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Bereich der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, eine Anordnung, einen
Herzfrequenzmonitor, ein Rechnersoftwareprodukt sowie auf einen
Rechner zum Identifizieren eines eine Übung Ausführenden.
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Hintergrund
der Erfindung
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Im
Gesundheitswesen ist es häufig
für einen Arzt
bei einer Patienten-Arzt-Beziehung erforderlich, sicher zu sein,
dass der Patient die von dem Arzt erteilten Rehabilitationsinstruktionen
befolgt hat. Es ist wichtig, dass die Rehabilitationsanstrengung
so eingestellt werden kann, dass sie damit übereinstimmt, wie der Zustand
des Patienten fortschreitet. Dies gilt auch für den Sport hinsichtlich der
Situation zwischen einem Trainer und einem Trainierenden, in der
der Trainer, der nicht immer anwesend sein kann, wenn der Trainierende
die Übungen
ausführt,
nicht sicher sein kann, dass der Trainierende alle von dem Trainer übertragenen Übungen ausgeführt hat.
In einem solchen Fall kann der Trainer falsche Schlüsse darüber ziehen,
wie das Training die Art und Weise beeinflusst, in der das Training
fortschreitet, was weiterhin zu falschen Schlüssen führen kann, wenn zukünftige Trainingsprogramme
aufzustellen sind.
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Ein
Beispiel für
eine Rehabilitations- oder Trainingsinstruktion ist eine Situation,
in der eine zu instruierende Person, wie ein Patient, von einem
Lehrer, beispielsweise einem Fitnesslehrer, einer Krankenpflegerin
einer Firma oder von einem Arzt einer Firma ein Trainingsprogramm
erhält.
Zu dem Programm gehört
ein dreimaliges Trainieren pro Woche während des nächsten Monates. Während des
Trainingszeitraums schreibt der Patient in einem Trainingstagebuch
auf oder informiert den Lehrer mündlich,
wie er oder sie das Trainingsprogramm ausführt. Alternativ kann der Patient
auch einen Herzfrequenzmonitor während
des Trainings benutzen und eine aufgezeichnete Herzfrequenz jedes
Mal speichern, wenn er oder sie trainiert, oder die mittlere Herzfrequenz
während
des Trainings oder andere Herzfrequenzparameter speichern, die das
Training in dem Speicher des Herzfrequenzmonitors beschreiben. Der
wesentliche Punkt ist, dass auf der Basis der gespeicherten Informationen auf
die eine oder andere Weise sichergestellt werden kann, dass das
Trainingsprogramm gemäß den Instruktionen
befolgt worden ist.
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Die
JP-10192260 offenbart eine Vorrichtung, die eine elektrokardiographische
Induktionswellenform, die vorher für ein Organismusinformationswellenform-Identifizierungscodespeichersystem
durch eine Organismusinformationswellenform-Identitätsbestimmungseinrichtung gespeichert
wurde, und eine elektrokardiographische Induktionswellenform vergleicht,
die von einer Organismusinformationswellenform-Messvorrichtung gemessen wird.
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Ein
Problem der vorhandenen Verfahren besteht darin, dass die Echtheit
der Trainingstagebücher
und der gespeicherten Herzfrequenzaufzeichnungen nicht überprüft werden
kann. Der Lehrer kann nicht sicher sein, dass es tatsächlich die
instruierte Person ist, die das Training ausgeführt hat, das in dem Trainingsprogramm
aufgelistet ist. Natürlich kann
in dem Herzfrequenzmonitor beispielsweise ein Code zur Identifizierung
der instruierten Person angeordnet werden, es kann jedoch auch nicht überprüft werden,
ob die spezielle Person das Training ausgeführt hat. Zusätzlich zu
dem Problem der Bestätigung
des Benutzers besteht ein anderes Problem beispielsweise darin,
dass die gleiche Herzfrequenzinformation, die in dem Herzfrequenzmonitor gespeichert
ist, mehrere Male verwendet werden kann, indem die Information kopiert
wird, als wenn sie einem neuen Training zugeordnet wäre.
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Kurzbeschreibung
der Erfindung
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Ein
Ziel der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur
Bestätigung
eines eine Fitnessübung
Ausführenden
dafür bereitzustellen,
dass die vorstehend erwähnten
Probleme verringert werden können.
Dies wird durch ein Verfahren erreicht, das nachstehend offenbart
wird und das ein Verfahren zur Bestätigung eines eine Fitnessübung Ausführenden
ist, bei welchem die Herzfrequenzinformation gemessen wird, die
dem Ausführenden
der Fitnessübung
hinsichtlich der Fitnessübung
zugeordnet wird, ein Identifizierwert in einer oder mehreren Klassen auf
der Basis von einem oder mehreren Parametern der gemessenen Herzfrequenzinformation
mit Hilfe eines mathematischen Modells gebildet wird, das eine Abhängigkeitsinformation
zwischen der Herzfrequenzinformation und der Klasse aufweist, und
der Ausführende
der Fitnessübung
bestätigt
wird, indem in der einen oder in mehreren Klassen der Identifizierwert
mit einem Bezugswert verglichen wird, der für den Ausführenden der Fitnessübung in
der Klasse erstellt wurde.
