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Die Erfindung betrifft eine Sauerstoffsättigungsdetektionsvorrichtung zur Detektion und Signalisierung der arteriellen Sauerstoffsättigung (SaO2) bei einem menschlichen Verwender. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steigerung der körperlichen Leistungsfähigkeit eines menschlichen Anwenders.
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Eine ausreichende Versorgung mit Sauerstoff ist für Lebewesen, die aerobe Atmung zur Synthese von Adenosintriphosphat (ATP), sprich zur Energiegewinnung, nutzen, bekanntermaßen essentiell. Der Transport des Sauerstoffes zu den Mitochondrien, in denen die ATP-Synthese stattfindet, geschieht über die roten Blutkörperchen (Hämoglobin). Während des Einatem-Vorgangs werden die roten Blutkörperchen mit Sauerstoff beladen. Der Sauerstoff geht dabei eine Komplexbindung mit dem ionisierten Eisenkern des Hämoglobins ein. Als wirksamer Indikator zur Angabe, ob ausreichend Sauerstoff im Blut verfügbar ist, hat sich die arterielle Sauerstoffsättigung (SaO2) erwiesen. Die Sauerstoffsättigung ist das Verhältnis zwischen oxygeniertem Hämoglobin (mit Sauerstoff beladenem Hämoglobin) und desoxygeniertem Hämoglobin (Hämoglobin, dessen Transportplätze für Sauerstoff unbesetzt sind). Die Referenzwerte für die arterielle Sauerstoffsättigung liegen bei einem gesunden Menschen in Abhängigkeit des Alters zwischen 95 und 98%. Optimal ist ein Wert von 100%. Dieser wird jedoch in der Regel nicht erreicht, da das in der Medulla oblongata (Nachhirn) gelegene Atemzentrum die Ein- und Ausatmung unbewusst auf Basis des Kohlenstoffdioxidpartialdrucks (pCO2) und nicht auf Basis des Sauerstoffpartialdruckes (pO2) regelt Pathologische, das heißt behandlungsbedürftige, Sauerstoffsättigungen liegen in der Regel unterhalb von 90%.
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Es kann mithin zwischen einem physiologischen und einem pathologischen Bereich der Sauerstoffsättigung unterschieden werden. Im pathologischen Bereich ist in der Regel eine therapeutische Behandlung mit künstlicher Beatmung gegebenenfalls mit hochdosiertem Sauerstoff indiziert.
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Zur Ermittlung der arteriellen Sauerstoffsättigung haben sich im Stand der Technik insbesondere zwei Verfahren bewährt. Zum einen ist das invasive Verfahren der Blutgasanalyse bekannt. Hierbei wird der zu untersuchenden Person arterielles Vollblut aus einer Arterie oder arterielles Kapillarblut, insbesondere aus dem Ohrläppchen entnommen. Das Blut wird dann mittels der Lumineszenzmethode oxymetrisch analysiert. Hierbei macht man sich zu Nutze, dass das Hämoglobin in Abhängigkeit der Sauerstoffbeladung Licht unterschiedlicher Wellenlängen absorbiert bzw. reemittiert. Die Blutprobe wird hierzu in ein Lumineszenzspektrometer eingebracht.
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Nachteilig an diesem Verfahren ist insbesondere dessen Invasivität, die die Anwesenheit von Fachpersonal zur Durchführung des Verfahrens erforderlich macht. Darüber hinaus erlaubt die Blutgasanalyse lediglich eine stichprobenartige Bestimmung der Sauerstoffsättigung. Eine kontinuierliche Überwachung der Sauerstoffsättigung ist mit diesem Verfahren nicht möglich.
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Zum anderen ist aus dem Stand der Technik die sogenannte Pulsoxymetrie bekannt. Hierbei handelt es sich um ein nicht invasives Verfahren auf Basis der Lumineszenzmethode. Zur nicht invasiven Anwendung wird ein mit arteriellem Blut gut durchblutetes Körperteil mit vergleichsweise geringer Dicke, insbesondere Fingerkuppe oder Ohrläppchen mit Licht durchleuchtet. Ein entsprechendes Pulsoxymeter verfügt in der Regel über einen Clip, der auf das Ohrläppchen oder die Fingerkuppe gesteckt wird. Ein solcher Clip besteht aus zwei einander gegenüber angeordneten Schenkeln, wobei der eine Schenkel die Lichtquelle und der andere Schenkel den Lichtsensor aufnimmt. Nachteilig an diesem Verfahren ist zum einen die Beschränkung der Anwendbarkeit auf bestimmte Körperbereiche. Insbesondere die Anordnung des Klipps auf der Fingerkuppe schränkt einen normalen Gebrauch der Hand unvorteilhafter Weise ein. Ein ständiges Mitführen eines solchen Gerätes im Alltag schließt sich daher aus. Einleuchtender Weise werden Pulsoxymeter aus diesem Grunde vorwiegend im Bereich der Intensivmedizin zur Überwachung kritischer Patienten eingesetzt.
