DE112012002765T5

DE112012002765T5 - Wassereinlagerungsüberwachung

Info

Publication number: DE112012002765T5
Application number: DE112012002765.5T
Authority: DE
Inventors: Daniel Gelbart; Samuel Victor Lichtenstein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-18
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2014-04-17
Also published as: GB2507698A; GB201402857D0; US20130023751A1; WO2013010276A1

Abstract

Der Wassergehalt von Gewebe wird gemessen durch Platzieren eines Teils des Körpers, wie eines Arms oder einer Fessel, zwischen zwei kapazitiven Elektroden, und durch Berechnen des Wassergehalts auf der Grundlage von dielektrischen Eigenschaften des Gewebes. Eine Beispielvorrichtung ist wie ein Armband oder ein gelenkiger Clip geformt. Bei Platzierung auf dem Körperteil wird die Gelenkposition gemessen, um den Messwert hinsichtlich der Gewebedicke zu normalisieren. Die Vorrichtung kann den Benutzer bezüglich der Wassereinlagerung alarmieren, und kann ebenso einen Mediziner direkt über eine drahtlose Anbindung kontaktieren. Ein weiteres Ausführungsbeispiel verwendet Ultraschall, um den Wassergehalt des Gewebes zu messen. Die Vorrichtung kann eine Anwendung bei der Überwachung von Befunden finden, die zu einem Herzfehler führen können.

Description

Querverweis zu verwandter Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht das Prioritätsrecht der US-amerikanischen Anmeldung Nr. 13/135867, die am 18. Juli 2011 eingereicht wurde. Soweit die Vereinigten Staaten betroffen sind, beansprucht diese Anmeldung das Prioritätsrecht unter 35 U.S.C §120 der US-amerikanischen Anmeldung Nr. 13/135867, die am 18. Juli 2011 eingereicht wurde, und den Titel WASSEREINLAGERUNGSÜBERWACHUNG trägt, die hiermit durch Bezugnahme für alle Zwecke mitaufgenommen ist.
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine medizinische Vorrichtung und Verfahren. Ausführungsbeispiele sehen Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Wassereinlagerung vor.
Hintergrund
Der Grad an Wassereinlagerung in Geweben ist ein Indikator der Gesundheit bei Menschen und anderen Säugetieren. Es ist zum Beispiel in der Medizin wohlbekannt, dass in dem Maße, in dem das Herz beginnt zu versagen, die Wassereinlagerung in Körpergeweben ansteigt. Herzbefunde, die schließlich zum Herzversagen führen, können eine sehr lange Zeit brauchen, um sich zu entwickeln. Es gibt viele Patienten, bei denen Herzbefunde diagnostiziert wurden, die schlussendlich womöglich einen Eingriff erfordern, für die aber kein akuter Eingriff erforderlich ist. Für derartige Patienten ist eine Überwachung wichtig, damit ein zeittreuer Eingriff vorgesehen werden kann, falls sich der Herzbefund verschlechtert. Die Kosten der Überwachung von Patienten, um zu bestimmen, ob und wann ein Eingriff angemessen sein kann, können unerwünscht hoch sein. Die Überwachung ist insbesondere dort wichtig, wo die Überwachung Tests mit einschließt, die durch Fachpersonal im Gesundheitswesen angewendet werden. Es besteht ein Bedarf an einer Vorrichtung und an Verfahren, die Patienten ermöglichen, ihre Gesundheit zuhause zu überwachen, ohne auf die Hilfe medizinischen Personals angewiesen zu sein.
Die Überwachung der Wassereinlagerung in Personen, die Herzbefunde aufweisen oder womöglich für diese anfällig sind, ist ein gutes diagnostisches Werkzeug zur Anzeige, wann weitere Tests oder Eingriffe in Betracht gezogen werden sollten. Vorige Versuche, um eine Überwachung im häuslichen Bereich durchzuführen, messen das Gewicht des Patienten. Eine Erhöhung im Gewicht kann eine Erhöhung in der Wassereinlagerung anzeigen. Das Gewicht ist jedoch ein ungenauer Indikator der Wassereinlagerung, da eine schnelle Gewichtszunahme (z. B. resultierend aus zu großer Nahrungsaufnahme, Änderungen in dem Stoffwechsel oder dergleichen) die gleichen Symptome aufweisen wird, wie eine erhöhte Wassereinlagerung, und ein Gewichtsverlust kann den Effekt der Wassereinlagerung verbergen. Es wäre nützlich, ein kostengünstiges und einfach zu verwendendes System vorzusehen, das den Wassergehalt des Körpers direkt misst, ohne durch die Form oder das Gewicht des Körpers beeinflusst zu werden und ohne eine Kalibrierung an eine spezifische Person zu erfordern.
Einige Vorrichtungen im Stand der Technik zur Messung der Wassereinlagerung durch elektrische Verfahren basieren auf Impedanzmessungen, einseitigen Kapazitätsmessungen oder optischen Messungen. Impedanzverfahren erfordern einen guten elektrischen Kontakt mit der Haut unter Verwendung einer speziellen Paste (ähnlich der Paste, die verwendet wird, um einen guten Kontakt für EKG-Elektroden sicherzustellen) und ist für die Anwendung im Heimbereich nicht geeignet. Einseitige (d. h. beide Elektroden liegen auf derselben Seite des Gewebes) Kapazitätsmessungen, wie in der US-Patentoffenlegung Nr. 2005/0177061 beschrieben, tendieren dazu ungenau zu sein, da das elektrische Feld von den einseitigen Elektroden nicht gleichmäßig ist. Zum Beispiel wird eine einseitige Kapazitätsmessung im Allgemeinen verschiedene Messwerte bereitstellen, falls ein Fettgewebe sich nahe der Haut befindet und sich ein Muskel unterhalb des Fettgewebes befindet, verglichen mit dem Fall, in dem sich derselbe Muskel oberhalb des Fettgewebes befindet.
Einseitige optische Messungen und gewebedurchdringende optische Messungen sind schwierig genau durchzuführen, da die optischen Eigenschaften von Geweben sich nicht stark mit dem Wassergehalt des Gewebes ändern. Dies ist aus 8A, 8B und 8C der US-Patentoffenlegung Nr. 2008/0220512 ersichtlich.
Die nachstehenden Patentdruckschriften beschreiben Ansätze zur Überwachung von Ödemen. US 7,272,443 ; US 2006/0224079 ; US 5,876,353 ; US 6,512,949 ; US 931,272 und US 2004/0220632 beschreiben Vorrichtungen zur Implantation innerhalb des Körpers einer Zielperson. Derartige Vorrichtungen müssen unter Verwendung von invasiven Prozeduren platziert werden, was unerwünscht ist. US 6,186,962 ; US 6,077,222 ; US 5,957,867 ; US 5,915,386 und US 5,891,059 beschreiben verschiedene mechanische Verfahren zur Erfassung von Ödemen. Die US 2005/0085734 verfährt, um Ödeme zu erfassen, durch Messen und Verarbeiten von Herz- und Atmungsparametern. Die US 2005/0261559 verwendet einen Reizgeber. Die US 2007/0203415 beschreibt eine Fernmessung eines Patienten unter Verwendung einer implantierten medizinischen Vorrichtung.
Es verbleibt ein Bedarf an einer Vorrichtung und Verfahren, die verwendet werden können, um die Wassereinlagerung zu überwachen. Es besteht insbesondere ein Bedarf an einer solchen Vorrichtung und solchen Verfahren, die einfach zu bedienen, zuverlässig und kostengünstig sind. Eine derartige Vorrichtung kann zum Beispiel zur Überwachung des Voranschreitens von Herzbefunden und zur Bereitstellung einer zeittreuen Warnung in Fällen verwendet werden, in denen eine professionelle Überwachung oder ein Eingriff in Betracht gezogen werden sollte.