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Die
Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Anordnung zur Bestätigung eines
Ausführenden
einer Fitnessübung,
wobei die Anordnung einen Herzfrequenzmonitor zum Messen von einem
oder mehreren Parametern der Herzfrequenzinformation, die dem Ausführenden
der Fitnessübung
bezogen auf die Fitnessübung
zugeordnet ist, und eine Identifizierausrüstung aufweist, die Einrichtungen
zum Klassifizieren des die Fitnessübung Ausführenden in einer oder mehreren
Klassen, ein mathematisches Modell, das eine Abhängigkeitsinformation zwischen dem
einen oder mehreren Parametern der Herzfrequenzinformation und der
einen Klasse oder von mehreren Klassen aufweist, und weiterhin Berechnungseinrichtungen
zur Erstellung eines Referenzwertes in einer oder mehreren Klassen
auf der Basis von einem oder mehreren Parametern der Herzfrequenzinformation
mit Hilfe des mathematischen Modells, Einrichtungen zum Vergleichen
in einer Klasse oder in mehreren Klassen des Identifizierwerts des die
Fitnessübung
Ausführenden
mit dem Referenzwert, der für
den die Fitnessübung
Ausführenden
in der Klasse erstellt wurde, und Einrichtungen zum Schließen auf
den die Fitnessübung
Ausführenden auf
der Basis des Vergleichs zwischen den Identifizierwerten und den
Bezugswerten aufweist.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf ein Rechnersoftwareprodukt zum Bestätigen eines
eine Fitnessübung
Ausführenden,
wobei das Produkt ein Programm aufweist, das in einer Vorrichtung
zum Speichern von Programmen gespeichert und von einem Rechner lesbar
ist. Das Rechnersoftwareprodukt weist die folgenden Verfahrensschritte
auf: Empfangen einer Herzfrequenzinformation, die dem Ausführenden
der Fitnessübung
bezogen auf die Fitnessübung
zugeordnet ist, Erstellen eines Identifizierwerts auf der Basis
der Parameter der gemessenen Herzfrequenzinformation in einer oder
mehreren Klassen mit Hilfe eines mathematischen Modells, das eine
Abhängigkeitsinformation
zwischen den Parametern der Herzfrequenzinformation und den Klassen
aufweist, und Bestätigen
des die Fitnessübung Ausführenden
durch Vergleichen in der einen oder in den mehreren Klassen des
Identifizierwerts mit einem Bezugswert, der für den die Fitnessübung Ausführenden
in der Klasse erstellt wurde.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf einen Rechner zum Bestätigen eines
eine Fitnessübung Ausführenden,
wobei der Rechner Einrichtungen zum Empfangen von einem oder mehreren
Parametern der Herzfrequenzinformation, die dem die Fitnessübung Ausführenden
bezogen auf die Fitnessübung
zugeordnet ist, Einrichtungen zum Klassifizieren des die Fitnessübung Ausführenden
in einer oder mehreren Klassen, ein mathematisches Modell, das eine
Abhängigkeitsinformation
zwischen dem einen oder mehreren Parametern der Herzfrequenzinformation
und der einen oder mehreren Klassen aufweist, Berechnungseinrichtungen
zur Erstellung eines Identifizierwerts in einer oder mehreren Klassen auf
der Ba sis von einem oder mehreren Parametern der Herzfrequenzinformation
mit Hilfe des mathematischen Modells, Einrichtungen zum Vergleichen
in der einen oder mehreren Klassen des Identifizierwerts des die
Fitnessübung
Ausführenden
mit einem Bezugswert, der für
den die Fitnessübung
Ausführenden
in der Klasse erstellt wurde, und Einrichtungen zum Schließen auf
den die Fitnessübung
Ausführenden
auf der Basis des Vergleichs zwischen den Identifizierwerten und
den Bezugswerten aufweist.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Um
einen eine Fitnessübung
Ausführenden zu
bestätigen,
verwendet bei einer Lösung
der Erfindung eine Person, deren Ausführung einer Übung zu überwachen
ist, vorzugsweise einen Herzfrequenzmonitor. Der Herzfrequenzmonitor
ist eine Vorrichtung, die im Sport und in der Medizin zum Messen
einer menschlichen Herzfrequenz entweder aus einem elektrischen
Impuls, der von dem Herz gesendet wird, oder aus dem Druck, der
durch die Herzfrequenz in den Blutgefäßen verursacht wird, verwendet wird.
Bei einem bekannten Aufbau des Herzfrequenzmonitors ist beispielsweise
ein Elektrodengurt um die Brust des Benutzers herum angeordnet,
um die Herzfrequenz von zwei Elektroden zu messen. Der Elektrodengurt übermittelt
die gemessene Herzfrequenzinformation induktiv an eine am Handgelenk getragene
Empfängereinheit.
Die Empfängereinheit hat
häufig
auch eine Anzeige zum Zeigen der Herzfrequenz sowie eine Benutzerschnittstelle,
um die Verwendung anderer Funktionen des Herzfrequenzmonitors zu
ermöglichen.
In dem oben beschriebene Fall bezieht sich der Herzfrequenzmonitor
auf ein integriertes Ganzes bestehend aus Elektrodengurt und Empfänger. Der
Herzfrequenzmonitor kann auch aus nur einem Stück bestehen, so dass die Anzeigeeinrichtung
auch an der Brust positioniert ist, so dass in diesem Fall keine
Information zu einer gesonderten Empfängereinheit übertragen
werden muss. Außerdem
kann der Herzfrequenzmonitor einen solchen Aufbau haben, dass er
nur eine an dem Handgelenk angeordnete Vorrichtung aufweist, die
ohne einen an der Brust angeordneten Elektrodengurt arbeitet und die
Herzfrequenz aus dem Druck in einem Blutgefäß misst. Die Erfindung ist
jedoch nicht auf den Aufbau der verwendeten Herzfrequenzausrüstung beschränkt. Ein
relevanter Punkt für
die Erfindung besteht jedoch darin, dass der Herzfrequenzmonitor Einrichtungen
zum Übertragen
der Herzfrequenzinformationen in einen externen Rechner oder dergleichen
aufweist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist eine Anzahl von Klassen spezifiziert, auf deren
Basis der Benutzer identifiziert werden kann. Zu solchen physiologischen
Parametern gehören beispielsweise
das Gewicht, das Alter, die maximale Sauerstoffaufnahme oder irgendeine
solche Variable des Benutzers. Der Benutzer unterliegt Messun gen in
jeder physiologischen Klasse, wodurch der Benutzer klassifiziert
werden kann, indem die spezifizierten physiologischen Klassen verwendet
werden. Beispielsweise kann die folgende Kombination von Variablen
für eine
bestimmte Person gemessen werden: 83 kg – 47 – 35 ml/kg/min. In der physiologischen Klasse
Gewicht kann die Klassifizierung auf beispielsweise 5 kg basiert
werden, so dass der Benutzer dann zu dem Gewichtsbereich von 80
bis 85 kg gehört.
