專利名稱：用于采集生物機(jī)體官能數(shù)據(jù)和新陳代謝數(shù)據(jù)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于移動或靜止地采集生物機(jī)體官能數(shù)據(jù)和新陳代謝數(shù)據(jù)的方法以及為實(shí)施這種方法而符合目的地設(shè)計(jì)的裝置。
背景技術(shù)：
已知許多這種裝置，它們的測量技術(shù)通常與間接地利用必須被抽取的病人的血有關(guān)。這種操作和處理是痛苦的、麻煩的并且要每天特別精確地進(jìn)行多次。在職業(yè)生活中以及對于較老的病人這種治療方法經(jīng)常帶來很大的困難。由于這種原因這種檢驗(yàn)經(jīng)常以小的頻率或錯誤地進(jìn)行，以至其結(jié)果經(jīng)常只能供觀察的醫(yī)生有缺陷地使用。也已知可攜帶的測量儀器，特別例如根據(jù)文件DE19639224和DE19639228已知的測量儀器，在這種儀器中用測量鏡頭和測試電路的讀數(shù)確定至少一種物質(zhì)的濃度。此外根據(jù)文件DE3228551已知一種確定血糖濃度的方法，在這種方法中用具有帶預(yù)置的膜的測量電極的電催化的糖傳感器確定當(dāng)前干擾的異體物質(zhì)的糖分。其中測量電極電位穩(wěn)定在反應(yīng)電位和測量電位，在測量期間流過的電流作為測量信號被利用。本發(fā)明規(guī)定，測量電極在反應(yīng)電位之后和測量電位之前、短時間有一個比測量電位負(fù)(低)的第三電位。
根據(jù)DE-文件19518511已知一種通膠膜的(transcutan)不流血的測定血液中物質(zhì)濃度的方法，在這種方法中通過以下的步驟確定病人血液中的物質(zhì)，如乳酸鹽、葡萄糖、膽固醇、血糖、乙醇、麻醉劑或類似物質(zhì)，a)測量對應(yīng)于給定身體區(qū)域的物質(zhì)量和水量的用分光法產(chǎn)生的信號，b)通過物質(zhì)-和水量的信號值的按比例組成查明水中的濃度，
c)由此計(jì)算出血液濃度值。
通過文件DE19519051還已知用于用旋光測量法確定人體中物質(zhì)的方法和裝置，在此分析由用線性偏轉(zhuǎn)光照射的身體血液流通的區(qū)域出來的控制光，并且確定這樣測定的偏振轉(zhuǎn)角和當(dāng)前血糖值的血糖濃度之間的相互關(guān)系。
眾多所有已知的解決方案的共同的缺點(diǎn)是間接分析必須從病人抽取的血液。此外同樣傳統(tǒng)的侵入式測量方法使用的前提條件是在精確確定的時間準(zhǔn)確地操作，某些殘疾人和較老的人不能進(jìn)行這樣的檢驗(yàn)。所有傳統(tǒng)的已知和使用的儀器的一個更為嚴(yán)重的缺點(diǎn)是不能令人滿意的數(shù)據(jù)采集和病人方面檔案的(手工)整理。不加考慮，除有缺陷的數(shù)據(jù)錄入外經(jīng)常導(dǎo)致對結(jié)果的“美化”，這樣的“記錄”通過必要的時間花費(fèi)和有缺陷的軟件作為詳細(xì)統(tǒng)計(jì)分析的文件對于醫(yī)生是不合適的。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)是，開發(fā)一種方法和一種裝置，在個別地采集數(shù)據(jù)的同時，它們能在生物機(jī)體上沒有痛苦、簡單操作地、能任意經(jīng)常地對身體值進(jìn)行自動檢查。
這個任務(wù)通過提出用于通過非侵入的方法移動地或靜止地采集身體官能數(shù)據(jù)和新陳代謝數(shù)據(jù)的方法和裝置解決，其中首先在被測試者(Probanden)的體內(nèi)存在促進(jìn)影響現(xiàn)存的自然的和人造的電、電化學(xué)和電磁場的物質(zhì)。按照本發(fā)明這可能是乳酸鹽、乙醇、膽固醇、硬脂酸甘油脂、蛋白質(zhì)、麻醉劑、血脂、血糖或葡萄糖。
