(57)【要約】本発明は、生体の機能データを検出するための方法と、この方法を実施するための装置に関する。課題は、生体において、痛みを感じることがなく、簡単に取り扱い操作可能で、そして任意の頻度で実施可能である、身体値のチェックを可能にすることである。その際、既存の自然および人工の電気的、電気化学的および電気磁気的な場の影響と、それから生じる変化が測定される。センサとしておよびアクチュエータとして交互に使用される電極は値を検出し、後続の合目的に形成されたデータ検出ユニットに伝送する。
2004527300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の機能データと代謝データを移動式または定置式に検出するための方法において、既存の自然および人工の電気的、電気化学的および電気磁気的な場の影響を助長する物質が被検査者内にあり、自然および人工の電気的、電気化学的および電気磁気的な場の変化が、センサとしておよびアクチュエータとして交互に運転されかつ被検査者の皮膚表面に関連づけられる電極によって、物理的なパラメータとして検出され、検出された信号が検知および記録され、記憶された信号がデータ処理装置に供給され、検出された信号から時間変化に関して合計値が求められ、この合計値が、既存の自然および人工の電気的、電気化学的および電気磁気的な場の影響を助長する物質のコンピュータ支援検出および評価のために供給されることを特徴とする方法。
【請求項２】
自然および人工の電気的、電気化学的および電気磁気的な場の変化の検出が連続的に行われることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
自然および人工の電気的、電気化学的および電気磁気的な場の変化の検出が不連続的に行われることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項４】
センサとしておよびアクチュエータとして運転可能な電極の作用が、関連する皮膚部分に局部的に行われることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
センサとしておよびアクチュエータとして運転可能な電極の作用が包括的に行われることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
自然および人工の電気的、電気化学的および電気磁気的な場の変化の検出が点状に行われることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
自然および人工の電気的、電気化学的および電気磁気的な場の変化の検出が線状に行われることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
自然および人工の電気的、電気化学的および電気磁気的な場の変化の検出が面状に行われることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
考慮される物理的なパラメータが場の強さであることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
考慮される物理的なパラメータが場の線の密度であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１１】
考慮される物理的なパラメータが電位差であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１２】
考慮される物理的なパラメータが電流であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１３】
考慮される物理的なパラメータが電圧であることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１４】
検出された信号がグラフ図示のために供給されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１５】
体の温度に適した平行に反射する信号が検出されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１６】
皮膚の抵抗に適した平行に反射する信号が検出されることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１７】
単位時間あたりの被覆を通過するガス交換に適した平行に反射する信号が検出されることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１８】
既存の自然および人工の電気的、電気化学的および電気磁気的な場の影響を助長する物質が乳酸塩であることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１９】
既存の自然および人工の電気的、電気化学的および電気磁気的な場の影響を助長する物質がアルコールであることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項２０】
既存の自然および人工の電気的、電気化学的および電気磁気的な場の影響を助長する物質がコレストロールであることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項２１】
