic idea.
Es zeigen:Show it:
Abweichungen ergeben sich beim erfindungsgemäßen System im Gegensatz dazu nur durch das Systemrauschen und etwaige Regelfehler. Das interne Regelsignal S4 stellt dabei ein Zwischensignal dar, aus dem ein biometrischer Parameter, beispielsweise die Pulsfrequenz, gewonnen werden kann.Deviations arise in the system according to the invention in contrast only by the system noise and any control errors. The internal control signal S4 represents an intermediate signal, from which a biometric parameter, for example the pulse frequency, can be obtained.
Die Signalanteile des verstärkten Empfängerausgangssignals S1, die mit dem Speisesignal S5 korrelieren, werden auf f = 0 Hz verschoben. Sie finden sich allerdings auch bei der doppelten S5-Signalfrequenz. Durch anschließende Tiefpassfilterung werden alle höheren Frequenzanteile, insbesondere aber die Sendefrequenz selbst und das Doppelte der Sendefrequenz, entfernt. Besonders günstig, aber nicht zwingend erforderlich, ist es, wenn das Filtersignal alle Frequenzen unterhalb der halben Speisesignalfrequenz passieren lässt und alle darüber liegenden sperrt. Andere Grenzfrequenzen sind denkbar.The signal components of the amplified receiver output signal S1, which correlate with the feed signal S5, are shifted to f = 0 Hz. However, they are also found at the double S5 signal frequency. Subsequent low-pass filtering removes all higher frequency components, but in particular the transmission frequency itself and twice the transmission frequency. It is particularly favorable, but not absolutely necessary, when the filter signal allows all frequencies below half the feed signal frequency to pass through and blocks all overlying signals. Other cut-off frequencies are conceivable.
Dies ist der wesentliche strukturelle Unterschied zur
Mathematisch entspricht die erfindungsgemäße Signalverarbeitung einer Linearform und zwar konkret einem Skalar-Produkt zwischen dem Signal S5 und dem verstärkten Empfängerausganssignal S1 und damit dem Empfängerausgangssignal S0. Andere Linearformen sind ebenfalls möglich.Mathematically, the signal processing according to the invention corresponds to a linear form, specifically a scalar product between the signal S5 and the amplified receiver output signal S1 and thus the receiver output signal S0. Other linear forms are also possible.
Durch diese Operation, einer sogenannten Hilbert-Projektion des verstärkten Empfängerausgangssignals S1 auf das Speisesignal S5 mittels einer Linearform und zwar im Besonderen mittels eines Skalar-Produkts durch Signalmultiplikation zum Detektionssignal S10 und Tiefpassfilterung zum Signal S9, wird quasi der Fourierkoeffizient des Speisesignals S5 im verstärkten Empfängerausgangssignal S1 bestimmt. Es handelt sich somit um eine Transformation eines Teils des Empfängerausgangssignals S0 in den Speisesignal-Raum oder S5-Raum. Andere Filter sind möglich. Wichtig ist, dass das verwendete Filter linear ist und die Sendefrequenzen sowie deren Verdoppelungen nicht durchlässt.By this operation, a so-called Hilbert projection of the amplified receiver output signal S1 to the feed signal S5 by means of a linear form and in particular by means of a scalar product by signal multiplication to the detection signal S10 and low-pass filtering to the signal S9, quasi the Fourier coefficient of the feed signal S5 in the amplified receiver output signal S1 determines. It is thus a transformation of a part of the receiver output signal S0 into the feed signal space or S5 space. Other filters are possible. It is important that the filter used is linear and does not let through the transmission frequencies and their doublings.
Dieses Filterausgangssignal S9 wird sodann durch den Verstärker V1 zum Ausgangssignal S4 verstärkt. Typischerweise wird die Verstärkung v des Verstärkers V1 relativ hoch gewählt. Das Vorzeichen der Verstärkung v wird dabei so gewählt, dass der Regelkreis später stabil ist. Das Ausgangssignal stellt gleichzeitig das Zwischensignal S4 dar, das beispielsweise für die Ermittlung der Herzfrequenz oder anderer biometrischer Parameter ausgewertet wird.This filter output signal S9 is then amplified by the amplifier V1 to the output signal S4. Typically, the gain v of the amplifier V1 is chosen to be relatively high. The sign of the gain v is chosen so that the control loop is stable later. The output signal simultaneously represents the intermediate signal S4, the for example, for the determination of the heart rate or other biometric parameters is evaluated.
Das so erhaltene Verstärkerausgangssignal oder Zwischensignal S4 wird durch Multiplikation mit dem S5 Speisesignal in den Ursprungsraum zurücktransformiert. Das Ergebnis ist das Vorsignal S6. Dieses wird ggf. mit einem optionalen Offset B1 durch Addition versehen zum Kompensatorspeisesignal S3. Dieses speist den Kompensationssender K1, der wie bereits beschrieben, aufgrund der Parametrisierung dieser Regelschleife Schwankungen des Strahlungsanteils des Senders H1 beim Empfang durch den Empfänger D1 ausgleicht.The thus obtained amplifier output signal or intermediate signal S4 is transformed back into the original space by multiplication with the S5 supply signal. The result is the advance signal S6. This is optionally provided with an optional offset B1 by addition to Kompensatorspeisesignal S3. This feeds the compensation transmitter K1, which, as already described, due to the parameterization of this control loop compensates for fluctuations in the radiation component of the transmitter H1 when it is received by the receiver D1.
Durch diese Methodik unter Zuhilfenahme einer Linearform wird eine erhöhte Fremdlichtrobustheit erreicht. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu allen Dokumenten aus dem Stand der Technik. Diese Fremdlichtrobustheit wird im Falle einer Fotodiode durch Verwendung eines Gyrators zur Arbeitspunkteinstellung der Fotodiode weiter verbessert.By means of this method, with the aid of a linear form, increased extraneous light robustness is achieved. This is a significant difference to all prior art documents. This extraneous light robustness is further improved in the case of a photodiode by using a gyrator for operating point adjustment of the photodiode.