Kurzfassung der Erfindung
Diese Erfindung weist verschiedene Ausgestaltungen auf. Eine Ausgestaltung sieht eine Vorrichtung vor, die konfiguriert ist, um eine Wassereinlagerung in einer Einzelperson durch Überwachung von elektrischen Eigenschaften des Gewebes zu überwachen. Die Vorrichtung umfasst Elektroden, die auf beiden Seiten eines Körperteils platziert werden können. Die Vorrichtung kann die Wassereinlagerung durch Überwachung der Kapazität zwischen den Elektroden evaluieren. Die Kapazität kann zum Beispiel überwacht werden durch Überwachen eines Wechselstroms, der zwischen den Elektroden in Antwort auf das Anlegen eines Wechselstromsignals fließt. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Vorrichtung konfiguriert, um sporadisch die Kapazität zwischen den Elektroden zu überwachen und einen Alarm oder eine andere Anzeige zu erzeugen, falls die Kapazität von einem Ursprungswert um mehr als einen Schwellbetrag abweicht. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zur Bestimmung eines Abstands zwischen den Elektroden und ist die Vorrichtung konfiguriert, um einen Indikator der Wassereinlagerung zu bestimmen durch Verarbeiten der Kapazität (oder eines anderen Werts, der auf die Kapazität bezogen ist) zusammen mit dem Abstand zwischen den Elektroden. Eine derartige Verarbeitung kann unter Verwendung von analogen und/oder digitalen Techniken durchgeführt werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht eine tragbare Vorrichtung zur Überwachung des Wassergehalts von Geweben vor. Die Vorrichtung kann in Form eines Armbands für ein Handgelenk oder eine Fessel des Trägers vorgesehen werden. Die Vorrichtung umfasst ein Element, das konfiguriert ist, um sich um einen Körperteil einer Zielperson zumindest von einem Ort auf einer Seite des Körperteils zu einem Ort auf einer gegenüberliegenden Seite des Körperteils zu erstrecken. Erste und zweite Energieumsetzungselemente sind auf dem Element gelagert. Eine Schaltung wird auf dem Element gelagert und ist mit den ersten und zweiten Energieumsetzungselementen verbunden zum Durchreichen eines Signals durch den Körperteil und zum Messen einer Eigenschaft des gesendeten Signals. Eine Stromzufuhr (z. B. eine Batterie oder eine Photozelle) ist auf dem Element gelagert zum Zuführen von elektrischem Strom zu der Schaltung. Die Schaltung ist konfiguriert, um aus der gemessenen Eigenschaft eine Anzeige dessen zu bestimmen, ob ein Wassergehalt des Körperteils ein Kriterium erfüllt, und um eine Ausgabe auf der Grundlage der Anzeige vorzusehen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht Verfahren zur Überwachung von eingelagertem Wasser in Geweben vor. In einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren Platzieren von Elektroden auf beiden Seiten eines Körperteils (z. B. einem Arm, Bein, Hals oder Torso einer Person) und Messen einer Kapazität zwischen den Elektroden (oder eines anderen Werts, der auf die Kapazität bezogen ist). In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren ein periodisches Messen der Kapazität zwischen den Elektroden und Vergleichen der Kapazität (oder eines Werts, der auf die Kapazität bezogen oder von dieser hergeleitet ist) mit einem Ursprungswert.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren Vergleichen eines Werts einer Messung, die auf die Dielektrizitätskonstante des Gewebes bezogen ist, mit einem oder mehreren vorigen Werten der Messung und Verarbeiten des momentanen und von einem oder mehreren vorigen Werten, um zu bestimmen, ob eine Änderung in der Messung ein Kriterium zur Auslösung einer Anzeige und/oder zum Senden eines Alarmsignals erfüllt. Das Kriterium kann zum Beispiel eines oder mehrere der folgenden umfassen: eine Differenz zwischen dem momentanen und einem vorigen Wert überschreitet einen Schwellwert; eine Zunahme des momentanen Werts bezüglich eines vorigen Werts überschreitet einen Schwellwert; eine Rate der Änderung des Werts gemäß Bestimmung aus dem momentanen und einem oder mehreren vorigen Werten überschreitet einen Schwellwert; eine Rate der Zunahme in dem Wert gemäß Bestimmung aus dem momentanen und einem oder mehreren vorigen Werten überschreitet einen Schwellwert; oder dergleichen. Die Anzeige kann zum Beispiel das Einschalten eines Lichts oder das Anzeigen anderer Anzeiger umfassen.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren Bestimmen eines Abstands zwischen den Elektroden und Bestimmen eines Anzeigers der Wassereinlagerung aus der Kapazität (oder einem anderen Wert, der auf die Kapazität bezogen ist, wie einem kapazitiven Strom, einer Blindimpedanz oder dergleichen) und dem Abstand zwischen den Elektroden.
Verfahren und eine Vorrichtung, die Ausführungsbeispiele der Vorrichtung und/oder der Verfahren wie vorstehend beschrieben bilden, können angewendet werden, um langfristig tragbare Vorrichtungen mit geringem Gewicht vorzusehen, die durch Personen getragen werden können, die bezüglich der Wassereinlagerung besorgt sind. Derartige Vorrichtungen können den Träger und/oder das Pflegepersonal oder den (die) Mediziner des Trägers warnen, falls die Wassereinlagerung sich derart geändert hat, dass ein mögliches Problem angezeigt wird. Zum Beispiel kann eine Warnung erzeugt werden, falls: eine Messung der Wassereinlagerung sich um mehr als einen Schwellbetrag relativ zu einem Ursprungspegel erhöht; die Messung der Wassereinlagerung nach oben hin unerwünscht steil tendiert; die Messung der Wassereinlagerung sich um mehr als einen Schwellbetrag in einer gegebenen Zeitspanne geändert hat (verschiedene Schwellwerte können optional für Erhöhungen und für Verringerungen in der Messung der Wassereinlagerung vorgesehen werden) und/oder ein Absolutpegel der Messung der Wassereinlagerung einen Schwellwert überschreitet. Derartige Vorrichtungen können ausgestaltet werden, sehr niedrige Stromanforderungen aufzuweisen. Von diesen wird lediglich erwartet, intermittierend zu operieren. Elektrischer Strom kann durch eine Langzeitbatterie zugeführt werden, wie eine Uhrenbatterie, Solarzellen, eine Kombination derer oder dergleichen.
In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird der Wassergehalt des Gewebes durch Platzieren des Körperteils, wie des Arms oder des Unterschenkels, zwischen zwei kapazitive Elektroden und durch Erlangen eines Messwerts des Wassergehalts auf der Grundlage der dielektrischen Eigenschaften des Gewebes zwischen den Elektroden gemessen. Die Vorrichtung kann zum Beispiel wie ein Armband oder gelenkiger Clip ausgebildet sein. Bei Platzierung auf dem Körperteil wird die Gelenkposition gemessen, um die Messung für die Gewebedicke zu normalisieren. Die Vorrichtung kann den Benutzer bezüglich der Wassereinlagerung alarmieren und/oder kann einen Mediziner direkt über eine drahtlose Anbindung kontaktieren.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung und Merkmale von beispielhaften Ausführungsbeispielen der Erfindung sind nachstehend beschrieben und/oder in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beiliegenden Zeichnungen zeigen nicht einschränkende beispielhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigen:
1 eine isometrische Durchleuchtungsansicht einer Vorrichtung gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische Ansicht einer elektronischen Schaltung, die in der Vorrichtung gemäß 1 und ähnlichen Vorrichtungen angewendet werden kann;
3 einen Graph, der die Änderung in der Dielektrizitätskonstante des Gewebes als eine Funktion des Wassergehalts des Gewebes zeigt;
4 eine isometrische Durchleuchtungsansicht einer weiteren beispielhaften Vorrichtung, die ein anderes Dickemessungsverfahren anwendet; und
5 eine Zeichnung, die eine beispielhafte Vorrichtung in Form eines Armbands zeigt.
Beschreibung
Durch die nachstehende Beschreibung hindurch werden spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein tiefgreifenderes Verständnis für den Fachmann vorzusehen. Wohlbekannte Elemente sind jedoch womöglich nicht gezeigt oder ausführlich beschrieben, um eine unnötige Verschleierung der Offenbarung zu vermeiden. Die nachstehende Beschreibung von Beispielen der Technologie beabsichtigt weder erschöpfend noch einschränkend für das System auf die präzisen Formen irgendeines beispielhaften Ausführungsbeispiels zu sein. Demgemäß sind die Beschreibung und die Zeichnungen als beispielhaft und nicht in einem einschränkenden Sinn anzusehen.
Die elektrischen Eigenschaften des Gewebes werden durch den Wassergehalt des Gewebes beeinflusst. Eine geeignete elektrische Eigenschaft zur Überwachung des Wassergehalts ist die Dielektrizitätskonstante, die ebenso als Permitivität bekannt ist. Die Messung der Dielektrizitätskonstante kann bei einem weiten Bereich von Frequenzen von kHz bis GHz durchgeführt werden. Der Bereich von 1 MHz bis 100 MHz ist insbesondere aufgrund der Einfachheit der Implementierung nützlich. Frequenzen, die in das nicht-regulierte ISM-Band fallen, wie 6,78 MHz, 13,5 MHz oder 27 MHz sind insbesondere bevorzugt in der Verwendung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung überwachen die Dielektrizitätskonstante des Gewebes auf eine nicht-invasive Weise und sehen Ausgaben vor, die helfen können, Benutzer oder Andere bezüglich bevorstehender Herzprobleme zu warnen.
