DE10345282B3

DE10345282B3 - Telemetrisches Messsystem für das Ovulations-Monitoring

Info

Publication number: DE10345282B3
Application number: DE10345282A
Authority: DE
Inventors: Jens Dr. Zosel; Henry Prof. Dr. Alexander; Heiner Prof. Dr. Kaden
Original assignee: Kurt Schwabe Institut fuer Mess und Sensortechnik Ev Meinsberg
Current assignee: Vivosens Medical De GmbH
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2023-10-01

Abstract

Es wird ein telemetrisches Messsystem für das Ovulations-Monitoring bei Frauen vorgestellt, das aus einem teilflexiblen Ringpessar mit einem oder mehreren integrierten Sensoren zur Messung ovulationskennzeichnender Parameter im Scheidenkanal sowie einer Empfangseinheit besteht. Die von den Sensoren aufgezeichneten Messwerte werden in einem im Ringpessar integrierten Mikrodatenspeicher zwischengespeichert und von dort in frei wählbaren Zeitabständen von einer Empfangseinheit abgefragt. Das Ringpessar enthält neben einem Temperatursensor als weiteren Sensor einen empfindlichen Beschleunigungssensor zur Messung der physischen Aktivitäten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für das Ovulations-Monitoring nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Fortpflanzungsfähigkeit der Bevölkerung ist bekanntlich ein wichtiger Aspekt des Gesundheitswesens. Sie wird von einer Vielzahl physiologischer Faktoren sowie von physikalischen und chemischen Umweltparametern beeinflusst. Der zunehmende Einfluss von Umweltfaktoren und das Wissen über daraus resultierende Risiken führen zu einem steigenden Bedarf an Methoden, mit denen die Reproduktionsfähigkeit der Bevölkerung beurteilt werden kann, ohne die Lebensumstände von Probanden durch den Einsatz der Methoden wesentlich zu beeinträchtigen. Auf die mangelnde Verfügbarkeit von Methoden für ein Reproduktionsscreening bei Frauen wird in Reproduction Toxicology (1990), Heft 4, Seite 1-2 hingewiesen. Messverfahren, mit denen der menstruelle Zyklus und die Fertilität ohne Eingriffe in den Tagesablauf der zu untersuchenden Frauen beurteilt werden können, werden dringend benötigt.

Bisher wird der Ablauf des menstruellen Zyklus von Frauen unter normalen Umgebungsbedingungen meist anhand von sekundären Parametern dokumentiert, vornehmlich der Körperkerntemperatur. In DE 3223657 und in DE 19524966 werden Verfahren zur Temperaturmessung, Speicherung der erhaltenen Messwerte und Auswertung mit einem am Handgelenk zu tragenden Gerät beschrieben. In dem Gebrauchsmuster G 9215558.8 wird eine Vorrichtung zum Messen der Temperatur im Scheidenkanal mit telemetrischer Übertragung der Messdaten zu einem externen Speichermedium aufgeführt. Verfahren, mit denen ebenfalls die Basaltemperatur im Scheidenkanal bestimmt und über eine Kabelverbindung an einen externen Speicher übertragen wird, sind den Patentschriften EP 0667118 und DE 3211573 entnehmbar. Mit dem in DE 19943456 beschriebenen Messsystem werden die Körperkerntemperatur und andere Parameter in einem flexiblen Ringpessar kontinuierlich gemessen und telemetrisch an eine am Körper zu tragende Empfangs- und Speichereinheit gesendet.

Da der Verlauf der Basaltemperatur circadiane Schwankungen aufweist und bei einer Vielzahl von Frauen erfahrungsgemäß von anderen Faktoren wie der physischen Aktivität so beeinflusst werden kann, dass die Beurteilung des menstruellen Zyklus fehlerbehaftet ist, werden in zunehmendem Maße andere, den menstruellen Zyklus kennzeichnende, sekundäre Parameter bestimmt. Wie einem Prospekt der Fa. Unipath Diagnostics GmbH, Köln, zu entnehmen ist, werden mit einem tragbaren Kleincomputer die Konzentration des luteinisierenden Hormons (LH) im Urin gemessen und die Körperkerntemperatur aufgezeichnet, um einen Eisprung zu erkennen.