Die Erfindung umfasst das Berechnen mehrerer Ergebnisse, beispielsweise
der mittleren Herzfrequenz, der Nennherzfrequenzabweichung, des
Atmungsrhythmus, der aus der Herzfrequenz oder anderen solchen die
Herzfrequenz beschreibenden Variablen oder aus der Herzfrequenzinformation,
die von dem eine Fitnessübung
Ausführenden
gemessen wird, feststellbar ist. Die Herzfrequenz-Informationsergebnisse
und die vorstehend beschriebenen physiologischen Variablen hängen voneinander
ab, wobei diese Tatsache bei der Erfindung genutzt wird. Beispielsweise
können
die Gewichtsklasse von 80 bis 85 kg, die mittlere Herzfrequenz,
die Nennherzfrequenzabweichung und der auf der Basis der Herzfrequenz
identifizierbare Atemrhythmus für
Personen spezifiziert werden, die zu dieser Klasse gehören.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung wird die Abhängigkeit
zwischen den Herzfrequenz-Informationsergebnissen, d.h. den Eingabeparametern,
und den Klassen, d.h. den Ausgabeparametern, unter Verwendung eines
mathematischen Modells dargestellt. Das verwendete mathematische Modell
kann beispielsweise ein neurales Netzwerk sein, dem gelehrt wurde,
Schlussfolgerungen aus der Wirkung eines jeden Eingabeparameters
auf jeden Ausgabeparameter unter Verwendung ausreichend großer Benutzerdaten
zu ziehen. Bei der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es,
wenn die Herzfrequenzinformationsdaten dem Modell zugeführt worden
sind und bestimmte Ausgabeparameterwerte als Ausgabe erhalten worden
sind, sehr wahrscheinlich, dass der Benutzer identifiziert wird.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung werden der Ausführungsdatenwert
und die Zeit einer Übung
in Verbindung mit der Übung
gespeichert und so verschlüsselt,
dass der Benutzer sie nicht beeinflussen oder ändern kann. Dies ermöglicht es,
dass die Möglichkeit
ausgeschlossen ist, dass die von dem Benutzer bei der Übung gespeicherten Herzfrequenzinformationen
kopiert und beispielsweise an mehreren anderen Tagen verwendet werden.
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Ein
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein eine Übung Ausführender
verglichen mit bekannten Methoden zuverlässiger identifiziert werden kann.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Im
Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher beschrieben,
in denen
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1A eine
Person zeigt, die eine Laufübung
auf einem Laufband ausführt,
wobei die Herzfrequenz des Ausführenden
von einem Herzfrequenzmonitor gemessen wird,
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1A einen
in 1 gezeigten Elektrodengurt gesehen von der Seite
der Anordnung an dem Körper
der Person, an dem gemessen werden soll, zeigt,
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1C ein
Ablaufdiagramm ist, das eine Ausführungsform eines zweiteiligen
Herzfrequenzmonitors zeigt,
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2A grob
den Aufbau eines mathematischen Modells nach einer Ausgestaltung
eines Verfahrens der Erfindung zeigt,
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2B das
Modell von 2A in größerer Einzelheit zeigt,
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3 ein
Verfahrensdiagramm ist, das eine Ausführung des Verfahrens der Erfindung
zeigt,
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4 ein
Beispiel des Verfahrens der Erfindung zeigt,
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5A eine
Anordnung einer Ausführungsform
der Erfindung zur Identifizierung einer Person zeigt, und
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5B den
Blockaufbau eines Rechners gemäß einer
Ausführung
der Erfindung zeigt.
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Ins Einzelne
gehende Beschreibung von Ausführungsformen
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Im
Folgenden wird die Erfindung mittels bevorzugter Ausführungsformen
und unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen 1A bis 5B beschrieben. 1 zeigt
eine Person 100, die eine Übung auf einem Laufband 106 ausführt. Die
Herzfrequenz der Person 100 wird von einem Messwertgeber-Elektrodengurt 102 gemessen,
der an der Brust angeordnet ist. Die Herzfrequenz wird von zwei
oder mehr Elektroden 110A und 110B in dem Messwertgeber-Elektrodengurt 102 gemessen,
wobei zwischen den Elektroden eine Potenzialdifferenz gebildet wird,
wenn das Herz schlägt.
Der Messwertgeber-Elektrodengurt 102 ist um den Körper der
Person herum befestigt, wofür
beispielsweise ein elastisches Band aus einem elastischen Material
verwendet wird. Die gemessene Herzfrequenz wird vorzugsweise induktiv zu
einem Empfänger 104 am
Handgelenk gesendet, der vorzugsweise auch eine Anzeige aufweist,
um die gemessene Herzfrequenz zu zeigen. Die Erfindung ist auch
für Herzfrequenzmonitore
geeignet, bei denen ein Elektrodengurt 102 an der Brust
zusätzlich zum
Messen der Herzfrequenz für
das Speichern, Verarbeiten und Anzeigen der Herzfrequenzinformation
verantwortlich ist, wobei in diesem Fall kein gesonderter, am Handgelenk
angeordneter Empfänger 104 erforderlich
ist. Der Herzfrequenzmonitor kann auch bloß eine Handgelenksvorrichtung
sein, wobei der Messwertgeberteil und der Empfängerteil in eine Vorrichtung
integriert sind, so dass in diesem Fall keine Messwertgeber- und
Empfängerelektronik
erforderlich ist. Die Herzfrequenz kann an dem Handgelenk entweder
aus einem EKG-Signal, das den arteriellen Druckpuls beschreibt oder
durch optisches Erfassen von Änderungen
in der Absorption oder Reflexion im Blutstrom gemessen werden.