Ein Weg, um die Dielektrizitätskonstante des Gewebes zu messen, besteht darin, einen Kondensator aufzubauen, in dem das Gewebe als eine dielektrische Schicht fungiert. Dies kann erreicht werden durch Platzieren von elektrischen Leitern (Elektroden) auf beiden Seiten eines Volumenausmaßes des Gewebes. Das Volumenausmaß des Gewebes kann zum Beispiel ein Körperteil sein, wie ein Arm, Bein, Hals oder ein anderes geeignetes Körperteil. Die Kapazität des resultierenden Kondensators (d. h. die Kapazität zwischen den Elektroden) hängt von der Dielektrizitätskonstante des Gewebes sowie von der Geometrie der Elektroden und des Gewebes ab. Für eine konstante Geometrie wird sich die Kapazität in dem Maße erhöhen, in dem sich der Wassergehalt des Gewebes erhöht.
Es ist nicht erforderlich, dass die Elektroden in elektrischem Kontakt mit der Haut der Zielperson stehen. Es ist für die Elektroden bevorzugt, wenn auch nicht verpflichtend, elektrisch von der Haut der Zielperson isoliert zu sein. Dies kann zum Beispiel erreicht werden durch Vorsehen einer dünnen (z. B. 0,01 mm bis 0,1 mm) dicken Schicht eines elektrisch isolierenden Materials (z. B. eines geeigneten Kunststoffs) auf einer oder beiden der Elektroden. Das elektrisch isolierende Material kann einen direkten Stromfluss derart blockieren, dass lediglich kapazitive Ströme zwischen den Elektroden fließen können. Das elektrisch isolierende Material auf den Elektroden kann konfiguriert werden, um im Wesentlichen resistive Ströme zu blockieren, die andernfalls in dem Normalbetrieb der Vorrichtung angetroffen würden. Das elektrisch isolierende Material kann dünn genug ausgestaltet werden, dass seine dielektrischen Eigenschaften die Messung der Dielektrizitätskonstante des Gewebes nicht wesentlich beeinflussen.
3 zeigt einen Graphen, der näherungsweise zeigt, wie die Dielektrizitätskonstante des Gewebes mit dem Wassergehalt des Gewebes variiert. Während das Gewebe nicht vollständig gleichmäßig ist und verschiedene Komponenten des Gewebes (Knochen, Muskeln, Bänder, Fett, usw.) Dielektrizitätskonstanten aufweisen können, die voneinander verschieden sind, verbleibt es dennoch aussagekräftig, eine Gesamtdielektrizitätskonstante eines Körperteils zu bestimmen. Dass die Gesamtdielektrizitätskonstante auf den Wassergehalt des Gewebes bezogen ist, ist zum Beispiel in 3 gezeigt.
Durch periodisches Überwachen der Kapazität eines Kondensators, der aus einem Körperteil zwischen zwei Elektroden ausgebildet ist, kann bestimmt werden, ob der Wassergehalt des Körperteils sich verändert (sich erhöht oder sich verringert). Es kann ebenso grob die Größenordnung der Änderung im Wassergehalt relativ zu seinem Ursprungswert bestimmt werden.
Die Kapazität C eines parallelen Plattenkondensators ist gegeben durch: C = εA / d wobei ε die Dielektrizitätskonstante des Materials zwischen den Elektroden ist, A die Elektrodenfläche ist und d die Dicke des Materials zwischen den Elektroden ist (in diesem Fall Gewebe). Falls die Dicke des Gewebes zwischen den Elektroden (d. h. d) nicht bekannt ist, dann kann der Wert von ε nicht bestimmt werden (obwohl bestimmt werden kann, ob und in welcher Richtung sich ε verändert, solange sich d nicht verändert).
Die kapazitive Reaktanz X ist gegeben durch: X = 1 / 2πfC wobei f die Frequenz des Signals ist, das an den Kondensator angelegt wird. Die Amplitude des kapazitiven Stroms I durch den Kondensator ist auf die Amplitude des angelegten Signals bezogen durch: I = V / X und somit ist die Dielektrizitätskonstante auf den kapazitiven Strom bezogen durch: ε = d / 2πfAVI
Es ist ersichtlich, dass ε umgekehrt proportional zu dem kapazitiven Strom I ist. Falls gewünscht wird, ebenso den Wert von ε zu bestimmen, muss die Dicke des Gewebes zwischen den Elektroden bekannt sein. Das Bestimmen der Gewebedicke kann auf mehrere Art und Weisen durchgeführt werden, wie durch Einbringung eines Messelements in die Vorrichtung, um die Dicke des Gewebes zwischen den Elektroden zu messen.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sehen simple kostengünstige Vorrichtungen vor, die durch nicht-medizinisches Personal sogar zuhause zur Messung der Wassereinlagerung verwendet werden können. Die Vorrichtungen überwachen dielektrische Eigenschaften des Gewebes. Da Wasser eine sehr hohe Dielektrizitätskonstante (über 80) verglichen mit anderen Gewebekomponenten aufweist, wiederspiegelt die Dielektrizitätskonstante hauptsächlich den Wassergehalt des Gewebes. In bevorzugten Ausführungsbeispielen basieren die Messungen auf dem kapazitiven Teil der Impedanz von Geweben anstelle des resistiven Teils. Derartige Messungen werden im Wesentlichen nicht durch den Hautwiderstand beeinflusst, der zeitweise in einer Einzelperson deutlich variieren kann und deutlich zwischen verschiedenen Einzelpersonen variieren kann.
1 zeigt eine Beispielvorrichtung 1, die auf dem Körpergewebe 2 (wie einem Arm der Zielperson) platziert werden kann. Die Vorrichtung 1 umfasst Teile 3 und 4, die durch ein Gelenk 5 gekoppelt sind. Die Teile 3 und 4 umfassen Elektroden 8 und 9, eine Batterie 7, ein Elektronikmodul 10 und eine Messanzeige 11. Wenn die Vorrichtung 1 platziert ist, befinden sich die Elektroden 8 und 9 auf gegenüberliegenden Seiten des Körpergewebes 2. Der Abstand zwischen den Elektroden 8 und 9 hängt von der Größe des Körpergewebes 2 ab. Das Gelenk 5 kann sich öffnen und schließen, um Körperteile 2 verschiedener Ausmaße unterzubringen. Eine Feder oder eine andere Versatzeinrichtung kann vorgesehen werden, um die Teile 3 und 4 gegen die gegenüberliegenden Seiten eines Körperteils zu verspannen. Ein Winkelpositionssensor 6, wie ein variabler Widerstand, ein Messgeber oder dergleichen, misst eine Drehung des Gelenks 5 und indirekt die Gewebedicke.
Die Messanzeige 11 kann eine sichtbare Anzeige, wie eine Anzahl von LEDs, eine LCD-Anzeige oder dergleichen umfassen. Die Messanzeige 11 kann zusätzlich oder alternativ einen Bluetooth^TM- oder einen anderen drahtlosen Kommunikationssender und/oder einen Einbauspeicher umfassen, in dem Messungen gespeichert und nachfolgend hochgeladen werden können.
Die Batteriestandzeit kann sehr lang sein, da es typischerweise nicht erforderlich ist, den Wassergehalt konstant zu überwachen. Eine Vorrichtung 1 kann zum Beispiel verwendet werden, um eine tägliche Messung aufzunehmen, für die die Vorrichtung für nicht mehr als etwa 1 Sekunde einmal pro Tag eingeschaltet werden müsste. Somit kann selbst eine Batterie vom Uhrentyp viele Jahre überdauern. Wird zum Beispiel eine Leistungsaufnahme von 0,3 Watt pro 1 Sekunde des Betriebs pro Tag angenommen, dann überdauert eine 3 V/100 mAH-Lithiumuhrenbatterie etwa 10 Jahre.
Einige Ausführungsbeispiele weisen die Form von tragbaren Vorrichtungen auf, die Zeitgeber umfassen, die eine Messung von dielektrischen Eigenschaften des Gewebes des Trägers veranlassen, um automatisch bei einer gewünschten Häufigkeit (z. B. einmal pro Tag) aufgenommen zu werden.
Die Elektroden 8 und 9 werden vorzugsweise derart angebracht und/oder aufgebaut, dass sie eng gegen den Körperteil 2 gepasst werden können. Ein schmaler Luftspalt, typischerweise unterhalb von 1 mm, wird keinen großen Fehler einbringen, falls aber die gesamte Fläche von jeder Elektrode sich in Kontakt mit der Haut befindet, wird die Genauigkeit verbessert. Dies kann zum Beispiel erreicht werden durch einen oder mehrere der nachstehenden Sachverhalte. Eine Option besteht in der Anbringung von einer oder beiden der Elektroden 8 und 9, so dass sie in einer oder zwei Ebenen neigbar sind, um besser gegen den Körperteil gepasst zu werden, auf dem sie platziert werden. Eine weitere Option besteht in der Verwendung, als eine oder beide der Elektroden 8 und 9, von flachen versiegelten Beuteln, die mit einem strömungsfähigen, elektrisch leitenden Material gefüllt sind, wie eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit, Paste oder Gel. Derartige Beutel passen sich gut an jedweden Körperteil an und werden ebenso gut gegen den Körperteil gepasst.