既存の自然および人工の電気的、電気化学的および電気磁気的な場の影響を助長する物質が脂肪であることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項２２】
既存の自然および人工の電気的、電気化学的および電気磁気的な場の影響を助長する物質がタンパク質であることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項２３】
既存の自然および人工の電気的、電気化学的および電気磁気的な場の影響を助長する物質が麻薬であることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項２４】
既存の自然および人工の電気的、電気化学的および電気磁気的な場の影響を助長する物質が血中脂質であることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項２５】
既存の自然および人工の電気的、電気化学的および電気磁気的な場の影響を助長する物質がブドウ糖であることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項２６】
既存の自然および人工の電気的、電気化学的および電気磁気的な場の影響を助長する物質が血糖であることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項２７】
請求項１〜２６のいずれか一つに記載の方法を実施するための装置において、被検査者の皮膚表面に関連して、センサとしておよびアクチュエータとして運転可能な電極（１）が配置され、この電極が演算増幅器段（３；４）の手前に配置されたアナログ式切換え装置（２）に電気的／電子的に接続され、処理のために役立つインピーダンス前置増幅器（３）の後に、デジタル信号プロセッサ（５）を備えたアナログ−デジタル−変換器（８）が接続配置され、このアナログ−デジタル−変換器が正規化およびデジタル化された測定値を更に処理および記憶するコンピュータ段に相互接続されていることを特徴とする装置。
【請求項２８】
個々のユニットが空間的に分離されて配置されていることを特徴とする、請求項２７記載の装置。
【請求項２９】
ユニットがデータを無線で伝送するように形成されていることを特徴とする、請求項２７または２８記載の装置。
【請求項３０】
ユニットが光学式通信インターフェースを経てデータを伝送するように形成されていることを特徴とする、請求項２７〜２９のいずれか一つに記載の装置。
【請求項３１】
センサとしておよびアクチュエータとして運転可能な電極（１）がグループをなして配置されていることを特徴とする、請求項２７〜３０のいずれか一つに記載の装置。
【請求項３２】
電極（１）がグループをなしてマトリックス内に配置されるように形成されていることを特徴とする、請求項３１記載の装置。
【請求項３３】
システムの少なくとも個々のユニットが被検査者の体に植え込まれていることを特徴とする、請求項２７〜３２のいずれか一つに記載の装置。
【請求項３４】
演算増幅器段（３；４）が電極の物理的な特性に適合していることを特徴とする、請求項２７〜３３のいずれか一つに記載の装置。
【請求項３５】
デジタル信号プロセッサ（５）を備えたアナログデジタル変換器（８）が、使用される一次接触部の数に従ってスケーリング可能に形成されていることを特徴とする、請求項２７〜３４のいずれか一つに記載の装置。
【請求項３６】
コンピュータ段がスケーリング可能に形成されていることを特徴とする、請求項２７〜３５のいずれか一つに記載の装置。
【請求項３７】
コンピュータ段が適応刺激に役立つ発生器（７）と、センサ運転とアクチュエータ運転の切換えを制御するように形成されていることを特徴とする、請求項２７〜３６のいずれか一つに記載の装置。
【請求項３８】
コンピュータ段の後にディスプレイ（１０）が接続配置されていることを特徴とする、請求項２７〜３７のいずれか一つに記載の装置。
【請求項３９】
コンピュータ段がそれに統合された記憶ユニット（１２）を備えていることを特徴とする、請求項２７〜３８のいずれか一つに記載の装置。
【請求項４０】
演算増幅器段（３；４）が検出されたノイズ信号を除去するための適応フィルタ要素（４）を備えていることを特徴とする、請求項２７〜３９のいずれか一つに記載の装置。
【請求項４１】
適当フィルタ要素（４）が多段式に能動フィルタ要素として形成されていることを特徴とする、請求項４０記載の装置。
【請求項４２】
コンピュータ段が補給レギュレータに制御接続されていることを特徴とする、請求項２７〜４１のいずれか一つに記載の装置。
【請求項４３】
補給レギュレータが生体内に配置されていることを特徴とする、請求項４２記載の装置。
【請求項４４】
補給レギュレータが生体の外に配置されていることを特徴とする、請求項４２記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の機能データと代謝データを移動式または定置式に検出するための方法と、この方法を実施するための合目的に形成された装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定技術が全般的に採血しなければならない患者の血液の間接的な評価に関する、多数の装置が知られている。取り扱い操作と評価は苦痛で面倒であり、そして特別な精度で毎日何度も行わなければならない。職業生活や年老いた患者の場合、この処理はしばしば非常に困難である。この理由から、検査がしばしば少なすぎる頻度であるいは間違って実施されるので、結果は観察する医師にとってしばしば不充分である。同様に可搬式の測定機器、特に特許文献１と２記載の測定機器が知られている。この場合、少なくとも１つの物質の濃度の測定が、光学式測定機器と評価回路によって行われる。更に、糖濃度を測定するための方法が例えば特許文献３によって知られている。この場合、糖分の存在を妨害する異物が、膜を手前に配置した測定電極を備えた電気触媒的な糖分センサによって検出される。その際、測定電極は反応電位と測定電位に制御され、測定時間中に流れる電流が測定信号として評価される。そのために、この発明では、反応電位の後で測定電位の前に短時間第３の電位が測定電極に加えられる。この第３の電位は測定電位よりも低い。