在皮膚表面或者在皮膚表面附近或者植入被測試者的皮膚表面內(nèi)，交替地安放用作傳感器和用作執(zhí)行元件的電極。這些電極記錄發(fā)出的和反射的信號并把它們繪制下來。這些被存儲的信號傳給連接在后面的數(shù)據(jù)處理裝置。由這些測定的值通過時間過程形成總值。把這些總值與參考值放在一起并且與參考值一起按規(guī)則顯示，以便能進(jìn)行比較。可以在熒光屏上顯示，同樣也可以通過記錄裝置顯示，在此兩種裝置都能與用于輸出測定值的打印機(jī)連接。測定和調(diào)準(zhǔn)的值也可以傳輸給數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，從而使它們相對來說能繼續(xù)使用并且在需要時被調(diào)出。
用于評價被測試者的信號可以連續(xù)地或不連續(xù)地得到。
現(xiàn)存自然的和人造的電、電化學(xué)和電磁參數(shù)都是物理參數(shù)。場強(qiáng)可以作為重要的物理參數(shù)。也可以記錄場線的密度、電位差、電流強(qiáng)度、電壓或其組合中的至少兩個量。特別是為了存儲和匯編文獻(xiàn)，體溫、皮膚電阻以及在單位時間內(nèi)的通過皮膚的氣體交換是重要的。
談到被測試者特定的身體重要部分時可以把對身體重要部分的作用總的或部分或集中地進(jìn)行。首先采集可以點(diǎn)狀、線狀和面狀地進(jìn)行。接著裝置被匹配于重要的皮膚部分，例如以矩陣的方式。至少電極也可以植入被測試者的體內(nèi)。沒有探討的是如電極總是處于被檢測者的體外的布置。
用于實(shí)施按照本發(fā)明方法的按本發(fā)明的裝置首先由能用作傳感器和用作執(zhí)行元件(Aktor)的電極組成，這些電極相關(guān)地布置在被測試者的皮膚表面上。這些電極電氣/電子地與一個預(yù)先置入運(yùn)算放大器級的模擬轉(zhuǎn)換裝置連接。運(yùn)算放大器級由帶有濾波器的阻抗轉(zhuǎn)換器-前置放大器組成。帶有數(shù)字信號處理器的模擬-數(shù)字-轉(zhuǎn)換器連接在起預(yù)處理作用的運(yùn)算放大器級后面。信號處理器又與繼續(xù)處理和存儲標(biāo)準(zhǔn)化的和數(shù)字化的測量值的計(jì)算機(jī)級連在一起，所以計(jì)算機(jī)級最好也有一個集成的存儲模塊。
按照本發(fā)明的裝置的各個單元可以在空間上分開布置，這種裝置能在各單元之間無線傳輸數(shù)據(jù)。為此可以相應(yīng)地設(shè)計(jì)傳輸數(shù)據(jù)的光學(xué)通訊接口。
運(yùn)算放大器級與電極的物理特性相匹配。帶有數(shù)字信號處理器的模擬-數(shù)字-轉(zhuǎn)換器可以對應(yīng)所使用的一次觸點(diǎn)(Primrkontakt)的數(shù)量有刻度地設(shè)計(jì)。最好也能使計(jì)算機(jī)級有刻度地構(gòu)成。
按照本發(fā)明的另外一個優(yōu)選方案規(guī)定，計(jì)算機(jī)級被設(shè)計(jì)成用于適應(yīng)地刺激的發(fā)生器以及由此控制傳感器-和執(zhí)行元件運(yùn)轉(zhuǎn)之間的轉(zhuǎn)換。
最好在計(jì)算機(jī)級后面連接一個顯示器，以便能夠把得到的圖表顯示出來。計(jì)算機(jī)級后面也可以連接一個計(jì)算機(jī)級控制的存儲-調(diào)節(jié)器。
為了排除干擾信號，運(yùn)算放大器級具有一個適合的濾波器部件，使被識別出的干擾信號能被排除。
至少單個單元能被植入生物機(jī)體中。在充分的小型化時能夠把整個單元也能安置在生物機(jī)體上。
開發(fā)按照本發(fā)明方法的以及使用按照本發(fā)明裝置的出發(fā)點(diǎn)是，存在有一個在生物機(jī)體上可證實(shí)的自然的人體場。還可以確定，在血液中確定的物質(zhì)能交互作用的感應(yīng)作為在自然的人體場中的異常能被測量到。使得能夠有利地給出按照本發(fā)明的方法以及按照本發(fā)明的裝置的完全不侵入的應(yīng)用。
從而有可能通過不侵入的方法根本地簡化對生物機(jī)體值的連續(xù)檢查。在操作時也可以對身體值進(jìn)行連續(xù)而穩(wěn)定的校準(zhǔn)。