Eine weitere Option besteht in der Ausbildung von einer oder beiden der Elektroden 8 und/oder 9 aus einem komprimierbaren elektrisch leitfähigen Material 9, wie einem elektrisch leitfähigen Schaum. Eine andere Weise zum Erreichen eines guten elektrischen Kontakts mit der Haut besteht in der Verwendung von komprimierbaren Elektroden. Derartige Elektroden können zum Beispiel 1 bis 3 cm² aufweisen und können eine Dicke von 1 cm oder weniger aufweisen. Komprimierbare Elektroden können zum Beispiel „Metallwolle” umfassen, d. h. feine metallische Drähte, feine Drähte oder andere elektrische Leiter, die in einer komprimierbaren Matrix eingebettet sind, eine Kombination eines Polymers und eines leitfähigen Materials, z. B. ein mit Kohlenstoff gefüllter Polymerschaum, ein anderer leitfähiger Schaum oder dergleichen. Derartige Materialien sind kommerziell verfügbar und auf dem Gebiet der elektromagnetischen Abschirmung bekannt. Eine andere Option besteht im Vorsehen von Federn oder dergleichen, die angeordnet sind, um die Elektroden 8 und 9 gegen einen Körperteil vorzuspannen. Eine weitere Option besteht im Bereitstellen der Elektroden 8 und 9 in Form von Pflastern, die an einem Körperteil mittels eines Klebemittels, eines Gurts, eines aufblasbaren Ballons oder dergleichen gehalten werden können.
2 zeigt eine schematische Ansicht, die eine beispielhafte elektronische Schaltung zeigt, die verwendet werden kann, um Messungen der Dielektrizitätskonstante des Gewebes aufzunehmen. Ein Oszillator 12 erzeugt ein Wechselstromsignal. Die Frequenz des Signals, das durch den Oszillator 12 erzeugt wird, ist nicht kritisch und liegt typischerweise im kHz- oder MHz-Bereich. MHz-Frequenzen sind bevorzugt. Die Amplitude des Signals, das durch den Oszillator 12 ausgegeben wird, ist nicht kritisch, kann aber zum Beispiel in der Größenordnung von 1 Volt liegen.
Das Signal aus dem Oszillator 12 wird an die Elektrode 9 angelegt. Wie vorstehendausgeführt, können die Elektroden 8 und 9 elektrisch von dem Gewebe 2 zum Beispiel durch eine Beschichtung der Elektroden 8 und 9 mit dünnen Schichten einer elektrischen Isolation isoliert sein. Im Ergebnis ist jedweder Strom, der den Kondensator durchläuft, der aus den Platten 8 und 9 und dem Gewebe 2 besteht, kapazitiver Strom (jedwede resistive Komponente des Stroms wird durch die elektrische Isolierung blockiert).
Der kapazitive Strom wird durch einen Verstärker 13 verstärkt, durch eine Erfassungseinrichtung 14 erfasst (die z. B. eine Diode umfassen kann), durch einen Kondensator 15 gefiltert und einem optionalen Normalisierungselement 16 zugeführt. Das Normalisierungselement 16 kompensiert den Messwert hinsichtlich der Gewebedicke, um den Messwert unabhängig von der Dicke zu gestalten. In einem einzelnen Ausführungsbeispiel wird die Dicke des Gewebes 2 durch einen variablen Widerstand 6 gemessen, der die Konfiguration des Gelenks 5 erfasst (vgl. 1).
Da sowohl die Gelenkdrehung als auch die Kapazität sich typischerweise nicht-linear mit der Gewebedicke verändern, ist es am besten, eine digitale Korrektur auf der Grundlage einer Nachschlagetabelle oder eines Algorithmus zu verwenden. In derartigen Ausführungsbeispielen kann ein Signal, das den Strom darstellt, der zwischen den Elektroden passiert, digitalisiert werden, und kann ein Signal, das die Gelenkdrehung darstellt, bereits digital vorliegen oder digitalisiert werden. Das Gelenkdrehungssignal kann als ein Schlüsselmaß für eine erste Nachschlagetabelle verwendet werden, um einen Wert für den Trennabstand zwischen den Elektroden zu holen. Der kapazitive Strom und der Abstand können als Eingabe in eine Funktion oder eine Nachschlagetabelle verwendet werden, die als Ausgabe einen Wert vorsieht, der die Dielektrizitätskonstante des Gewebes anzeigt.
In einem einfacheren Beispiel wird der kapazitive Strom mit der Dicke multipliziert. Das Verarbeiten eines Signals, das den kapazitiven Strom darstellt, und eines Signals, das die Gewebedicke darstellt, durch Multiplikation kann eine Genauigkeit ergeben, die für einige Anwendungen ausreichend ist. Eine derartige Multiplikation kann zum Beispiel durch einen simplen Analogmultiplizierer durchgeführt werden, der konfiguriert ist, um einen Signalwert, der den kapazitiven Strom darstellt, mit einem Signalwert zu multiplizieren, der die Dicke darstellt.
Die normalisierte Ausgabe wird der Messausgabeeinheit 17 zugeführt, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Anzeige des Wassergehalts des Gewebes 2 durch Einschalten einer ausgewählten von LEDs 11 sowie das Erzeugen jedweden erforderlichen Alarmsignals 18 vorsieht. Das Alarmsignal kann sichtbar, hörbar, ein drahtloser Sender zur automatischen Alarmierung eines Mediziners über ein Mobiltelefonnetzwerk oder das Internet oder jedwede Kombination der vorstehenden sein.
Distinguiertere Wassergehaltsüberwachungsverfahren können vorgesehen werden. Zum Beispiel kann die Vorrichtung gemäß einigen Ausführungsbeispielen die komplexe Impedanz des Gewebes bei einer oder mehreren Frequenzen messen. Derartige Systeme können genauere Wassergehaltsmessungen vorsehen als einfachere Systeme, und können ebenso mehr Informationen bezüglich der Art des Gewebes und seiner Zusammensetzung zuführen. Derartige Systeme können durch eine Vorrichtung 1 implementiert werden, die eine Steuereinrichtung umfasst, die konfiguriert ist, um eine Phase und Amplitude Stroms zu erfassen, der das Gewebe 2 zwischen den Elektroden 8 und 9 durchläuft. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Steuereinrichtung konfiguriert sein, um einen Oszillator 12 zu steuern, die Frequenz des Signals zu variieren, das der Elektrode 9 zugeführt wird, und die Amplitude des resultierenden Stroms (oder die Phase und Amplitude des Stroms in einigen Ausführungsbeispielen) zu messen, der das Gewebe 12 bei zwei oder mehr Frequenzen durchläuft.
Manchmal kann die Genauigkeit verbessert werden durch Messen der elektrischen Impedanz bei mehreren Frequenzen, z. B. 1 kHz, 100 kHz und 10 kHz. Der Wert der Dielektrizitätskonstante, der aus diesen Messungen hergeleitet wird, wird im Allgemeinen derselbe sein, da die Dielektrizitätskonstante, die einen Real- und Imaginärteil aufweist, ebenso eine Funktion der Frequenz ist. Jede Messung bildet eine unabhängige Gleichung und die Anzahl von Unbekannten kann gleich der Anzahl von unabhängigen Gleichungen sein. Eine derartige Änderung von elektrischen Eigenschaften mit der Frequenz ist als Dispersion bekannt und die Messung der Dispersion auf der Grundlage von Messungen bei mehreren Frequenzen ist in der Elektrotechnik wohlbekannt. Die Dispersion kann weitere Informationen bezüglich der Zusammensetzung des Gewebes zuführen. Damit die Dispersion gemessen wird, kann der Oszillator 12 konfiguriert sein, um mehrere Frequenzen entweder sequenziell oder gleichzeitig zu erzeugen. Die Erfassungseinrichtung 14 misst das elektrische Signal bei jeder dieser Frequenzen. Vollständigere Daten bezüglich der Gewebeunterscheidung unter Verwendung von mehreren Frequenzen sind in der US-Patentoffenlegung Nr. 2007/0270688 durch die vorliegenden Erfinder dargelegt. Diese Anmeldung wird hiermit hier durch Bezugnahme für alle Zwecke mit aufgenommen.
Eine alternative Einrichtung zur Bestimmung der Dicke des Gewebes zwischen den Elektroden 8 und 9 ist in 4 gezeigt. 4 zeigt einen Clip 1A, der ein zusätzliches Paar von Elektroden 19 und 20 aufweist. Der kapazitive Strom durch das Gewebe 2 wird mit dem Strom durch den Luftspalt zwischen den Elektroden 19 und 20 verglichen.
