WO2015135886A1

WO2015135886A1 - System for determining vital parameters

Info

Publication number: WO2015135886A1
Application number: PCT/EP2015/054866
Authority: WO
Inventors: Holger Redtel
Original assignee: Kenkou Gmbh
Priority date: 2014-03-09
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2015-09-17
Also published as: EP3116381A1

Abstract

The invention addresses the problem of providing a system which enables a medically reliable and sound, but at the same time simple and cost-effective determination of vital parameters. For this purpose, the invention proposes a system comprising at least: - a light measuring unit (100) having at least one light source (102) which illuminates a tissue region of the object, at least one light sensor (103) which detects the light scattered at the tissue and/or reflected from the latter, an analog/digital converter (108), which converts the analog signal of the light sensor (103) into a digital signal, wherein the analog/digital converter (108) samples the analog signal at a sampling rate of at least 1000 Hz, preferably at least 5000 Hz, particularly preferably at least 20000 Hz, and an energy supply unit (110), which supplies the light source (102), the light sensor (103) and the analog/digital converter (108) with energy, and - a computing unit (116), designed for processing and/or evaluating the digital signal. In addition, the invention relates to a light measuring unit for such a system.

Description

System zur Bestimmung von Vitalparametern System for the determination of vital parameters

Die Erfindung betrifft ein System zur Bestimmung von Vitalparametern eines Objektes, nämlich eines menschlichen oder tierischen Körpers. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Lichtmesseinheit für ein solches System. The invention relates to a system for determining vital parameters of an object, namely a human or animal body. Furthermore, the invention relates to a light measuring unit for such a system.

Die Bestimmung von Vitalparametern, wie beispielsweise Puls, Blutdruck, Atemfrequenz, Sauerstoffsättigung, Pulsvariabilität etc., findet immer größere Verbreitung im alltäglichen Leben und wird nicht mehr rein für medizinische Zwecke verwendet. Früher wurden diese lediglich für eine sogenannte Patientenkurve beispielsweise in einem Krankenhaus oder im Leistungssport verwendet. Diese diente der Überwachung des Patienten vor oder nach einer Behandlung, um dessen gesundheitlichen Zustand genau zu dokumentieren und eine Verbesserung oder Verschlechterung desselben aufzuzeichnen. The determination of vital parameters, such as pulse, blood pressure, respiratory rate, oxygen saturation, pulse variability, etc., is becoming more common in everyday life and is no longer used purely for medical purposes. Previously, these were only used for a so-called patient curve, for example in a hospital or in competitive sports. This served to monitor the patient before or after treatment to accurately document their health status and record improvement or deterioration.

Im Leistungssport werden Vitalparameter dazu verwendet, die Leistungsfähigkeit eines Athleten zu dokumentieren und den Erfolg des Trainings festzustellen. Dabei werden Vitalparameter verwendet, um festzustellen, ob das Training oder die Diät des Athleten umgestellt werden muss. In competitive sports, vital signs are used to document the athlete's performance and determine the success of the workout. Vital signs are used to determine if the athlete's training or diet needs to be changed.

In jüngster Zeit sind Vitalparameter auch für die Heimdiagnose und den Freizeitsport interessant und wichtig geworden. So werden beispielsweise Patienten nicht mehr unbedingt in einem Krankenhaus stationär, sondern häufig nur noch ambulant behandelt, wobei eine Nachsorge zu Hause stattfindet. Beispielsweise muss ein Patient nach einer Behandlung seinen eigenen Puls aufzeichnen. Dabei wird häufig eine Vorrichtung verwendet, welche einen Brustgurt mit Sensoren und ein Aufnahmegerät aufweist. Die Sensoren des Brustgurts nehmen die Pulsschläge direkt an der Brust des Patienten auf. Die Daten werden dann an das Aufnahmegerät übermittelt. Das Aufnahmegerät kann die Daten beispielsweise für ein Langzeit-Kardiogramm über mehrere Stunden bis Tage speichern. Die Daten werden dann ausgelesen und beispielsweise von medizinischem Personal ausgewertet. In recent years, vital signs have become interesting and important for home diagnosis and recreational sports. For example, patients are no longer necessarily hospitalized in a hospital, but often only treated on an outpatient basis, with home-based aftercare. For example, a patient has to have his own pulse after a treatment record. In this case, a device is often used which has a chest strap with sensors and a recording device. The chest belt sensors pick up the beats directly on the patient's chest. The data is then transmitted to the recording device. For example, the recorder may store the data for a long-term cardiogram over several hours to days. The data is then read out and evaluated, for example, by medical personnel.

Die Vorrichtung ist dabei allerdings für den Patienten unangenehm zu tragen, da der Brustgurt beispielsweise für das Langzeit-Kardiogramm ohne Unterbrechung getragen werden muss. Dies schränkt die Beweglichkeit des Patienten ein und ist darüber hinaus bei der täglichen Wäsche hinderlich. Weiterhin muss der Patient zusätzlich das Aufnahmegerät ständig mit sich führen. The device is, however, uncomfortable for the patient to wear, since the chest belt, for example, for the long-term cardiogram must be worn without interruption. This limits the mobility of the patient and is also a hindrance to the daily laundry. Furthermore, the patient must also constantly carry the recording device with him.

Ähnliches gilt bei Langzeitblutdruckmessungen, bei denen eine Blutdruckmanschette z.B. über 24 Stunden von einem Patienten getragen werden muss, wobei die Blutdruckmanschette z.B. alle 15 Minuten mit Druck beaufschlagt wird. The same applies to long-term blood pressure measurements, in which a blood pressure cuff, e.g. must be worn by a patient for 24 hours, the blood pressure cuff e.g. is pressurized every 15 minutes.

Im Freizeitsport ist es üblich, den Puls während des Trainings zu überwachen und das Training über den Puls zu steuern. Ein Läufer kann über seinen Puls die Intensität seines Trainings objektiv überwachen. Dabei werden häufig ähnlich wie im medizinischen Bereich Brustgurte mit Sensoren verwendet, welche die Signale beispielsweise an eine Sportuhr oder ein Audiogerät zur Auswertung übermitteln. Der Brustgurt ist dabei, insbesondere um während des Trainings nicht zu verrutschen, mit einem hohen Anpressdruck an der Brust des Sportlers befestigt. Der Brustgurt schränkt dabei die Bewegungsfreiheit des Sportlers deutlich ein und ist auf Grund des hohen Anpressdrucks unangenehm zu tragen. In recreational sports, it is common to monitor the pulse during exercise and to control the workout via the pulse. A runner can use his pulse to monitor the intensity of his training objectively. In this case, similar to the medical field chest straps are often used with sensors that transmit the signals, for example, to a sports watch or an audio device for evaluation. The chest strap is, in particular in order not to slip during training, attached with a high pressure on the chest of the athlete. The chest strap restricts the freedom of movement of the athlete and is uncomfortable due to the high contact pressure.

Aus dem Stand der Technik ist es des Weiteren bekannt, Vitalparameter aus der Pulswellenlaufzeit ggf. in Kombination mit der Pulsfrequenz (RR-Intervall) zu bestimmen. Die Pulswellenlaufzeit ist ein kardiovaskulärer Messwert. Diese beschreibt die Zeit, die eine Pulswelle benötigt, um eine gewisse Strecke im Gefäßsystem des Körpers zurückzulegen. Durch die Messung der Pulswellenlaufzeit können Rückschlüsse auf wichtige Vitalparameter wie Blutdruck sowie Elastizität der Gefäße gezogen werden. Die häufigste Ausführungsform ist die Messung der Pulswellenlaufzeit vom Herz bis zu einem Finger. Dabei ist insbesondere stets eine Messung an mindestens zwei Messpunkten notwendig. Der Beginn der Pulswelle, also der Zeitpunkt der Herzkontraktion, kann mittels Elektrokardiogramm (EKG) bestimmt werden. Hierzu wird das EKG-Maximum, die sogenannte R-Zacke oder R-Welle, verwendet. Am Finger kann das Signal photoplethysmographisch mittels Pulsoximeter detektiert werden. Studien haben gezeigt, dass zumindest über kurze Zeiträume die Pulswellenlaufzeit zur Blutdruckbestimmung verwendet werden kann. Hierzu kann allerdings noch eine Referenzmessung notwendig sein. It is furthermore known from the prior art to determine vital parameters from the pulse transit time, possibly in combination with the pulse frequency (RR interval). The pulse wave transit time is a cardiovascular reading. This describes the time it takes for a pulse wave to travel a certain distance in the vascular system of the body. By measuring the Pulse wave transit time can be drawn conclusions on important vital parameters such as blood pressure and elasticity of the vessels. The most common embodiment is the measurement of the pulse wave transit time from the heart to a finger. In particular, a measurement at at least two measuring points is always necessary. The beginning of the pulse wave, ie the time of cardiac contraction, can be determined by means of an electrocardiogram (ECG). For this purpose, the ECG maximum, the so-called R-wave or R-wave, is used. On the finger the signal can be detected photoplethysmographically by means of a pulse oximeter. Studies have shown that, at least over short periods, the pulse wave transit time can be used for blood pressure determination. However, a reference measurement may still be necessary for this.

Die Bestimmung der Pulswellenlaufzeit und von Vitalparametern daraus ist beispielsweise aus den Druckschriften DE 96 02 010, EP 0 859 569, DE 10 2008 042 1 15 und DE 2007/000406 bekannt. The determination of the pulse wave transit time and vital parameters thereof is known, for example, from the publications DE 96 02 010, EP 0 859 569, DE 10 2008 042 1 15 and DE 2007/000406.

Diese aus dem Stand der Technik bekannten Ansätze weisen stets den Nachteil auf, dass die entsprechenden Vorrichtungen und Verfahren nicht oder nicht praktisch im alltäglichen Leben verwendet werden können, da sie medizinisches Fachwissen voraussetzen oder technisch kompliziert zu handhaben sind. Darüber hinaus wird meist, wie bereits erwähnt, eine Referenzmessung der Pulswellenlaufzeit benötigt, welche auch die praktische Anwendung im medizinischen Bereich beispielsweise in einem Krankenhaus und im Leistungssport erschwert. These known from the prior art approaches always have the disadvantage that the corresponding devices and methods can not or practically not be used in everyday life, as they require medical expertise or are technically complicated to handle. In addition, usually, as already mentioned, a reference measurement of the pulse wave transit time is needed, which also complicates the practical application in the medical field, for example in a hospital and in competitive sports.

In jüngerer Zeit sind zudem so genannte Activity Tracker bekannt geworden. Als Activity Tracker werden am Körper tragbare elektronische Datenlogger bezeichnet, die speziell die Fitness-Aktivitäten einer Person aufnehmen und überwachen. Sie ermöglichen die Beobachtung und Aufzeichnung von Fitness- Aktivitäten mittels Sensoren und Mikroprozessoren. Die Geräte sind leicht am Körper zu tragen. Elektronische Activity Tracker sind aufgerüstete Pedometer, die abgesehen vom Zählen der Schritte noch dazu die Eigenschaften von Beschleunigungssensoren und Höhenmessern besitzen. Sie errechnen die zurückgelegte Kilometerzahl und den Kalorienverbrauch und stellen die physischen Aktivitäten graphisch dar. Einige können auch die Herzschlagfrequenz oder die Schlafqualität messen. Bekannte Activity Tracker lassen sich in Manschetten, Armbändern oder kleinen Geräten finden, welche an unterschiedlichen Körperstellen befestigt werden können. Dazu existieren verschiedene Applikationen für Smartphones, die die mittels eines Activity Trackers gemessenen Fitness-Aktivitäten aufzeichnen können. Activity Tracker bieten die Möglichkeit, die eigenen Trainingsfortschritte über Social Media zu veröffentlichen und mit anderen zu vergleichen. Dadurch entstehen ganze Communitys, mit denen sich der Nutzer identifiziert und deren Mitglieder sich gegenseitig anspornen. More recently, so-called activity trackers have become known. Activity trackers are portable electronic dataloggers that specifically record and monitor a person's fitness activities. They enable the observation and recording of fitness activities using sensors and microprocessors. The devices are easy to carry on the body. Electronic activity trackers are upgraded pedometers that, in addition to counting the steps, have the characteristics of accelerometers and altimeters. They calculate the mileage and calories burned and set the Some may also measure heart rate or sleep quality. Known Activity Tracker can be found in cuffs, bracelets or small devices that can be attached to different parts of the body. There are various applications for smartphones that can record the measured by an activity tracker fitness activities. Activity trackers offer the opportunity to publish their own training progress via social media and to compare with others. This creates entire communities with which the user identifies and whose members spur each other on.