也可能從一個表面上健康的生物得到用于判斷新陳代謝現(xiàn)象的身體值，例如血液物質(zhì)、血醇、葡萄糖、肌肉效率、皮膚電阻、皮膚滲血、疼痛位置或類似值的變化。
全部的數(shù)據(jù)都可以與人相關(guān)地被存儲、分析、可視化，并且作為物理數(shù)據(jù)和其影響的個別的日-、周-和/或任意時間的分布圖，例如物質(zhì)的濃度和類似物，被描繪并且也被傳輸?shù)狡渌臄?shù)據(jù)系統(tǒng)。
在收集測定的數(shù)據(jù)時由于高的紙張消耗而存在于普通方法中的消耗以及與此相聯(lián)系的差錯通過計(jì)算機(jī)支持的數(shù)據(jù)采集和同樣可能把數(shù)據(jù)傳輸給繼續(xù)處理的專家或類似人員而被消除。


下面在一個通過例子不僅對方法而且對裝置進(jìn)行詳細(xì)解釋的實(shí)施例中對本發(fā)明加以說明。附圖中圖1在使用按照本發(fā)明的方法時測量過程的基本原理，圖2在人體上的優(yōu)選傳感器位置的示意圖，圖3按照本發(fā)明構(gòu)造的裝置的原理電路圖。
具體實(shí)施例方式
在被測試者的身體表面安放由能導(dǎo)電的材料制成的數(shù)量為1…n的電極1。作為能導(dǎo)電的材料可以使用所有能與人體相處的貴重金屬(金、銀、鉑)或者能導(dǎo)電的塑料或陶瓷。作為電極的基體材料可以使用如塑料或織物的所有的絕緣材料。例如6個電極，小型化地被嵌入能導(dǎo)電的橡膠中；為了支承，橡膠又被能伸長的聚合物包圍，并且這樣適應(yīng)被檢測者的身體。
在基體材料上同時安置電子器件(Elektronik)。同樣它也用于固定在被測試者的身體上。
電極1不僅被用作傳感器同樣也被用作執(zhí)行元件。
連接在后面的單元是信號預(yù)處理器(A)。這里為每個電極1配置了單通道-模擬開關(guān)2、阻抗轉(zhuǎn)換-前置放大器3和濾波器4。后者在一起組成運(yùn)算放大器級的單元。
電極1被用作傳感器，傳感器信號被送到阻抗轉(zhuǎn)換-前置放大器3。接在后面的濾波器4執(zhí)行兩個任務(wù)-首先通過感應(yīng)周圍環(huán)境場抑制干擾，然后限制用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的待傳送的信號。例如濾波器4可以構(gòu)成為主動多級的。濾波器參數(shù)通過一個數(shù)字信號處理器5和一個處理器6適配以及被補(bǔ)充。從而使合適的模擬信號供繼續(xù)處理使用。
當(dāng)電極1作為執(zhí)行元件時，它通過單通道-模擬轉(zhuǎn)換器與發(fā)生器7耦聯(lián)。
在單元C中進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。這里在與信號處理器5耦合的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換級8中集成了一個可以刻度的接口，這個接口能驅(qū)動多個電極1。這樣電極1可以作為單個元件或作為矩陣在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換級8上被驅(qū)動。通過處理器6進(jìn)行控制。
連接在可以刻度的接口后面的是高分辨率的快速模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器8，它具有一個信號處理接口。模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器8直接由信號處理器5控制，并且作為信號處理器5的信號源。
在信號處理器5中對進(jìn)入的數(shù)據(jù)電流進(jìn)行預(yù)處理，以便測定和除去干擾信號。同樣也確定對于適合的濾波器的參數(shù)。
所有的輸出數(shù)據(jù)通過總線系統(tǒng)傳輸給接在后面的處理器級。處理器6通過控制總線控制信號處理器5。