Die Elektroden 19 und 20 können die gleichen wie die Elektroden 8 und 9 sein und die Vorrichtung 1A kann derart aufgebaut werden, dass die Elektroden 19 und 20 symmetrisch mit den Elektroden 8 und 9 bezüglich des Gelenks 5 vorliegen (z. B. so dass der Abstand zwischen den Elektroden 8 und 9 der gleiche wie der Abstand zwischen den Elektroden 19 und 20 ist), und das Signal, das an den Elektroden 19 und 20 anliegt, das gleiche wie das Signal ist, das an den Elektroden 8 und 9 anliegt. In diesem Fall ist das Verhältnis des Stroms zwischen den Elektroden 8 und 9 zu dem Strom zwischen den Elektroden 19 und 20 die Dielektrizitätskonstante des Gewebes. Wenn die Dielektrizitätskonstante des Gewebes bekannt ist, kann der Wassergehalt des Gewebes geschätzt werden unter Verwendung einer Beziehung, wie der Beziehung, die graphisch in 3 gezeigt.
Andere Ausführungsbeispiele können andere Arten und Weisen anwenden, um die Dicke des Gewebes zwischen den Elektroden zu kompensieren. Zum Beispiel kann ein Ultraschallenergieumsetzer, der sich bei oder nahe einer ersten der Elektroden befindet, Ultraschall hin zu der anderen (zweiten) Elektrode emittieren. Der Ultraschall kann durch einen Ultraschallempfänger bei der zweiten Elektrode erfasst werden, oder es kann der Ultraschall bei der ersten Elektrode nach dessen Reflexion bei der zweiten Elektrode erfasst werden. Die Dicke der Gewebe kann aus der Zeit zwischen der Emission und der Erfassung des Ultraschalls bestimmt werden.
Eine weitere Option zur Bestimmung des Abstands zwischen den Elektroden besteht in der Bereitstellung einer Einrichtung, wie eines Gurts oder einer anderen Vorrichtung einstellbarer Größe zum Halten der Elektroden gegen den Körperteil. Ein Benutzer kann die Vorrichtung einstellen, um die Elektroden gegen den Körperteil zu halten und um dann in die Vorrichtung unter Verwendung einer Benutzerschnittstelle einen Wert einzugeben, der die eingestellte Größe der Vorrichtung anzeigt. Die Vorrichtung kann mit Indexen markiert werden, die ihre eingestellte Größe angeben.
Eine weitere Option zur Bestimmung des Abstands zwischen den Elektroden besteht in der Lagerung der Elektroden auf einem dehnbaren Clip (z. B. einem dehnbaren, C-förmigen Armband, das um das Handgelenk oder die Fessel einer Person herum getragen werden kann). Der Clip kann sich dehnbar verformen, um Körperteile verschiedener Ausmaße unterzubringen. Ein Dehnmessstreifen kann vorgesehen werden, um die Verformung des Clips zu messen. Der Elektrodenabstand ist auf die Verformung des Clips bezogen und kann unter Verwendung einer Funktion oder einer Nachschlagtabelle oder dergleichen bestimmt werden.
Vorrichtungen gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsbeispielen der Erfindung können in anderen Formen aufgebaut werden, z. B. in Form eines Armbands, das ein Benutzer über eine längere Zeitspanne tragen kann. Die zwei Elektroden können bei diametral gegenüberliegenden Positionen auf dem Armband vorgesehen werden. Ein derartiges Armband kann zum Beispiel auf dem Handgelenk oder der Fessel getragen werden.
Die elektronische Schaltung kann ausgelegt werden, um für eine sehr kurze Spanne eingeschaltet zu werden, zum Beispiel 1 Sekunde einmal pro Tag. Ein Zeitgeber kann vorgesehen werden, um die elektronische Schaltung automatisch einzuschalten, um wiederum Messungen aufzunehmen. Dies ermöglicht selbst einer sehr kleinen Batterie, viele Jahre zu überdauern. Da das Armband eine feste Größe aufweist, kann die Dickenkompensierung durch Kalibrierung beseitigt werden. Ein Beispiel eines derartigen Armbands ist in 5 gezeigt. Das Armband 22 ist durch einen Verschluss 21 an seinem Ort verschlossen. Die Elektroden 8 und 9 können federbelastet sein oder können aus einem geeigneten Material hergestellt oder durch dieses gelagert werden, um einen guten Kontakt mit dem Gewebe sicherzustellen.
Im Betrieb zieht der Patient die Vorrichtung einfach täglich über seinen/ihren Arm (oder einen anderen Körperteil) und sieht das Ergebnis unmittelbar. Es liegt eine minimale Zeitverzögerung vor, die in der Messung involviert ist, typischerweise weniger als eine Sekunde. In dem Fall eines Armbands kann der Patient das Armband einfach zu allen Zeitpunkten tragen. Ein Zeitgeber in dem Armband kann die Vorrichtung periodisch aufwecken, um eine Messung aufzunehmen.
Die hier beschriebene Vorrichtung kann ebenso in anderen Formaten vorgesehen werden. Zum Beispiel können die Elektroden gegen einen Körperteil durch einen Gurt, wie ein Uhrenarmband, gehalten werden. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung mit einer Armbanduhr integriert. Eine Rückfläche der Armbanduhr dient als eine Elektrode. Eine zweite Elektrode ist auf dem Uhrenarmband gelagert. Die zweite Elektrode kann entlang des Gurts gleitbar sein, so dass sie auf einer gegenüberliegenden Seite des Arms des Trägers bezüglich der Armbanduhr positioniert werden kann. Eine Batterie kann sowohl der Armbanduhr als auch einer Impedanzmessschaltung elektrischen Strom zuführen. Zeitgabeschaltungen der Armbanduhr können optional einen periodischen Betrieb der Impedanzmessschaltung auslösen. Ein Oszillator, der verwendet wird, um eine Zeitreferenz für die Armbanduhr vorzusehen, kann optional ebenso ein Wechselstromsignal zur Verwendung in der Impedanzmessung vorsehen.
Die hier beschriebene Vorrichtung kann in Kombination mit einem Blutdruckmessgerät umfassend eine aufblasbare Manschette vorgesehen werden. Die Elektroden können auf der Manschette derart vorgesehen werden, dass die Elektroden gegen gegenüberliegende Seiten eines Körperglieds einer Person gepresst werden, wenn die Manschette aufgeblasen wird. Die Vorrichtung kann optional konfiguriert werden, um automatisch eine Messung der Impedanz zwischen den Elektroden jedes Mal dann zu erlangen, wenn die Vorrichtung betrieben wird, eine Blutdruckmessung zu erlangen. Die Vorrichtung kann konfiguriert werden, um eine Blutdruckmessung und eine Messung, die eine Wassereinlagerung anzeigt, anzuzeigen und/oder zu speichern und/oder zu senden.
Ein alternatives Verfahren zum Erfassen der Vorboten von Befunden, die zu einem Herzversagen führen können, besteht im Überwachen von Änderungen in der elektrischen Impedanz (vorzugsweise kapazitive Impedanz, wie vorstehend beschrieben). In derartigen Ausführungsbeispielen ist es nicht verpflichtend, einen Wert für die Impedanz zu bestimmen. Alles was erforderlich ist, ist das Überwachen eines Werts, der eine bekannte Beziehung zu der Impedanz aufweist (d. h. ein Wert, der ermöglicht auszusagen, ob die Impedanz sich erhöht oder verringert durch Beobachtung des Werts). Jedwede schnelle Verringerung in der Impedanz bezeichnet eine Wassereinlagerung, wenn sich die Impedanz in dem Maße wie die Dielektrizitätskonstante verringert, was widerspiegelt, dass sich der Wassergehalt erhöht. Durch Einrichten einer Kennlinie aus täglichen Messungen zwischen den zwei Elektroden kann eine Tendenz hergeleitet werden, ohne den Absolutwert der Impedanz zu kennen. Dies beseitigt den Bedarf an einer Kenntnis der Gewebedicke.
Während die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele Messungen der elektrischen Impedanz des Gewebes und/oder Änderungen der Impedanz mit der Frequenz (Dispersion) verwenden, um eine Wassereinlagerung zu evaluieren, evaluieren andere Ausführungsbeispiele die Wassereinlagerung auf der Grundlage von Messungen anderer Gewebeeigenschaften. Zum Beispiel hängt die Geschwindigkeit von Schall in dem menschlichen Körper von der Zusammensetzung der Gewebe ab, die der Schall durchläuft. Ein alternatives Ausführungsbeispiel sieht einen Ultraschallsender und einen Ultraschallempfänger vor (der Ultraschallsender und -empfänger können getrennt vorliegen, können aber auch beide durch einen einzelnen Energieumsetzer in einigen Ausführungsbeispielen vorgesehen werden). Eine elektronische Schaltung ist verbunden, um den Ultraschallsender zu treiben, um wiederum Ultraschall zu emittieren. Der emittierte Ultraschall wird bei dem Ultraschallempfänger nach Durchlaufen des Gewebes einer Zielperson entlang eines Wegs erfasst, der eine bekannte Länge aufweist, oder eines Wegs, der eine festgelegte Länge aufweist (gleich, ob die feste Länge bekannt ist oder nicht). Das Zeitintervall zwischen der Sendung des Ultraschalls und von dessen Empfang hängt von der Geschwindigkeit der Ultraschallfortpflanzung durch die Gewebe der Zielfunktion und von der Weglänge ab.