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1B zeigt
den Elektrodengurt 102 von 1A als
Einzelheit. Der Elektrodengurt 102 von 1B ist
von der Seite der Elektroden 110A und 110B aus
gesehen, d.h. der Anordnungsseite an dem Körper. Die Figur zeigt weiterhin
Befestigungseinrichtungen 116A und 116B, mit denen
der Elektrodengurt 102 an dem elastischen Band befestigt
werden kann, das um den Körper
herum befestigt ist. Die Befestigungseinrichtungen 116A und 116B sind
vorzugsweise nestförmige
Schlitze in dem Elektrodengurt 102 für die Aufnahme von Knopfteilen
in dem elastischen Band. In 1B ist
weiter unter Verwendung von gestrichelten Linien eine Elektrodeneinheit 112 zum
Verarbeiten der Herzfrequenzinformation gezeigt, die von den Elektroden 110A und 110B empfangen
wird. Die Elektroden 110A und 110B werden mit
der Elektronikeinheit 112 durch Leiter 114A bzw. 114B verbunden.
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1C zeigt
Ausgestaltungen des Messwertgeber-Elektrodengurts 102 und
des Empfängers 104 von
einer Ausführungsform.
Der Messwertgeber-Elektrodengurt 102 ist in der Figur oben
gezeigt, ein Muster der zu übertragenden
Herzfrequenzinformation ist in der Mitte gezeigt, während die
relevanten Teile der Empfängereinheit 104 unten
gezeigt sind. Die Elektrodeneinheit 112 des Messwertgeber-Elektrodengurts 102 empfängt die
Herzfrequenzinformation von Einrichtungen zum Messen von einem oder
mehreren Parametern 110A und 110B der Herzfrequenzinformation.
Die Messeinrichtungen sind vorzugsweise Elektroden, und der Herzfrequenzmonitor
hat wenigstens zwei, eventuell auch mehr solche Elektroden. Von
den Elektroden gelangt das Signal zu einem EKG-Vorverstärker 120,
von dem aus das Signal einem Sender 126 über einen AGC-Verstärker 122 und
einen Leistungsverstärker 124 zugeführt wird.
Der Sender 126 ist vorzugsweise als Spule ausgeführt, die
die Herzfrequenzinformation 130 induktiv zu einem Empfänger sendet,
beispielsweise an der Empfängerein heit 104,
die am Handgelenk angeordnet ist, oder beispielsweise zu einem externen
Rechner.
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Ein
Herzschlag entspricht beispielsweise einem 5-kHz-Ausschlag 132A,
oder ein Herzschlag kann einer Gruppe 132A bis 132C mit
mehreren Ausschlägen
entsprechen. Die Intervalle 132A und 132B zwischen
den Ausschlägen 130A bis 130C können in der
Länge gleich
sein oder in der Länge
differieren, wobei eine solche Situation in 1C gezeigt
ist. Die Informationen können
induktiv oder alternativ optisch oder beispielsweise über einen
Leiter übertragen werden.
Bei einer Ausführungsform
hat der Empfänger 104,
beispielsweise der an dem Handgelenk angeordnete Empfänger, eine
Empfängerspule 140, von
der aus das empfangene Signal über
einen Signalempfänger 142 einer
zentralen Verarbeitungseinheit 144 zugeführt wird,
die die Funktion der verschiedenen Teile des Empfängers 104 koordiniert.
Der Empfänger 104 hat
vorzugsweise auch einen Speicher 146 zum Speichern der
Herzfrequenzinformation sowie eine Anzeige 148 zum Zeigen
des davon abgeleiteten Pulses oder der davon abgeleiteten Pulsvariablen,
beispielsweise die Nennabweichung. Bei einer bevorzugten Ausführung hat
der Empfänger 104 auch
Einrichtungen 150 zum Übertragen
der Herzfrequenzinformation, beispielsweise zu einem externen Rechner
oder einem Informationsnetzwerk, wie dem Internet. Die Übertragungseinrichtung 150 kann
beispielsweise als induktive Spule, als optischer Sender oder als
Leiter für
die Übertragung über eine
Verbindungsleitung ausgeführt
sein. In dem Sender 104 kann auch ein mathematisches Modell 158 installiert
sein, das im Einzelnen in Verbindung mit 2 und 4 beschrieben
wird. In einem solchen Fall sendet der Sender 150 dem Benutzer
Identifizierwerte, die in einer oder mehreren Klassen von der mathematischen
Formel 158 gebildet werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
wird bei Verwendung von Einrichtungen zur Erstellung eines Datums 152 einer
Fitnessübung
in Verbindung mit der Fitnessübung
das Ausführungsdatum
der Übung
in die Herzfrequenzinformation kodiert, bevor sie zu dem Sender 150 übertragen
wird. Der Herzfrequenzmonitor hat auch Einrichtungen, um das erstellte
Datum der Herzfrequenzinformation hinzuzufügen, die bei der Übung gesammelt
wurde, um das Ausführungsdatum
der Fitnessübung
zu bestätigen. Bei
einer Ausführungsform
ist das Datum in Form von 151099 angegeben, was den 15. Oktober
1999 bedeutet. Durch Verwendung von Einrichtungen zur Erstellung
einer Ausführzeit 154 einer
Fitnessübung
in Verbindung mit der Fitnessübung
kann die Ausführzeit
der Übung
ebenfalls in die Herzfrequenzinformation kodiert werden. Der Herzfrequenzmonitor
kann auch Einrichtungen aufweisen, um die erstellte Ausführungszeit
der Herzfrequenzinformation hinzuzufügen, die bei der Fitnessübung gesammelt
wurde, um die Ausführungszeit
der Fitnessübung
zu bestätigen. Bei
einer Ausführungsform
kann die Ausführungszeit der Übung in
Form von 183515 angegeben werden, was 18 Stunden 35 Minuten und
15 Sekunden bedeutet. Die Ausführungszeit
der Übung
kann auch durch die Dauer der Übung
ersetzt werden. Die Ausführungszeit
der Übung
kann auch als Information übermittelt
werden, die zwei unterschiedliche Zeitaspekte zeigt, d.h. die Anfangszeit
der Übung
und die Endzeit der Übung.