Die bekannten Activity Tracker haben allerdings den Nachteil, dass die Genauigkeit und Zuverlässigkeit bei der Ermittlung der Vitalparameter und der Fitness zu wünschen übrig lässt. Das Anwendungsspektrum ist daher sehr begrenzt. Allein aus einer Pulsmessung in Kombination mit einer Erfassung von Bewegungen über Beschleunigungssensoren lassen sich nur in sehr eingeschränktem Umfang Aussagen über den Fitness- und Gesundheitszustand des Benutzers treffen. However, the known activity trackers have the disadvantage that the accuracy and reliability in the determination of vital signs and fitness leaves much to be desired. The range of applications is therefore very limited. Only from a pulse measurement in combination with a recording of movements via acceleration sensors can be made statements about the fitness and health of the user only to a very limited extent.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System bereitzustellen, das eine medizinisch zuverlässige und fundierte, gleichzeitig jedoch einfache und kostengünstige Bestimmung von Vitalparametern ermöglicht. Based on this, the object of the present invention is to provide a system which enables a medically reliable and sound, but at the same time simple and cost-effective determination of vital parameters.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein System nach Anspruch 1 und weiter durch eine Lichtmesseinheit nach Anspruch 17. The invention achieves the object by a system according to claim 1 and further by a light measuring unit according to claim 17.

Die Erfindung schlägt ein System zur Bestimmung von Vitalparametern eines Objektes, nämlich eines menschlichen oder tierischen Körpers, vor. Das System umfasst zumindest: The invention proposes a system for determining vital parameters of an object, namely a human or animal body. The system comprises at least:

eine Lichtmesseinheit mit wenigstens einer Lichtquelle, die einen Gewebebereich des Objektes beleuchtet, wenigstens einem Lichtsensor, der das an dem Gewebe gestreute und/oder von diesem reflektierte Licht detektiert, einem Analog-/Digitalwandler, der das analoge Signal des Lichtsensors in ein Digitalsignal konvertiert, wobei der Analog-/Digitalwandler das analoge Signal mit einer Abtastrate von wenigstens 1000 Hz, vorzugsweise wenigstens 5000 Hz, besonders bevorzugt wenigstens 20000 Hz abtastet, und einer Energieversorgungseinheit, die die Lichtquelle, den Lichtsensor und den Analog-/Digitalwandler mit Energie versorgt, und a light measuring unit having at least one light source illuminating a tissue region of the object, at least one light sensor detecting the light scattered and / or reflected by the tissue, an analog / digital converter which converts the analog signal of the light sensor into a digital signal, where the analog to digital converter is the analog signal with a sampling rate of at least 1000 Hz, preferably at least 5000 Hz, more preferably at least 20000 Hz, and a power supply unit which supplies the light source, the light sensor and the analog / digital converter with energy, and

eine Recheneinheit, eingerichtet zur Verarbeitung und/oder Auswertung des Digitalsignals. a computing unit, configured for processing and / or evaluation of the digital signal.

Kernelement des erfindungsgemäßen Systems ist die Lichtmesseinheit, die an der Hautoberfläche des Messobjektes angeordnet wird und dort die Pulswelle nichtinvasiv misst. Hierzu durchleuchtet die Lichtquelle der Lichtmesseinheit das lokale Köpergewebe durch die Haut (perkutan), und der Lichtsensor misst die Lichtabsorption bzw. die Lichtremission. Die Lichtabsorption/-remission hängt von der Blutmenge und von der Blutzusammensetzung im durchleuchteten Körpergewebe ab. Blutmenge und Blutzusammensetzung variieren während des Pulszyklus in charakteristischer weise. The core element of the system according to the invention is the light measuring unit, which is arranged on the skin surface of the measurement object and measures the pulse wave noninvasively there. For this purpose, the light source of the light measuring unit shines through the local twill tissue through the skin (percutaneously), and the light sensor measures the light absorption or the light remission. The light absorption / remission depends on the amount of blood and the blood composition in the screened body tissue. Blood volume and composition vary in character during the pulse cycle.

Im Folgenden wird der Begriff Pulswelle synonym für die durch den Herzschlag verursachte Wellenausbreitung im Blutgefäßsystem und für das zeitabhängige Signal des Lichtsensors verwendet. In the following, the term pulse wave is used synonymously for the wave propagation in the blood vessel system caused by the heartbeat and for the time-dependent signal of the light sensor.

Die Pulswelle wird durch den rhythmischen Blutauswurf des Herzens in der Aorta und in der Arteria pulmonalis erzeugt und pflanzt sich bis zu den Kapillaren im Körpergewebe fort. An Orten, an denen sich der Wellenwiderstand ändert, wird die Pulswelle reflektiert. Am Ende der Herzschlag-Systole ist ein kurzdauernder Rückstrom (mit dem Schließen der Aortenklappe) Ursache für eine so genannte Inzisur im Pulswellenverlauf. Der Verlauf der Pulswelle ist gekennzeichnet durch einen Anstieg bis zu einem Maximum, gefolgt von einem Abfall bis zur Inzisur und einer langsameren kontinuierlichen Abnahme bis zu einem Minimum am Ende der Diastole. Die Differenz zwischen systolischer und diastolischer Amplitude der Pulswelle stellt die Blutdruckamplitude dar. Eine Überhöhung der Blutdruckamplitude erscheint in den herzfernen Arterien aufgrund der Reflexion der Pulswelle. Zur Ausbildung eines zweiten Gipfels in der herzfernen Pulswelle (Dikrotie) führt eine erneute Reflexion (z.B. der rücklaufenden Pulswelle an der Aortenklappe) der wieder in die Peripherie laufenden Welle. Eine wesentliche Erkenntnis der Erfindung ist, dass der zeitliche Verlauf der mittels der Lichtmesseinheit gemessenen Pulswelle die Gefäßelastizität sowie diverse individuelle Gefäßeigenschaften wiederspiegelt, sodass aus der Pulswelle zahlreiche individuelle Vitalparameter direkt oder indirekt abgeleitet werden können. Hierfür müssen die Feinheiten des Zeitverlaufs der Pulswelle ausgewertet werden. Damit dies bei niedrigen genau wie bei hohen Pulsfrequenzen (von 200 Schlägen pro Minute oder sogar mehr) möglich ist, wird erfindungsgemäß ein Analog-/Digitalwandler verwendet, der das analoge Signal des Lichtsensors in ein Digitalsignal konvertiert, wobei der Analog- ZDigitalwandler das analoge Signal mit einer Abtastrate von wenigstens 1000 Hz, vorzugsweise wenigstens 5000 Hz, besonders bevorzugt wenigstens 20000 Hz abtastet. In der Praxis können sogar Abtastraten, die noch darüber liegen (bis zu 50000 Hz oder mehr), mit Vorteil angewandt werden. Der zeitliche Abstand zwischen den einzelnen Herzschlägen beträgt bei hohen Pulsfrequenzen nur wenige Millisekunden. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Abtastrate ermöglicht selbst bei hohen Pulsfrequenzen immer noch eine Auswertung der Details des Pulswellenverlaufs. Der Dynamikbereich der Digitalisierung (z.B. 8, 16 oder 24 Bit) ist weniger entscheidend als die zeitliche Auflösung. The pulse wave is generated by the rhythmic discharge of the heart in the aorta and in the pulmonary artery and propagates up to the capillaries in the body tissue. At locations where the wave impedance changes, the pulse wave is reflected. At the end of the heartbeat systole, a short-term reverse current (with the closing of the aortic valve) is the cause of a so-called incision in the pulse waveform. The progression of the pulse wave is characterized by a rise to a maximum, followed by a decrease to incisor and a slower continuous decrease to a minimum at the end of diastole. The difference between the systolic and diastolic amplitude of the pulse wave represents the blood pressure amplitude. An increase in the blood pressure amplitude appears in the non-arteries due to the reflection of the pulse wave. To form a second peak in the heart-distant pulse wave (dicrotia), a renewed reflection (eg the returning pulse wave at the aortic valve) leads the wave, which returns to the periphery. An essential finding of the invention is that the time course of the pulse wave measured by means of the light measuring unit reflects the vessel elasticity as well as various individual vessel properties, so that numerous individual vital parameters can be derived directly or indirectly from the pulse wave. For this purpose, the subtleties of the time course of the pulse wave must be evaluated. In order for this to be possible at low as well as at high pulse frequencies (of 200 beats per minute or even more), an analog / digital converter is used in accordance with the invention which converts the analog signal of the light sensor into a digital signal, the analog Z digital converter providing the analog signal sampled at a sampling rate of at least 1000 Hz, preferably at least 5000 Hz, more preferably at least 20000 Hz. In practice, even sample rates that are even higher (up to 50,000 Hz or more) can be used to advantage. The time interval between the individual heart beats is only a few milliseconds at high pulse rates. The inventively proposed sampling rate still allows an evaluation of the details of the pulse waveform even at high pulse rates. The dynamic range of digitization (eg 8, 16 or 24 bits) is less crucial than the temporal resolution.

Das somit hochfrequent abgetastete Digitalsignal wir mittels der Recheneinheit verarbeitet. Die Recheneinheit kann z.B. geeignete Digitalfilter anwenden, um Rauschen, Bewegungsartefakte oder andere Störungen zu unterdrücken, ohne dass die für die Ableitung physiologisch relevanter Informationen erforderlichen Details des Pulswellenverlaufs verloren gehen. The thus high-frequency sampled digital signal is processed by means of the arithmetic unit. The arithmetic unit may e.g. Use appropriate digital filters to suppress noise, motion artifacts, or other interference without losing the pulse waveform details required to derive physiologically relevant information.

Das erfindungsgemäße System erlaubt die zuverlässige Ableitung einer Vielzahl von medizinischen Parametern aus dem zeitlich hoch aufgelöst gemessenen Pulswellensignal. Gleichzeitig lässt sich das erfindungsgemäße System besonders kostengünstig realisieren. Die eigentliche Sensorik besteht, wie oben ausgeführt, nur aus der Lichtquelle und dem Lichtsensor. Zur Energieversorgung wird eine geeignete Energiequelle als Energieversorgungseinheit (zum Beispiel in Form einer Batterie oder eines Akkus) benötigt. Die Auswertung durch die Recheneinheit erfordert die Digitalisierung mittels des Analog-/Digitalwandlers, der bei einer hinreichend hohen Abtastrate arbeitet. The system according to the invention allows the reliable derivation of a large number of medical parameters from the pulse wave signal measured at high resolution. At the same time, the system according to the invention can be realized particularly cost-effectively. The actual sensor system consists, as stated above, only of the light source and the light sensor. For energy supply, a suitable energy source is required as a power supply unit (for example in the form of a battery or a rechargeable battery). The evaluation by the arithmetic unit requires the Digitization by means of the analog / digital converter, which operates at a sufficiently high sampling rate.