Die Vorrichtung kann konfiguriert werden, um Änderungen in dem Zeitintervall zu überwachen, in dem die Weglänge festgelegt ist, und/oder die Geschwindigkeit der Ultraschallfortpflanzung zu bestimmen und Änderungen in der Geschwindigkeit der Ultraschallfortpflanzung zu überwachen, wenn die Weglänge bekannt ist. Die Ergebnisse einer derartigen Überwachung können Änderungen in dem Wassergehalt der Gewebe anzeigen, die der Ultraschall durchläuft, und können beispielsweise wie vorstehend beschrieben angewendet werden.
Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel sieht einen Ultraschallhandgelenkgurt vor. Das Handgelenk einer Person umfasst Knochen, Muskeln, Fett, Salzlösung (Blut) und andere Gewebe. Die Geschwindigkeit der Fortpflanzung von Ultraschall ist verschieden in jeder dieser Gewebekomponenten. Die Dispersion von Ultraschall unterscheidet sich ebenso unter diesen Komponenten. Zum Beispiel kann die Geschwindigkeit des Schalls im Knochen das Doppelte von jener in einer Salzlösung (etwa 3.000 m/s gegenüber etwa 1.500 m/s) und das Dreifache von jener in Fett betragen. Unter Verwendung von einer oder mehreren Ultraschallfrequenzen, typischerweise in dem Bereich von etwa 1 MHz bis etwa 100 MHz, kann die Zusammensetzung des Handgelenks ermittelt und die Wassereinlagerung gemessen werden unter Verwendung von Verfahren ähnlich jenen, die vorstehend für die elektrische Impedanz beschrieben wurden.
Der Ultraschallsender und -empfänger können bei ähnlichen Orten an den Elektroden in der elektrischen Impedanzvorrichtung befindlich sein, die vorstehend beschrieben wurde. In einigen Ausführungsbeispielen sind ein Ultraschallsender und -empfänger beide auf einer Seite eines Körperteils befindlich und ist ein Ultraschallreflexionselement auf der gegenüberliegenden Seite des Körperteils derart befindlich, dass Ultraschall, der durch den Ultraschallsender gesendet ist, den Körperteil zu dem Ultraschallreflektor durchläuft, reflektiert wird und dann zurück den Körperteil zu dem Ultraschallempfänger durchläuft. Der Ultraschallreflektor kann eine Metallplatte oder ein anderes Element umfassen, das eine akustische Impedanz aufweist, die deutlich verschieden von der akustischen Impedanz des angrenzenden Gewebes ist. In anderen Ausführungsbeispielen wird ein Ultraschallsender auf einer Seite des Körperteils und ein Ultraschallempfänger auf einer gegenüberliegenden Seite des Körperteils vorgesehen.
Einige Ausführungsbeispiele können sowohl Ultraschall- als auch elektrische Impedanzmessungen einsetzen und können derartige Messungen verarbeiten, um eine Anzeige der Wassereinlagerung zu bestimmen.
In Ausführungsbeispielen, die Ultraschall einsetzen, können Vorkehrungen getroffen werden, um eine gute akustische Einkopplung zwischen dem (den) Ultraschallenergieumsetzer(n) und den Geweben der Zielperson vorzusehen. Zum Beispiel können ähnliche Einrichtungen zur Erlangung eines guten Kontakts mit der Haut eingesetzt werden, wie zum Beispiel schwenkbare oder gelgefüllte Beutel.
Ultraschallmessungen erfordern typischerweise mehr Energie als elektrische Impedanzmessungen. Da jedoch geeignete Messungen durch Betreiben der Messkomponenten einer Vorrichtung für einige wenige Sekunden oder darunter jeden Tag erlangt werden können, kann die Batteriestandzeit noch immer akzeptabel sein, wenn Ultraschallmessungen durchgeführt werden.
Während eine Hauptanwendung der Vorrichtung und von Verfahren gemäß der Erfindung in der Überwachung von Anzeichen eines Herzversagens liegt, können die Verfahren und die Vorrichtung ebenso oder alternativ für andere medizinische Anwendungen verwendet werden, wie die Überwachung der Nierenfunktion.
Interpretation von Ausdrücken
Solange der Kontext nicht klar etwas anderes einfordert, gilt durch die Beschreibung und die Ansprüche hindurch:

• „Umfassen”, „umfassend” und dergleichen sind in einem miteinschließenden Sinn auszulegen, im Gegensatz zu einem ausschließenden oder erschöpfenden Sinn; das heißt in dem Sinne von „einschließlich, aber nicht eingeschränkt auf”.
• „Verbunden”, „gekoppelt” oder jedwede Variante derer bezeichnet jedwede Verbindung oder Kopplung, sowohl direkt als auch indirekt, zwischen zwei oder mehr Elementen; die Kopplung oder Verbindung zwischen den Elementen kann physikalisch, logisch oder eine Kombination derer sein.
• „Hier”, „vorstehend”, „nachstehend” und Worte ähnlichen Einschlags werden verwendet, um zu beschreiben, dass diese Beschreibung sich auf die Beschreibung insgesamt richten soll, und nicht auf irgendwelche besonderen Abschnitte dieser Beschreibung.
• „Oder” in Bezug auf eine Liste von zwei oder mehr Punkten deckt alle danach stehenden Interpretationen des Worts ab: jedweder/irgendeiner der Punkte in der Liste, alle der Punkte in der Liste und jedwede/irgendeine Kombination der Punkte in der Liste.
• Die Singularformen „ein”, „eine”, „eines” und „der/die/das” schließen ebenso die Bedeutung jedweder geeigneter Pluralformen mit ein.

Worte, die Richtungen angeben, wie „vertikal”, „transversal”, „horizontal”, „nach oben hin”, „nach unten hin”, „nach vorne hin”, „nach hinten hin”, „nach innen hin”, „nach außen hin”, „vertikal”, „transversal”, „links”, „rechts”, „Vorderseite”, „Rückseite”, „Oberseite”, „Unterseite”, „unterhalb”, „oberhalb”, „unter” und dergleichen, die in dieser Beschreibung und jedweden beiliegenden Ansprüchen (wo vorhanden) verwendet werden, hängen von der spezifischen Ausrichtung der Vorrichtung ab, die beschrieben und gezeigt ist. Der hier beschriebene Gegenstand kann verschiedene alternative Ausrichtungen einnehmen. Demgemäß sind die Richtungsausdrücke nicht strikt definiert und sind nicht eng auszulegen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung können unter Verwendung spezifisch ausgelegter Hardware, konfigurierbarer Hardware, programmierbarer Datenprozessoren, die durch die Bereitstellung von Software (die optional „Firmware” umfassen kann), die auf den Datenprozessoren ablaufen kann, von Spezialzweckcomputern oder Datenprozessoren, die spezifisch programmiert, konfiguriert oder aufgebaut sind, um einen oder mehrere Schritte in einem Verfahren durchzuführen, das hier ausführlich beschrieben ist, und/oder Kombinationen von zwei oder mehrere derselben implementiert werden. Beispiele spezifisch ausgelegter Hardware sind: Logikschaltungen, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen („ASICs”, Application Specific Integrated Circuits), stark integrierte Schaltungen („LSIs”, Large Scale Integrated Circuits), sehr stark integrierte Schaltungen („VLSIs”, Very Large Scale Integration) und dergleichen. Beispiele konfigurierbarer Hardware sind: eine oder mehrere programmierbare Logikvorrichtungen, wie eine programmierbare Arraylogik („PALs”), programmierbare Logikarrays („PALs”) und feldprogrammierbare Gate Arrays („FPGAs”). Beispiele programmierbarer Datenprozessoren sind: Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren („DSPs”), eingebettete Prozessoren und dergleichen. Zum Beispiel kann einer oder mehrere Datenprozessoren in einer Steuerschaltung für eine Vorrichtung Verfahren implementieren, die hier beschrieben sind, durch Ausführen von Softwareanweisungen in einem Programmspeicher, auf den der (die) Prozessor(en) zugreifen kann (können).