Wenn die Übung
ausgeführt
wird, wenn sich der Tag ändert,
wird auch das Datum zweimal übertragen,
d.h. am Anfang und am Ende der Übung.
Das Datum kann natürlich
zweimal oder mehrere Male auch zu anderen Zeiten als bei der Änderung
des Tags übermittelt
werden. Natürlich
ist die Erfindung nicht auf die Form beschränkt, in der das Datum und/oder
die Zeit angegeben werden. Die Erfindung ist auch nicht darauf beschränkt, ob
das Datum und/oder die Zeit einmal, zweimal oder möglicherweise
auch mehrere Male übermittelt
wird. Wenn das Datum oder die Zeit der Herzfrequenzinformation hinzugefügt wird,
wird es bevorzugt durch eine Verschlüsselungseinrichtung 156 verschlüsselt. Das
Datum und/oder die Zeitinformation wird der Herzfrequenzinformation
vom Benutzer vollständig
unerkannt hinzugefügt
oder, wenn die Information vom Benutzer gesehen werden kann, so
hinzugefügt, dass
sie vom Benutzer nicht geändert
werden kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform arbeitet der Verschlüsselungsmodul 156 beispielsweise
so, dass das Datum durch einen ersten Verschlüsselungsalgorithmus und die
Zeit durch einen zweiten Verschlüsselungsalgorithmus
verschlüsselt
werden. Bei einer einfachen Ausführung
kann beispielsweise der erste Verschlüsselungsalgorithmus bedeuten,
dass das Datum mit 5 multipliziert wird, und für die zweite Verschlüsselung,
dass die Zeit durch 3 geteilt wird. Die Erfindung ist nicht auf
die Art des ersten und zweiten Verschlüsselungsalgorithmus beschränkt, d.h.
wie das Datum und/oder die Zeit verschlüsselt wird. In Verbindung mit
der Erfindung bezieht sich die Zeit der Übung, d.h. die Ausführungszeit,
auf eine Zeitinformation, auf deren Basis die Ausführungszeit der Übung bestätigt werden
kann. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Anfangszeit der Übung (Datum
und Zeit) dem Anfang der Fitnessübungsinformation
und die Endzeit dem Ende der Fitnessübungsinformation hinzugefügt. Bei
einer anderen bevorzugten Ausgestaltung bezieht sich die Ausführungszeit
auf eine Kombination der Anfangszeit und der Dauer der Übung. Bei
einer Ausgestaltung hat der Herzfrequenzmonitor und insbesondere
seine Empfängerausrüstung 104 auch
einen Speicher 146 zum Speichern der Herzfrequenzinformation während der Übung, so
dass sie beispielsweise zu dem Rechner nur nach der Übung und
nicht in Realzeit während
der Übung übertragen
wird. Bei einer bevorzugten Ausführung
sind die Einrichtungen zur Erstellung des Datums 152, die
Einrichtungen zum Hinzufügen
des Datums 152, die Einrichtungen zum Erstellen der Ausführungszeit 154,
die Einrichtungen zum Hinzufügen
der Ausführungszeit 154 und
die Verschlüsselungseinrichtungen 156 durch
eine Software auf einer zentralen Verarbeitungseinheit 144 ausgeführt. Die
Einrichtungen können
auch als ASIC oder durch getrennte Logikkomponenten ausgeführt sein.
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Bei
der Ausgestaltung nach 1C ist der Herzfrequenzmonitor
ein integriertes Ganzes, das den Messwertgeber-Elektrodengurt 102 und
den Empfänger 104 aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Herzfrequenzmonitor
auch so ausgeführt
sein, dass sich die oben beschriebenen Funktionen des Messwertgeber-Elektrodengurts 102 und
des Empfängers 104 in
einer Vorrichtungen befinden. Die einteilige Vorrichtung kann entweder
diejenige sein, die an der Brust für die Herzfrequenzmessung angebracht
wird, oder alternativ diejenige sein, die an dem Handgelenk benutzt
wird. Es ist für den
Fachmann offensichtlich, dass der Elektrodengurt 102 und
der Empfänger 104 auch
andere Teile als die in den 1B und 1C gezeigten
aufweisen können,
sie zu beschreiben ist jedoch unerheblich.