In US 5209238 wird ein Mehrfachsensor für ein Ovulations-Monitoring beschrieben, der in den Scheidenkanal eingeführt wird und Online-Messungen der LH-Konzentration und des pH-Wertes im Scheidensekret, der Dichte des Scheidensekrets und der Basaltemperatur im Scheidenkanal ermöglicht. Dieser zylinderförmige Sensor ist mit optischen und akustischen Signalgebern zur Anzeige einer Ovulation ausgestattet und kann sowohl zur Fertilitätsbehandlung als auch zur Schwangerschaftsverhütung eingesetzt werden.

In US 4753247 wird die Messung des Redoxpotentials im Scheidensekret zur Vorhersage einer Ovulation vorgeschlagen. Eine weitere Messmethode zur Erkennung einer Ovulation besteht gemäß US 4498481 in der Erfassung der elektrischen Leitfähigkeit des Scheidensekrets. In Geburtshilfe und Frauenheilkunde 57 (1997), Seite 549–554, wird eine Monitoringmethode beschrieben, die eine Ovulationserkennung auf der Grundlage des Verlaufs des endexspiratorischen CO₂-Partialdruckes ermöglicht, da der im Atemgas bestimmte CO₂-Partialdruck präovulatorisch signifikant abfällt.

Die bisher bekannten Messmethoden zur Beurteilung des menstruellen Zyklus weisen jeweils bestimmte Vor- und Nachteile hinsichtlich der Anwendbarkeit und der Aussagesicherheit auf. Messmethoden, die eine Ovulationserkennung aus der Körpertemperatur, gemessen am Arm oder in der Achselhöhle, ableiten, haben wegen des störenden Einflusses der Umgebungstemperatur eine relativ geringe Zuverlässigkeit. Durch die Messung der Körperkerntemperatur im Scheidenkanal werden diese Störungen prinzipiell vermieden. Die circadianen Schwankungen der Körperkerntemperatur können bis zu ± 0,5 °C betragen. Deshalb ist die Messung der Körperkerntemperatur zur Erkennung des ovulationsbedingten Temperaturanstiegs um etwa 0,5 °C immer am Morgen nach dem Aufwachen vorzunehmen. Langjährige Erfahrungen zeigen aber, dass bei Patientinnen mit unregelmäßigem Tagesablauf eine zuverlässige Erkennung des Basaltemperaturanstieges während der Ovulation mit dieser Messmethode nicht möglich ist.

Durch die zusätzliche Auswertung weiterer sekundärer Parameter wie LH-Konzentration, pH-Wert, Dichte und Leitfähigkeit des Scheidensekrets sowie pCO₂-Messung im Atemgas können die Sicherheit der Ovulationserkennung und die Beurteilung der Befruchtungsfähigkeit der Eizelle verbessert werden, wie aus einer Studie in Reproductive Toxicology 6 (1992), Seite 385–400, hervorgeht. Für ein breites Screening sind diese Methoden jedoch zu kostenaufwendig. Außerdem können sie in der Regel nicht durch die teilnehmenden Probandinnen selbst durchgeführt werden, so dass sie nur durch häufige Arztbesuche ermöglicht werden können.

Neben den für ein Reproduktionsscreening aufzubringenden Kosten und der erforderlichen hohen Aussagesicherheit besteht ein weiteres wichtiges Problemfeld im Vermeiden von Beeinträchtigungen der Lebensumstände der Probandinnen. Einerseits muss die körperliche Verträglichkeit der angewendeten Messmethoden gewährleistet sein, andererseits sollen der Zeitaufwand für die Messungen sowie dadurch bedingte Änderungen am Tagesablauf der Probandinnen möglichst gering gehalten werden.