Die Verarbeitung kann zentralisiert oder verteilt erfolgen. Wenn die Verarbeitung verteilt ist, können die Informationen umfassend Software und/oder Daten zentral oder verteilt gehalten werden. Derartige Informationen können zwischen verschiedenen funktionalen Einheiten mittels eines Kommunikationsnetzwerks ausgetauscht werden, wie eines lokalen Bereichsnetzwerks (LAN, Local Area Network), eines weiten Bereichsnetzwerks (WAN, Wide Area Network) oder des Internets, drahtgebundenen oder drahtlosen Datenanbindungen, elektromagnetischen Signalen oder eines anderen Datenkommunikationskanals.
Zum Beispiel, während Prozesse oder Blöcke in einer gegebenen Reihenfolge dargestellt sind, können alternative Beispiele Routinen mit Schritten durchführen oder Systeme mit Blöcken in einer anderen Reihenfolge einsetzen, und können einige Prozesse oder Blöcke gelöscht, bewegt, hinzugefügt, unterteilt, kombiniert und/oder modifiziert werden, um alternative oder Unterkombinationen vorzusehen. Jeder dieser Prozesse oder Blöcke kann auf viele verschiedene Weisen implementiert werden. Während Prozesse oder Blöcke manchmal beschrieben werden, in Reihenfolge durchgeführt zu werden, können diese Prozesse oder Blöcke ebenso stattdessen parallel durchgeführt werden oder können zu verschiedenen Zeitpunkten durchgeführt werden.
Zudem, während Elemente manchmal beschrieben werden, sequenziell durchgeführt zu werden, können sie stattdessen gleichzeitig oder in verschiedenen Sequenzen durchgeführt werden. Es ist deshalb beabsichtigt, dass die nachstehenden Ansprüche interpretiert werden, alle derartigen Variationen zu umfassen, wie sie in ihrem beabsichtigten Schutzbereich liegen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung können in Form von Programmprodukten vorgesehen werden. Die Programmprodukte können jedwedes nichttransitorische Medium umfassen, das einen Satz von computerlesbaren Anweisungen trägt, die bei Ausführung durch einen Datenprozessor den Datenprozessor veranlassen, ein Verfahren der Erfindung auszuführen. Programmprodukte gemäß der Erfindung können in irgendeiner breiten Vielfalt von Formen vorliegen. Das Programmprodukt kann zum Beispiel nichttransitorische Medien umfassen, wie magnetische Datenspeichermedien einschließlich Disketten, Festplatten, optischen Speichermedien einschließlich CD-ROMs, DVDs, elektromagnetischen Datenspeichermedien einschließlich ROMs, Flash-RAM, EPROMs, fest verdrahteten oder vorprogrammierbaren Chips (z. B. EEPROM-Halbleiterchips), Nanotechnikspeichern oder dergleichen. Die computerlesbaren Signale auf dem Programmprodukt können optional komprimiert oder verschlüsselt werden.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die Erfindung in Software implementiert werden. Zur größeren Klarheit umfasst „Software” jedwede Anweisungen, die auf einem Prozessor ausgeführt werden, und kann Firmware, residente Software, Microcode und dergleichen umfassen (ohne auf diese eingeschränkt zu sein). Sowohl die Verarbeitung von Hardware als auch von Software kann zentralisiert oder verteilt (oder eine Kombination derer), insgesamt oder in Teilen, vorliegen, wie für den Fachmann bekannt. Die Software und andere Module können beispielsweise durch einen lokalen Speicher, über ein Netzwerk, über einen Browser oder eine andere Anwendung in einem verteilten Computerkontext, oder über eine andere geeignete Einrichtung für die vorstehend beschriebenen Zwecke zugänglich sein.
Wenn auf eine Komponente (z. B. ein Softwaremodul, einen Prozessor, eine Anordnung, eine Vorrichtung, eine Schaltung, usw.) vorstehend Bezug genommen wird, solange nicht anders angegeben, soll die Bezugnahme auf jene Komponente (einschließlich einer Bezugnahme auf eine „Einrichtung”) interpretiert werden als umfassend Äquivalente jener Komponente, jedweder Komponente, die die Funktion der beschriebenen Komponente durchführt (d. h. die funktional äquivalent ist), einschließlich Komponenten, die nicht strukturell äquivalent zu der offenbarten Struktur ist, die die Funktion in den gezeigten beispielhaften Ausführungsbeispielen der Erfindung durchführt.
Spezifische Beispiele von Systemen, Verfahren und einer Vorrichtung wurden hier zum Zwecke der Beschreibung beschrieben. Diese sind lediglich Beispiele. Die hier vorgesehene Technologie kann bei Systemen angewendet werden, die von den vorstehend beschriebenen Beispielsystemen verschieden sind. Viele Abänderungen, Modifikationen, Hinzufügungen, Auslassungen und Permutationen sind innerhalb der Handlungsanweisung dieser Erfindung möglich. Diese Erfindung umfasst Variationen bezüglich beschriebener Ausführungsbeispiele, die für den Fachmann offensichtlich sind, einschließlich Variationen, die erlangt sind durch: Ersetzen von Merkmalen, Elementen und/oder Akten durch äquivalente Merkmale, Elemente und/oder Akte; Mischen und Abgleichen von Merkmalen, Elementen und/oder Akten aus verschiedenen Ausführungsbeispielen; Kombinieren von Merkmalen, Elementen und/oder Akten aus Ausführungsbeispielen, die hier beschrieben sind, durch Merkmale, Elemente und/oder Akte einer anderen Technologie; und/oder Auslassen der Kombination dieser Merkmale, Elemente und/oder Akte aus den beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es ist deshalb beabsichtigt, dass die nachfolgenden angehängten Ansprüche und die Ansprüche, die nachfolgend eingeführt werden, interpretiert werden, alle derartigen Modifikationen, Permutationen, Hinzufügungen, Auslassungen und Unterkombinationen mit umfassen, die vernünftigerweise zu erwarten stehen. Der Schutzbereich der Ansprüche soll nicht auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele eingeschränkt werden, die in den Beispielen dargereicht sind, sondern soll die breiteste Interpretation im Einklang mit der Beschreibung insgesamt erlangen.

Claims

Vorrichtung zur Überwachung des Wassergehalts von Gewebe, wobei die Vorrichtung umfasst: eine erste und eine zweite Elektrode, die auf gegenüberliegenden Seiten eines Körperteils positionierbar sind; eine Signalerzeugungseinrichtung, die verbunden ist, um ein Wechselstromsignal über die erste und zweite Elektrode zuzuführen; und eine Signalerfassungseinrichtung, die verbunden ist, um einen Strom zwischen der ersten und zweiten Elektrode zu überwachen, der aus der Zuführung des Wechselstromsignals resultiert, um eine Messung der elektrischen Impedanz zwischen den Elektroden zu erbringen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, umfassend einen Datenspeicher und eine Schaltung, die konfiguriert sind, um eine Messung der Impedanz mit einem Wert in dem Datenspeicher zu vergleichen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Schaltung einen Anzeiger umfasst und konfiguriert ist, um den Anzeiger auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu betreiben.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Schaltung einen drahtlosen Sender umfasst und konfiguriert ist, um eine Nachricht mittels des drahtlosen Senders auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zu senden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, umfassend eine Dickeerfassungseinrichtung, die konfiguriert ist, um eine Dicke des Körperteils zwischen den Elektroden zu bestimmen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Elektroden auf ersten und zweiten Elementen angebracht sind, die durch eine Kupplung angekoppelt sind, die eine relative Bewegung der Elemente ermöglicht, um verschiedene Dicken des Körperteils unterzubringen, wobei eine Erfassungseinrichtung einen Sensor umfasst, der ein Signal bereitstellt, das eine Konfiguration der Kupplung anzeigt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Kupplung eine drehbare Kupplung umfasst und der Sensor einen variablen Widerstand oder einen Messgeber umfasst, der angeordnet ist, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das einen Winkel der drehbaren Kupplung angibt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Dickeerfassungseinrichtung einen Ultraschalldickenmesser umfasst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei der Ultraschalldickenmesser einen oder mehrere Ultraschallenergieumsetzer, der oder die konfiguriert ist oder sind, um Ultraschall in den Körperteil zu emittieren und um den Ultraschall zu erfassen, der zumindest einmal den Körperteil durchlaufen hat, und einen Zeitgeber umfasst, der verbunden ist, um eine Zeit zu bestimmen, die der Ultraschall braucht, um den Körperteil zu durchlaufen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der eine oder die mehreren Ultraschallenergieumsetzer zumindest einen Ultraschallenergieumsetzer umfasst oder umfassen, der durch eine der Elektroden gelagert ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Ultraschallenergieumsetzer einen Ultraschallsenderenergieumsetzer, der durch eine erste der Elektroden gelagert ist, und einen Ultraschallempfängerenergieumsetzer umfassen, der durch eine zweite der Elektroden gelagert ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der eine oder die mehreren Ultraschallenergieumsetzer einen Ultraschallenergieumsetzer umfasst oder umfassen, der durch das Wechselstromsignal betrieben wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der eine oder die mehreren Ultraschallenergieumsetzer einen Dünnfilmultraschallenergieumsetzer umfasst oder umfassen, der auf einer der Elektroden ausgebildet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei eine oder beide der Elektroden einen elektrischen Isolator umfasst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der elektrische Isolator eine Beschichtung auf der Elektrode umfasst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Elektroden elektrisch leitfähige Platten umfassen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei die Platten drehbar auf einem Lagerelement angebracht sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die Platten zur Drehung bezüglich zweier Drehachsen angebracht sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Elektroden einen elektrisch leitfähigen Schaum umfassen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Elektroden einen Beutel umfassen, der ein elektrisch leitfähiges, strömungsfähiges Material enthält.