同樣通過總線系統(tǒng)(數(shù)據(jù)-和控制總線)控制在這個單元中的發(fā)生器7。多個被存儲的信號過程能被激活。強(qiáng)度和頻率都是發(fā)生器7的其他參數(shù)。只要新的信號過程被組成，就可以把它為用戶專門存儲。
單元D是所謂的控制段?？刂破髯鳛橄到y(tǒng)的中央控制主管。它監(jiān)控所有的系統(tǒng)功能，產(chǎn)生周期的自檢和進(jìn)行整個系統(tǒng)的在線標(biāo)定。它也能監(jiān)控與傳統(tǒng)分析技術(shù)的比較測量。
各個部件包括通訊模塊部分9、存儲單元12、系統(tǒng)顯示器10和鍵盤11都通過總線系統(tǒng)與控制器連接。通訊模塊9被制成標(biāo)準(zhǔn)模塊，以便能適應(yīng)不同的傳輸通道。也有可能執(zhí)行軟件-或硬件協(xié)議。
存儲單元12用作獲得的數(shù)據(jù)的長期存儲和當(dāng)前數(shù)據(jù)的暫時中間存儲。存儲單元12最好分為固定在系統(tǒng)內(nèi)部的存儲器和可擴(kuò)展的外部存儲器。
其它的外部存儲介質(zhì)可以裝備能更換的存儲介質(zhì)。
特定的分析程序承接與個人有關(guān)的對測量數(shù)據(jù)的分析和程序文件，例如與個人有關(guān)的參考值、歷史值和對時間值等的偏離的相互關(guān)系。分析程序還進(jìn)行例如為確定某種化學(xué)物質(zhì)濃度的計(jì)算。
附圖標(biāo)記清單1電極2單通道-模擬開關(guān)3阻抗轉(zhuǎn)換器-放大器4濾波器5信號處理器6處理器7發(fā)生器8模擬-數(shù)字-轉(zhuǎn)換器9通訊模塊10 系統(tǒng)顯示器11 鍵盤12 存儲單元
權(quán)利要求
1.用于移動或靜止地采集生物機(jī)體官能數(shù)據(jù)和新陳代謝數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，在被測試者身上存在促進(jìn)影響現(xiàn)有的自然的和人造的電、電化學(xué)和電磁場的物質(zhì)，自然的和人造的電、電化學(xué)和電磁場的變化作為物理參數(shù)通過交替地作為傳感器和作為執(zhí)行元件的在被測試者皮膚表面安放的電極被采集，測得的信號被記錄和錄入，被存儲的信號被傳給一數(shù)據(jù)處理裝置，由被測得的信號通過時間過程形成總值，這個總值被用于計(jì)算機(jī)支持的對于影響現(xiàn)有的自然和人造的電、電化學(xué)和電磁場的輸送的物質(zhì)的測定和評估。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對于自然的和人造的電、電化學(xué)和電磁場的變化的測定可以連續(xù)地進(jìn)行。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對于自然的和人造的電、電化學(xué)和電磁場的變化的測定可以不連續(xù)地進(jìn)行。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，能作為傳感器和作為執(zhí)行元件運(yùn)行的電極可以局部地作用于皮膚的重要部分。
5.按照權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，能作為傳感器和作為執(zhí)行元件運(yùn)行的電極可以整體地作用。
6.按照權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，對于自然的和人造的電、電化學(xué)和電磁場的變化的測定可以點(diǎn)狀地進(jìn)行。
7.按照權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，對于自然的和人造的電、電化學(xué)和電磁場的變化的測定可以線狀地進(jìn)行。