Messgeräte, die in den Scheidenkanal eingeführt werden (beschrieben in US 5209238 und G 9215558.8 ) und diesen durch ihre Form und Größe verschließen, sind für einen Langzeiteinsatz ungeeignet, da der Sekretfluss im Scheidenkanal behindert wird. Auch bei einem Kurzzeiteinsatz verringern Geräte mit einem starren Gehäuse und/oder mit einem größeren Gewicht den Tragekomfort. Messmethoden, die auf diskontinuierlich ermittelte Werte im Urin oder in der Atemluft zurückgreifen, können, wenn sie von ungeschultem Personal durchgeführt werden, fehlerbehaftet sein. Ihnen haftet außerdem der Mangel an, dass die Messintervalle nicht beliebig klein gewählt werden können. Außerdem führt der umfangreiche Einsatz labordiagnostischer Methoden, der für Messungen im Urin erforderlich ist, zu erheblichen Kosten.

Bisher durchgeführte klinische Studien haben gezeigt, dass die für einen breiten Einsatz von Monitoringsystemen notwendige Patientenakzeptanz nur dann erreicht werden kann, wenn bei der Applikation der Tagesablauf nur minimal beeinflusst wird, die Datenübertragung zum behandelnden Arzt einfach und kostengünstig erfolgt und die Daten auch durch die Probandinnen selbst einsehbar sind.

Aus diesen Forderungen geht hervor, dass Monitoringsysteme, die extrakorporal von der Probandin zu tragen sind und mit Empfangs- oder Speichereinheiten arbeiten, im Allgemeinen von den Probandinnen nicht toleriert werden.

Es wurden Monitoringsysteme bekannt, die in den Vaginaltrakt der Probandin eingesetzt werden und bei denen die Messwerte der Sensoren zunächst zwischengespeichert werden.

So ist aus der WO 02/087446 ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bestimmung des weiblichen Hormonstatus bekannt, bei der eine in den Vaginaltrakt mittels eines ringförmigen Kunststoffträgers zu positionierende Sensorkapsel Sensoren zur Messung der Leitfähigkeit des Zervikalschleims, des pH-Wertes des Vaginalsekrets und der vaginalen Temperatur enthält. Der dafür vorgeschlagene Multisensor ist in einem mechanisch stabilen, hermetisch abgeschlossenen Behälter mit einer zusätzlichen schwammartigen Umhüllung untergebracht und weist deshalb einen weitaus geringeren Tragekomfort auf als ein teilflexibles Ringpessar. Außerdem ist mit diesem Vorschlag nicht sichergestellt, dass bei den geringen Schleimflüssen in der Vagina die Veränderung der Schleimparameter vor den sensitiven Flächen, die im Wesentlichen durch Diffusion erfolgt, in Echtzeit zur Detektion der Ovulation erfolgen kann. Miniaturisierte, desinfizierbare langzeitstabile Referenzelektroden, die für eine präzise Messung des pH-Wertes im vorliegenden Anwendungsfall benötigt werden, sind bisher nicht bekannt.

Weiterhin ist aus der DE 19943456 ein telemetrisches Messsystem bekannt, bei dem die Sensoren zur Messung ovulationskennzeichnender Parameter im Scheidenkanal in einem flexiblen Ringpessar eingebettet sind.