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Anhand
von 2A und 2B wird
die Funktion eines mathematischen Modells nach einer Ausgestaltung
der Erfindung beschrieben. Gemäß 2A und 2B wird
die Herzfrequenzinformation einer Eingabeebene A zugeführt, wobei
die Herzfrequenzinformation in Elemente A1 bis A3 aufgeteilt wird,
die aus der Herzfrequenzinformation erhalten werden, beispielsweise
die mittlere Herzfrequenz, die Nennherzfrequenzabweichung während der Übung oder
die aus der Herzfrequenz berechnete Atemfrequenz. Die Elemente der
Eingabeebene werden von Bewertungskoeffizienten W bewertet, wobei die
Figur nur wenige W11 ... W21 aus Gründen der Klarheit zeigt. W11
bezeichnet die Bewertung eines ersten Faktors der Eingabeebene für einen
ersten Faktor X1 in einer verdeckten Ebene X, W12 bezeichnet die
Bewertung des ersten Faktors A1 der Eingabeebene für einen
zweiten Faktor X2 der verdeckten Ebene, usw.. Der Wert der verdeckten
Ebene X1 hängt
somit von den Summen von Faktoren A ab, die von den Bewertungskoeffizienten
W bewertet werden. Ein weiterer Faktor ist ein konstanter Summierungsausdruck
B. Die Abhängigkeit
kann linear oder nichtlinear sein, was durch die Funktion F in Gleichung
(1) beschrieben ist. Die Elemente der verdeckten Ebene werden entsprechend
durch Bewertungskoeffizienten T bewertet, was als Abgabefaktoren
C1 bis C3 gibt, die den physiologischen Klassen der Abgabeebene
C entsprechen. Die physiologischen Elemente der Abgabeebene, angegeben
als Abgabe des Modells, können
beispielsweise das gemessene Gewicht, die Größe, das Alter oder der körperliche
Zustand einer Person, beispielsweise gemessen durch die maximale
Sauerstoffaufnahme, sein. Nach dem Modell ist jeder Eingabeparameter somit
abhängig
von dem Parameter der Abgabeebene. Das vorstehend beschriebene mathematische Modell
ist ein neurales Netzwerk, das beispielsweise angepasst an 2B,
C1, durch die Gleichung (1) angegeben werden kann: (1) C1 = T11F1(W11A1 +
W21A2 + W31A3 + B1) + T21F2(W12A1 + W22A2 +
W32A3 + B2) + B3 wobei
B1 bis B3 den Ausrichtvektor, d.h. den Summierungsausdruck, in Zuordnung
zu jeder Ebene beschreiben. Aus Gründen der Klarheit ist der Ausrichtvektor
in der Figur nicht beschrieben.
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Hinsichtlich
der neuralen Netzwerke ist zu vermerken, dass das Modell vorzugsweise
von einer großen
Gruppe gelehrt wird, beispielsweise von Informationen, die beispielsweise
von Hunderten von Leuten gesammelt wurden. Somit können optimale Werte
für Bewertungskoeffizienten
W, Summenfaktoren B und die Funktion F gefunden werden, die in Gleichung
(1) angegeben sind. Die Funktion F kann linear oder nichtlinear,
beispielsweise eine S-förmigen
Funktion sein.
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Eine
Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist in 3 in
Form von Verfahrensschritten beschrieben. Im Anfangsschritt 300 des
Verfahrens hat ein Benutzer ein Fitnessprogramm von seinem Fitnesslehrer
erhalten, und es wird vom Benutzer erwartet, dass er das Programm
befolgt. Die Bezugswerte des Benutzers in verschiedenen Klassen
wurden mit dem Lehrer spezifiziert, d.h. er hat erfasst, dass der
Benutzer beispielsweise 45 Jahre alt ist und 95 kg wiegt. Die Bezugswerte
können
natürlich
auch gebildet werden, nachdem die Übung ausgeführt worden ist, wenn der Lehrer
sicher sein will, dass es genau der gewünschte Benutzer ist, der die
in dem Fitnessprogramm angegebenen Übungen ausgeführt hat.
Weiterhin hat im Schritt 100 der Benutzer einen Herzfrequenzmonitor
zur Messung einer Herzfrequenz gesetzt. Die Herzfrequenz wird im
Schritt 302A gemessen, und die Messung kann während eines
oder mehrerer der folgenden Zeiträume ausgeführt werden: vor der Übung, während der Übung oder
nach der Übung.
Mit Hilfe des mathematischen Modells wird ein Messwert in einer
oder mehreren vorher ausgewählten
Klassen gebildet – 304.
Die vorher ausgewählten
Klassen können
physiologische Klassen wie Geschlecht, Gewicht, Größe oder
Alter sein. Die Klassen können
auch auf den Herzfrequenzinformationen basieren, beispielsweise
der minimalen Herzfrequenz, der maximalen Herzfrequenz, der mittleren
Herzfrequenz, der Nennherzfrequenzabweichung oder dem spektralen
Wirkungsgrad. Die physiologischen Klassen und die auf der Herzfrequenzinformation
basierenden Klassen schließen sich
gegenseitig nicht aus, sondern die ausgewählten Klassen können Klassen
aus beiden Gruppen aufweisen. Die zur Identifizierung des Benutzers
ausgewählten
Klassen haben somit vorzugsweise sowohl physiologische Klassen als
auch Klassen basierend auf der Herzfrequenzinformation, was jedoch nicht
nötig ist.
Insgesamt ist jedoch anzumerken, dass die Benutzeridentifizierung
umso zuverlässiger ist,
je mehr Klassen bei der Identifizierung verwendet werden. Bei dem
Verfahrensschritt 306 wird der die Fitnessübung Ausführende dadurch
identifiziert, dass die gemessenen Herzfrequenzparameter mit den
in verschiedenen Klassen gemessenen Bezugswerten verglichen werden.
Als Herzfrequenzparameter kann einer oder können mehrere der folgenden verwendet
werden: die minimale Herzfrequenz, die maximale Herzfrequenz oder
die Spektraleffizienz. Der Benutzer kann auf der Basis der erhaltenen
Daten auf viele Weisen identifiziert werden, beispielsweise kann
der Lehrer annähernd
abschätzen,
wie gut die gemessenen Werte den Bezugswerten des die Fitnessübungen Ausführenden
entsprechen, die in unterschiedlichen Klassen gebildet werden. Dieses
Verfahren ist jedoch nicht für
Situationen geeignet, in denen der Lehrer viele Trainierende zu
beobachten hat. Der vorstehend erwähnte Abschätzungsprozess kann beispielsweise
dadurch spezifiziert werden, dass um den Messwert ein Fehlerbereich von
10% gebildet und geprüft
wird, ob die Messwerte in die für
die Referenzwerte bestimmten Bereiche passen. Außerdem kann es gut sein, dass
hinsichtlich eines Herzfrequenzparameters die an dem Benutzer gemessene
Herzfrequenzinformation nicht mit derjenigen korreliert, die beispielsweise
bei Personen ähnlichen
Alters und Gewichts gemessen wurden. Wenn bewertet wird, ob eine
bestimmte Person die gewünschten Übungen ausgeführt hat
oder nicht, kann der vorstehend erwähnte fehlleitende Wert des Herzfrequenzparameters
beispielsweise ignoriert werden. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung
wird der Benutzer durch eine Software identifiziert, wobei eine
gesonderte Identifizierungsvorrichtung zur Anwendung kommt, welche
die vom Benutzer gebildeten Identifizierwerte und die Bezugswerte
in verschiedenen Klassen als Eingabeinformation empfängt und
die Benutzeridentifizierung als Abgabe zurückführt. Die Verfahrensschritte 300, 302B, 304, 306, 308 beschreiben
die Situation vom Gesichtspunkt eines Rechnerprodukts. Die Herzfrequenz
wird dann von dem Herzfrequenzmonitor gemessen und es werden, abgesehen
vom Gesichtspunkt des Rechnerprodukts, die Verfahrensschritte mit
einem Schritt eingeleitet, bei dem die Herzfrequenz früher gemessen
worden ist und es lediglich erforderlich ist, die Herzfrequenzinformation
zu empfangen.