Vorrichtung gemäß Anspruch 20, wobei der Beutel aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die erste und zweite Elektrode jeweils an einem ersten und einem zweiten Arm angebracht sind, die drehbar aneinander gekoppelt sind, zum Drehen bezüglich einer Drehachse, wobei die Vorrichtung eine dritte und eine vierte Elektrode umfasst, die jeweils auf dem ersten und zweiten Arm auf einer Seite der Drehachse gegenüberliegend der ersten und zweite Elektrode angebracht sind, und die Vorrichtung konfiguriert ist, um den kapazitiven Strom zwischen der ersten und zweiten Elektrode mit einem kapazitiven Strom zwischen der dritten und vierten Elektrode zu vergleichen.
Vorrichtung zur nicht-invasiven Überwachung einer Wassereinlagerung in dem Körpergewebe einer Zielperson, wobei die Vorrichtung eine Schaltung, die konfiguriert ist, um elektrische Eigenschaften von Gewebe zwischen den zwei Elektroden zu messen, und ein Normalisierungselement umfasst, das konfiguriert ist, um eine Dicke des Gewebes zwischen den Elektroden zu kompensieren.
Vorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei die Schaltung konfiguriert ist, um eine elektrische Impedanz des Gewebes zu messen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 24, wobei die Schaltung konfiguriert ist, um die elektrische Impedanz des Gewebes bei einer Vielzahl von Frequenzen zu messen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 25, wobei die Vielzahl von Frequenzen in dem Bereich von 100 kHz bis 10 MHz liegt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei die Elektroden jeweils an Elementen angebracht sind, die relativ beweglich zueinander sind, und die Vorrichtung einen Sensor umfasst, der verbunden ist, um relative Positionen der Elemente zu messen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei die Schaltung konfiguriert ist, um die elektrischen Eigenschaften des Gewebes für eine kurze Dauer zu messen, und nicht die elektrischen Eigenschaften des Gewebes für eine Dauer zu messen, die deutlich länger als die kurze Dauer ist, um elektrischen Strom einzusparen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei die Elektroden versiegelte Beutel umfassen, die eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit oder Gel enthalten.
Vorrichtung zur Überwachung des Anwachsens in der Wassereinlagerung in einer Zielperson, wobei die Vorrichtung zwei Elektroden, eine Schaltung, die konfiguriert ist, um Änderungen in der elektrischen Impedanz des Gewebes der Zielperson zu messen, das zwischen den zwei Elektroden befindlich ist, und einen Speicher umfasst, der eine zuvor aufgezeichnete Impedanz speichert, wobei die Schaltung konfiguriert ist, um eine momentane Impedanz mit der zuvor aufgezeichneten Impedanz zu vergleichen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 30, wobei die Schaltung konfiguriert ist, um die elektrische Impedanz des Gewebes für eine kurze Dauer zu messen, und um nicht die elektrischen Eigenschaften des Gewebes für eine Dauer zu messen, die deutlich länger als die kurze Dauer ist, um elektrischen Strom einzusparen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 30, wobei die Vorrichtung in Form eines Armbands ausgebildet ist, das auf dem Handgelenk oder der Fessel der Zielperson zu tragen ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 30, wobei die Elektroden versiegelte Beutel umfassen, die eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit oder Gel enthalten.
Vorrichtung gemäß Anspruch 30, umfassend eine Erzeugungseinrichtung eines sichtbaren oder hörbaren Signals, wobei die Schaltung konfiguriert ist, um die Erzeugungseinrichtung des sichtbaren oder hörbaren Signals in Antwort auf den Vergleich zu betreiben, der eine Erhöhung in der Wassereinlagerung um mehr als einen Schwellbetrag anzeigt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 30, umfassend einen drahtlosen Sender, wobei die Schaltung konfiguriert ist, um den drahtlosen Sender zu betreiben, um eine Nachricht zu senden, die einen Status der Wassereinlagerung der Zielperson anzeigt, in Antwort auf den Vergleich, der eine Erhöhung in der Wassereinlagerung um mehr als einen Schwellbetrag anzeigt.
Verfahren zur Überwachung des Wassergehalts des Gewebes, wobei das Verfahren umfasst: Platzieren einer ersten und einer zweite Elektrode auf gegenüberliegenden Seiten eines Körperteils; Anlegen eines Wechselstromsignals über die erste und zweite Elektrode; und Überwachen eines Stroms zwischen der ersten und zweiten Elektrode.
Verfahren gemäß Anspruch 36, umfassend Vergleichen eines Werts, der den Strom darstellt, mit einem Schwellwert.
Verfahren gemäß Anspruch 37, wobei der Schwellwert ein gespeicherter Wert ist, der einen Wert des Stroms bei einem vorigen Zeitpunkt darstellt.
Verfahren gemäß Anspruch 37, umfassend Betreiben eines Anzeigers auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs.
Verfahren gemäß Anspruch 37, umfassend Senden einer Nachricht mittels eines drahtlosen Senders auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs.
Verfahren gemäß Anspruch 36, umfassend Messen eines Abstands der Elektroden.
Verfahren gemäß Anspruch 41, wobei das Messen des Abstands der Elektroden umfasst Messen eines Winkels zwischen einem ersten und einem zweiten Element, auf denen jeweils die erste und zweite Elektrode gelagert sind.
Verfahren gemäß Anspruch 41, wobei das Messen des Abstands der Elektroden umfasst Messen einer Zeit für ein Ultraschallsignal, um zwischen den Elektroden durchzulaufen.
Tragbare Vorrichtung zur Überwachung des Wassergehalts von Geweben, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Element, das konfiguriert ist, um sich um einen Körperteil einer Zielperson zumindest von einem Ort auf einer Seite des Körperteils zu einem Ort auf einer gegenüberliegenden Seite des Körperteils zu erstrecken; ein erstes und ein zweites Energieumsetzerelement, die auf dem Element gelagert sind; eine Schaltung, die auf dem Element gelagert ist und mit dem ersten und zweiten Energieumsetzerelement verbunden ist, um ein Signal das Körperteil durchlaufen zu lassen und eine Eigenschaft des gesendeten Signals zu messen; und eine Stromzufuhr, die auf dem Element gelagert ist, um der Schaltung elektrischen Strom zuzuführen; wobei die Schaltung konfiguriert ist, um aus der gemessenen Eigenschaft eine Anzeige zu bestimmen, ob ein Wassergehalt des Körperteils ein Kriterium erfüllt, und um eine Ausgabe auf der Grundlage der Anzeige vorzusehen.
Tragbare Vorrichtung gemäß Anspruch 44, wobei das erste und zweite Energieumsetzerelement Elektroden umfassen, und das Signal einen elektrischen Wechselstrom umfasst.
Tragbare Vorrichtung gemäß Anspruch 45, wobei die Eigenschaft eine Amplitude des Stroms umfasst.
Tragbare Vorrichtung gemäß Anspruch 44, wobei das erste und zweite Energieumsetzerelement einen Ultraschallsender und einen Ultraschallempfänger umfassen.
Tragbare Vorrichtung gemäß Anspruch 44, wobei die Schaltung konfiguriert ist, um den Ultraschallsender zu veranlassen, ein Ultraschallsignal zu emittieren, und die Eigenschaft eine Zeit umfasst, die für das Ultraschallsignal erforderlich ist, bei dem Ultraschallempfänger erfasst zu werden.
Tragbare Vorrichtung gemäß Anspruch 48, wobei der Ultraschallsender eine Sendeschaltung, die mit einem Ultraschallenergieumsetzerelement verbunden ist, und der Ultraschallempfänger eine Empfängerschaltung umfasst, die mit dem Ultraschallenergieumsetzerelement verbunden ist.
Tragbare Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 44 bis 49, umfassend einen Zeitgeber, der verbunden ist, um die Schaltung periodisch zu aktivieren, um eine Messung der Eigenschaft durchzuführen.