8.按照權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，對于自然的和人造的電、電化學(xué)和電磁場的變化的測定可以面狀地進(jìn)行。
9.按照權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，被考慮的物理參數(shù)是場強(qiáng)。
10.按照權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，被考慮的物理參數(shù)是場力線密度。
11.按照權(quán)利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，被考慮的物理參數(shù)是電位差。
12.按照權(quán)利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，被考慮的物理參數(shù)是電流強(qiáng)度。
13.按照權(quán)利要求1至12之一所述的方法，其特征在于，被考慮的物理參數(shù)是電壓。
14.按照權(quán)利要求1至13之一所述的方法，其特征在于，測得的信號用于圖示。
15.按照權(quán)利要求1至14之一所述的方法，其特征在于，平行的反射信號相應(yīng)于體溫被采集。
16.按照權(quán)利要求1至15之一所述的方法，其特征在于，平行的反射信號相應(yīng)于皮膚電阻被采集。
17.按照權(quán)利要求1至16之一所述的方法，其特征在于，平行的反射信號相應(yīng)于每單位時間通過皮膚的氣體交換被采集。
18.按照權(quán)利要求1至17之一所述的方法，其特征在于，促進(jìn)對現(xiàn)有的自然的和人造的電、電化學(xué)和電磁場產(chǎn)生影響的物質(zhì)是乳酸鹽。
19.按照權(quán)利要求1至17之一所述的方法，其特征在于，促進(jìn)影響現(xiàn)有的自然的和人造的電、電化學(xué)和電磁場的物質(zhì)是乙醇。
20.按照權(quán)利要求1至17之一所述的方法，其特征在于，促進(jìn)影響現(xiàn)有的自然的和人造的電、電化學(xué)和電磁場的物質(zhì)是膽固醇。
21.按照權(quán)利要求1至17之一所述的方法，其特征在于，促進(jìn)影響現(xiàn)有的自然的和人造的電、電化學(xué)和電磁場的物質(zhì)是硬脂酸甘油酯。
22.按照權(quán)利要求1至17之一所述的方法，其特征在于，促進(jìn)影響現(xiàn)有的自然的和人造的電、電化學(xué)和電磁場的物質(zhì)是蛋白質(zhì)。
23.按照權(quán)利要求1至17之一所述的方法，其特征在于，促進(jìn)影響現(xiàn)有的自然的和人造的電、電化學(xué)和電磁場的物質(zhì)是麻醉劑。
24.按照權(quán)利要求1至17之一所述的方法，其特征在于，促進(jìn)影響現(xiàn)有的自然的和人造的電、電化學(xué)和電磁場的物質(zhì)是血脂。
25.按照權(quán)利要求1至17之一所述的方法，其特征在于，促進(jìn)影響現(xiàn)有的自然的和人造的電、電化學(xué)和電磁場的物質(zhì)是葡萄糖。
26.按照權(quán)利要求1至17之一所述的方法，其特征在于，促進(jìn)影響現(xiàn)有的自然的和人造的電、電化學(xué)和電磁場的物質(zhì)是血糖。
27.用于實(shí)施按照權(quán)利要求1至26之一所述方法的裝置，其特征在于，在被測試者的皮膚表面上安放可作為傳感器和作為執(zhí)行元件運(yùn)行的電極(1)，這些電極與安置在運(yùn)算放大器級(3；4)前面的模擬開關(guān)裝置(2)電氣或電子地連接，在起預(yù)處理作用的阻抗-前置放大器(3)的后面連接帶有數(shù)字信號處理器(5)的模擬-數(shù)字-轉(zhuǎn)換器(8)，信號處理器(5)與對標(biāo)準(zhǔn)的和數(shù)字化的測量值進(jìn)一步處理和存儲的計(jì)算機(jī)級連在一起。