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Das
in 3 beschriebene Verfahren der Erfindung wird als
Nächstes
unter Verwendung eines in 4 gezeigten
Beispiels beschrieben. Die in 4 gezeigte
Person 100 ist das zu messende Ziel, d.h. die Person, deren
Ausführung
einer Fitnessübung überwacht
wird. Die Figur zeigt eine Phase A, die angibt, dass für die Person 100 Bezugswerte
in jeder Klasse 402A bis 402N gemessen werden,
bei denen es sich um physiologische Klassen oder um Klassen mit
Herzfrequenzparametern handeln kann. Die Klassen 402A bis 402N sind
innerhalb eines Kastens gezeigt, d.h. bei dem Beispiel von 4 gibt
es fünf Klassen 402A bis 402N:
Alter, Gewicht, Geschlecht, mittlere Herzfrequenz während einer
speziellen Übung
sowie Nennherzfrequenzabweichung während der gleichen speziellen Übung. Die
Erfindung ist nicht darauf beschränkt, wie viele Klassen 402A bis 402N verwendet
werden. In der Phase B führt
die Person 100 die ihr von dem Lehrer zugeordnete Übung aus,
und während
der Übung
speichert der Herzfrequenzmonitor entweder in sich selbst oder in einem
an ihm an geschlossenen Rechner die in Klammern gezeigten Werte (103,
11), wobei 103 die Herzfrequenz während der Übung und 11 die Nennherzfrequenzabweichung
während
der Übung
ist. Die Figur hat zwei Herzfrequenzparameter 402A bis 402N, eine
mittlere Herzfrequenz 404A und eine Nennherzfrequenzabweichung 404N,
wobei es natürlich
mehr oder weniger als zwei Parameter geben kann. Ein Teil des mathematischen
Modells 406 ist in vereinfachter Weise hinsichtlich der
Tatsache beschrieben, dass das Modell 406 den Wert offenbart,
der von dem Modell 406 entsprechend eines jeden Herzfrequenz-Informationsparameters
in der Klasse 402A – Alter – gegeben
wird. So entspricht beispielsweise die mittlere Herzfrequenz (90)
während
der Übung
einem Wert (20) Jahre in der Klasse 402A Alter. Kehrt man
zu dem Beispiel zurück,
so war die mittlere Herzfrequenz der Person 100 während der Übung 103,
was ein geschätztes
Alter von 38 ergibt. Die Nennherzfrequenzabweichung der Person 100 betrug
11, was ein geschätztes
Alter von 35 ergibt. 4 beschreibt das mathematische
Modell 406 nur hinsichtlich einer Klasse 402A,
d.h. der Klasse - Alter -, ein entsprechendes Modell 406 wird
jedoch auch für
die restlichen Klassen gebildet.
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Die
Ausrüstung
nach einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird nun unter Bezug auf die 5A und 5B beschrieben. 5 zeigt
einen an dem Handgelenk anzuordnenden Empfänger 104 des Herzfrequenzmonitors,
wobei die Funktion des Empfängers
in Verbindung mit 1C hinsichtlich der relevanten
Teile der Erfindung beschrieben ist. Die Erfindung ist nicht auf
die Tatsache beschränkt,
dass der Herzfrequenzmonitor eine am Handgelenk anzuordnende Empfängereinheit
hat, denn der Herzfrequenzmonitor in seiner Gesamtheit kann in einem
an der Brust anzuordnenden Elektrodengurt positioniert werden, wobei
sich in diesem Fall die in 1C gezeigten
Funktionen in dem Elektrodengurt befinden. Bei einer bevorzugten
Ausgestaltung wird die von dem Herzfrequenzmonitor gemessene Herzfrequenzinformation
zu einer gesonderten Identifiziervorrichtung 500 übermittelt,
die bei einer bevorzugten Ausgestaltung ein gesonderter Rechner zum
Identifizieren einer Person ist. Gemäß einer anderen Ausgestaltung
befinden sich die gesamte Ausrüstung
und die Information, die zur Identifizierung des eine Fitnessübung Ausführenden
erforderlich sind, in dem Elektrodengurt 102 oder in der
Empfängereinheit 104.
Der Rechner 500 hat vorzugsweise eine Anzeige 502 zum
Zeigen der von dem Rechner 500 ausgeführten Vorgänge. Der Rechner 500 hat ferner
eine zentrale Verarbeitungseinheit 504, deren Aufbau näher in 5b beschrieben
ist. In 5A hat der Rechner Einrichtungen 506 zum
Zuführen von
Informationen zu dem Rechner, beispielsweise eine Tastatur oder
eine Maus. Weiterhin hat der Rechner 500 Einrichtungen 508 zum
Empfangen der Herzfrequenzinformation von einem Herzfrequenzmonitor 104.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Empfangseinrichtungen 508 beispielsweise ein
Telekommunikationskanal des Rechners 500, an den der Herzfrequenzmonitor über ein
Kabel angeschlossen werden kann. Die Empfängereinrichtun gen 508 können auch
als induktive Spule oder optische Leseeinrichtung ausgeführt sein.