【０００３】
更に、血液内の物質の経皮的な無血の濃度測定が例えば特許文献４によって知られている。この場合、乳酸塩、ブドウ糖、コレストロール、血糖、アルコール、麻薬等のような、患者の血液中の測定すべき物質が
ａ）物質の量と供与された体の部位の水の量とに対応し、分光分析方法によって生じる信号によって測定され、
ｂ）物質量と水の量の信号値の比を求めることによって水中の濃度が検出され、そして
ｃ）これから、血液濃度が計算される。
【０００４】
更に、人の体の中の物質を旋光分析するための方法と装置が例えば特許文献５によって知られている。この場合、線形に偏光された光を照射した体の血液供給領域から出る散乱光が分析され、このようにして検出された偏光の旋回角度と血糖濃度との相関関係から、現在の血糖値が求められる。
【０００５】
従って、公知の多数のすべての解決策の共通する欠点は、患者から採血しなければならない血液の間接的な評価である。同様に、従来の観血的な測定方法の操作は、正確に定められた時間中の正確な処理を前提とする。これは所定の障害者または年寄りには達成不可能である。従来から知られていて使用されるすべての機器の重要な他の欠点は、不充分なデータ検出と、患者側での（手動の）アーカイビングである。不足しているデータ記録のほかに、しばしば結果が“節約される”ということは別として、“紙”は、時間がかかり、医師のためのソフトウェアが不足しているので詳細な静的評価のための資料として適していない。
【特許文献１】
独国特許第１９６３９２２４号公報
【特許文献２】
独国特許第１９６３９２２８号公報
【特許文献３】
独国特許第３２２８５５１号公報
【特許文献４】
独国特許第１９５１８５１１号公報
【特許文献４】
独国特許第１９５１９０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、生体において、痛みを感じることがなく、簡単に取り扱い操作可能であり、そして任意の頻度で行うことができる身体値の自己チェックを可能にすると共に、個別的にデータが検出される、方法と装置を開発することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、非観血（非侵入）的な方法で、身体機能データと代謝データを移動検出または定置検出するための方法と装置を提案することによって解決される。この方法と装置の場合、先ず最初に、既存の自然および人工の電気的、電気化学的および電気磁気的な場の影響を助長（促進）する物質が被検査者の体内にある。本発明では、この物質は乳酸塩、アルコール、コレストロール、脂肪（ステアリン）、タンパク質、麻薬（薬）、血中脂質、血糖またはブドウ糖である。
【０００８】
センサとしておよびアクチュエータとして交互に運転可能な電極が、被検査者の皮膚表面上にまたは皮膚表面の近くまたは皮膚の表面内に植え込まれて取付けられている。この電極は発生し反射した信号を検知し、この信号を記録する。この記憶された信号は後続のデータ処理装置に供給される。検出された信号から時間にわたって合計値が求められる。この合計値は基準値に割り当てられ、この基準値と共に規定に従って表示される。それによって、比較が可能である。表示はディスプレイで行うことができるが、記録装置を介して行うこともできる。この場合、両装置は検出された値を出力するための印刷機に接続可能である。同様に、検出され調整された値はデータ記憶システムに供給可能であり、それによって比較のために供され、必要時に呼び出すことができる。
【０００９】
被検査者の判定のための信号は連続的または非連続的に得ることができる。
【００１０】
既存の自然および人工の電気的、電気化学的および電気磁気的な場は物理的なパラメータである。重要な物理的パラメータとして場の強度（電界強度、磁界の強さ等）を用いることができる。同様に、場の線の密度（電束密度）、電位差、電流、電圧または組み合わせた少なくとも２つのパラメータを検知することができる。特に、記憶や文書化のために、体温、皮膚抵抗および皮膚を通しての単位時間あたりのガス交換が重要である。
【００１１】
被検査者の特に重要な体の部分を指示して、重要な皮膚部分への作用を包括的または局部的および集中させて行うことができる。先ず最初に、検出を点状、線状または面状に行うことができる。更に、配置を例えばマトリックスの形で重要な皮膚部分に適合させることができる。同様に、少なくとも電極を被検査者の体に埋め込むことができる。電極を常に被検査者の体の外側に配置する必要はない。
【００１２】