Die optische Messung der Pulswelle gemäß der Erfindung kann auch als (kontinuierliche) Lichtkardiographie bezeichnet werden, die zur fundierten Einschätzung und Überwachung des Gesundheitszustands des Benutzers des Systems dient. Die Lichtmesseinheit kann sehr kompakt und leicht ausgestaltet sein. Die wenigen elektronischen Komponenten sind als miniaturisierte Standardteile (zum Beispiel in SMD-Bauform) kommerziell verfügbar. Die Lichtmesseinheit kann somit für den Benutzer komfortabel und von außen kaum wahrnehmbar am Körper getragen werden. The optical measurement of the pulse wave according to the invention may also be referred to as (continuous) light cardiography, which serves for the profound assessment and monitoring of the health status of the user of the system. The light measuring unit can be very compact and lightweight. The few electronic components are commercially available as miniaturized standard parts (for example in SMD design). The light measuring unit can thus be worn comfortably and externally barely perceptible on the body for the user.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sind die Lichtmesseinheit und die Recheneinheit voneinander räumlich getrennt und über eine drahtlose oder drahtgebundene Datenschnittstelle zur Übertragung des Digitalsignals miteinander verbunden. Die räumliche Trennung von Lichtmesseinheit und Recheneinheit hat den Vorteil, dass nur die Lichtmesseinheit, nicht jedoch die für die Auswertung des Pulswellensignals erforderliche Recheneinheit unmittelbar an der Hautoberfläche angeordnet sein muss. Es existieren zahlreiche Standards zur drahtlosen oder drahtgebundenen Übertragung von Digitalsignalen, auf die für das erfindungsgemäße System zurückgegriffen werden kann. Die Recheneinheit kann zum Beispiel ein Smartgerät sein, das heutzutage ohnehin häufig benutzt und mitgeführt wird. Unter einem Smartgerät wird im Sinne der Erfindung ein tragbarer, programmierbarer Minicomputer mit Prozessor, Arbeitsspeicher, Benutzerschnittstelle und Display verstanden, wie zum Beispiel ein handelsübliches Smartphone oder einen Tablet-Computer. Die Rechenleistung derartiger Smartgeräte reicht aus, um das digitale Pulswellensignal zu verarbeiten und gegebenenfalls auf dem Display darzustellen. In a preferred embodiment of the system according to the invention, the light measuring unit and the computing unit are spatially separated from each other and connected to each other via a wireless or wired data interface for transmitting the digital signal. The spatial separation of the light measuring unit and the arithmetic unit has the advantage that only the light measuring unit, but not the arithmetic unit required for the evaluation of the pulse wave signal, must be arranged directly on the skin surface. There are numerous standards for the wireless or wired transmission of digital signals, which can be used for the inventive system. The arithmetic unit may be, for example, a smart device that is often used and carried by now anyway. For the purposes of the invention, a smart device is understood to be a portable, programmable minicomputer with processor, main memory, user interface and display, such as a commercially available smartphone or a tablet computer. The computing power of such smart devices is sufficient to process the digital pulse wave signal and optionally present on the display.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems ist die Lichtmesseinheit über eine erste Datenschnittstelle mit einem Smartgerät drahtlos oder drahtgebunden verbunden, wobei die Lichtmesseinheit das Digitalsignal über die erste Datenschnittstelle an das Smartgerät überträgt, wobei das Smartgerät mit der Recheneinheit über eine zweite Datenschnittstelle drahtlos oder drahtgebunden verbunden ist, wobei das Smartgerät das Digitalsignal über die zweite Datenschnittstelle an die Recheneinheit überträgt und die Recheneinheit das Digitalsignal verarbeitet und/oder in einem zentralen Datenspeicher speichert, und wobei die Recheneinheit ein Verarbeitungsergebnis über die zweite Datenschnittstelle an das Smartgerät überträgt. Bei dieser Ausgestaltung dient das Smartgerät gleichsam als „Relaisstation", die das Digitalsignal von der Lichtmesseinheit (über die erste Datenschnittstelle) empfängt und (über die zweite Datenschnittstelle) an die Recheneinheit weitergibt, wo dann die eigentliche Verarbeitung und Auswertung des Digitalsignals zur Ableitung medizinisch relevanter Parameter stattfindet. Gleichzeitig kann die Recheneinheit das Digitalsignal und gegebenenfalls auch die Verarbeitungsergebnisse in einem zentralen Datenspeicher (zum Beispiel in einer Datenbank) speichern. Nach der Verarbeitung und gegebenenfalls Speicherung des Digitalsignals kann die Recheneinheit die Verarbeitungsergebnisse wiederum über die zweite Datenschnittstelle an das Smartgerät zurückübertragen. Mittels des Smartgerätes kann der Benutzer dann die Verarbeitungsergebnisse betrachten und gegebenenfalls weiterverarbeiten. Die erste Datenschnittstelle kann bei einer bevorzugten Ausgestaltung eine Kurzstrecken-Funkschnittstelle sein, zum Beispiel nach dem Bluetooth- Standard. In diesem Falle ist die Lichtmesseinheit mit dem Smartgerät drahtlos über die Kurzstrecken-Funkschnittstelle verbunden. Der Bluetooth-Standard ist etabliert. Vorgefertigte elektronische Komponenten zur praktischen Realisierung der ersten Datenschnittstelle auf Basis des Bluetooth-Standards sind zu geringen Kosten verfügbar. Häufig ist eine Bluetooth-Schnittstelle in kommerziellen Mikrokontrollern, die für die erfindungsgemäße Lichtmesseinheit verwendet werden können, standardmäßig vorhanden. Besonders geeignet für das erfindungsgemäße System ist eine Datenschnittstelle nach dem Bluetooth- Low-Energy-Standard (BLE). Dies ermöglicht die Vernetzung zwischen der Lichtmesseinheit und dem Smartgerät über eine Distanz von 10 m bei äußerst geringem Energieverbrauch. Entsprechend reicht eine miniaturisierte Batterie bzw. ein Akku mit geringer Kapazität als Energieversorgungseinheit der Lichtmesseinheit aus. Die zweite Datenschnittstelle ist dann zweckmäßig ein Computernetzwerk, wie zum Beispiel das Internet. Die Recheneinheit ist in diesem Fall ein Computer, zum Beispiel in Form eines Servers, der an das Internet angebunden ist und an den das Digitalsignal zur Verarbeitung und gegebenenfalls zur Speicherung übertragen wird. Hierzu können die üblicherweise bei Smartgeräten vorhandenen Kommunikationsschnittstellen (3G, LTE, WLAN etc.) verwendet werden. In a further preferred embodiment of the system according to the invention, the light measuring unit is connected via a first data interface with a smart device wirelessly or by wire, wherein the light measuring unit transmits the digital signal via the first data interface to the smart device, wherein the smart device with the arithmetic unit via a second data interface connected wirelessly or by wire, wherein the smart device transmits the digital signal via the second data interface to the arithmetic unit and the arithmetic unit processes the digital signal and / or stored in a central data memory, and wherein the arithmetic unit transmits a processing result via the second data interface to the smart device. In this embodiment, the smart device serves as a kind of "relay station" which receives the digital signal from the light measuring unit (via the first data interface) and forwards it (via the second data interface) to the arithmetic unit, where then the actual processing and evaluation of the digital signal for deriving medically relevant At the same time, the arithmetic unit can store the digital signal and possibly also the processing results in a central data memory (for example in a database) After the processing and possibly storage of the digital signal, the arithmetic unit can in turn transmit the processing results back to the smart device via the second data interface. By means of the smart device, the user can then view the processing results and, if necessary, further process them.The first data interface can, in a preferred embodiment, be a short-distance radio interface le, for example according to the Bluetooth standard. In this case, the light measuring unit is wirelessly connected to the smart device via the short-range radio interface. The bluetooth standard is established. Prefabricated electronic components for the practical implementation of the first data interface based on the Bluetooth standard are available at low cost. Often, a Bluetooth interface is included as standard in commercial microcontrollers that can be used for the light metering unit of the present invention. Particularly suitable for the system according to the invention is a data interface according to the Bluetooth Low Energy Standard (BLE). This allows networking between the light measuring unit and the smart device over a distance of 10 meters with very low energy consumption. Accordingly, a miniaturized battery or a low-capacity battery is sufficient as the energy supply unit of the light measuring unit. The second data interface is then expediently a computer network, such as the Internet. The arithmetic unit is in this case a computer, for example in the form of a server connected to the Internet and to which the digital signal for processing and optionally transferred for storage. For this purpose, the communication interfaces (3G, LTE, WLAN, etc.) which are usually present in smart devices can be used.

Ein weiterer wesentlicher Aspekt des erfindungsgemäßen Systems ist die Ableitung einer so genannten Pulswellensignatur aus dem Digitalsignal mittels der Recheneinheit. Dabei ist die Pulswellensignatur durch lokale und globale Extrema des zeitlichen Pulswellenverlaufs, deren relative zeitliche Lage und deren relative Amplitudenwerte bestimmt. Die Pulswellensignatur ist damit gleichsam ein Satz von Parametern, welche die zeitlichen Positionen der lokalen und globalen Extrema des zeitlichen Pulswellenverlaufs sowie die relativen Amplitudenwerte des Messsignals bezeichnen. Die zeitlichen Positionen werden dabei vorzugsweise ebenfalls relativ angegeben. Das bedeutet z.B., dass die Pulswelle in so genannte RR-Intervalle unterteilt wird. Ein RR-Intervall gibt das Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Systolen an. Die Dauer des RR-Intervalls hängt naturgemäß von der Pulsfrequenz ab. Es zeigt sich, dass die Pulswelle bestimmte Charakteristika aufweist, die unabhängig von der Pulsfrequenz sind. Von daher werden die zeitlichen Positionen der lokalen und globalen Extrema des zeitlichen Pulswellenverlaufs zur Bestimmung der Pulswellensignatur als relative Größen bezogen auf das jeweilige RR-Intervall angegeben. Der Absolutwert des Pulswellensignals ist ohne Bedeutung. Somit werden im Zusammenhang mit der Pulswellensignatur die Amplitudenwerte der lokalen und globalen Extrema ebenfalls als relative Werte erfasst, zum Beispiel in Relation zur Amplitude des globalen Maximums der Pulswellenkurve, das der Systole entspricht. Another essential aspect of the system according to the invention is the derivation of a so-called pulse wave signature from the digital signal by means of the arithmetic unit. The pulse wave signature is determined by local and global extrema of the temporal pulse waveform, their relative timing and their relative amplitude values. The pulse wave signature is therefore a set of parameters which designate the time positions of the local and global extrema of the temporal pulse wave profile as well as the relative amplitude values of the measurement signal. The time positions are preferably also given relative. This means, for example, that the pulse wave is divided into so-called RR intervals. An RR interval indicates the time interval between two consecutive systoles. The duration of the RR interval naturally depends on the pulse rate. It turns out that the pulse wave has certain characteristics which are independent of the pulse frequency. Therefore, the temporal positions of the local and global extrema of the temporal pulse waveform for determining the pulse wave signature are given as relative magnitudes relative to the RR interval. The absolute value of the pulse wave signal is irrelevant. Thus, in the context of the pulse wave signature, the amplitude values of the local and global extrema are also detected as relative values, for example, in relation to the amplitude of the global maximum of the pulse wave curve corresponding to the systole.

Die genannten Charakteristika der Pulswellenkurve sind individuell unterschiedlich. Die Pulswellensignatur eignet sich damit zur Identifizierung des untersuchten Objektes. Damit kann das erfindungsgemäße System zur Authentifizierung verwendet werden. Die Pulswellensignatur wird dabei vergleichbar einem Fingerabdruckmuster verwendet. Demnach kann das erfindungsgemäße System mit Vorteil eingerichtet sein, die Pulswellensignatur mit in einem Datenspeicher hinterlegten Pulswellensignaturdaten zum Zwecke der Identifizierung oder Authentifizierung des Objektes zu vergleichen. Die Authentifizierung findet zweckmäßig mittels der Recheneinheit des erfindungsgemäßen Systems statt. The mentioned characteristics of the pulse wave curve are individually different. The pulse wave signature is thus suitable for identifying the examined object. Thus, the inventive system can be used for authentication. The pulse wave signature is used similar to a fingerprint pattern. Accordingly, the system according to the invention can advantageously be set up to compare the pulse wave signature with pulse wave signature data stored in a data memory for the purpose of identifying or authenticating the object. The Authentication expediently takes place by means of the arithmetic unit of the system according to the invention.

Das erfindungsgemäße System kann weiter eingerichtet sein, die Pulswellensignatur mit in einem Datenspeicher hinterlegten Pulswellensignaturdaten zum Zwecke der Feststellung einer möglichen Erkrankung zu vergleichen. So können anhand der Pulswelle z.B. Extrasystolen festgestellt werden, die auf eine Herzrhythmusstörung hindeuten. The system according to the invention can also be set up to compare the pulse wave signature with pulse wave signature data stored in a data memory for the purpose of determining a possible disease. Thus, based on the pulse wave, e.g. Extrasystoles that indicate a cardiac arrhythmia.

Für die Bestimmung der Pulswellensignatur ist Voraussetzung, dass das Signal des Lichtsensors erfindungsgemäß mit einer hinreichend hohen Abtastrate digitalisiert wird. For the determination of the pulse wave signature is a prerequisite that the signal of the light sensor is digitized according to the invention with a sufficiently high sampling rate.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Recheneinheit des erfindungsgemäßen Systems eingerichtet, aus dem Digitalsignal zumindest einen der folgenden Vitalparameter abzuleiten: Herzfrequenz, Herzfrequenzvariabilität, Pulsdruck, Pulswellenlaufzeit, Blutdruck, Atmungsfrequenz, Sauerstoffsättigung. In a preferred embodiment, the arithmetic unit of the system according to the invention is set up to derive at least one of the following vital parameters from the digital signal: heart rate, heart rate variability, pulse pressure, pulse wave transit time, blood pressure, respiratory rate, oxygen saturation.