Schließlich ist in DE 3509503 ein in die Gebärmutter von größeren Säugetieren einzusetzendes Gehäuse mit einem Temperatursensor angegeben. Die in festgelegten Zeitintervallen gemessene Werte des Temperatursensors werden in einem Datenspeicher zwischengespeichert und ausgelöst durch ein externen Signal über Sende- und Empfangseinrichtungen an ein externes Gerät zur Darstellung weitergeleitet. Die Anordnung ist mit dem bereits beschriebenen Nachteil verhaftet, dass die alleinige Bestimmung der Temperatur zur Bestimmung des Ovulationszeitpunkts nicht ausreichend sicher ist. Außerdem besteht bei der für Nutztiere vorgeschlagenen Anordnung beim Einsatz für das Monitoring der Körperkerntemperatur bei Frauen die designbedingte Gefahr von Nebenwirkungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die dargelegten Mängel des Standes der Technik zu beseitigen, insbesondere eine Vorrichtung für das Ovulations-Monitoring bei Frauen so zu realisieren, dass sowohl im Einzelfall als auch bei routinemäßigen Kontrollaufgaben eine sichere Beurteilung des menstruellen Zyklus kostengünstig und ohne extern am Körper zu tragende Geräte oder Baugruppen möglich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch das im Patentanspruch 1 ausgeführte Messsystem gelöst, bei dem das Ringpessar als weiteren Sensor einen empfindlichen Beschleunigungssensor zur Messung der physischen Aktivitäten enthält.

Weitere Ausgestaltungen werden in den Ansprüchen 2 bis 5 gekennzeichnet.

Das mit Sensoren bestückte flexible Ringpessar ist mit einem integrierten Mikrodatenspeicher und einer drahtlosen Schnittstelle ausgestattet. Das Pessar zur Messung von ovulationskennzeichnenden Parametern im Scheidenkanal wird vor dem Muttermund platziert. Die Messdaten werden in größeren Zeitabständen (mindestens 24 h) zu einem externen Speichermedium übertragen, wobei eine Übertragungsphase nur wenige Minuten dauert. Parameter im Sinne dieser Erfindung sind: Körperkerntemperatur und momentane physische Aktivität. Die erfindungsgemäße Anordnung ist nicht auf diese Parameter beschränkt, sondern kann auch weitere, insbesondere chemische und biochemische Parameter betreffen, die mit Sensoren gemessen werden können.

Im Unterschied zu der in DE 19943456 beschriebenen Erfindung wird die uneingeschränkte Mobilität der Probandinnen mit der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung dadurch gewährleistet, dass die Sensorsignale über mindestens 24 h im Ringpessar zwischengespeichert und nur während kurzer Zeitabschnitte (t < 5 min), deren Zeitpunkte von der Probandin oder vom betreuenden Arzt frei gewählt bzw. vorgegeben werden können, zu einer externen Empfangseinheit übertragen werden. Die externe Empfangseinheit ist so ausgeführt, dass sie zur Signalübertragung in den Scheidenkanal eingeführt werden kann. Auf diese Weise wird die Energie der bei der Übertragung ins Gewebe eindringenden elektromagnetischen Strahlung minimiert. Außerdem können in die stabförmige Empfangseinheit Sensoren für weitere ovulationskennzeichnende Parameter wie der pH-Wert, die Leitfähigkeit oder die Konzentration bestimmter Hormone integriert werden. Diese Parameter müssen nicht kontinuierlich gemessen werden, für das Ovulationsmonitoring sind Bestimmungen in größeren Zeitabständen ausreichend. Durch die Integration dieser Sensoren ergeben sich neben dem Ovulationsmonitoring weitere Anwendungsmöglichkeiten für das Monitoringsystem, z.B. bei der Krebsbehandlung.

Alle Messwerte werden in der stabförmigen Empfangseinheit zwischengespeichert, ggf. einer Zwischenauswertung unterzogen und verschlüsselt und über eine drahtlose Schnittstelle via Internet oder Telefon an den behandelnden Arzt übertragen.