In einer unteren Gehäuseschale (
Zwischen diesem inneren Ring (
Selbstverständlich kann der Regler (CT) und die Verarbeitungseinrichtung (
Im Rahmen der Erfindung wurde, wie erwähnt, erkannt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl eine Transmissionsmessung als auch eine Reflektionsmessung durchgeführt werden kann. Diese können beispielsweise auch in der Absorptionsspektroskopie eingesetzt werden. In unterschiedlichen Anwendungen, beispielsweise der chemischen Analytik, wird diese Art der Spektroskopie verwendet. Durch die Vorrichtungen können solche Verfahren in der Diagnostik, im Pflanzenanbau und in der Viehhaltung eingesetzt werden.In the context of the invention, as mentioned, it has been recognized that both a transmission measurement and a reflection measurement can be carried out with the method according to the invention. These can also be used, for example, in absorption spectroscopy. In various applications, such as chemical analysis, this type of spectroscopy is used. By the devices, such methods can be used in diagnostics, in crop cultivation and livestock.
Beispielsweise trifft dies auf die Gasanalytik, die Festkörperanalytik und die Fluidanalytik zu. Dabei wird das Transmissionsspektrum im Vergleich zu dem auf eine Probe angestrahlten Spektrum vermessen. Alternativ wird das reflektierte Spektrum im Vergleich zu denselben erfasst. Es ist selbstverständlich denkbar, Absorptionsmessungen und Transmissionsmessungen parallel durchzuführen. Die Transmissionsmessung liefert ein Absorptionsspektrum, das charakteristisch für die physikalischchemischen Verhältnisse beispielsweise in einem Gewebe oder Material ist. Die Reflexionsmessung ermöglicht beispielsweise Aussagen über das Spektrum der oberflächennahen Haut- und Gewebeschichten eines Menschen oder Tieres.For example, this applies to gas analysis, solid-state analysis and fluid analysis. In this case, the transmission spectrum is measured in comparison to the spectrum irradiated on a sample. Alternatively, the reflected spectrum is detected in comparison to them. It is of course conceivable to perform absorption measurements and transmission measurements in parallel. The transmission measurement provides an absorption spectrum which is characteristic of the physico-chemical conditions, for example in a tissue or material. The reflection measurement allows, for example, statements about the spectrum of near-surface skin and tissue layers of a human or animal.
Es wurde, wie erwähnt, erkannt, dass das erfindungsgemäße Sensorsystem auch für Transmissionsmessungen angewendet werden kann. Der Sender, der bevorzugt eine LED mit ”scharfer” Wellenlänge ist, also schmalbandig, erzeugt ein Signal, das von einem Objekt in der Übertragungsstrecke, typischer Weise dem Patienten, im Strahlengang des Senders modifiziert wird. Typischerweise wird die Wellenlänge, also die optische Trägerfrequenz des Senders so gewählt, dass eine optimale Interaktion zwischen dem Objekt oder der zu bestimmenden Komponente in dem Objekt in der Übertragungsstrecke und dem Sendesignal stattfindet.It was, as mentioned, recognized that the sensor system according to the invention can also be used for transmission measurements. The transmitter, which is preferably a "sharp" wavelength LED, ie narrowband, generates a signal which is modified by an object in the transmission link, typically the patient, in the beam path of the transmitter. Typically, the wavelength, ie the optical carrier frequency of the transmitter is selected so that an optimal interaction between the object or the component to be determined takes place in the object in the transmission path and the transmission signal.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie bereits erwähnt, eine Transmissionsmessung durchgeführt werden kann. Beispielsweise lässt sich die Konzentration eines Gases, eines Fluids oder eines Feststoffes in einem vorgegebenen Messraum ermitteln. Der Messraum mit Probe entspricht der Übertragungsstrecke T1 zwischen dem Sender H1 und dem Empfänger D1 gemäß
Erfindungsgemäß wird der Sender
Soll beispielsweise die Konzentration von CO2-Gas in der Atemluft detektiert werden, so muss die Träger-Wellenlänge der Sendediode
Der Empfänger (Empfangsdiode
Es ist aber nun wesentlich, dass dieser Kompensationssender (Kompensationsdiode
Erfindungsgemäß wird die Trägerwellenlänge des Sendesignals S23 der Kompensationsdiode
Hierdurch kann der Referenzstrahl des zweiten Senders, also der Kompensationsdiode
Wesentlich bei diesem Verfahren ist, dass der Empfänger
Eines der wesentlichen Merkmale dieser Ausprägung der Erfindung ist es folglich, dass das Kompensatorspeisesignal der Kompensationsdiode
Die Weiterverarbeitung des Empfängerausgangssignals S1 erfolgt in der Verarbeitungseinheit
Selbstverständlich lässt sich dieses Verfahren auch mit anderen Konzepten kombinieren. Beispielsweise ist die Möglichkeit eines schmalbandigen Speisesignals derart gegeben, bei dem zusätzlich das Modulationssignal schmalbandig ist, also die Modulationsfrequenz in einem schmalbandigen Bereich liegt und Spread-Spectra-Verfahren basierende Regelung möglich oder eine optische ”Time-Off-Flight-Messung”. Eine solche optische Time-of-Flight-Messung kann beispielsweise durch Verzögerung des Kompensationssignals in Abhängigkeit von einem Vorsignal erreicht werden. Insbesondere müssen die Speisesignale nicht monofrequent sein. Wichtig ist nur, dass zwei beliebige verschiedene Speisesignale bezüglich des Skalar-Produkts orthogonal sind. Das bedeutet, dass die Filterung des Produkts zweier dieser Speisesignale durch das Filter F Null ergeben muss.Of course, this method can also be combined with other concepts. For example, the possibility of a narrow-band feed signal is given in such a way, in addition, the modulation signal is narrowband, so the modulation frequency is in a narrow band range and spread-Spectra method-based control possible or an optical "time-off-flight measurement". Such an optical time-of-flight measurement can be achieved, for example, by delaying the compensation signal as a function of a presignal. In particular, the feed signals need not be monofrequent. What is important is that any two different feed signals are orthogonal with respect to the scalar product. This means that the filtering of the product of two of these feed signals by the filter F must be zero.