Die Herzfrequenz kann beispielsweise aus der Dauer des Zeitintervalls von einer Systole zur nächsten Systole (RR-Intervall) gemessen werden. Die Herzfrequenz gibt an, wie häufig das Herz in einer Minute kontrahiert. Die Herzfrequenz in Ruhe und unter Belastung ist die gängigste Größe zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit. Für die Herzfrequenz sind Grenzwerte in den unterschiedlichen Altersklassen beschrieben. Die individuellen Unterschiede sind jedoch sehr stark, da die Herzfrequenz von vielen Faktoren beeinflusst wird. Dazu gehören neben dem Lebensalter auch der Trainingszustand, der aktuelle Gesundheitszustand und der Einfluss zahlreicher Medikamente. Eine kontinuierliche Herzfrequenzmessung bringt demnach die Möglichkeit mit sich, zahlreiche gesundheitliche Fragestellungen näher zu untersuchen. Die Herzfrequenz ist ein zentraler Parameter in der Trainingssteuerung und Leistungsdiagnostik. The heart rate can be measured, for example, from the duration of the time interval from one systole to the next systole (RR interval). The heart rate indicates how often the heart contracts in one minute. At rest and under stress, heart rate is the most common factor for assessing performance. For the heart rate limit values are described in the different age groups. However, the individual differences are very strong, as the heart rate is influenced by many factors. In addition to age, this includes the state of training, the current state of health and the influence of numerous medications. A continuous heart rate measurement therefore brings with it the opportunity to investigate numerous health issues closer. Heart rate is a key parameter in exercise control and performance diagnostics.

Die Herzfrequenzvariabilität wird erfindungsgemäß mittels der Recheneinheit durch statistische Auswertung mehrerer zeitlich aufeinanderfolgend gemessener Herzfrequenzwerte ermittelt. Aus der Pulswellenvariabilität ergibt sich die Herzfrequenzvariabilität. Damit bezeichnet man die Möglichkeit des menschlichen Körpers, die Abstände zwischen zwei Herzschlägen zu verändern. Die Abstände werden über die Kammerkontraktion des Herzens definiert. Die Dauer des RR-Intervalls verändert sich auch in Ruhe spontan, d.h. die Abstände zwischen den Herzkontraktionen unterscheiden sich. Bei gesunden Personen wird die Herzaktion über einen Taktgeber gestartet. Das Erregungszentrum im Herzen heißt Sinusknoten. Dieser wird vom vegetativen Nervensystem gesteuert und unterliegt somit nicht dem willentlichen Einfluss, sondern der Aktivität des Sympathikus. Körperliche aber auch psychische Belastungen gehen mit einer Erhöhung der Sympathikusaktivität einher, dies führt zu einem Anstieg der Herzfrequenz. Der Parasympathikus, der Gegenspieler des Sympathikus im vegetativen Nervensystem, reduziert dagegen die Herzfrequenz. Es wird deutlich, dass äußere Einflüsse (Bewegung, Gedanken) aber auch mechanische Abläufe (z.B. Atmung) die Herzfrequenz beeinflussen können. Da die Herzfrequenzvariabilität ihren Ursprung im vegetativen Nervenzentrum hat, lassen die gemessenen Werte Rückschlüsse auf Erkrankungen des Organsystems zu. Wahrscheinlich ist die Herzfrequenzvariabilität sogar aussagekräftiger als die Herzfrequenz, um physiologische oder pathologische Veränderung im Herzkreislaufsystem frühzeitig zu erkennen. Es können Veränderungen in Ruhe und nach sportlicher Belastung beobachtet und ausgewertet werden. Folgende Parameter können von Interesse sein: According to the invention, the heart rate variability is measured by means of the arithmetic unit by statistically evaluating a plurality of chronologically consecutively measured ones Heart rate values determined. Pulse wave variability results in heart rate variability. This refers to the possibility of the human body to change the distances between two heartbeats. The distances are defined by the chamber contraction of the heart. The duration of the RR interval also changes spontaneously in rest, ie the intervals between the heart contractions differ. In healthy people, the heart action is started via a clock. The center of excitation in the heart is called sinus node. This is controlled by the autonomic nervous system and is therefore not subject to the voluntary influence, but the activity of the sympathetic. Physical as well as psychological stress is associated with an increase in sympathetic activity, which leads to an increase in the heart rate. The parasympathetic nervous system, the antagonist of the sympathetic nervous system, reduces the heart rate. It becomes clear that external influences (movement, thoughts) but also mechanical processes (eg breathing) can influence the heart rate. Since heart rate variability has its origin in the vegetative nerve center, the measured values allow to draw conclusions about diseases of the organ system. Heart rate variability is probably even more meaningful than heart rate to detect physiological or pathological changes in the cardiovascular system at an early stage. Changes at rest and after exercise can be observed and evaluated. The following parameters may be of interest:

NN50 = Anzahl der fortlaufenden RR-Intervalle > 50ms; SDNN = Standardabweichung aller gemessenen RR-Intervalle bei Sinusrhythmus; NN50 = number of consecutive RR intervals> 50ms; SDNN = standard deviation of all measured RR intervals in sinus rhythm;

rMSSD = die Wurzel des Mittelwertes der quadrierten Differenzen fortlaufender RR-Intervall.e rMSSD = the root of the mean of the squared differences, continuous RR interval.e

Mit der Herzfrequenzvariabilität können im Sport die Beanspruchung des Sportlers und eventuelle Übertrainingssituationen bestimmt werden. Eine gezielte Trainingssteuerung wird mit der Herzfrequenzvariabilität möglich. Aber auch im medizinischen Bereich findet die Herzfrequenzvariabilität ihren Einsatz. Die Parameter der Herzfrequenzvariabilität verändern sich nicht nur durch sportliche Aktivität, sondern auch durch das Vorliegen von Risikofaktoren und eine Reduktion dieser Risikofaktoren. So sind zum Beispiel bei Diabetikern mit vorliegender Neuropathie die zeitbezogenen Variablen wie SDNN, NN50 und rMSSD reduziert. With the heart rate variability in sports the stress of the athlete and possible overtraining situations can be determined. A targeted training control is possible with the heart rate variability. But even in the medical field, the heart rate variability finds its use. The parameters of heart rate variability do not change only by athletic activity, but also by the presence of risk factors and a reduction of these risk factors. For example, in diabetic patients with present neuropathy, time-related variables such as SDNN, NN50, and rMSSD are reduced.

Der Pulsdruck (Blutdruckamplitude) ergibt sich aus dem Verhältnis der Signalamplituden der Systole und der Diastole im Pulswellensignal. The pulse pressure (blood pressure amplitude) results from the ratio of the signal amplitudes of the systole and the diastole in the pulse wave signal.

Die Pulswellenlaufzeit beschreibt die Zeit, die eine Pulswelle benötigt, um eine gewisse Strecke im Gefäßsystem des Körpers zurückzulegen. Die Pulswellenlaufzeit kann erfindungsgemäß durch gleichzeitige Messung des Pulswellensignals (mittels zweier Lichtmesseinheiten) an zwei verschiedenen Messorten (herznah und herzfern) am Körper bestimmt werden. Durch die Messung der Pulswellenlaufzeit können Rückschlüsse auf wichtige Vitalparameter wie Blutdruck sowie Elastizität der Gefäße gezogen werden. Es ist möglich, anhand der Pulswellenlaufzeit eine arteriosklerotische Veränderung der Gefäße sehr früh zu diagnostizieren und mit der entsprechenden Lebensstiländerung (z.B. fett- und natriumarme Ernährung, sportliche Aktivität) ein Fortschreiten der Arteriosklerose zu verhindern. The pulse wave transit time describes the time it takes for a pulse wave to travel a certain distance in the vascular system of the body. The pulse wave transit time can be determined according to the invention by simultaneous measurement of the pulse wave signal (by means of two light measuring units) at two different measuring locations (close to the heart and distant from the heart) on the body. By measuring the pulse wave transit time conclusions can be drawn on important vital parameters such as blood pressure and elasticity of the vessels. It is possible to diagnose atherosclerotic change of the vessels very early on the basis of the pulse wave transit time and to prevent the progression of arteriosclerosis with the corresponding lifestyle change (for example low-fat and low-sodium diet, physical activity).

Studien haben gezeigt, dass zumindest über kurze Zeiträume die Pulswellenlaufzeit auch zur Blutdruckbestimmung verwendet werden kann. Hierzu kann allerdings noch eine Referenzmessung notwendig sein. Der Blutdruck gilt als einer der medizinischen Standards in der Beurteilung der kardiovaskulären Situation in Ruhe und unter körperlicher Belastung. Die physiologischen Grenzwerte in Ruhe und unter Belastung sind umfangreich beschrieben und in Leitlinien festgelegt. Eine kontinuierliche Bestimmung des Blutdruckes ist unter Belastung aktuell jedoch nicht möglich, da mittels Blutdruckmanschette nur zu festgelegten Zeitpunkten der Blutdruck bestimmt werden kann. Durch die Erfindung wird eine kontinuierliche Messung möglich. Der Blutdruck wird erfindungsgemäß aus der Geschwindigkeit der Pulswelle / der Pulswellenlaufzeit bestimmt, eine geringe Laufzeit vom Herzen zur Peripherie steht für einen hohen Blutdruck, da die Gefäße eng gestellt sind. Bevorzugt erfolgt bei Anwendung der Erfindung zur Blutdruckmessung eine Eichung in Ruhe und unter Belastung. Danach kann der Blutdruck kontinuierlich gemessen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in allen Personengruppen einsetzbar, durch die nichtinvasive Messung kann jeder ohne Risiko die Messung durchführen. Eine Blutdruckbestimmung über längere Zeit wird nicht nur bei gesunden Sportlern, sondern auch bei Risikogruppen z.B. Herzpatienten und Schwangeren möglich. Die Nutzer erhalten die Möglichkeit, Blutdruckspitzen und Situationen, die zu einem Anstieg führen, zu erkennen. Daraus ergibt sich in der Folge, dass die Nutzer entsprechende Situationen vermeiden können und lernen, ihren Blutdruck durch Änderungen im Lebensstil besser zu kontrollieren. Studies have shown that, at least over short periods of time, the pulse wave transit time can also be used to determine blood pressure. However, a reference measurement may still be necessary for this. Blood pressure is considered one of the medical standards in the assessment of the cardiovascular situation at rest and under physical stress. The physiological limits at rest and under stress are extensively described and laid down in guidelines. However, a continuous determination of the blood pressure is currently not possible under stress, because the blood pressure can only be determined at certain times by means of a blood pressure cuff. The invention enables a continuous measurement. The blood pressure is determined according to the invention from the speed of the pulse wave / the pulse wave transit time, a low transit time from the heart to the periphery stands for a high blood pressure, since the vessels are set close. When applying the invention for blood pressure measurement, a calibration is carried out at rest and under load. After that, the blood pressure can be continuous be measured. The method according to the invention can be used in all groups of people; by non-invasive measurement, anyone can carry out the measurement without risk. Blood pressure determination over a longer period of time is not only possible in healthy athletes, but also in risk groups such as heart patients and pregnant women. Users are given the opportunity to detect blood pressure peaks and situations that lead to an increase. As a result, users can avoid situations and learn to better control their blood pressure through lifestyle changes.

Die gemäß der Erfindung erfasste Pulswelle ist überlagert von einer Oszillation mit gegenüber dem Puls geringerer Frequenz, nämlich der Atemfrequenz. Diese überlagerte Oszillation kann gemäß der Erfindung ausgewertet werden, um die Atemfrequenz zu bestimmen. The detected pulse wave according to the invention is superimposed by an oscillation with respect to the pulse of lower frequency, namely the respiratory rate. This superimposed oscillation can be evaluated according to the invention to determine the respiratory rate.