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Beiden Verfahren wohnt ferner der Nachteil inne, dass es für den jeweiligen Verwender, der seine Sauerstoffsättigung messen möchte, nicht möglich ist, dies ohne Unterstützung von geschultem Personal durchzuführen, da die Ausgabewerte der jeweiligen Vorrichtungen zur Durchführung der jeweiligen Verfahren für den Laien nicht einsichtig sind. Es besteht folglich ein vitales Interesse an der Entwicklung alternativer Verfahren und Vorrichtungen zur Messung der Sauerstoffsättigung beim Menschen, welche der jeweilige Verwender autonom, ohne auf die Anwesenheit von geschultem Pflegepersonal angewiesen zu sein benutzen beziehungsweise durchführen kann.
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Ferner ist aus der Veröffentlichung Sensors and Actuators B 117 (2006) 308–313 eine Vorrichtung zur Detektion einer lokalen Sauerstoffunterversorgung im menschlichen Gewebe infolge von pathologischen Zuständen bekannt. Hierbei werden entweder die Laktatkonzentration oder der PH-Wert in künstlichem Schweiß bestimmt.
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Aus der
DE 10 2009 003 416 A1 ist eine Fitnessarmbanduhr zur Detektion und Signalisierung der Herzfrequenz bekannt.
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Aus der
US 2002/0087057 A1 ist eine Vorrichtung zur Detektion und Signalisierung von lokalen Durchblutungsstörungen bekannt. Hierbei wird der PH-Wert in der Mundschleimhaut gemessen und mit einer Sauerstoffunterversorgung des Gewebes korreliert.
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Die
WO 2014/025430 A2 beschreibt eine mit der Haut des Verwenders kontaktierbare Vorrichtung zur Messung von Messgrößen des menschlichen Schweißes. Gemessen werden insbesondere der PH-Wert und die Laktatkonzentration im Schweiß. Die gemessene Laktatkonzentration im Schweiß wird anschließend mit der Laktatkonzentration im Blut korreliert, welche Rückschlüsse auf die körperliche Leistungsfähigkeit des Verwenders zulässt.
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Aus der Veröffentlichung ANAL.CHIM.2013, 85, 6553–6560 ist ein elektrochemischer Tattoobiosensor zur non-invasiven Echtzeitüberwachung der Laktatkonzentration in menschlichem Schweiß bekannt. Durch die Messung der Laktatkonzentration können Rückschlüsse auf den Status der Sauerstoffversorgung von menschlichem Gewebe gezogen werden.
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Gleichfalls ist aus der Veröffentlichung Analyst, 2013, 138, 123 ein potenziometrischer ionenselektiver Sensor zur epidermalen Überwachung des PH-Wertes beim menschlichen Verwender bekannt.