Neben der Pulsoxymetrie, der Herzfrequenzmessung, CO2 Gehaltsmessung in der Atemluft oder einer anderen Gasanalyse lässt sich das System in vielen Bereichen einsetzen. Beispielsweise ist es möglich, in einem Gewächshaus das Wachstum der Pflanzen zu monitoren Auch ist es möglich, die Konzentration fluoreszierender Medikamente in Haut- und Gewebeschichten zu messen.In addition to the pulse oximetry, the heart rate measurement, CO2 content measurement in the breath or other gas analysis, the system can be used in many areas. For example, it is possible to monitor the growth of plants in a greenhouse. It is also possible to measure the concentration of fluorescent drugs in skin and tissue layers.
Tumorgewebe kann von harmlosen Hautunreinheiten unterschieden werden. Aus
Während die
Das von dem Sender
Die Kompensationsdiode
Die Verarbeitungsstrecke hinter der Empfangsdiode
Die Ausgangssignale S4a und S4b werden jeweils in einem weiteren Multiplizierer
Die Speisesignale S5a und S5b werden, wie oben bereits angesprochen, bevorzugt orthogonal gewählt. Das bedeutet, dass die auf das Speisesignal S5a zurückzuführenden Signalanteile auf die Signalanteile des Speisesignals S5b projiziert werden und Null ergebenThe feed signals S5a and S5b are, as already mentioned above, preferably chosen orthogonal. This means that the signal components attributable to the supply signal S5a are projected onto the signal components of the supply signal S5b and result in zero
Zur Speisung der beiden Sendeelemente
Der Sender besteht aus zwei Sendeelementen H1 und H2. Dem Sendeelement H1 ist die Wellenlänge λ1 zugeordnet, was beispielsweise der Farbe rot entsprechen kann. Dem Sendeelement H2 ist die Wellenlänge λ2 zugeordnet, was beispielsweise der Farbe blau entsprechen kann. Selbstverständlich sind analoge Systeme mit mehr als zwei Sendeelementen und/oder Wellenlängen denkbar. Das hier dargestellte Beispiel reicht jedoch zum Verständnis vollständig aus.The transmitter consists of two transmission elements H1 and H2. The transmitting element H1 is assigned the wavelength λ 1 , which may correspond to the color red, for example. The transmission element H2 is associated with the wavelength λ 2 , which may correspond, for example, to the color blue. Of course, analog systems with more than two transmitting elements and / or wavelengths are conceivable. However, the example shown here is completely sufficient for understanding.
Jedes der Sendeelemente H1 und H2 besitzt sein eigenes Speisesignal S51 und S52, d. h. wird mit einem eigenen Speisesignal S51 bzw. S52 gespeist. Diese Speisesignale werden durch zwei Signal-Generatoren G1 und G2 gespeist, die die Speisesignale S5φ und S5a generieren. Typischerweise werden die Speisesignale orthogonal zueinander gewählt, wie oben beschrieben. Mit dem Speisesignal S5a soll die gemeinsame Amplitude der Signale S51 und S52 moduliert werden, mit dem Speisesignal S5φ das Intensitätsverhältnis der beiden Signale S51 und S51 zueinander. Es ergeben sich somit die folgenden Verhältnisse:
Sind S5a und S5φ zueinander orthogonal, so sind es auch S51 und S52. Aus diesem Grund ist eine Koordinatentransformation zwischen den beiden Signalen S5φ und S5a im, im Folgenden als ”φ-a-Koordinatensystem” bezeichneten, Koordinatensystem in die Signale S51 und S52 im, im Folgenden als ”1-2-Koordinatensystem” bezeichneten, Koordinatensystem notwendig.If S5a and S5φ are mutually orthogonal, so are S51 and S52. For this reason, a coordinate transformation between the two signals S5φ and S5a in the coordinate system referred to below as "φ-a coordinate system" is required in the signals S51 and S52 in the coordinate system, hereinafter referred to as the "1-2 coordinate system" ,
Hier geschieht dies durch eine Matrixmultiplikation mit der Matrix M1.Here, this is done by a matrix multiplication with the matrix M1.
Es handelt sich also um eine Drehstreckung.So it's a twist.
Vor der Aussendung ist es in der Regel notwendig, durch Addition von Bias-Werten B21 und B22 den Arbeitspunkt der Sender H1 und H2 zu optimieren.Before transmission, it is usually necessary to optimize the operating point of transmitters H1 and H2 by adding bias values B21 and B22.
Die Sender H1 und H2 senden nun in eine erste Übertragungsstrecke I1. Dabei wird das Licht dieser Sender, wie bekannt, durch die Eigenschaften der Übertragungsstrecke T1 modifiziert. Diese Modifikation kann wiederum durch das Übertragungsmedium selbst oder Objekte in der Übertragungsstrecke oder die innere Struktur der Übertragungsstrecke erfolgen.The transmitters H1 and H2 now transmit in a first transmission path I1. As is known, the light of these transmitters is modified by the properties of the transmission path T1. This modification can in turn be effected by the transmission medium itself or objects in the transmission path or the internal structure of the transmission path.