Weiterhin kann eine Sauerstoffsättigung des Blutes des untersuchten Objektes bestimmt werden. Die Sauerstoffsättigung gibt an, wie viel Prozent des gesamten Hämoglobins im Blut mit Sauerstoff beladen ist. Sie erlaubt unter anderem Aussagen über die Effektivität des Sauerstofftransportes, also in erster Linie über die Atmung. Zur Messung der Sauerstoffsättigung sollte die Lichtmesseinheit des erfindungsgemäßen Systems Lichtquellen aufweisen, die bei zumindest zwei verschiedenen Wellenlängen emittieren (z.B. im roten und im infraroten Spektralbereich), um die Sauerstoffsättigung durch Differenzbildung der bei den verschiedenen Wellenlängen gemessenen Signale zu ermitteln (wie bei herkömmlichen Pulsoximetern). Furthermore, an oxygen saturation of the blood of the examined object can be determined. Oxygen saturation indicates what percentage of total hemoglobin in the blood is oxygenated. Among other things, it allows statements about the effectiveness of oxygen transport, that is primarily about respiration. For measuring the oxygen saturation, the light measuring unit of the system according to the invention should have light sources which emit at at least two different wavelengths (eg in the red and in the infrared spectral range) in order to determine the oxygen saturation by subtraction of the signals measured at the different wavelengths (as in conventional pulse oximeters). ,

Aus der Sauerstoffsättigung kann in Kombination mit einer Analyse des erfindungsgemäß erfassten Pulswellenverlaufs auf das sogenannte Herzminutenvolumen zurückgeschlossen werden. Ein geeigneter Algorithmus ist z.B. unter der Bezeichnung PiCCO („Pulse Contour Continuous Cardiac Output") bekannt, der mittels der Recheneinheit des erfindungsgemäßen Systems genutzt werden kann. Das Herzminutenvolumen (HMV) oder Herzzeitvolumen (HZV) ist das Volumen des Blutes, welches in einer Minute vom Herz über die Aorta ascendens in den Blutkreislauf gepumpt wird. Das Herzminutenvolumen ist also ein Maß für die Pumpfunktion des Herzens und damit ein insbesondere im kardiologischen Bereich sehr aussagekräftiger Parameter. Im Englischen und als Fachausdruck auch im Deutschen wird dafür auch der Begriff Cardiac Output (abgekürzt CO) benutzt. From the oxygen saturation can be inferred in combination with an analysis of the inventively detected pulse waveform on the so-called cardiac output. A suitable algorithm is known, for example, under the name PiCCO (Pulse Contour Continuous Cardiac Output), which can be used by means of the arithmetic unit of the system according to the invention The cardiac output (HMV) or cardiac output (CO) is the volume of the blood which is in one Minute is pumped from the heart via the aorta ascendens into the bloodstream, the cardiac output is thus a measure of the pumping function of the heart and thus a very significant parameter, especially in cardiology. In English and as a technical term in German, the term cardiac output (abbreviated to CO) is also used.

In einer weiteren Ausführungsform werden Daten des untersuchten Objektes sowie Umgebungsdaten parallel zur Pulswelle erfasst. Hierzu weist das erfindungsgemäße System wenigstens ein zusätzliches Sensorelement aus der folgenden Liste auf: Bewegungs-, Beschleunigungs-, Lage-, Positions-, Umgebungstemperatur-, Körpertemperatur-, Luftdruck-, Schallsensor. Die Bewegungsdaten erlauben dabei beispielsweise eine Rekonstruktion der körperlichen Belastung der Person, was bei der Auswertung der Pulswelle und der Ableitung von Vitalparametern aus der Pulswelle berücksichtigt wird. Die zusätzlichen Sensorelemente können entweder separat von der Lichtmesseinheit sein. Z.B. können die Bewegungs-, Beschleunigungs-, Lage- und/oder Positionssensoren verwendet werden, die in üblichen Smartgeräten ohnehin bereits vorhanden sind. Die Bewegungen des Messobjektes, das das entsprechende Smartgerät mit sich führt, können damit erfasst werden, während parallel die Lichtmesseinheit kontinuierlich die Pulswelle misst. Alternativ kann eine entsprechende zusätzliche Sensorik in die Lichtmesseinheit integriert sein. In a further embodiment, data of the examined object and environmental data are acquired parallel to the pulse wave. For this purpose, the system according to the invention comprises at least one additional sensor element from the following list: motion, acceleration, position, ambient, ambient temperature, body temperature, air pressure, sound sensor. The movement data allow, for example, a reconstruction of the physical stress on the person, which is taken into account in the evaluation of the pulse wave and the derivation of vital parameters from the pulse wave. The additional sensor elements may either be separate from the light metering unit. For example, For example, the motion, acceleration, position and / or position sensors that are already present in conventional smart devices can be used. The movements of the measurement object, which carries the corresponding smart device with it, can thus be detected, while the light measuring unit continuously measures the pulse wave in parallel. Alternatively, a corresponding additional sensor system can be integrated in the light measuring unit.

Bevorzugt ist die Recheneinheit eingerichtet, die Pulswelle und ein damit zeitlich synchron erfasstes Messsignal des zusätzlichen Sensorelementes zu verarbeiten. Damit kann das erfindungsgemäße System z.B. als weiter entwickelter Activity Tracker verwendet werden, der die Fitness-Aktivitäten einer Person aufnimmt und überwacht. Das System kann z.B. die Schritte einer Person mittels der Beschleunigungssensorik zählen. Die zurückgelegte Kilometerzahl und der Kalorienverbrauch kann automatisch ermittelt und die physischen Aktivität und Fitness kann parallel dazu anhand der mittels der Messung der Pulswelle erfassten Vitalparameter bewertet werden. Dabei können, je nach verfügbarer Sensorik, auch die Körpertemperatur sowie Umgebungsbedingungen (Temperatur, Luftdruck) berücksichtigt werden. Die Bewertung der physiologischen Parameter ist erfindungsgemäß wesentlich umfassender und fundierter möglich als bei herkömmlichen Systemen, die lediglich den Puls messen. Ähnlich wie bei herkömmlichen Activity Trackern bietet die Erfindung wiederum die Möglichkeit, die eigenen Trainingsfortschritte per Smartgerät z.B. über Social Media zu veröffentlichen und mit anderen zu vergleichen. Preferably, the arithmetic unit is set up to process the pulse wave and a measurement signal of the additional sensor element recorded synchronously with time. Thus, the system according to the invention can be used, for example, as a further developed Activity Tracker, which receives and monitors the fitness activities of a person. For example, the system may count the steps of a person using the acceleration sensor. The number of kilometers covered and the calorie consumption can be determined automatically and the physical activity and fitness can be evaluated in parallel using the vital parameters recorded by measuring the pulse wave. Depending on the sensors available, the body temperature and ambient conditions (temperature, air pressure) can also be taken into account. The evaluation of physiological parameters is inventively much more comprehensive and well-founded than in conventional systems that measure only the pulse. Similar to conventional activity trackers, the invention again offers the possibility of own training progress publish via smart device eg via social media and compare with others.

Ein Schallsensor (Mikrofon) kann genutzt werden, um den Herzschall zu erfassen. Der Herzschall propagiert sehr schnell durch den Körper, so dass der Zeitpunkt der Herzkontraktion quasi instantan (mit einer Verzögerung von ca. 1 ms je nach Messort) über den Schall bestimmt werden kann. Der Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt der Herzkontraktion im Schallsignal und dem Maximum des über die Lichtmessung erfassten Pulswellensignals kann erfindungsgemäß genutzt werden, um daraus die Pulswellengeschwindigkeit zu bestimmen. A sound sensor (microphone) can be used to detect the heart sound. The heart sound propagates very fast through the body, so that the time of the heart contraction can be determined almost instantaneously (with a delay of approx. 1 ms depending on the place of measurement) via the sound. The time delay between the time of the heart contraction in the sound signal and the maximum of the pulse wave signal detected via the light measurement can be used according to the invention to determine the pulse wave velocity therefrom.

Bei einer weiter bevorzugten Ausgestaltung weist die Lichtmesseinheit des erfindungsgemäßen Systems zumindest eine Lichtquelle auf, die Licht im blauen und/oder roten Spektralbereich emittiert. Mit dem blauen Licht wird die Pulswelle vor allem im venösen Gefäßsystem erfasst. Mittels einer weiteren, im roten/infraroten Spektralbereich emittierenden Lichtquelle kann parallel die Pulswelle vor allem im arteriellen Gefäßsystem erfasst werden. Durch Vergleich dieser Daten können metabolische Parameter ermittelt werden, wie z.B. der Energieumsatz anhand des Sauerstoffverbrauchs. Der Sauerstoffverbrauch ergibt sich aus der Differenz des Sauerstoffgehaltes im arteriellen und venösen Blut. Durch Beleuchtung mit blauem (und ggf. rotem) Licht durch eine der Lichtquellen werden die Venen gegenüber dem restlichen Gewebe besonders deutlich sichtbar. Die Recheneinheit des Systems kann damit die Pulsung des Blutes in den Venen erkennen und von der (davon verschiedenen, z.B. zeitlich vorauseilenden) Pulsung des Blutes in den Arterien unterscheiden. Der Sauerstoffgehalt kann dann wie bei einem herkömmlichen Pulsoximeter durch Messung bei den entsprechenden Wellenlängen bestimmt werden. Der gewonnene Messwert wird dabei anhand der jeweils detektierten Pulsung dem venösen bzw. arteriellen Blut zugeordnet. Die Differenz des Sauerstoffgehalts lässt dann Rückschlüsse auf den Energieumsatz zu. Die arterielle bzw. venöse Messung können zweckmäßig an verschiedenen Messorten am Körper mittels zweier Lichtmesseinheiten durchgeführt werden. Bei einer weiter bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sind die zumindest eine Lichtmesseinheit oder die Recheneinheit eingerichtet, dem Digitalsignal einen Zeitcode zuzuordnen, der angibt, zu welchem Zeitpunkt das analoge Signal des Lichtsensors jeweils digitalisiert wird. Wenn zwei oder mehr Lichtmesseinheiten vorgesehen sind, sollte dabei die Zuordnung des Zeitcodes zu den Digitalsignalen der zwei oder mehr Lichtmesseinheiten synchronisiert sein. Durch den Zeitcode wird gewährleistet, dass die Daten der Pulswellenmessung mit anderen gleichzeitig erfassten Messdaten (z.B. den Daten eines zusätzlichen Sensorelementes, wie z.B. eines Beschleunigungssensors) zeitlich präzise korreliert werden können. Bei der Bestimmung z.B. der Pulswellenlaufzeit aus an unterschiedlichen Messorten erfassten Pulswellen kommt es ebenfalls auf die Zuordnung der exakten Zeitpunkte zu den verschiedenen Signalabtastungen an. Durch die Zuordnung der Zeitcodes werden mögliche Auswertungsfehler durch Laufzeitverschiebungen, die sich ggf. durch die digitale Signalübertragung von den Lichtmesseinheiten zur Recheneinheit ergeben, verhindert. In a further preferred embodiment, the light measuring unit of the system according to the invention has at least one light source which emits light in the blue and / or red spectral range. With the blue light, the pulse wave is detected mainly in the venous vascular system. By means of a further light source emitting in the red / infrared spectral range, the pulse wave can be detected in parallel in the arterial vascular system in parallel. By comparing these data, metabolic parameters can be determined, such as the energy expenditure based on the oxygen consumption. The oxygen consumption results from the difference of the oxygen content in the arterial and venous blood. By illuminating with blue (and possibly red) light through one of the light sources, the veins become particularly visible to the rest of the tissue. The arithmetic unit of the system can thus recognize the pulsation of the blood in the veins and differentiate it from the pulsing of the blood in the arteries (which is different, for example, ahead of time). The oxygen content can then be determined as in a conventional pulse oximeter by measuring at the appropriate wavelengths. The measured value obtained is assigned to the venous or arterial blood on the basis of the respectively detected pulsation. The difference in the oxygen content then allows conclusions to be drawn about the energy conversion. The arterial or venous measurement can be carried out expediently at different measuring locations on the body by means of two light measuring units. In a further preferred refinement of the system according to the invention, the at least one light measuring unit or the arithmetic unit is set up to associate the digital signal with a time code which indicates at which point in time the analog signal of the light sensor is digitized. When two or more light measuring units are provided, the assignment of the time code to the digital signals of the two or more light measuring units should be synchronized. The time code ensures that the pulse wave measurement data can be precisely correlated with other simultaneously acquired measurement data (eg the data of an additional sensor element, such as an acceleration sensor). When determining, for example, the pulse wave transit time from pulse waves acquired at different measurement locations, it is also important to assign the exact times to the various signal samples. Due to the assignment of the time codes, possible evaluation errors are prevented by propagation delays, which possibly result from the digital measuring transmission from the light measuring units to the arithmetic unit.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Lichtmesseinheit für das zuvor beschriebene System. Diese umfasst: The invention further relates to a light measuring unit for the system described above. This includes:

wenigstens eine Lichtquelle, at least one light source,

wenigstens einen Lichtsensor, at least one light sensor,

wenigstens einen Analog-/Digitalwandler, der das analoge Signal des Lichtsensors in ein Digitalsignal konvertiert, wobei der Analog- /Digitalwandler das analoge Signal mit einer Abtastrate von wenigstens 1000 Hz, vorzugsweise wenigstens 5000 Hz, besonders bevorzugt wenigstens 20000 Hz abtastet, und at least one analog-to-digital converter that converts the analog signal of the light sensor into a digital signal, the analog-to-digital converter sampling the analog signal at a sampling rate of at least 1000 Hz, preferably at least 5000 Hz, more preferably at least 20000 Hz, and

einer Energieversorgungseinheit, die die Lichtquelle, den Lichtsensor und den Analog-/Digitalwandler mit Energie versorgt. a power supply unit which supplies the light source, the light sensor and the analog / digital converter with energy.