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Wie der vorgenannte Stand der Technik deutlich macht, können bis zum heutigen Tage lediglich lokale Sauerstoffunterversorgungen im menschlichen Gewebe in non-invasiven Verfahren detektiert und bestimmt werden. Eine non-invasive Vorrichtung oder Methode zur Ermittlung der arteriellen Sauerstoffsättigung ist hingegen nicht bekannt.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, bei denen die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Sauerstoffsättigungsdetektionsvorrichtung zur Detektion und Signalisierung der arteriellen Sauerstoffsättigung (SaO2) beim menschlichen Verwender gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt in vorteilhafter Weise die Bestimmung der Sauerstoffsättigung aus einer mit ihr korrelierenden sekundären Messgröße im menschlichen Schweiß. Die invasive Gewinnung einer im Stand der Technik benötigten Blutprobe bei der Blutgasanalyse ist hiermit nicht länger nötig. Gleichfalls ist es nicht erforderlich, die erfindungsgemäße Transpirationssensoreinheit an einer Stelle des Körpers anzubringen, die eine vollständige Durchleuchtung der Körperstelle erlaubt. Hingegen ist die Messung der Sauerstoffsättigung über den Schweiß dem Grunde nach an jeder Körperstelle möglich. Die schweißabsondernden Schweißdrüsen des menschlichen Körpers lassen sich in ekkrine Schweißdrüsen einerseits und apokrine Schweißdrüsen andererseits unterscheiden. Die ekkrinen Schweißdrüsen regulieren den Wärmehaushalt des Menschen durch den physikalischen Effekt der Verdunstungskälte. Ferner sorgt der hieraus abgegebene Schweiß für die Geschmeidigkeit der Haut und die Einstellung des richtigen pH-Werts. Insgesamt besitzt der Körper des Menschen zwischen 2 und 4 Millionen ekkrine Schweißdrüsen. Der hieraus abgesonderte Schweiß besteht aus einer wässrigen Lösung von Salzen, Laktat (Anion der Milchsäure), Aminosäuren, Harnstoff, Zucker und Ascorbinsäure. Der pH-Wert des über die ekkrinen Schweißdrüsen abgesonderten Schweißes liegt im sauren Bereich bei pH 4,5. Die apokrinen Schweißdrüsen werden auch Duftdrüsen genannt. Sie kommen insbesondere in bestimmten Hautgebieten, wie der Achselhöhle, Brustwarzen, Genital- und Perianalgegend vor. Die apokrinen Drüsen sind über Adrenorezeptoren reizgesteuert und produzieren insbesondere bei Stress, Angst, Wut und dergleichen Zuständen ein milchiges Sekret, das insbesondere Proteine und Lipide enthält. Der pH-Wert ist mit pH 7,2 annähernd neutral.
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Gemäß der Erfindung ist die Messung der Messgröße sowohl aus Schweiß aus ekkrinen als auch apokrinen Schweißdrüsen möglich. Es ist bevorzugt, die mit der Sauerstoffsättigung korrelierende Messgröße aus dem ekkrinen Schweiß zu bestimmen. Die zu messende Messgröße im menschlichen Schweiß ist hierbei vorzugsweise der pH-Wert oder die Laktatkonzentration. Im Falle einer optimalen Sauerstoffsättigung gewinnt der Körper seine Energie in Form von ATP über die oxidative Phosphorylierung. Hierbei handelt es sich um einen vergleichsweise komplexen Prozess mit einer ganzen Reihe von enzymatisch katalysierten Reaktionsstufen. Die oxidative Phosphorylierung ist demgemäß ein vergleichsweise langsamer Prozess. Zur kurzfristigen Bereitstellung von ATP ist der oxidativen Phosphorylierung im menschlichen Organismus daher die Glykolyse nebengeschaltet. Hierbei wird Glukose unabhängig von der Verfügbarkeit von Sauerstoff (anaerober Prozess) zu Milchsäure abgebaut, welche im physiologischen Zustand in Protonen und Laktat dissoziiert vorliegt. Die eigentliche ATP-Gewinnung findet in der Glykolyse im Rahmen der Milchsäuregärung statt, bei der Pyruvat (Benztraubensäure) zu Milchsäure abgebaut wird. Die Milchsäure stellt hierbei das metabolische Endprodukt der Glykolyse dar und kann vom Körper nicht weiter zur Energiegewinnung genutzt werden. Infolge dessen wird die Milchsäure teilweise über die Schweißdrüsen ausgeschieden und teilweise in der Leber unter ATP-Einsatz wieder zu Pyruvat aufgebaut, welches wieder als Edukt in der Milchsäuregärung metabolisiert werden kann. Die bei der Glykolyse erreichbare ATP-Ausbeute pro eingesetztem Glukosemolekül ist im Vergleich mit der Energieausbeute der oxidativen Phosphorylierung vergleichsweise gering. Das Gleichgewicht zwischen oxidativer Phosphorylierung und Glykolyse verschiebt sich mit sinkender Sauerstoffsättigung zur Glykolyse und bei steigender Sauerstoffsättigung zur oxidativen Phosphorylierung. Eine hohe Sauerstoffsättigung ist im Sinne der effizienten Energiegewinnung für den Menschen daher von Vorteil.