Das Sendesignal der Sender H1 und H2 wird durch spektral unterschiedlich empfindliche Empfänger D1 und D2 nach Durchgang durch die zweite Übertragungsstrecke I2 empfangen. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zum Stand der Technik. Dabei soll D1 beispielsweise für die Wellenlänge λ1 empfindlicher sein als für die Wellenlänge λ2 und D2 beispielsweise für die Wellenlänge λ2 empfindlicher sein als für die Wellenlänge λ1. Durch geeignete Verarbeitung (beispielsweise Verstärkung und Vorfilterung) erhält man die beiden verstärkten Empfängerausgangssignale S11 und S12. Im vorliegenden beispielhaften Fall erfolgt nun bevorzugt eine Koordinatenrücktransformation der verstärkten Empfängerausgangssignale S11 und S12 vom ”1-2-Koordinatensystem” in das ”φ-a-Koordinatensystem” mit den korrespondierenden verstärkten Empfängerausgangssignalen S1a und S1φ. Dies geschieht im vorliegenden Beispiel durch eine erneute Matrixmultiplikation mit der Matrix M2.The transmission signal of the transmitters H1 and H2 is received by spectrally different sensitive receivers D1 and D2 after passing through the second transmission link I2. This is a significant difference from the prior art. In this case, for example, D1 should be more sensitive to the wavelength λ 1 than to be more sensitive to the wavelength λ 2 and D 2 for the wavelength λ 2 than to the wavelength λ 1 . By suitable processing (for example amplification and prefiltering) one obtains the two amplified receiver output signals S11 and S12. In the present exemplary case, preference is now given to a coordinate inverse transformation of the amplified receiver output signals S11 and S12 from the "1-2 coordinate system" into the "φ-a coordinate system" with the corresponding amplified receiver output signals S1a and S1φ. This is done in the present example by a renewed matrix multiplication with the matrix M2.
Diese Matrix ist also die Transponierte zu M1 (M2 = M1T). Die dabei auftretende Multiplikation aller Amplituden mit dem Faktor 2 ist in der Praxis nicht relevant, da später ohnehin eine Verstärkung um einen Faktor v erfolgt.So this matrix is the transpose to M1 (M2 = M1 T ). The multiplication of all amplitudes with the
Im Folgenden wird durch Bildung eines Skalar-Produkts, wie oben beschrieben, wieder der Anteil des Speisesignals S5a im rücktransformierten verstärkten Empfängerausgangssignal S1a bestimmt. Hierzu wird beispielsweise dieses Signal S1a zunächst mit dem Speisesignal S5a zum Detektionssignal S10a multipliziert und sodann zum Projektionsbildsignal S9a = Fa[S10a] gefiltert, wobei das Filter F beispielsweise wieder ein lineares Tiefpassfilter ist, dass nur die nahe der Modulationsfrequenz f = 0 Hz liegenden Signalanteile durchlässt. Das so gewonnene Projektionsbildsignal S9a = Fa[S10a] wird zum Amplitudenausgangssignal S4a verstärkt. Dieses Amplitudenausgangssignal S4a ist einer der Messwerte des Systems und spiegelt die Wellenlängen unabhängige Dämpfung der Gesamtamplitude im Übertragungskanal T1 wieder. Es wird aus der Summe der Übertragungsparameter (Dämpfung) t11 und t12 (der Matrix M1) gebildet und liegt bevorzugt am Ausgang
Durch Bildung eines Skalar-Produktes wird ebenfalls der Anteil des Signals S5φ im rücktransformierten Empfängerausgangssignal S1φ bestimmt. Hierzu wird beispielsweise analog zur zuvor beschriebenen Behandlung des Signals S1a dieses Signal S1φ zunächst mit dem zugehörigen Speisesignal S5φ zum Signal S10φ multipliziert und sodann zum Signal Fφ[S10φ] gefiltert, wobei das Filter wiederum beispielsweise ein lineares Tiefpassfilter ist, dass nur die nahe der Modulationsfrequenz f = 0 Hz liegenden Signalanteile durchlässt. Das so gewonnene Filterausgangssignal Fφ[S10φ] wird zum Signal S4φ verstärkt. Im Gegensatz zum Amplitudenausgangssignal S4a ist hier jedoch das Filterausgangssignal vor der Verstärkung der zweite Messwert des Systems und spiegelt die relative, Wellenlängen abhängige Dämpfung im Übertragungskanal wider. Auch dies ist ein wesentlicher Unterschied zum Stand der Technik, wo die offenbarten Vorrichtungen und Verfahren nur typischer Weise zwei Amplituden messen können. Das Signal wird aus der Differenz der Übertragungsparameter (Dämpfung) t11 und t12 (der Matrix M2) gebildet (= t11 – t12). Es liegt bevorzugt an einem Ausgang
Die Verwendung anderer Skalar-Produkte ist insbesondere dann sinnvoll, wenn das Anwendungssystem aufgrund besonderer Anforderungen die Verwendung anderer Filter F erzwingt. Dem Fachmann wird es nicht schwerfallen, durch Änderung der Definition des Skalar-Produktes zweier Signale, andere Anwendungen zu erschließen. An dieser Stelle sei auf die sehr umfangreiche signal- und regelungstechnische Literatur verwiesen.The use of other scalar products is particularly useful if the application system enforces the use of other filters F due to special requirements. It will not be difficult for a person skilled in the art to open up other applications by changing the definition of the scalar product of two signals. At this point, reference is made to the very extensive signal and control technical literature.
Würde es sich bei den Speisesignalen S5a und S5φ um Sinus und/oder Cosinus-Signale handeln, so würden die Signale S4a und S4φ den zugehörigen Fourier-Koeffizienten bei geschlossenem Regelkreis entsprechen. Die hier beschrieben Methodik liefert also eine Transformation in den dualen Raum der S5x Signale, wobei x in diesem Bei-spiel für a und φ steht. Zum besseren Verständnis sprechen wir hier für diese Transformation von einer „Fourier-Transformation” und setzen diese in Anführungsstriche, um darzustellen, dass es sich nicht um dieselbe sondern nur um ein Analogon handelt.If the supply signals S5a and S5φ were sinusoidal and / or cosine signals, the signals S4a and S4φ would correspond to the associated closed-loop Fourier coefficients. The methodology described here thus provides a transformation into the dual space of the S5x signals, where x stands for a and φ in this example. For a better understanding, we speak here of this transformation of a "Fourier transformation" and put it in quotation marks to show that it is not the same but only an analogue.