Weiter sollte die Lichtmesseinheit eine Datenkommunikationseinheit (z.B. nach dem erwähnten BLE-Standard) zur Übertragung des Digitalsignals an einen Empfänger, insbesondere an die Recheneinheit des erfindungsgemäßen Systems aufweisen. Um eine ausreichend hohe Übertragungsgeschwindigkeit des Digitalsignals zu gewährleisten, insbesondere vor dem Hintergrund der hohen Abtastrate, kann die Datenkommunikationseinheit eingerichtet sein, dass Digitalsignal vor der Übertragung an den Empfänger zu komprimieren. Geeignete Datenkompressionsalgorithmen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Da die erfasste Pulswelle ein mehr oder weniger periodisches Signal mit immer wiederkehrenden Merkmalen ist, ist eine Datenkompression besonders effizient möglich. Furthermore, the light measuring unit should have a data communication unit (for example according to the mentioned BLE standard) for transmitting the digital signal to a receiver, in particular to the arithmetic unit of the system according to the invention. In order to ensure a sufficiently high transmission speed of the digital signal, in particular against the background of the high sampling rate, the data communication unit can be set up To compress the digital signal before transmission to the receiver. Suitable data compression algorithms are known in the art. Since the detected pulse wave is a more or less periodic signal with recurring features, data compression is particularly efficient.

Bevorzugt weist die Lichtmesseinheit gemäß der Erfindung ein Befestigungsmittel zur Befestigung der Lichtmesseinheit an einem menschlichen oder tierischen Körper auf. Das Befestigungsmittel kann zum Beispiel ein Klettband, ein selbstklebendes Pflaster, ein elastisches Band, ein Armreif oder ein Armband, ein Fingerring, ein Kleidungsstück oder ein Handschuh sein. Sämtliche dieser Befestigungsmittel ermöglichen es, die sehr kompakt und leicht bauende Lichtmesseinheit auf der Haut des menschlichen oder tierischen Messobjektes unauffällig und bequem zu befestigen. Besonders bevorzugt ist ein selbstklebendes Pflaster als Befestigungsmittel, da sich dadurch eine besonders sichere und feste Anbringung sicherstellen lässt. Durch Bewegungen des Körpers hervorgerufene Artefakte im Messsignal können dadurch minimiert werden. The light measuring unit according to the invention preferably has a fastening means for fastening the light measuring unit to a human or animal body. The attachment means may be, for example, a hook-and-loop tape, a self-adhesive patch, an elastic band, a bracelet or bracelet, a finger ring, a garment or a glove. All of these fasteners make it possible to inconspicuously and conveniently fasten the very compact and easy-to-install light measuring unit on the skin of the human or animal object to be measured. Particularly preferred is a self-adhesive patch as a fastener, as this can ensure a particularly secure and firm attachment. Artifacts in the measurement signal caused by movements of the body can thereby be minimized.

Bei einer möglichen Ausgestaltung weist das Befestigungsmittel zwei Oberflächen auf, wobei eine erste Oberfläche des an dem Körper angeordneten Befestigungsmittels auf der Hautoberfläche aufliegt und eine zweite Oberfläche von der Hautoberfläche weg weist, wobei an der ersten und zweiten Oberfläche jeweils wenigstens eine Lichtquelle und wenigstens ein Lichtsensor angeordnet sind. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Befestigungsmittel (zum Beispiel in Form eines Armbandes) am Arm des Benutzers in der Nähe der Arteria Radialis angeordnet sein, um dort die periphere Pulswelle zu messen. Diese Messung erfolgt mittels der Lichtquelle und des Lichtsensors, die an der zur Hautoberfläche hin weisenden, d.h. inneren Oberfläche des Armbandes angeordnet sind. Eine weitere Lichtquelle und ein weiterer Lichtsensor befinden sich an der Außenseite des Armbandes. Der Benutzer kann diese äußere Sensorik an einem anderen Messort an der Hautoberfläche zur Anlage bringen, zum Beispiel in der Nähe der Arteria Carotis, um dort gleichzeitig die zentrale Pulswelle zu messen. Weiter bevorzugt sind die Lichtquelle und der Lichtsensor auf einem flexiblen Träger angeordnet, der von einem weiteren Träger, auf dem wenigstens der Analog-/Digitalwandler und die Energieversorgungseinheit angeordnet sind, räumlich getrennt ist, wobei zwischen Lichtquelle und Lichtsensor einerseits und Analog-/Digitalwandler und Energieversorgungseinheit andererseits eine flexible Kabelverbindung besteht. Die räumliche Trennung von Lichtquelle und Lichtsensor von den übrigen Komponenten in Kombination mit der Verwendung von flexiblen Trägern reduziert in besonders effizienter Weise durch Bewegungen hervorgerufene Messfehler und Artefakte. In one possible embodiment, the attachment means has two surfaces, wherein a first surface of the attachment means disposed on the body rests on the skin surface and a second surface facing away from the skin surface, wherein at least one light source and at least one light sensor on the first and second surface are arranged. In one embodiment, the attachment means (e.g., in the form of a bracelet) may be disposed on the user's arm near the radial artery to measure the peripheral pulse wave there. This measurement is carried out by means of the light source and the light sensor, which are arranged on the surface facing the skin surface, ie inner surface of the bracelet. Another light source and another light sensor are located on the outside of the bracelet. The user can place these external sensors in another location on the surface of the skin, for example close to the carotid artery, to simultaneously measure the central pulse wave. More preferably, the light source and the light sensor are arranged on a flexible support which is spatially separated from another support on which at least the analog / digital converter and the power supply unit are arranged, wherein between light source and light sensor on the one hand and analog / digital converter and Power supply unit on the other hand, a flexible cable connection exists. The spatial separation of the light source and the light sensor from the other components in combination with the use of flexible supports reduces movement errors and artifacts caused by movements in a particularly efficient manner.

Wie oben erläutert, emittiert die Lichtquelle der erfindungsgemäßen Lichtmesseinheit zweckmäßig im infraroten, roten oder blauen Spektralbereich, wobei der wenigstens eine Lichtsensor in dem entsprechenden Spektralbereich empfindlich sein sollte. Bevorzugt sind zwei oder mehr Lichtquellen vorgesehen, die Licht in verschiedenen Spektralbereichen emittieren. Dies ermöglicht die gezielte Messung der Pulswelle in venösem bzw. arteriellem Blut sowie die Messung der Sauerstoffsättigung des Blutes, ähnlich wie bei einem herkömmlichen Pulsoximeter. As explained above, the light source of the light measuring unit according to the invention expediently emits in the infrared, red or blue spectral range, wherein the at least one light sensor should be sensitive in the corresponding spectral range. Preferably, two or more light sources are provided which emit light in different spectral ranges. This allows the targeted measurement of the pulse wave in venous or arterial blood and the measurement of the oxygen saturation of the blood, similar to a conventional pulse oximeter.

Weiter bevorzugt weist die erfindungsgemäße Lichtmesseinheit eine Synchronisationseinheit auf, die dem Digitalsignal einen Zeitcode zuordnet, der angibt, zu welchem Zeitpunkt das analoge Signal des Lichtsensors jeweils digitalisiert wird. Dies ermöglicht, wie oben erläutert, eine zeitliche Korrelation der erfassten Pulswelle mit anderen sensorisch erfassten Signalen. More preferably, the light measuring unit according to the invention has a synchronization unit, which assigns a time code to the digital signal, which indicates at which time the analog signal of the light sensor is digitized in each case. This allows, as explained above, a temporal correlation of the detected pulse wave with other sensory detected signals.

Die Erfindung ermöglicht damit insgesamt einfach und kostengünstig, Vitalparameter für unterschiedliche Anwendungen zu bestimmen. Damit werden die Vitalparameter einfach zugänglich und können als Grundlage für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden. The invention thus makes it possible overall, simply and cost-effectively, to determine vital parameters for different applications. This makes the vital signs easily accessible and can be used as the basis for a variety of applications.

Die Erfindung kann für den Bereich der telemedizinischen und medizinischen Anwendungen, der Spiele, Sport- und Freizeitmöglichkeiten, Online-Spiele, der Steuerung von Leistungsmerkmalen an Geräten, Maschinen, Anlagen und Fahrzeugen die persönlichen Vitaldaten bereitstellen. Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Patentansprüche sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. The invention may provide personal vital signs for the field of telemedicine and medical applications, games, sports and leisure facilities, online games, control of equipment, machinery, equipment, and vehicles. Further features, details and advantages of the invention will become apparent from the wording of the claims and from the description of embodiments with reference to the figures.

Eine Vielzahl von Anwendungen besteht für die Erfindung außerdem bei der Bestimmung und kontinuierlichen Überwachung von Vitalparametern bei Tieren. A variety of applications for the invention also exist in the determination and continuous monitoring of vital parameters in animals.

Die Erfindung wird in weiteren Einzelheiten nachfolgend mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren näher erläutert. The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments with reference to the figures.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems; Fig. 1 is a schematic representation of the system according to the invention;

Fig. 2 schematische Darstellung eines weiteren Fig. 2 is a schematic representation of another

Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems; und Embodiment of the system according to the invention; and

Fig. 3 Illustration der Bestimmung der Fig. 3 illustration of the determination of

Pulswellensignatur gemäß der Erfindung. Pulse wave signature according to the invention.

Die Figur 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes System zur Bestimmung von Vitalparametern eines Objektes, nämlich eines menschlichen oder tierischen Körpers. FIG. 1 shows schematically a system according to the invention for determining vital parameters of an object, namely a human or animal body.

Das System umfasst eine Lichtmesseinheit, die insgesamt mit der Bezugsziffer 100 bezeichnet ist. Die Lichtmesseinheit weist eine Lichtquelle 102 in Form einer SMD-LED auf, die einen Gewebebereich des untersuchten menschlichen oder tierischen Körpers mit Licht aus dem infraroten Spektralbereich beleuchtet. Außerdem weist die Lichtmesseinheit 100 einen Lichtsensor 103 in Form einer Fotodiode auf. Der Lichtsensor 103 detektiert das an dem Gewebe gestreute und/oder von diesem reflektierte Licht. Das Ausgangsignal des Lichtsensors 103 wird mittels eines Analogfilters 104 grob vorgefiltert. Dadurch können Signalrauschen und sonstige Artefakte teilweise herausgefiltert werden. Die Lichtquelle 102, der Lichtsensor 103 und das Filterelement 104 sind auf einem flexiblen Träger 105 angeordnet. Die Komponenten 102, 103 und 104 sind über eine flexible Kabelverbindung 106 mit einem Mikrokontroller 107 der Lichtmesseinheit 100 verbunden. Der Mikrokontroller 107 umfasst einen Analog- /Digitalwandler 108, der das vorgefilterte analoge Signal des Lichtsensors 103 in ein Digitalsignal transformiert, wobei der Analog-/Digitalwandler 108 das analoge Signal mit einer Abtastrate von bis zu 50000 Hz abtastet. Das Digitalsignal wird mittels eines Digitalfilterelementes 109 des Mikrokontrollers 107 weiter aufbereitet. Der Mikrokontroller 107 ist mit einer Energieversorgungseinheit 1 10 in Form einer Batterie verbunden, die den MikroController 107 sowie, über die Kabelverbindung 106, Lichtquelle 102 und Lichtsensor 103 mit Energie versorgt. Des Weiteren umfasst der Mikrokontroller 107 eine Datenkommunikationseinheit 1 1 1 , und zwar in Form eines Bluetooth- Low-Energy-Moduls zur Übertragung des gefilterten Digitalsignals an einen Empfänger. Der Empfänger ist in diesem Fall ein Smartphone 1 12. Das Smartphone 1 12 zeigt auf dessen Display 1 13 das Digitalsignal in Form einer Pulswellenkurve 1 14 an. Das Smartphone 1 12 weist eine Internet-Schnittstelle auf, über die das Digitalsignal weiter„in die Cloud", schematisch angedeutet durch 15, übertragen wird. Das bedeutet, dass das Digitalsignal auf einem mit dem Internet verbundenen Server für den weiteren Zugriff in geeigneter Form gespeichert wird. An das Internet angeschlossen ist des Weiteren eine Recheneinheit 1 16, d.h. ein Computer, der das Digitalsignal verarbeitet und auswertet. Die Recheneinheit 1 16 ist zum Beispiel dazu eingerichtet, aus dem Digitalsignal Vitalparameter abzuleiten, wie die Herzfrequenz, die Herzfrequenzvariabilität, den Pulsdruck, die Pulswellenlaufzeit, den Blutdruck, die Atmungsfrequenz sowie auch die Sauerstoffsättigung. Diese Parameter können wiederum über das Internet mittels des Smartphones 12 abgerufen und angezeigt werden. The system includes a light metering unit, designated generally by reference numeral 100. The light measuring unit has a light source 102 in the form of an SMD LED, which illuminates a tissue area of the examined human or animal body with light from the infrared spectral range. In addition, the light measuring unit 100 has a light sensor 103 in the form of a photodiode. The light sensor 103 detects the light scattered and / or reflected by the tissue. The output signal of the light sensor 103 is roughly pre-filtered by means of an analog filter 104. As a result, signal noise and other artifacts can be partially filtered out. The light source 102, the light sensor 103 and the filter element 104 are on one flexible carrier 105 arranged. The components 102, 103 and 104 are connected via a flexible cable connection 106 to a microcontroller 107 of the light measuring unit 100. The microcontroller 107 includes an analog-to-digital converter 108 which transforms the pre-filtered analog signal of the light sensor 103 into a digital signal, the analog-to-digital converter 108 sampling the analog signal at a sampling rate of up to 50,000 Hz. The digital signal is further processed by means of a digital filter element 109 of the microcontroller 107. The microcontroller 107 is connected to a power supply unit 1 10 in the form of a battery which supplies the microcontroller 107 and, via the cable connection 106, the light source 102 and the light sensor 103 with energy. Furthermore, the microcontroller 107 comprises a data communication unit 11, in the form of a Bluetooth low-energy module for transmitting the filtered digital signal to a receiver. The receiver is in this case a smartphone 1 12. The Smartphone 1 12 displays on its display 1 13, the digital signal in the form of a pulse wave curve 1 14 at. The smartphone 1 12 has an Internet interface via which the digital signal is further transmitted "to the cloud", indicated schematically by 15. This means that the digital signal on a server connected to the Internet for further access in an appropriate form Connected to the Internet is also a computer unit 1 16, ie a computer which processes and evaluates the digital signal The computer unit 16 is, for example, adapted to derive vital parameters from the digital signal, such as the heart rate, the heart rate variability, the Pulse pressure, the pulse wave transit time, the blood pressure, the respiratory rate and the oxygen saturation These parameters can in turn be retrieved via the Internet via the smartphone 12 and displayed.