Ausführungsbeispiele
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung und anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen teilflexiblen Ringpessars mit integrierten Sensoren, Mikrodatenspeicher, drahtloser induktiver oder optischer Schnittstelle und Primärelement zur Energieversorgung.
2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen externen Empfangs- und Speichereinheit mit drahtloser Schnittstelle zur Datenübertragung vom Pessar und zum behandelnden Arzt.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel für das flexible Ringpessar 1 dargestellt, das einen Sensor 2 zur Messung der Körperkerntemperatur, einen Sensor 3 zur dreidimensionalen Messung der Beschleunigung (physische Aktivität) einen Mikrodatenspeicher 4 und eine drahtlose induktive oder optische Schnittstelle 5 enthält. Alle Baugruppen sind flüssigkeitsdicht in das flexible Ringpessar eingebettet. Die Sensoren wandeln die aktuellen Werte der Körperkerntemperatur und Körperbeschleunigung in elektrische Signale um, die im Mikrodatenspeicher als Messwerte abgelegt werden. In frei wählbaren Intervallen werden die Messwerte über die drahtlose Schnittstelle an die externe Empfangseinheit übertragen.
Das flexible Ringpessar ist durch eine äußere Hülle 6 aus einem körperverträglichen Silikonkautschuk und einen inneren Ringkern 7 gekennzeichnet, der aus einem Elastomer gefertigt wird, das eine sehr geringe Wasserdampfdurchlässigkeit aufweist. Die Sensoren, der Mikrodatenspeicher und die Schnittstelle werden in den Ringkern 7 eingebettet. Das Ringpessar enthält weiterhin eine Primär- oder Sekundärzelle 8 zur Spannungsversorgung der Sensoren und des Mikrodatenspeichers. Bei Einsatz einer Sekundärzelle ist eine externe drahtlose Wiederaufladung der Spannungsversorgung des Pessars über die induktive Schnittstelle möglich. Alle Verbindungsleitungen 9 sind flexibel ausgeführt, so dass das Ringpessar beim Einsetzen in den Scheidenkanal ohne Schaden zu nehmen zusammengedrückt werden kann.
2 zeigt die externe stabförmige Empfangseinheit 10 des Monitoringsystems. Sie wird von der Probandin zur Übertragung der Messwerte vom Pessar über einen Zeitraum von weniger als 5 min in den Scheidenkanal eingeführt. Die Empfangseinheit enthält die Gegenseite der induktiven oder optischen Schnittstelle 11 zum drahtlosen Empfang der digitalen Messwerte, die in einen Zwischenspeicher 12 geschrieben werden. Die Empfangseinheit 10 enthält weiterhin Sensoren zur Messung des pH-Wertes 13 und ovulationskennzeichnender Hormonkonzentrationen 14. Die Ansteuerung dieser Sensoren und die Auswertung dieser Signale erfolgt mit einem Mikroprozessor 15. Die Speicherung erfolgt ebenfalls im Zwischenspeicher 12. Durch die Schnittstelle 11 werden die Daten in beliebigen Zeitabständen ausgelesen und durch bestehende Kommunikationsnetze dem behandelnden Arzt zur Verfügung gestellt. Die Empfangseinheit enthält weiterhin induktiv aufladbare Sekundärzellen 16 zur Energieversorgung der Sensoren, des Mikroprozessors und des Zwischenspeichers. Das Gehäuse der Empfangseinheit ist so ausgeführt, dass eine einfache Bedienung und leichte Reinigung durch die Probandin möglich ist.
Durch die kontinuierliche Messung der Körperkerntemperatur und die Messung der physikalischen Aktivitäten mit einem Beschleunigungssensor über einen längeren Zeitraum ist die Erkennung bevorstehender Ovulationen und die Beurteilung der Fertilität von Frauen über einen langen Zeitraum mit bislang nicht erreichbarer Sicherheit möglich. Die gleichzeitige ebenfalls kontinuierliche Messung der körperlichen Aktivität ermöglicht die automatische Korrelation mit den Temperaturwerten und damit die Korrektur dieser Werte in Phasen intensiver physischer Aktivität.
Das flexible Ringpessar mit dem eingebetteten Temperatursensor oder mit mehreren Sensoren kann unproblematisch in den Scheidenkanal eingesetzt und über einen Zeitraum von mehr als 100 Tagen zur Messung verwendet werden. Aus dem Einsatz bereits üblicher flexibler Ringpessare zur Hormondosierung ist bekannt, dass diese keine Beeinträchtigung der Lebensführung der Trägerin bedingen und eine ausgezeichnete Langzeitverträglichkeit aufweisen. Durch die Zwischenspeicherung der Werte im Mikrospeicher des Pessars ist eine ständige telemetrische Übertragung der sensorisch ermittelten Werte nach außen im Gegensatz zu der in DE 19943456 nicht mehr notwendig. Die Probandin kann ohne am Körper zu tragende Baugruppen ihrem gewohnten Tagesablauf nachgehen. Ein weiterer Vorteil des Systems besteht darin, dass die Einwirkung elektromagnetischer Strahlung in das Gewebe um den Messort auf ein Minimum reduziert wird.
Die schnelle Übertragung auf eine stabförmige, in den Scheidenkanal einzuführende Empfangseinheit ermöglicht weiterhin die Bestimmung zusätzlicher für die Beurteilung der Fertilität und der Gesundheit wichtiger Parameter im Scheidensekret. Damit wird ein Zusatznutzen des Monitoringsystems erzielt.
Eine programmgeführte, automatisierte Auslesung der gespeicherten Signale aus der Empfangseinheit führt zu einer hohen Bedienungssicherheit, so dass die Daten von jeder Anwenderin ohne Arztbesuch ausgelesen und weitergeleitet werden können.