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Das von der Sauerstoffsättigung abhängende Gleichgewicht zwischen Glykolyse und oxidativer Phosphorylierung macht sich die Erfindung gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zu Nutze. Je geringer die Sauerstoffsättigung, desto größer ist der Anteil der Glykolyse an der Energiegewinnung und desto größer ist der Anteil an ausgeschiedener Milchsäure über den Schweiß. Bei einer geringen Sauerstoffsättigung ist der pH-Wert der Haut erniedrigt und die Laktatkonzentration erhöht. Vorzugsweise kann zur Bestimmung der Sauerstoffsättigung entweder der pH-Wert des Schweißes oder die Laktatkonzentration des Schweißes gemessen werden. Zu diesem Zweck verfügt die Transpirationssensoreinheit über einen pH-Wert-Sensor oder über einen Laktatsensor. Vorzugsweise können beide Messgrößen parallel bestimmt werden, um die Präzision der erhaltenen Sauerstoffsättigung zu verbessern. In diesem Fall verfügt die Transpirationssensoreinheit sowohl über einen pH-Wert-Sensor als auch einen Laktatsensor. Beide Sensoren können gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung als ionenselektiver Feldeffekttransistor ausgebildet sein. Vorzugsweise ist dieser scheibenförmig ausgebildet, so dass eine große mit der Haut des Verwenders kontaktierbare Oberfläche ausgebildet wird.
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Die Vorrichtung erlaubt erfindungsgemäß ferner die autonome Bestimmung der Sauerstoffsättigung eines Verwenders ohne die Anwesenheit von Fachpersonal. Hierzu weist die Vorrichtung erfindungsgemäß einen Datenspeicher zur datentechnisch abrufbaren Hinterlegung eines individuell auf den Verwender abgestimmten Grenzwertes für eine mit der Sauerstoffsättigung korrelierenden Messgröße des menschlichen Schweißes auf. Der Grenzwert kann hierbei beliebig gewählt werden. Er kann vorzugsweise so gewählt werden, dass eine pathologische Sauerstoffsättigung detektiert werden kann. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann er aber auch so gewählt werden, dass er einen optimierungswürdigen, aber nicht pathologischen Wert für die Sauerstoffsättigung detektierbar macht. Die Vorrichtung ist damit sowohl für den klinischen Bereich, in dem pathologische Zustände diagnostiziert und behandelt werden können, als auch für den privaten Bereich, in dem der gesunde Verwender selbsttätig seine Sauerstoffsättigung optimieren möchte, geeignet. Der Datenspeicher kann vorliegend in Form allgemein bekannter Datenspeicher ausgebildet sein. Bevorzugt ist hierbei eine Ausgestaltung als sogenannter Solid State Datenspeicher. Hierdurch kann die Vorrichtung im Allgemeinen sehr leicht und kompakt ausgebildet werden, wodurch insbesondere in Kombination mit der erfindungsgemäßen Transpirationssensoreinheit eine mobile, vorzugsweise tragbare Vorrichtung geschaffen wird, die den Verwender in seinen alltäglichen Gewohnheiten in keiner Weise einschränkt.
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Erfindungsgemäß verfügt die Vorrichtung ferner über eine Datenverarbeitungseinheit zum Vergleich der gemessenen Messgröße mit dem Grenzwert und über eine Signaleinheit zur Erzeugung eines für den Verwender wahrnehmbaren Signals bei Erreichen und/oder Unterschreiten des Grenzwertes. Hierdurch wird die Vorrichtung in Verbindung mit dem zuvor bestimmten Grenzwert für einen Verwender autonom verwendbar, da ihm, ohne über Fachwissen verfügen zu müssen, ein Unterschreiten des voreingestellten Grenzwertes signalisiert wird. Er kann dann geeignete Maßnahmen zur Optimierung seiner Sauerstoffsättigung, insbesondere bewusstes, tiefes Einatmen, einleiten. Die Datenverarbeitungseinheit verfügt hierbei vorzugsweise über eine Schnittstelle zum Datenspeicher, zur Transpirationssensoreinheit und zur Signaleinheit. Sie ist vorzugsweise als Computereinheit ausgebildet. Sie ist für den klinischen Betrieb insbesondere als stationäre Einheit ausgebildet. Die Vorrichtung an sich kann sowohl aus jeweils datentechnisch miteinander verbundenen Einzelkomponenten