Es folgt nun die „Fourier-Rücktransformation” und die Koordinatenrücktransformation in das ”1-2-Koordinatensystem”.Now follows the "Fourier inverse transformation" and the coordinate inverse transformation into the "1-2-coordinate system".
Zur „Fourier-Rücktransformation” werden die derartig ermittelten Amplituden- und Phasensignale S4a und S4φ mit ihren korrespondierenden Speisesignalen S5a und S5φ zu den Vorsignalen S6a und S6φ multipliziert. Zur Rücktransformation in das ”1-2-Koordinatensystem” werden die beiden Signale mit der gleichen Transformation wie die Speisesignale S5a und S5φ versehen. Das bedeutet im konkreten Beispiel, dass sie mit der Matrix M1 multipliziert werden. Es gilt dabei die folgende Zuordnung:
Die so erhaltenen rücktransformierten Vorsignale S61 und S62 werden mit Bias-Werten B11, B12 zur Einstellung des Arbeitspunktes der Kompensations-Sendeelemente K1 und K2 versehen. Die zugehörigen Kompensatorspeisesignale sind mit S31 und S32 bezeichnet.The back-transformed forward signals S61 and S62 thus obtained are provided with bias values B11, B12 for setting the operating point of the compensation transmission elements K1 and K2. The associated compensator feed signals are designated S31 and S32.
In dem vorliegenden Beispiel soll das Kompensations-Sendeelement K1 vorwiegend die Wellenlänge λ1 korrespondierend zum Sendeelement H1 aussenden und das Kompensations-Sendeelemente K2 vorwiegend die Wellenlänge λ2 korrespondierend zum Sendeelement H2 aussenden.In the present example, the compensation transmission element K1 is intended to transmit predominantly the wavelength λ 1 corresponding to the transmission element H1 and the compensation transmission element K2 to emit predominantly the wavelength λ 2 corresponding to the transmission element H2.
Das Signal der Kompensations-Sendeelemente K1 und K2 wird in den Empfängerelementen D1 und D2 typischerweise jeweils summierend linear überlagert. Die Kompensations-Sendeelemente K1 und K2 senden dabei in eine zweite Übertragungsstrecke hinein, die deren Signal entweder nicht oder in einer vorbestimmten Weise beeinflusst bevor es auf die Empfangselemente D1 und D2 trifft.The signal of the compensation transmission elements K1 and K2 is typically linearly superimposed in the receiver elements D1 and D2 in each case summing. The compensation transmission elements K1 and K2 in this case transmit into a second transmission path which either does not influence their signal or in a predetermined manner before it strikes the reception elements D1 and D2.
Es lässt sich zeigen, dass für das oben beschriebene Beispiel bei geeigneter Wahl der Verstärkungen, der Filter und der Signaleigenschaften der Signale S5a und S5φ die Dämpfung t11 im ersten Übertragungskanal bei der Wellenlänge λ1 und die Dämpfung t12 im ersten Übertragungskanal bei der Wellenlänge λ2 in folgendem Zusammenhang mit den Ausgangswerten S9φ = Fφ[S10φ] und S4a des Systems stehen: It can be shown that for the example described above, with a suitable choice of the gains, the filters and the signal properties of the signals S5a and S5φ, the attenuation t 11 in the first transmission channel at the wavelength λ 1 and the attenuation t 12 in the first transmission channel at the wavelength λ 2 in the following relationship with the output values S9φ = Fφ [S10φ] and S4a of the system are:
Es ist somit möglich, die Amplitudenänderung t11 von der Farbänderung zu trennen. Dies ist wesentlicher Unterschied zum Stand der Technik. Erst diese Transformation ermöglicht die Integration in mobile Geräte wie z. B. Mobiltelefone, da Abstandsschwankungen durch das manuelle Handhaben des Mobilfunkgerätes ausgeglichen werden. Das Signal S4a gibt die Amplitudenänderung beim Durchgang durch das Medium T1 wieder; das Signal S9φ = Fφ [S10φ] gibt die Änderung der Zusammensetzung des Signals (insbesondere des Lichts) nach λ1 und λ2 wieder. Beispielsweise ist das System als Haut-Farbsensor in einer gestörten Umgebung geeignet. Die Einzeldämpfungen lassen sich ebenso bestimmen, z. B. durch Koordinatentransformation.It is thus possible to separate the amplitude change t 11 from the color change. This is a significant difference from the prior art. Only this transformation enables integration into mobile devices such. As mobile phones, since distance fluctuations are compensated by the manual handling of the mobile device. The signal S4a represents the change in amplitude as it passes through the medium T1; the signal S9φ = Fφ [S10φ] is the change in the composition of the signal (in particular of the light) by λ 1 and λ 2 again. For example, the system is suitable as a skin color sensor in a disturbed environment. The individual losses can also be determined, for. B. by coordinate transformation.
Ein erster Generator Ga erzeugt ein Speisesignal S5a, mit dem die Amplitude der n Speisesignale S5v1 bis S5vn durch Multiplikation zu den Signalen S51 bis S5n durch Amplitudenmodulation umgeformt wird. Diese werden typischerweise mit einem Offset b1 bis bn versehen. Ebenso sind diese Offsets typischerweise identisch. Die Offsets b1 bis bn dienen dazu, die Ansteuerung von LEDs als Sender H1 bis Hn zu ermöglichen. Die Sender H1 bis Hn senden nun jeweils ein Signal S51 bis S5n mit besagtem Offset versehen in die Übertragungsstrecke hinein. Typischer Weise sind die spektralen Schwerpunkte der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung der Sender H1 bis Hn unterschiedlich. In der Übertragungsstrecke liegt beispielsweise das zu vermessende Objekt O. Dieses wird in diesem Beispiel durchstrahlt. Die derartig bei der Durchstrahlung des Objektes modifizierte Strahlung wird duch einen Detektor D1 aufgefangen und in das Empfänger Ausgangssignal S0 gewandelt. Typischerweise ist der Detektor für alle von den verschiedenen Sendern H1 bis Hn abgestrahlten elektromagnetischen Wellen empfindlich.A first generator Ga generates a feed signal S5a, with which the amplitude of the n feed signals S5v1 to S5vn is multiplied by amplitude modulation by multiplication with the signals S51 to S5n. These are typically provided with an offset b1 to bn. Likewise, these offsets are typically identical. The offsets b1 to bn serve to enable the control of LEDs as transmitters H1 to Hn. The transmitters H1 to Hn now each transmit a signal S51 to S5n with said offset into the transmission path. Typically, the spectral focuses of the radiated electromagnetic radiation of the transmitters H1 to Hn are different. In the transmission path is, for example, the object to be measured O. This is irradiated in this example. The radiation thus modified when the object is irradiated is picked up by a detector D1 and converted into the receiver output signal S0. Typically, the detector is sensitive to all electromagnetic waves radiated from the various transmitters H1 to Hn.