28.按照權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于，各個單元在空間上可以分開布置。
29.按照權(quán)利要求27或28之一所述的裝置，其特征在于，這些單元被設(shè)計(jì)成能無線傳輸數(shù)據(jù)。
30.按照權(quán)利要求27至29之一所述的裝置，其特征在于，這些單元被設(shè)計(jì)成通過光學(xué)通訊接口傳輸數(shù)據(jù)。
31.按照權(quán)利要求27至30之一所述的裝置，其特征在于，能作為傳感器和作為執(zhí)行元件使用的電極(1)成組布置。
32.按照權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，電極(1)被設(shè)計(jì)為成組排列成一個矩陣。
33.按照權(quán)利要求27至32之一所述的裝置，其特征在于，至少系統(tǒng)的單個單元可以植入被測試者的體內(nèi)。
34.按照權(quán)利要求27至33之一所述的裝置，其特征在于，運(yùn)算放大器級(3；4)與電極的物理特性相匹配。
35.按照權(quán)利要求27至34之一所述的裝置，其特征在于，帶有數(shù)字信號處理器(5)的模擬-數(shù)字-轉(zhuǎn)換器(8)被設(shè)計(jì)成能根據(jù)所使用的一次觸點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行標(biāo)定。
36.按照權(quán)利要求27至35之一所述的裝置，其特征在于，計(jì)算機(jī)級能進(jìn)行標(biāo)定。
37.按照權(quán)利要求27至36之一所述的裝置，其特征在于，計(jì)算機(jī)級被設(shè)計(jì)成用于適應(yīng)的刺激作用的發(fā)生器(7)并從而控制傳感器-和執(zhí)行元件運(yùn)行之間的轉(zhuǎn)換。
38.按照權(quán)利要求27至37之一所述的裝置，其特征在于，在計(jì)算機(jī)級的后面設(shè)置有顯示器(10)。
39.按照權(quán)利要求27至38之一所述的裝置，其特征在于，計(jì)算機(jī)級具有一個集成其內(nèi)的存儲單元(12)。
40.按照權(quán)利要求27至39之一所述的裝置，其特征在于，運(yùn)算放大器級(3；4)具有用于消除識別出的干擾信號的適合的濾波元件(4)。
41.按照權(quán)利要求40所述的裝置，其特征在于，適合的濾波元件(4)被設(shè)計(jì)成多級主動的。
42.按照權(quán)利要求27至41之一所述的裝置，其特征在于，計(jì)算機(jī)級與一個存儲-調(diào)節(jié)器控制地連接。
43.按照權(quán)利要求42所述的裝置，其特征在于，存儲-調(diào)節(jié)器被設(shè)置在生物機(jī)體內(nèi)部。
44.按照權(quán)利要求42所述的裝置，其特征在于，存儲-調(diào)節(jié)器被設(shè)置在生物機(jī)體外部。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于采集生物機(jī)體官能數(shù)據(jù)的方法以及用于實(shí)施這個方法的裝置。其任務(wù)是，在生物機(jī)體上能夠進(jìn)行沒有疼痛的、操作簡單的、能任意經(jīng)常地進(jìn)行的對身體值的檢查。同時確定對現(xiàn)有的自然的和人造的電、電化學(xué)和電磁場的影響和由此產(chǎn)生的變化?？梢宰鳛閭鞲衅骱妥鳛閳?zhí)行元件使用的電極采集數(shù)值，并且把這些數(shù)值傳給下游的符合目的地實(shí)施的數(shù)據(jù)采集單元。
文檔編號A61B5/053GK1518429SQ02808094
公開日2004年8月4日 申請日期2002年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月12日
發(fā)明者恩斯特·格特布呂克, 恩斯特 格特布呂克 申請人:泰克斯梅德股份公司