Die Lichtmesseinheit 100 weist als Befestigungsmittel zur Befestigung an der Hautoberfläche des menschlichen oder tierischen Körpers ein selbstklebendes Pflaster 1 17 auf. Auf dem Pflaster 1 17 sind der Träger 105 sowie ein weiterer Träger 1 18 des Mikrokontrollers 107 und der Energieversorgungseinheit 1 10 angeordnet. Ebenfalls ist die flexible Kabelverbindung 106 auf dem Pflaster 1 17 angeordnet. Die Kabelverbindung 106 erstreckt sich Zickzack-, wellen- oder mäanderförmig auf dem Pflaster 1 17 zwischen den beiden Trägern 105 und 1 18, um eine möglichst gute mechanische Entkopplung zu erzielen. Dadurch werden insgesamt Bewegungsartefakte in den Messsignalen minimiert. The light measuring unit 100 has a self-adhesive plaster 17 as a fastening means for attachment to the skin surface of the human or animal body. On the plaster 1 17, the carrier 105 and another carrier 1 18 of the microcontroller 107 and the power supply unit 1 10 are arranged. Likewise, the flexible cable connection 106 is arranged on the plaster 17. The cable connection 106 extends zigzag, wave or meandering on the pavement 1 17 between the two carriers 105 and 1 18, to achieve the best possible mechanical decoupling. As a result, total motion artifacts in the measurement signals are minimized.

Das Smartphone 1 12 weist einen integrierten Beschleunigungssensor (nicht dargestellt) auf. Die Recheneinheit 1 16 ist eingerichtet, die digitalisierte Pulswelle und das damit zeitlich synchron erfasste und ebenfalls„in die Cloud" 1 15 übertragene Messsignal des Beschleunigungssensors des Smartphones 1 12 zu verarbeiten. Damit fungiert das dargestellte System als Activity Tracker, der die Aktivitäten des Messobjektes aufnimmt und überwacht und die mittels der Beschleunigungssensorik erfassten Bewegungen mit den über die Pulswelle erfassten Vitalparametern korreliert. Damit kann zum Beispiel ein Trainingsprogramm einer Person überwacht werden. Die Trainingsfortschritte und die anhand der Vitalparameter festgestellte Fitness kann über das Internet in Social Media veröffentlicht werden. The smartphone 1 12 has an integrated acceleration sensor (not shown). The arithmetic unit 1 16 is set up to process the digitized pulse wave and the measurement signal of the acceleration sensor of the smartphone 1 12, which is synchronously recorded in time and likewise "transmitted to the cloud" 15. Thus, the illustrated system functions as an activity tracker that records the activities of the measurement object For example, a person's training program can be monitored, and the progress of the training and the fitness determined by the vital signs can be published on the Internet in social media.

Die Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäßes System mit zwei Lichtmesseinheiten 100' und 100", die an unterschiedlichen Messorten am Körper 1 19 eines Messobjektes angeordnet sind. Es handelt sich jeweils um eine Lichtmesseinheit wie in Figur 1 dargestellt. Die Lichtmesseinheit 100' ist in der Nähe der Arteria Carotis, d.h. zentral angeordnet, während die weitere Lichtmesseinheit 100" in der Peripherie in der Nähe der Arteria Radialis angeordnet ist. Der MikroController 107 jeder Lichtmesseinheit 100', 100" fungiert gleichzeitig als Synchronisationseinheit und ordnet dem jeweils erzeugten Digitalsignal einen Zeitcode zu, der angibt, zu welchem Zeitpunkt das analoge Signal des jeweiligen Lichtsensors digitalisiert wird. Dabei ist die Zuordnung der Zeitcodes zu den Digitalsignalen durch die Lichtmesseinheiten 100' und 100" synchronisiert. Die Synchronisation kann z.B. über eine Nahfeld- Funkverbindung (BLE) zwischen den Lichtmesseinheiten 100', 100" oder mit dem Smartphone 1 12 erfolgen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bildet das Smartphone 1 12 gleichzeitig die Recheneinheit, die die Digitalsignale der Lichtmesseinheiten 100' und 100" auswertet. Aus der anhand der Zeitcodes feststellbaren Laufzeitdifferenz der Pulswelle leitet das Smartphone 1 12 die Pulswellengeschwindigkeit ab und berechnet daraus zum Beispiel den Blutdruck. Der Messwert kann dann auf dem Display 1 13 des Smartphones 1 12 angezeigt werden. Die Recheneinheit 1 16, des z.B. in Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Systems kann eingerichtet sein, aus dem Digitalsignal eine Pulswellensignatur abzuleiten, die durch lokale und globale Extrema des zeitlichen Pulswellenverlaufs, deren relative zeitliche Lage und deren relative Amplitudenwerte bestimmt ist. Dies ist in Figur 3 illustriert. Die Figur 3 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf des Pulswellensignals PW. Die in dem Diagramm der Figur 3 eingetragenen Ziffern bezeichnen Charakteristika der Pulswelle, die die Pulswellensignatur bestimmen. Der zeitliche Abstand zwischen den Punkten 1 und 7 gibt die Dauer eines Herzzyklus an, d.h. das RR- Intervall. Der zeitliche Abstand zwischen den Punkten 1 und 4 beschreibt die Dauer der Systole. Der zeitliche Abstand zwischen den Punkten 4 und 7 beschreibt die Dauer der Diastole. Die Punkte 2, 3, 5, 6 und 8 geben lokale und globale Extrema des Pulswellensignals PW an, deren zeitliche Lage und Amplitude charakteristisch für ein bestimmtes untersuchtes Individuum ist. Die Gesamtheit dieser Parameter bildet die Pulswellensignatur, die erfindungsgemäß zum Beispiel zum Zwecke der Authentifizierung genutzt werden kann. 2 shows a system according to the invention with two light measuring units 100 'and 100 ", which are arranged at different measuring locations on the body 1 19 of a measuring object, each of which is a light measuring unit as shown in Figure 1. The light measuring unit 100' is in the vicinity the carotid artery, ie centrally arranged, while the further light measuring unit 100 "is arranged in the periphery in the vicinity of the radial artery. The microcontroller 107 of each light measuring unit 100 ', 100 "simultaneously functions as a synchronization unit and assigns a time code to the respectively generated digital signal, indicating at which time the analog signal of the respective light sensor is digitized Lichtmesseinheiten 100 'and 100 "synchronized. The synchronization can take place, for example, via a near-field radio link (BLE) between the light measuring units 100 ', 100 "or with the smartphone 1. In the illustrated embodiment, the smartphone 1 12 simultaneously forms the arithmetic unit which transmits the digital signals of the light measuring units 100' and 100 "evaluates. The smartphone 1 12 derives the pulse wave velocity from the travel time difference of the pulse wave ascertainable on the basis of the time codes and calculates, for example, the blood pressure therefrom. The measured value can then be displayed on the display 1 13 of the smartphone 1 12. The arithmetic unit 116 of the system according to the invention shown in FIG. 1, for example, can be set up to derive a pulse wave signature from the digital signal, which is determined by local and global extrema of the temporal pulse waveform, its relative temporal position and their relative amplitude values. This is illustrated in FIG. FIG. 3 schematically shows the time course of the pulse wave signal PW. The numerals entered in the diagram of FIG. 3 designate characteristics of the pulse wave which determine the pulse wave signature. The time interval between points 1 and 7 indicates the duration of a cardiac cycle, ie the RR interval. The time interval between points 1 and 4 describes the duration of systole. The time interval between points 4 and 7 describes the duration of diastole. Points 2, 3, 5, 6 and 8 indicate local and global extrema of the pulse wave signal PW whose timing and amplitude are characteristic of a particular individual being studied. The totality of these parameters forms the pulse wave signature, which according to the invention can be used, for example, for the purpose of authentication.

Über die Dauer der Systole (Punkte 1 -4) steigt die Pulskurve zunächst von 1 nach 2 bis zum oberen Wendepunkt 3 an und fällt dann steil bis zur so genannten Inzisur 4 ab. Die Inzisur entsteht durch einen kurzfristigen Anstieg des Blutdrucks von 4 nach 5 durch den Schluss der Aortenklappe am Ende des Herzschlags. Es folgt dann eine Nachschwingung (lokales Extremum 6) im diastolischen Teil des Pulswellenverlaufs PW bis der Fußpunkt 7 erreicht ist. Danach steigt die Pulswelle PW bis zum nächsten Maximum 8 wieder an. Der Pulszyklus beginnt von vorn. Over the duration of the systole (points 1 -4), the pulse curve initially increases from 1 to 2 to the upper inflection point 3 and then drops steeply to the so-called incision 4. The incision is caused by a short-term increase in blood pressure from 4 to 5 due to the closing of the aortic valve at the end of the heartbeat. This is followed by a reverberation (local extremum 6) in the diastolic part of the pulse wave progression PW until the base point 7 is reached. Thereafter, the pulse wave PW rises again until the next maximum 8. The pulse cycle starts from the beginning.

Claims

Patentansprüche claims

1 . System zur Bestimmung von Vitalparametern eines Objektes, nämlich eines menschlichen oder tierischen Körpers, umfassend zumindest: 1 . System for determining vital parameters of an object, namely a human or animal body, comprising at least:

eine Lichtmesseinheit (100) mit wenigstens einer Lichtquelle (102), die einen Gewebebereich des Objektes beleuchtet, wenigstens einem Lichtsensor (103), der das an dem Gewebe gestreute und/oder von diesem reflektierte Licht detektiert, einem Analog-/Digitalwandler (108), der das analoge Signal des Lichtsensors (103) in ein Digitalsignal konvertiert, wobei der Analog- /Digitalwandler (108) das analoge Signal mit einer Abtastrate von wenigstens 1000 Hz, vorzugsweise wenigstens 5000 Hz, besonders bevorzugt wenigstens 20000 Hz abtastet, und einer Energieversorgungseinheit (1 10), die die Lichtquelle (102), den Lichtsensor (103) und den Analog-/Digitalwandler (108) mit Energie versorgt, und a light measuring unit (100) having at least one light source (102) which illuminates a tissue region of the object, at least one light sensor (103) which detects the light scattered and / or reflected by the tissue, an analog / digital converter (108) which converts the analog signal of the light sensor (103) into a digital signal, the analog / digital converter (108) sampling the analog signal at a sampling rate of at least 1000 Hz, preferably at least 5000 Hz, more preferably at least 20000 Hz, and a power supply unit (1 10), which supplies the light source (102), the light sensor (103) and the analog / digital converter (108) with energy, and

eine Recheneinheit (1 16), eingerichtet zur Verarbeitung und/oder Auswertung des Digitalsignals. an arithmetic unit (1 16), arranged for processing and / or evaluation of the digital signal.