oder integriert ausgebildet sein. Die integrierte Lösung ist hierbei bevorzugt. Insbesondere ist es bevorzugt, die Vorrichtung als Armband, Stirnband oder Beinmanschette auszubilden. Sie kann hierdurch komfortabel unter der Kleidung getragen werden. Sie ist damit für Dritte nicht einsehbar, was insbesondere hinsichtlich der Wahrung der Privatsphäre des Verwenders von Vorteil ist. Selbstverständlich ist es möglich, die Vorrichtung optisch ansprechend zu designen, so dass sie von Dritten als Modeaccessoire wahrgenommen wird. Eine Assoziation mit einer etwaigen Krankheit des Verwenders wird somit verhindert. Im Falle einer tragbaren Ausgestaltung der Vorrichtung verfügt diese vorzugsweise über eine mobile Stromquelle. Vorzugsweise handelt es sich dabei um einen aufladbaren Akkumulator. Insbesondere bevorzugt ist hierbei ein Lithium-Ionen-Akkumulator oder ein Metall-Hydrid-Akkumulator.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verfügt die Signaleinheit über einen Lautsprecher zur Erzeugung eines akustischen Signals. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Vorrichtung unter der Kleidung getragen wird und eine direkte Einsichtnahme verhindert ist. Auch bei in ihrer Sehfähigkeit eingeschränkten Verwendern ist eine solche Ausgestaltung von Vorteil. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung verfügt die Signaleinheit über ein Leuchtmittel zur Erzeugung eines optischen Signals. Das Leuchtmittel kann hierbei insbesondere als Leuchtiode ausgebildet sein. Im Falle, dass mehrere Grenzwerte im Datenspeicher hinterlegt sind, kann es vorzugsweise vorgesehen sein, für jeden Grenzwert eine Leuchtiode in einer eigenen Farbe bereitzustellen. Alternativ oder in Verbindung mit den Leuchtmitteln kann die Signaleinheit ferner über eine Anzeigeeinrichtung verfügen. Vorzugsweise ist diese Anzeigeeinrichtung in Form eines Touch-Displays ausgebildet. Es ist hierdurch möglich, mehrere Grenzwerte unterscheidbar voneinander optisch anzuzeigen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es darüber hinaus möglich, den aktuellen Wert der Messgröße beziehungsweise der Sauerstoffsättigung anzuzeigen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verfügt die Signaleinheit über eine Vibrationseinheit zur Erzeugung eines haptischen Signals. Es ist hierbei insbesondere vorgesehen, dass die Vorrichtung als Ganzes beziehungsweise die Signaleinheit bei Erreichen und/oder Unterschreiten eines der vorgegebenen Grenzwerte in Vibration versetzt wird, welche über den Kontakt der Vorrichtung mit der Haut des Verwenders von diesem wahrgenommen wird. Dies ist insbesondere für die Fälle von Vorteil, in denen die Vorrichtung nicht einsehbar ist, weil sie insbesondere unter der Kleidung getragen wird, und ein akustisches Signal gegebenenfalls als störend empfunden wird. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Signaleinheit sowohl über einen Lautsprecher, ein Leuchtmittel, eine Anzeigeeinheit und eine Vibrationseinheit verfügen, die benutzerseitig jede für sich nach Belieben ein- und ausgeschaltet werden können.
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Die Vorrichtung als Ganzes kann in ihrer äußeren Form dem Grunde nach beliebig ausgestaltet sein. Bevorzugt ist hierbei die Ausbildung für eine mobile, insbesondere tragbare Ausgestaltung. Insbesondere kann die Vorrichtung wie bereits erwähnt als Armband, Stirnband, Beinmanschette oder dergleichen ausgebildet sein, die sämtliche Bestandteile der Vorrichtung enthält. Wesentlich ist hierbei lediglich, dass die Transpirationssensoreinheit in Kontakt mit der Haut des Verwenders steht. Es ist daher gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ebenfalls möglich, lediglich die Transpirationssensoreinheit in einem Armband oder dergleichen anzuordnen und mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung datentechnisch zu verbinden, die über eine Datenverarbeitungseinheit, einen Datenspeicher und eine Signaleinheit verfügt. Diese kann insbesondere als Smartphone oder dergleichen ausgebildet sein.