Dieses Empfängerausgangssignal S0 wird zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 verstärkt. Die Verstärkung kann dabei 1 betragen oder komplex sein und/oder mit einem Frequenzgang versehen sein.This receiver output signal S0 is amplified to the amplified receiver output signal S1. The gain can be 1 or complex and / or be provided with a frequency response.
Das so aufbereitete Empfängerausgangssignal wird nun auf n + 1 Regler verteilt.The thus prepared receiver output signal is now distributed to n + 1 controller.
Jeder Regler k des k-ten Kanals besteht wieder aus einer Multiplikationseinheit, in dem das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 mit einem Basissignal S5k zum Signal S10k multipliziert wird, gefolgt von einem Tiefpass F, der die Basissignalfrequenzen und darüber liegende Frequenzen zuverlässig unterdrückt, gefolgt von einer Versstärkung des so erzeugten Gleichsignals S9k um einen Faktor v, wobei v so gewählt ist, dass der sich später ergebende Regelkreis stabil ist. Das so erzeugte Verstärkerausgangssignal S4k wird in einer weiteren Multiplikation mit dem zugehörigen Basissignal S5k zum spezifischen Kompensatorvorsignal S6vk gewandelt.Each k-th channel controller k is again composed of a multiplier unit in which the amplified receiver output signal S1 is multiplied by a base signal S5k to the signal S10k, followed by a low pass F which reliably suppresses the base signal frequencies and overlying frequencies, followed by boosting of the thus generated DC signal S9k by a factor v, where v is chosen so that the resulting later control loop is stable. The thus generated amplifier output signal S4k is converted in a further multiplication with the associated base signal S5k to the specific Kompensatorvorsignal S6vk.
Gleichzeitig wird die Amplitude gemessen. Hierzu wird eine analoge Reglerstruktur verwendet. Statt des jeweiligen Basissignals S5k wird nun jedoch das Amplitudenmodulationssignal S5a verwendet.At the same time the amplitude is measured. For this purpose, an analog controller structure is used. Instead of the respective base signal S5k, however, the amplitude modulation signal S5a is now used.
Die n S6k Kompensatorvorsignale werden zusammensummiert und diese Summe mit dem Ausgang S6a des Reglers für die Amplitudenmessung multipliziert. Es ergibt sich das Kompensatorvorsignal S6.The n S6k compensator biases are summed together and this sum multiplied by the output S6a of the amplitude measurement regulator. The result is the compensator bias signal S6.
Dieses wird durch Addition eines Offsets B11, der auch Null sein kann, zum Kompensatorspeisesignal S3 gewandelt. Dieses Speist den Kompensator, der ebenfalls in den Empfänger D1, typischerweise linear überlagernd, einstrahlt.This is converted to the compensator supply signal S3 by adding an offset B11, which may also be zero. This feeds the compensator, which also radiates into the receiver D1, typically linearly superimposed.
Die n einzelnen Ausgangssignale S4k (mit 0 < k < n + 1) stellen hierbei die Messwerte der einzelnen zugeordneten Sender/Dioden Paare dar.The n individual output signals S4k (where 0 <k <n + 1) represent the measured values of the individual assigned transmitter / diode pairs.
Das Signal S4a stellt einen Messwert für die Amplitude dar.The signal S4a represents a measured value for the amplitude.
Die k Generator-Signale S5v1 bis S5vn sollen dabei bezüglich der durch die Multiplikatoren und Filter dargestellten Skalar-Produkte orthogonal sein.The k generator signals S5v1 to S5vn are intended to be orthogonal with respect to the Skalar products represented by the multipliers and filters.
Der besondere Vorzug dieses Systems ist, dass aus den S41 bis S4n Signalen durch eine Hauptachsentransformation ein Spektrum gewonnen werden kann, dass vom Abstand zwischen Messsystem und Objekt nicht abhängig ist, so lange sich das Objekt im Messbereich des Systems befindet.The particular advantage of this system is that a spectrum can be obtained from the S41 to S4n signals by a main axis transformation that does not depend on the distance between the measuring system and the object as long as the object is within the measuring range of the system.