1: flexibles Ringpessar
2: Sensor zur Messung der Körperkerntemperatur
3: Sensor zur dreidimensionalen Messung der Beschleunigung
4: Mikrodatenspeicher mit Analog-Digital-Wandler zur Zwischenspeicherung der Messwerte
5: induktive oder optische Schnittstelle zur Datenübertragung
6: Verkapselung des Ringpessars mit einem biokompatiblen Silikonelastomer
7: innerer flexibler Kern aus einem wasserdampfabweisenden Elastomer
8: Primär- oder Sekundärzelle zur Spannungsversorgung des Mikrodatenspeichers und der Sensoren
9: flexible Verbindungsleitungen
10: externe Empfangseinheit
11: Gegenseite der drahtlosen optischen oder induktiven Schnittstelle
12: Zwischenspeicher
13: pH-Sensor
14: Hormonsensor
15: Mikroprozessor
16: Sekundärzellen zur Energieversorgung der Empfangseinheit

Claims

Telemetrisches Messsystem für das Ovulations-Monitoring bei Frauen, bestehend aus – einem teilflexiblen, zur Anordnung im Scheidenkanal vorgesehenen Ringpessar mit einem oder mehreren integrierten Sensoren zur Messung ovulationskennzeichnender Parameter, wobei einer der Sensoren ein Temperatursensor ist, einem im Ringpessar enthaltenen Mikrodatenspeicher zur Zwischenspeicherung der von den Sensoren aufgezeichneten Messwerte, – einer Schnittstelle zur drahtlosen Übertragung der im Mikrodatenspeicher abgelegten Messwerte, sowie – einer Empfangseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringpessar als weiteren Sensor einen empfindlichen Beschleunigungssensor zur Messung der physischen Aktivität enthält.
Telemetrisches Messsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der im Pessar integrierte Mikrodatenspeicher eine Messdauer von mehr als 20 h ohne Übertragung zur externen Empfangseinheit zulässt.
Telemetrisches Messsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Empfangseinheit so ausgebildet ist, dass sie zur drahtlosen Übertragung der Messdaten nur kurzzeitig in der Nähe des Körpers oder im Scheidenkanal positioniert wird.
Telemetrisches Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Empfangseinheit Sensoren zur Messung chemischer und biochemischer Parameter im Scheidensekret, insbesondere zur Messung des pH-Wertes, der Leitfähigkeit und der Konzentration des luteinisierenden Hormons (LH), enthält.
Telemetrisches Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Empfangseinheit einen Zwischenspeicher und Mikroprozessor zur Auswertung der Messwerte und zur Datenübertragung an den behandelnden Arzt enthält.