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Es kann gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, mehrere Transpirationssensoreinheiten vorzusehen, welche an unterschiedlichen Stellen des Körpers angeordnet werden, um größere Datenmengen zu sammeln und somit die Messung zu präzisieren. Vorzugsweise verfügen die Transpirationssensoreinheiten über einen Funksender, um die ermittelten Messwerte an die Datenverarbeitungseinheit zu senden. In der Datenverarbeitungseinheit werden die Messgrößen der einzelnen Transpirationssensoreinheiten gemittelt und mit dem jeweiligen Grenzwert verglichen. Die Datenverarbeitungseinheit verfügt hierbei vorzugsweise über einen Funkempfänger zum Empfangen der Messdaten. Vorzugsweise sind die Funksender beziehungsweise Empfänger als Bluetooth-Sender bzw. -Empfänger ausgebildet. Vorzugsweise können die mit einem Bluetooth-Sender ausgestatteten Transpirationssensoreinheiten hierbei über Bluetooth mit einem Bluetooth-fähigen Handy verbunden werden, welches die Datenauswertung und Signalisierung im Falle eines erreichten bzw. unterschrittenen Grenzwertes übernimmt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich sowohl für eine klinische Verwendung, in welchem Fall pathologische Sauerstoffsättigungen detektiert und angezeigt werden sollen, als auch für den privaten Bereich, in dem nicht-pathologische, aber optimierungswürdige Sauerstoffsättigungen detektiert und signalisiert werden sollen.
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Für den Fall einer solchen privaten Nutzung, in welcher lediglich nicht-pathologische Sauerstoffsättigungen detektiert werden sollen, betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zur Steigerung der körperlichen Leistungsfähigkeit eines menschlichen Anwenders, bei dem für wenigstens eine mit der Sauerstoffsättigung korrelierenden Messgröße des menschlichen Schweißes ein für den jeweiligen Anwender individueller, nicht-pathologischer Grenzwert in einem Datenspeicher hinterlegt wird, und bei dem die wenigstens eine Messgröße im Schweiß des Anwenders mittels einer Transpirationssensoreinheit gemessen und mittels eine Datenverarbeitungseinheit mit dem individuellen, nicht-pathologischen Grenzwert verglichen wird, wobei dem Anwender ein Erreichen und/oder Unterschreiten des Grenzwertes mittels einer Signaleinheit signalisiert wird.
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Wie eingangs erwähnt, liegt eine optimale Sauerstoffsättigung bei 100%. Der Anteil der energieeffizienten oxidativen Phosphorylierung an der Gesamtenergiegewinnung des Körpers erreicht hierbei sein Maximum. Im alltäglichen Bereich liegt die Sauerstoffsättigung aufgrund der kohlenstoffdioxidabhängigen Steuerung des Atemreflexes zwischen 95 und 98%. Es besteht somit regelmäßig Optimierungsbedarf hinsichtlich der Sauerstoffsättigung zur Steigerung der Energieausbeute des Körpers. Bei einer nicht optimalen Energieausbeute sinkt gleichzeitig die Leistungsfähigkeit des Körpers als Ganzes. Um dies zu verhindern wird erfindungsgemäß ein mit der Sauerstoffsättigung korrelierender Grenzwert für eine Messgröße des menschlichen Schweißes festgelegt. Vorzugsweise ist die Messgröße der pH-Wert des Schweißes oder die Laktatkonzentration im Schweiß, bevorzugt beide. Der jeweilige Grenzwert liegt vorzugsweise zwischen einem mit einer optimalen Sauerstoffsättigung von 100% und einer pathologischen Sauerstoffsättigung von 90% korrelierenden Bereich. Weiter bevorzugt liegt der Grenzwert in einem mit einer Sauerstoffsättigung zwischen 93 und 98% korrelierenden Bereich. Besonders bevorzugt liegt der Grenzwert in einem mit einer Sauerstoffsättigung zwischen 95 und 97% korrelierenden Bereich.