本発明による方法を実施するための本発明による装置は、センサとしておよびアクチュエータとして運転可能な電極を備えている。この電極は被検査者の皮膚表面に関連して配置されている。この電極は演算増幅器段の手前に配置されたアナログ式切換え装置に電気的／電子的に接続されている。演算増幅器段はフィルタを備えたインピーダンス前置増幅器からなっている。調整のために役立つインピーダンス前置増幅器の後に、デジタル信号プロセッサを備えたアナログ−デジタル−変換器が接続配置されている。このアナログ−デジタル−変換器は正規化およびデジタル化された測定値を更に処理および記憶するコンピュータ段に相互接続されている。従って、コンピュータ段は好ましくは同様に、統合されたメモリモジュールを備えることができる。
【００１３】
本発明による装置の個々のユニットが空間的に分離されて配置されている場合、装置はこのユニット間で無線でデータを伝送するように形成可能である。同様に、ユニットは光学式通信インターフェースを経てデータを伝送するように形成可能である。
【００１４】
演算増幅器段は電極の物理的な特性に適合している。同様に、本発明による有利な変形では、デジタル信号プロセッサを備えたアナログデジタル変換器が使用される一次接触部の数に相応してスケーリング可能に形成されている。好ましくは、コンピュータ段がスケーリング可能に形成されている。
【００１５】
本発明の有利な他の変形では、コンピュータ段が適応刺激に役立つ発生器と、センサ運転とアクチュエータ運転の切換えを制御するように形成されている。
【００１６】
好ましくは、コンピュータ段の後にディスプレイが接続配置されている。それによって、得られたグラフを解釈に用いることができる。同様に、コンピュータ段の後に、補給レギュレータがコンピュータ段を制御するように配置されている。
【００１７】
ノイズ信号を除去するために、演算増幅器段は適応フィルタ要素を備えている。それによって、検出されたノイズ信号を除去することができる。
【００１８】
少なくとも個々の構成ユニットを生体に植え込むことができる。充分に小型化される場合には、同様にユニット全体を生体内に配置することができる。
【００１９】
本発明による方法の開発と本発明による装置の使用の出発点は、生体内で検出可能な自然の人間特有の場が存在することであった。同様に、血液内の所定の物質の相関可能な作用が、自然の人間特有の場の異常として測定可能である。それによって、本発明による方法と本発明による装置の完全な非観血的な使用は有利である。
【００２０】
従って、非観血的な方法によって、生体の値の連続的なチェックが非常に簡単になる。同様に、治療中、体の値を連続的に安定して調節することができる。
【００２１】
同様に、血中物質、血中アルコール、ブドウ糖、筋肉効果、皮膚抵抗、皮膚輸血、溶融位置および類似の値の変化のような物質変化現象を判定するための身体の値を、外見上健康な生物から得ることできる。
【００２２】
すべてのデータは個人について記憶され、分析され、可視化され、そして例えば物質等の濃度のような物理的データおよびその作用を、毎日、週毎および／または任意の時間毎に示し、他のデータシステムに遠隔伝送することができる。
【００２３】
検出されたデータとそれに伴うエラーを収集するに紙のコストが高くつくという、普通の方法の欠点は、コンピュータ支援のデータ検出と、更に処理する専門家等へのデータの伝送によって除去される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、方法と装置の実施の形態に基づいて本発明を詳しく説明する。
【００２５】
被検査者の身体の表面には、導電性材料からなる１．．．ｎの或る数の電極１が取付けられている。導電性材料としては、身体親和性のすべての貴金属（金、銀、白金）または導電性合成樹脂またはセラミックスを使用することができる。電極の支持材料としては、合成樹脂または繊維製品のようなすべての絶縁物質を使用することができる。例えば６個の電極が小型化されて導電性ゴム内に埋め込まれ、このゴムは更にその保持のために膨張可能なポリマーによって取り囲まれ、被検査者の身体に適合している。
【００２６】
支持材料上には同時に電子部品が一緒に配置されている。支持材料は同様に、被検査者の身体に固定するために役立つ。
【００２７】
電極１はセンサとしておよびアクチュエータとして作用するように形成されている。
【００２８】
後続の構成ユニットは信号処理（調整）装置（Ａ）である。ここで、各々の電極１のために、単チャンネルアナログスイッチ２とインピーダンス変換器前置増幅器３とフィルタ４とからなる構造体が設けられている。この単チャンネルアナログスイッチとインピーダンス変換器前置増幅器とフィルタは一緒に、演算増幅器段をユニットとして形成する。
【００２９】
電極１がセンサとして使用されると、センサ信号はインピーダンス変換器前置増幅器３に供給される。後続配置されたフィルタ４は２つの機能を発揮する。すなわち、先ず最初に、誘起された環境の場によるノイズを抑制し、更にデータ変換のために更に伝送される信号を制限する。フィルタ４は例えば多段式能動フィルタとして形成されている。フィルタパラメータはデジタル式信号プロセッサ５とプロセッサ６によって適応および調和させられる。それによって、再処理のために適したアナログ信号が供される。
【００３０】
電極１がアクチュエータとして使用されると、電極は単チャンネルアナログスイッチ２を介して発生器（ジェネレータ）７に接続される。
【００３１】
構成ユニットＣではデータ変換が行われる。ここでは信号プロセッサ５に接続されたデータ変換段８に、複数の電極１の使用を可能にするスケーリング可能なインターフェースが統合されている。それによって、電極１はデータ変換段８で単一要素としてあるいはマトリックスとして使用可能である。制御はプロセッサ６によって行われる。