Eine Detektion eines Kariösen Zahnes kann also beispielsweise mit Hilfe eines Systems entsprechend
Im Gengensatz zur
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 3135802 A1 [0013, 0014, 0020, 0022, 0026] DE 3135802 A1 [0013, 0014, 0020, 0022, 0026]
- DE 3405444 A1 [0015] DE 3405444 A1 [0015]
- DE 69113785 T2 [0017] DE 69113785 T2 [0017]
- DE 69122637 T2 [0019, 0019] DE 69122637 T2 [0019, 0019]
- DE 102008022920 A1 [0021] DE 102008022920 A1 [0021]
- US 258719 [0023] US 258719 [0023]
- US 4260951 [0025] US 4260951 [0025]
- US 4258719 [0027] US 4258719 [0027]
- US 5774213 [0028, 0028, 0028, 0028, 0029, 0030, 0030, 0030, 0037, 0085, 0089] US 5774213 [0028, 0028, 0028, 0028, 0029, 0030, 0030, 0030, 0037, 0085, 0089]
- US 5306144 [0120, 0163] US 5306144 [0120, 0163]
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201310019660 DE102013019660A1 (en) | 2013-02-12 | 2013-11-18 | Sensor system for optical measurement of biometric parameters of animal or plant or human, has first transmitter, second transmitter and receiver, where first transmitter is operated with first feed signal of signal generator |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013002674 | 2013-02-12 | ||
DE102013002674.1 | 2013-02-12 | ||
DE201310019660 DE102013019660A1 (en) | 2013-02-12 | 2013-11-18 | Sensor system for optical measurement of biometric parameters of animal or plant or human, has first transmitter, second transmitter and receiver, where first transmitter is operated with first feed signal of signal generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102013019660A1 true DE102013019660A1 (en) | 2014-08-14 |
Family
ID=51226096
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201310019660 Withdrawn DE102013019660A1 (en) | 2013-02-12 | 2013-11-18 | Sensor system for optical measurement of biometric parameters of animal or plant or human, has first transmitter, second transmitter and receiver, where first transmitter is operated with first feed signal of signal generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102013019660A1 (en) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014012158A1 (en) | 2013-09-12 | 2015-03-12 | Mechaless Systems Gmbh | Gesture recognition and gesture recognition device |
DE102014017237A1 (en) | 2014-11-21 | 2016-05-25 | Mechaless Systems Gmbh | Measuring system for energy-saving optical distance measurement |
DE102015015248A1 (en) | 2015-11-18 | 2017-05-18 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Simple gesture recognition device |
DE102015015244A1 (en) | 2015-11-18 | 2017-05-18 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Simple gesture recognition device |
DE102015015245A1 (en) | 2015-11-18 | 2017-05-18 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Simple gesture recognition device |
DE102015015246A1 (en) | 2015-11-18 | 2017-05-18 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Simple gesture recognition device |
DE102015015390A1 (en) | 2015-11-18 | 2017-05-18 | Elmos Semiconductor Ag | Simple gesture recognition device |
DE102015015389A1 (en) | 2015-11-18 | 2017-05-18 | Elmos Semiconductor Ag | Simple gesture recognition device |
DE102017106813A1 (en) | 2016-05-09 | 2017-11-09 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Device and associated method for autonomous address configuration of configurable, flexible sensor bands |
DE102017106811A1 (en) | 2016-05-09 | 2017-11-09 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Device and associated method for autonomous address configuration of configurable, flexible LED strips |
DE102017106812A1 (en) | 2016-05-09 | 2017-11-09 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Device and associated method for autonomous address configuration of configurable, flexible LED sensor strips |
DE102020101997A1 (en) | 2020-01-24 | 2021-07-29 | Elmos Semiconductor Se | Gesture recognition device for the interior lighting of vehicles with at the same time little dead space in front of the sensor system |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US258719A (en) | 1882-05-30 | Process of packing meat for transportation | ||
US4258719A (en) | 1978-12-04 | 1981-03-31 | Hughes Aircraft Company | Heart rate measurement system |
US4260951A (en) | 1979-01-29 | 1981-04-07 | Hughes Aircraft Company | Measurement system having pole zero cancellation |
DE3135802A1 (en) | 1979-11-19 | 1983-03-24 | Herbert G. 19422 Montgomery Pa. Taus | Pulse monitoring system |
DE3405444A1 (en) | 1984-02-15 | 1985-08-22 | Kraus, Werner, Dipl.-Ing., 8000 München | Pulse sensor |
US5306144A (en) | 1992-01-14 | 1994-04-26 | Kaltenbach & Voigt Gmbh & Co. | Device for detecting dental caries |
DE69113785T2 (en) | 1990-02-16 | 1996-05-02 | Lindberg Lars Goeran | MONITORING DEVICE AND METHOD FOR PHOTOPLETHYSMOGRAPHIC MEASUREMENT OF THE PULSE FREQUENCY. |
DE69122637T2 (en) | 1990-03-01 | 1997-02-20 | Hewlett Packard Co | Method and device for monitoring vital signs |
US5774213A (en) | 1995-04-21 | 1998-06-30 | Trebino; Rick P. | Techniques for measuring difference of an optical property at two wavelengths by modulating two sources to have opposite-phase components at a common frequency |
DE102008022920A1 (en) | 2008-05-09 | 2009-11-19 | Siemens Ag Österreich | Device for recognition of lifelessness of person on basis of pulse measurement or movement, particularly of hand, has optical sensor and evaluation unit, where optical sensor consists of emitter for emitting light on skin tissue |
-
2013
- 2013-11-18 DE DE201310019660 patent/DE102013019660A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US258719A (en) | 1882-05-30 | Process of packing meat for transportation | ||
US4258719A (en) | 1978-12-04 | 1981-03-31 | Hughes Aircraft Company | Heart rate measurement system |
US4260951A (en) | 1979-01-29 | 1981-04-07 | Hughes Aircraft Company | Measurement system having pole zero cancellation |
DE3135802A1 (en) | 1979-11-19 | 1983-03-24 | Herbert G. 19422 Montgomery Pa. Taus | Pulse monitoring system |
DE3405444A1 (en) | 1984-02-15 | 1985-08-22 | Kraus, Werner, Dipl.-Ing., 8000 München | Pulse sensor |
DE69113785T2 (en) | 1990-02-16 | 1996-05-02 | Lindberg Lars Goeran | MONITORING DEVICE AND METHOD FOR PHOTOPLETHYSMOGRAPHIC MEASUREMENT OF THE PULSE FREQUENCY. |
DE69122637T2 (en) | 1990-03-01 | 1997-02-20 | Hewlett Packard Co | Method and device for monitoring vital signs |
US5306144A (en) | 1992-01-14 | 1994-04-26 | Kaltenbach & Voigt Gmbh & Co. | Device for detecting dental caries |