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Aufgrund der Tatsache, dass sich die mit der Sauerstoffsättigung korrelierenden Messgrößen im Schweiß von Mensch zu Mensch geringfügig unterscheiden, müssen die Grenzwerte zur Durchführung des Verfahrens zunächst initial bestimmt werden. Dies kann vorzugsweise im Rahmen einer ärztlichen Untersuchung erfolgen. Dieser Grenzwert wird dann erfindungsgemäß abrufbereit im Datenspeicher hinterlegt. Vorzugsweise wird der Grenzwert für einen Verwender im Ruhezustand bestimmt. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, unterschiedliche Grenzwerte für unterschiedliche Leistungsprofile zu erstellen. Je nachdem, ob sich der Verwender im Ruhezustand befindet, Sport treibt, intensiv spazieren geht, und so weiter, verändert sich der spezifische Sauerstoffverbrauch des Körpers. Damit einhergehend verändert sich in der Regel das Verhältnis zwischen oxidativer Phosphorylierung und Glykolyse, so dass sich die Beschaffenheit des Schweißes situationsabhängig verändert. Es ist daher bevorzugt vorgesehen, eine Mehrzahl von individuellen, nicht-pathologischen Grenzwerten für unterschiedliche Leistungsprofile im Datenspeicher zu hinterlegen. Der Verwender kann dann vorzugsweise ein unter einem Leistungsprofil hinterlegten Grenzwert situationsabhängig auswählen. Beispielsweise würde er im Falle, dass er joggen geht, das Leistungsprofil „Joggen” auswählen, so dass die alsdann gemessenen Messgrößen mit dem für das Leistungsprofil „Joggen” hinterlegten Grenzwert verglichen wird. In vorteilhafter Weise lässt sich so eine zuverlässige Aussage über die Sauerstoffsättigung für eine Mehrzahl von Situationen mit unterschiedlicher Schweißzusammensetzung treffen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines für den Fachmann nicht beschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
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1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1. Diese ist vorliegend in Form eines Armbandes ausgebildet. Das Armband ist elastisch ausgebildet. Es kann demgemäß insbesondere im Bereich des Handgelenks, am Unterarm, in der Ellenbogenbeuge oder am Oberarm getragen werden. Zum mobilen Betrieb der Vorrichtung verfügt diese über einen aufladbaren Lithium-Ionen-Akkumulator (nicht dargestellt).
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Die Vorrichtung verfügt ferner über einen Datenspeicher 2. Dieser ist vorliegend als Solid-State Datenspeicher ausgebildet. Im Datenspeicher wird eine Mehrzahl von Grenzwerten unter Zuordnung eines eineindeutigen Leistungsprofils abrufbereit hinterlegt. Der Verwender kann je nach Situation zwischen den verschiedenen Leistungsprofilen wählen.
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Die Vorrichtung 1 verfügt ferner über einen Transpirationssensor 3. Dieser Transpirationssensor verfügt sowohl über einen pH-Wert-Sensor als auch über einen Laktat-Sensor. Die Sensoren sind vorliegend als ionensensitive Feldeffekttransistoren ausgebildet. Die Transpirationssensoreinheit ist als Platte ausgebildet, in welche die Sensoren eingebettet sind. Die Transpirationssensoreinheit 3 ist auf der der Haut des Verwenders zugewandten Seite des Armbandes angeordnet. Die in die Transpirationssensoreinheit 3 eingebetteten Sensoren sind dabei an der der Haut zugewandten Seite der plattenförmigen Transpirationssensor-Einheit angeordnet. Im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall kontaktieren die Sensoren die Haut des Verwenders und können aus dem die Haut bedeckenden Schweißes den pH-Wert und die Laktatkonzentration bestimmen.
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Der Datenspeicher 2 und die Transpirationssensoreinheit 3 sind mit einer Datenverarbeitungseinrichtung 4 datentechnisch verbunden. In der Datenverarbeitungseinheit 4 werden die mittels der Transpirationssensoreinheit gemessenen Messgrößen mit den im Datenspeicher 2 hinterlegten jeweiligen Grenzwerten verglichen. Bei Erreichen oder Unterschreiten des jeweiligen Grenzwertes wird ein entsprechendes Signal an die Signaleinheit 5 übermittelt.
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Die Signaleinheit 5 verfügt im vorliegenden Fall über einen Lautsprecher, ein Touch-Display und eine Vibrationseinheit. Im Falle eines Signals der Datenverarbeitungseinheit 4 signalisiert die Signaleinheit 5 dem Verwender ein Erreichen beziehungsweise Unterschreiten des eingestellten Grenzwertes auf akustischem, optischem und/oder haptischem Wege. Die einzelnen Signalwege sind hierbei über das Touch-Display auswählbar. Über das Touch-Display kann ebenfalls ein Leistungsprofil aktiviert werden. Ferner können über das Display die Leistungsprofile und Grenzwerte initial im Datenspeicher 2 hinterlegt werden. Das Display ist hierbei auf der Seite des Armbands angeordnet, welche der Haut des Verwenders abgewandt ist. In vorteilhafter Weise ist so eine gute Einsichtnahme und Bedienbarkeit durch den Verwender gewährleistet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Datenspeicher
- 3
- Transpirationssensoreinheit
- 4
- Datenverarbeitungseinheit
- 5
- Signaleinheit