2. System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtmesseinheit (100) von der Recheneinheit (1 16) räumlich getrennt und über eine drahtlose oder drahtgebundene Datenschnittstelle zur Übertragung des Digitalsignals mit der Recheneinheit (1 16) verbunden ist. 2. System according to claim 1, characterized in that the light measuring unit (100) from the computing unit (1 16) spatially separated and via a wireless or wired data interface for transmitting the digital signal to the arithmetic unit (1 16) is connected.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtmesseinheit (100) über eine erste Datenschnittstelle mit einem Smartgerät (1 12) drahtlos oder drahtgebunden verbunden ist, wobei die Lichtmesseinheit das Digitalsignal über die erste Datenschnittstelle an das Smartgerät (1 12) überträgt, wobei das Smartgerät (1 12) mit der Recheneinheit (1 16) über eine zweite Datenschnittstelle drahtlos oder drahtgebunden verbunden ist, wobei das Smartgerät (1 12) das Digitalsignal über die zweite Datenschnittstelle an die Recheneinheit (1 16) überträgt und die Recheneinheit (1 16) das Digitalsignal verarbeitet und/oder in einem zentralen Datenspeicher speichert, und wobei die Recheneinheit ein Verarbeitungsergebnis über die zweite Datenschnittstelle an das Smartgerät (1 12) überträgt. 3. System according to claim 1 or 2, characterized in that the light measuring unit (100) via a first data interface with a smart device (1 12) wirelessly or wired, wherein the light measuring unit, the digital signal via the first data interface to the smart device (12 12 ), wherein the smart device (1 12) to the computing unit (1 16) via a second data interface wirelessly or wired, wherein the smart device (1 12) the digital signal on the second Data interface to the arithmetic unit (1 16) transmits and the arithmetic unit (1 16) processes the digital signal and / or stored in a central data memory, and wherein the arithmetic unit transmits a processing result via the second data interface to the smart device (1 12).

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Datenschnittstelle eine Kurzstrecken-Funkschnittstelle, insbesondere nach dem Bluetooth-Standard ist, wobei die zweite Datenschnittstelle ein Computernetzwerk, insbesondere das Internet ist. 4. System according to claim 3, characterized in that the first data interface is a short-range radio interface, in particular according to the Bluetooth standard, wherein the second data interface is a computer network, in particular the Internet.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (1 16) eingerichtet ist, aus dem Digitalsignal eine Pulswellensignatur abzuleiten, die durch lokale und globale Extrema des zeitlichen Pulswellenverlaufs (PW), deren relative zeitliche Lage und deren relative Amplitudenwerte bestimmt ist. 5. System according to one of claims 1 to 4, characterized in that the arithmetic unit (1 16) is adapted to derive from the digital signal, a pulse wave signature by local and global extrema of the temporal pulse waveform (PW), their relative timing and their relative amplitude values is determined.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das System eingerichtet ist, die Pulswellensignatur mit in einem Datenspeicher hinterlegten Pulswellensignaturdaten zum Zwecke der Identifizierung oder Authentifizierung des Objektes zu vergleichen. 6. System according to claim 5, characterized in that the system is set up to compare the pulse wave signature with stored in a data storage pulse wave signature data for the purpose of identifying or authenticating the object.

7. System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das System eingerichtet ist, die Pulswellensignatur mit in einem Datenspeicher hinterlegten Pulswellensignaturdaten zum Zwecke der Feststellung einer möglichen Erkrankung zu vergleichen. 7. System according to claim 5 or 6, characterized in that the system is adapted to compare the pulse wave signature with stored in a data storage pulse wave signature data for the purpose of determining a possible disease.

8. System einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (1 16) eingerichtet ist, aus dem Digitalsignal zumindest einen der folgenden Vitalparameter abzuleiten: Herzfrequenz, Herzfrequenzvariabilität, Pulsdruck, Pulswellenlaufzeit, Blutdruck, Atmungsfrequenz, Sauerstoffsättigung. 8. System one of claims 1 to 7, characterized in that the arithmetic unit (1 16) is arranged to derive from the digital signal at least one of the following vital parameters: heart rate, heart rate variability, pulse pressure, pulse wave transit time, blood pressure, respiratory rate, oxygen saturation.

9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch wenigstens ein zusätzliches Sensorelement aus der folgenden Liste: Bewegungs-, Beschleunigungs-, Lage-, Positions-, Umgebungstemperatur-, Körpertemperatur-, Luftdruck-, Schallsensor. 9. System according to one of claims 1 to 8, characterized by at least one additional sensor element from the following list: Motion, acceleration, position, position, ambient temperature, body temperature, air pressure, sound sensor.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (1 16) eingerichtet ist, die Pulswelle und ein damit zeitlich synchron erfasstes Messsignal des zusätzlichen Sensorelementes zu verarbeiten. 10. The system according to claim 9, characterized in that the arithmetic unit (1 16) is adapted to process the pulse wave and thus temporally synchronously detected measurement signal of the additional sensor element.

1 1 . System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (1 16) eingerichtet ist, aus der Pulswelle und/oder dem Messsignal des wenigstens einen zusätzlichen Sensorelementes einen metabolischen Parameter abzuleiten. 1 1. System according to one of claims 1 to 10, characterized in that the arithmetic unit (1 16) is adapted to derive a metabolic parameter from the pulse wave and / or the measurement signal of the at least one additional sensor element.

12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , gekennzeichnet durch wenigstens zwei Lichtmesseinheiten (100', 100"). 12. System according to any one of claims 1 to 1 1, characterized by at least two light measuring units (100 ', 100 ").

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Lichtmesseinheit (100') einen herznäheren und eine zweite Lichtmesseinheit (100") einen herzferneren Gewebebereich des Objektes erfasst. 13. System according to claim 12, characterized in that a first light measuring unit (100 ') detects a heart-nearer and a second light measuring unit (100 ") a heartier tissue area of the object.

14. System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtmesseinheit (100) wenigstens eine Lichtquelle (102) aufweist, die Licht im blauen und/oder roten Spektralbereich emittiert. 14. System according to any one of claims 1 to 13, characterized in that a light measuring unit (100) has at least one light source (102) which emits light in the blue and / or red spectral range.

15. System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lichtmesseinheit (100) oder die Recheneinheit (1 16) eingerichtet sind, dem Digitalsignal einen Zeitcode zuzuordnen, der angibt, zu welchem Zeitpunkt das analoge Signal des Lichtsensors (103) jeweils digitalisiert wird. 15. System according to one of claims 1 to 14, characterized in that the at least one light measuring unit (100) or the arithmetic unit (1 16) are adapted to assign the digital signal a time code indicating at what time the analog signal of the light sensor ( 103) is digitized in each case.

16. System nach Anspruch 15 und einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung des Zeitcodes zu den Digitalsignalen der zwei oder mehr Lichtmesseinheiten (100', 100"= synchronisiert ist. 16. System according to claim 15 and one of claims 12 to 14, characterized in that the assignment of the time code to the Digital signals of the two or more light measuring units (100 ', 100 "= is synchronized.

17. Lichtmesseinheit für ein System nach einem der Ansprüche 1 bis 16, umfassend: 17. A light metering unit for a system according to any one of claims 1 to 16, comprising:

wenigstens eine Lichtquelle (102), at least one light source (102),

wenigstens einen Lichtsensor (103), at least one light sensor (103),

wenigstens einen Analog-/Digitalwandler (1 08), der das analoge Signal des Lichtsensors (103) in ein Digitalsignal konvertiert, wobei der Analog- /Digitalwandler (108) das analoge Signal mit einer Abtastrate von wenigstens 1000 Hz, vorzugsweise wenigstens 5000 Hz, besonders bevorzugt wenigstens 20000 Hz abtastet, und at least one analogue-to-digital converter (1 08) which converts the analogue signal of the light sensor (103) into a digital signal, wherein the analogue-to-digital converter (108) transmits the analogue signal at a sampling rate of at least 1000 Hz, preferably at least 5000 Hz, particularly preferably scans at least 20,000 Hz, and

einer Energieversorgungseinheit (1 10), die die Lichtquelle (102), den Lichtsensor (103) und den Analog-/Digitalwandler (108) mit Energie versorgt. a power supply unit (110), which supplies the light source (102), the light sensor (103) and the analog / digital converter (108) with energy.

18. Lichtmesseinheit nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Datenkommunikationseinheit zur Übertragung des Digitalsignals an einen Empfänger. 18. Light measuring unit according to claim 17, characterized by a data communication unit for transmitting the digital signal to a receiver.

19. Lichtmesseinheit nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch ein Befestigungsmittel (1 17) zur Befestigung der Lichtmesseinheit an einem menschlichen oder tierischen Körper. 19. A light measuring unit according to claim 17 or 18, characterized by a fastening means (1 17) for fixing the light measuring unit to a human or animal body.

20. Lichtmesseinheit nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel ein Klettband, ein selbstklebendes Pflaster, ein elastisches Band, ein Armreif oder ein Armband, ein Fingerring, ein Kleidungsstück oder ein Handschuh ist. 20. The light measuring unit according to claim 19, characterized in that the fastening means is a Velcro tape, a self-adhesive patch, an elastic band, a bracelet or a bracelet, a finger ring, a garment or a glove.

21 . Lichtmesseinheit nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel zwei Oberflächen aufweist, wobei eine erste Oberfläche des an dem Körper angeordneten Befestigungsmittels auf der Hautoberfläche aufliegt und eine zweite Oberfläche von der Hautoberfläche weg weist, wobei an der ersten und zweiten Oberfläche jeweils wenigstens eine Lichtquelle und wenigstens ein Lichtsensor angeordnet sind. 21. A light metering unit according to claim 19 or 20, characterized in that the attachment means has two surfaces, wherein a first surface of the attachment means disposed on the body rests on the skin surface and has a second surface facing away from the skin surface, wherein at least one of the first and second surfaces a light source and at least one light sensor are arranged.

22. Lichtmesseinheit nach einem der Ansprüche 17 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (102) und der Lichtsensor (103) auf einem flexiblen Träger (105) angeordnet sind, der von einem weiteren Träger (1 18), auf dem wenigstens der Analog-/Digitalwandler (108) und die Energieversorgungseinheit (1 10) angeordnet sind, räumlich getrennt ist, wobei zwischen Lichtquelle (102) und Lichtsensor (103) einerseits und Analog- /Digitalwandler (108) und Energieversorgungseinheit (1 10) andererseits eine flexible Kabelverbindung (106) besteht. 22. Light measuring unit according to one of claims 17 to 21, characterized in that the light source (102) and the light sensor (103) on a flexible support (105) are arranged, of a further carrier (1 18) on which at least the Analog between the light source (102) and light sensor (103) on the one hand and analog / digital converter (108) and power supply unit (1 10) on the other hand, a flexible Cable connection (106) consists.

23. Lichtmesseinheit nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lichtquelle (102) Licht im infraroten, roten oder blauen Spektralbereich emittiert, wobei der wenigstens eine Lichtsensor (103) in dem entsprechenden Spektralbereich empfindlich ist. 23, light measuring unit according to one of claims 17 to 22, characterized in that the at least one light source (102) emits light in the infrared, red or blue spectral range, wherein the at least one light sensor (103) is sensitive in the corresponding spectral range.

24. Lichtmesseinheit nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Lichtquellen vorgesehen sind, die Licht in verschiedenen Spektralbereichen emittieren. 24. Light measuring unit according to claim 22, characterized in that two or more light sources are provided which emit light in different spectral ranges.

25. Lichtmesseinheit nach einem der Ansprüche 17 bis 24, gekennzeichnet durch eine Synchronisationseinheit, die dem Digitalsignal einen Zeitcode zuordnet, der angibt, zu welchem Zeitpunkt das analoge Signal des Lichtsensors (103) jeweils digitalisiert wird. 25. Light measuring unit according to one of claims 17 to 24, characterized by a synchronization unit which assigns a digital time signal to the digital signal, which indicates at which time the analog signal of the light sensor (103) is digitized in each case.