【００３２】
スケーリング可能なインターフェースの後には、高分解能の高速アナログデジタル変換器８が接続されている。このアナログデジタル変換器は信号処理インターフェースを備えている。アナログデジタル変換器８は信号プロセッサ５によって直接制御され、信号プロセッサ５のデータ源としての働きをする。
【００３３】
信号プロセッサ５では、ノイズ信号を検出して除去することにより、入力データストリームが予備処理される。同様に、適応フィルタのためのパラメータが決定される。
【００３４】
すべての出力データはバスシステムを経て後続のプロセッサ段に伝送される。プロセッサ６はコントロールバスを介して信号プロセッサ５を制御する。
【００３５】
この構成ユニットに含まれる発生器７は同様に、このバスシステム（データバスとコントロールバス）を介して制御される。記憶された複数の信号変化（信号波形）を有効にすることができる。強さと周波数は発生器７のための他のパラメータである。新しい信号変化が合成されると、この信号波形はユーザ特有のものとして記憶することが可能である。
【００３６】
構成ユニットＤはいわゆるコントローラセグメントである。コントローラはシステムの中央の制御エンティティとしての働きをする。コントローラはすべてのシステム機能を監視し、周期的な自己診断を行い、全体システムのオンライン較正を行う。コントローラは同様に、化学的（古典的）分析技術によって比較測定を監視することができる。
【００３７】
構成要素である通信モジュール９と記憶ユニット１２とシステムディスプレイ１０とキーボード１１は、バスシステムを介してコントローラに接続されている。通信モジュール９はモジュール式に形成され、それによっていろいろな通信路に適合可能である。同様に、ソトウェアプロトコルまたはハードウェアプロトコルを実装することできる。
【００３８】
記憶ユニット１２は得られたデータを長期間記憶し、現在のデータを一時的に記憶する働きをする。記憶ユニット１２は好ましくはシステムに実装された固定メモリと、拡張可能な外部メモリに分割されている。
【００３９】
他の外部の記憶媒体は交換可能な記憶媒体を備えることができる。
【００４０】
特有の評価プログラムは例えば個人的な基準値、履歴値およびその時点の値からの偏差等との相関関係のようなプログラムステップと測定データの個人的な分析を行う。更に、評価プログラムは例えば所定の化学的物質の濃度を検出するために計算を行う。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明による方法を適用するときの測定手順の基本的な原理を示す図である。
【図２】人の身体上の有利なセンサ位置を示す図である。
【図３】本発明に従って構成された装置の原理的な回路図である。
【符号の説明】
【００４２】
１                  電極
２                  単チャンネルアナログスイッチ
３                  インピーダンス前置増幅器
４                  フィルタ
５                  信号プロセッサ
６                  プロセッサ
７                  発生器
８                  アナログデジタル変換器
９                  通信モジュール
１０                システムディスプレイ
１１                キーボード
１２                記憶ユニット
【図１】
2004527300.tif 000003
【図２】
2004527300.tif 000004
【国際公開パンフレット】
2004527300.tif 000005
2004527300.tif 000006
2004527300.tif 000007
2004527300.tif 000008
2004527300.tif 000009
2004527300.tif 000010
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2004527300.tif 000012
2004527300.tif 000013
2004527300.tif 000014
2004527300.tif 000015
2004527300.tif 000016
2004527300.tif 000017
2004527300.tif 000018
2004527300.tif 000019
2004527300.tif 000020
2004527300.tif 000021
2004527300.tif 000022
2004527300.tif 000023
2004527300.tif 000024
2004527300.tif 000025
2004527300.tif 000026
2004527300.tif 000027
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004527300.tif 000028
2004527300.tif 000029
【国際調査報告】
2004527300.tif 000030
2004527300.tif 000031
2004527300.tif 000032
2004527300.tif 000033
2004527300.tif 000034
2004527300.tif 000035