Die Empfängereinrichtungen
können
somit mit dem Empfänger des
Herzfrequenzmonitors von 1C verglichen werden,
d.h. im Wesentlichen mit den Teilen 140 und 142.
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Eine
bevorzugte, in 5A gezeigte Anordnung zum Messen
der Herzfrequenzinformation hat den Herzfrequenzmonitor und den
daran angeschlossenen Rechner. Es ist jedoch möglich, dass die gezeigte Ausrüstung sich
an einer Stelle befindet, wo der Ausführende der Übung die Übung ausführt, während der Lehrer für die Übung sich
an einem physikalisch anderen Ort befindet, wo er einen gesonderten
Rechner hat. Der Rechner 500 des die Übung Ausführenden und der Rechner des
Lehrers kommunizieren unter Verwendung bekannter Verfahren, beispielsweise über das
Internet, über
E-Mail oder dergleichen.
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Der
Aufbau der zentralen Verarbeitungseinheit 504 des Rechners
ist in 5B hinsichtlich der für die Erfindung
relevanten Teile beschrieben. Die zentrale Verarbeitungseinheit 504 von 5b hat Empfängereinrichtungen 504A zum
Empfangen der Herzfrequenzinformation, die sie von dem Herzfrequenzmonitor
aus dem Reihenkanal 508 oder dergleichen erhält. Die
zentrale Verarbeitungseinheit hat vorzugsweise Speichereinrichtungen 504b,
beispielsweise eine Festplatte, zum Speichern der Herzfrequenzinformation.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind das mathematische Modell
der Erfindung und die für
das Modell erforderlichen Daten auf der Festplatte des Rechners
gespeichert, es ist jedoch auch möglich, sie auf einer Diskette,
einer CD-ROM oder einer anderen derartigen Speichereinrichtung 504B zu
speichern. Der Rechner hat Einrichtungen zum Klassifizieren des
die Übung
Ausführenden
in einer oder mehreren Klassen. Der Rechner hat auch Recheneinrichtungen 504C,
um auf der Basis der gemessenen Herzfrequenz-Informationsparameter
einen Identifizierwert in einer oder mehreren Klassen mit Hilfe
eines mathematischen Modells zu bilden, das Abhängigkeitsinformationen zwischen
den Herzfrequenz-Informationsparametern und den Klassen aufweist.
Der Rechner 500 hat auch Einrichtungen 504D zum
Vergleichen der Identifizierwerte, die für den die Übung Ausführenden gebildet werden, mit den
Bezugswerten. Der Rechner 500 hat ferner Einrichtungen 504D zum
Schließen
auf den die Fitnessübung
Ausführenden
auf der Basis von Vergleichen zwischen den Identifizierwerten und
den Bezugswerten. Die Vergleichs- und Schlussfolgerungsprozesse können auf
viele verschiedene Weisen ausgeführt werden.
Somit können
auch die Einrichtungen 504D zum Vergleichen und Schlussfolgern
auf unterschiedliche Weisen ausgeführt werden. Gespeichert auf
der Festplatte 504B sind die Klassifizierungseinrichtungen,
die Recheneinrichtungen 504C, die Vergleichseinrichtungen 504D und
die Schlussfolgerungseinrichtungen 504D vorzugsweise durch
eine Software ausgeführt,
sie können
jedoch auch als ASIC oder von gesonderten Logikkomponenten gebildet
werden. Logischerweise kann man sich die Funktion der Bestätigungseinrichtung 504D so
vorstellen, dass beispielsweise die Klassen in der Reihenfolge der
Kompetenz angeordnet sind, was bedeutet, dass die Person bezüglich der
am stärksten repräsentierenden
Klasse identifiziert wird. In einem solchen Fall ist es beispielsweise
durchführbar,
dass die Abhängigkeit
zwischen den Herzfrequenz-Informationsparametern
und dem Geschlecht der Person, an der gemessen werden soll, aus
dem mathematischen Modell mit einer Wahrscheinlichkeit von 95% erhalten
wird. Das zweitbeste Kriterium kann beispielsweise das Gewicht sein,
wobei in diesem Fall das nächste
Gewicht der Person auf der Basis der Abhängigkeit zwischen den Herzfrequenz-Informationsparametern
und dem Gewicht zu bestimmen wäre.
Der Prozess setzt sich fort, bis die Person identifiziert ist. Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf das Verfahren beschränkt, das
zum Identifizieren der Person auf der Basis der Identifizierwerte
verwendet wird, die in den Klassen gebildet werden. Die Funktion
des Rechners wird von einem Prozessor 504E gesteuert, der
nach dem Stand der Technik für
die Verarbeitung der Befehle verantwortlich ist, die von der Einspeiseinrichtung 506 zugeführt werden,
wobei der Auslass der am Rechner gespeicherten Programme von der
Anzeigeeinrichtung 502 gezeigt wird. Die in der Figur zwischen
den unterschiedlichen Teilen gezeigten Linien beschreiben beispielsweise
die Verbindungen zwischen den Teilen: Beispielsweise sind somit
die Teile 504B und 504E verbunden, d.h. der Prozessor
und die Softwarelogik darin steuern die Funktion der Speichereinrichtung 504B.
Es ist offensichtlich, dass die zentrale Verarbeitungseinheit auch andere
Teile und Zwischenverbindungen haben kann, es ist jedoch unerheblich,
die Funktion dieser Teile in diesem Zusammenhang zu beschreiben.
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Obwohl
die obige Erfindung unter Bezug auf die Beispiele nach den beiliegenden
Zeichnungen beschrieben worden ist, ist klar, dass die Erfindung nicht
darauf beschränkt
ist, sondern auf viele Weisen innerhalb des Erfindungsgedankens
modifiziert werden kann, wie er in den beiliegenden Ansprüchen offenbart
worden ist.