US5774213A (en) | 1995-04-21 | 1998-06-30 | Trebino; Rick P. | Techniques for measuring difference of an optical property at two wavelengths by modulating two sources to have opposite-phase components at a common frequency |
DE102008022920A1 (en) | 2008-05-09 | 2009-11-19 | Siemens Ag Österreich | Device for recognition of lifelessness of person on basis of pulse measurement or movement, particularly of hand, has optical sensor and evaluation unit, where optical sensor consists of emitter for emitting light on skin tissue |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014012158A1 (en) | 2013-09-12 | 2015-03-12 | Mechaless Systems Gmbh | Gesture recognition and gesture recognition device |
DE202014010352U1 (en) | 2013-09-12 | 2015-06-17 | Mechaless Systems Gmbh | Gesture recognition device |
DE102014017237A1 (en) | 2014-11-21 | 2016-05-25 | Mechaless Systems Gmbh | Measuring system for energy-saving optical distance measurement |
DE102015015248A1 (en) | 2015-11-18 | 2017-05-18 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Simple gesture recognition device |
DE102015015244A1 (en) | 2015-11-18 | 2017-05-18 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Simple gesture recognition device |
DE102015015245A1 (en) | 2015-11-18 | 2017-05-18 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Simple gesture recognition device |
DE102015015246A1 (en) | 2015-11-18 | 2017-05-18 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Simple gesture recognition device |
DE102015015390A1 (en) | 2015-11-18 | 2017-05-18 | Elmos Semiconductor Ag | Simple gesture recognition device |
DE102015015389A1 (en) | 2015-11-18 | 2017-05-18 | Elmos Semiconductor Ag | Simple gesture recognition device |
DE102017106813A1 (en) | 2016-05-09 | 2017-11-09 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Device and associated method for autonomous address configuration of configurable, flexible sensor bands |
DE102017106811A1 (en) | 2016-05-09 | 2017-11-09 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Device and associated method for autonomous address configuration of configurable, flexible LED strips |
DE102017106812A1 (en) | 2016-05-09 | 2017-11-09 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Device and associated method for autonomous address configuration of configurable, flexible LED sensor strips |
DE102020101997A1 (en) | 2020-01-24 | 2021-07-29 | Elmos Semiconductor Se | Gesture recognition device for the interior lighting of vehicles with at the same time little dead space in front of the sensor system |
DE102020101997B4 (en) | 2020-01-24 | 2022-03-03 | Elmos Semiconductor Se | Gesture recognition device for the interior lighting of vehicles with a small dead space in front of the sensor system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102013019660A1 (en) | Sensor system for optical measurement of biometric parameters of animal or plant or human, has first transmitter, second transmitter and receiver, where first transmitter is operated with first feed signal of signal generator | |
DE19537646C2 (en) | Method and device for detecting falsified measurement values in pulse oximetry for measuring oxygen saturation | |
EP0659055B1 (en) | Process and device for glucose determination in a biological matrix | |
DE3528369A1 (en) | SPECTRAL PHOTOMETER AND SPECTRAL PHOTOMETRIC METHOD | |
DE69727776T2 (en) | METHOD FOR DETERMINING THE FRACTIONAL OXYGEN SATURATION | |
DE2049716C3 (en) | Method and device for measuring absorption in blood | |
DE69631698T2 (en) | SENSOR, METHOD AND DEVICE FOR OPTICAL BLOOD OXYMETRY | |
DE10213692B4 (en) | Method for controlling a device and device for measuring ingredients in the blood | |
WO2008116835A1 (en) | Method for the continuous non-invasive determination of the concentration of blood constituents | |
WO1998043096A2 (en) | Method and device for non-invasive in vivo determination of blood constituents | |
EP2679982A1 (en) | Method and sensor system for measuring the transmission properties of a transmission path of a measuring system between transmitter and recipient | |
DE102013000376A1 (en) | Apparatus for optical measurement of biometric parameters of vertebrate animal or human, has controller that outputs internal control signal as intermediate signal, whose course is evaluated to extract biometric parameter | |
WO2016087609A1 (en) | Pulse oximetry device and method for operating a pulse oximetry device | |
WO2005094668A1 (en) | Method for measuring the vessel diameter of optically accessible blood vessels | |
EP0793942B1 (en) | Device for determining oxygen saturation of blood | |
DE60129332T2 (en) | SYSTEM AND METHOD FOR A NON-INVASIVE SELF-CALIBRATING SENSOR | |
DE102016109694A1 (en) | SENSOR DEVICE | |
DE102008022920B4 (en) | Device for detecting lifelessness | |
DE102008002741A1 (en) | Optoelectronic blood flow measuring device for e.g. analyzing pulsatile perfusion phenomenon for cardiovascular diagnosis in human, has light sources radiating light of wavelengths lying specific nanometers apart from each other | |
EP3399914B1 (en) | Device and method for the continuous and non-invasive determination of physiological parameters of a test subject | |
DE10148748A1 (en) | Assembly to measure the condition of vegetation growth, by establishing bio-physical parameters without contact, comprises flash lamps directed to illuminate the growth and a detector to receive the reflections | |
WO2014139830A1 (en) | Method and device for monitoring vital functions | |
DE19629342C2 (en) | Method and arrangement for the non-invasive, transcutaneous determination of substance concentrations in body tissues | |
EP2452615A1 (en) | Dental system for transillumination of teeth | |
DE19609368A1 (en) | Device for controlling a cardiac stimulator based on blood oxygen saturation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R021 | Search request validly filed |
Effective date: 20140821 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: ELMOS SEMICONDUCTOR AKTIENGESELLSCHAFT, DE Free format text: FORMER OWNER: ELMOS SEMICONDUCTOR AG, 44227 DORTMUND, DE Effective date: 20141217 |
|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20150418 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: ELMOS SEMICONDUCTOR SE, DE Free format text: FORMER OWNER: ELMOS SEMICONDUCTOR AKTIENGESELLSCHAFT, 44227 DORTMUND, DE |
|
R163 | Identified publications notified | ||
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |