DE60029136T2

DE60029136T2 - Vorrichtung zur erfassung des hydratationszustandes

Info

Publication number: DE60029136T2
Application number: DE60029136T
Authority: DE
Inventors: Elazar Eyal-Bickels; Shulamit Margaliot
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-09-23
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2020-09-22
Also published as: EP1248561A1; WO2001021068A1; AU7443000A; DE60029136D1; IL132027A0; EP1248561B1; US6849046B1; ATE331468T1; CA2383138C; CA2383138A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur nicht invasiven Erfassung des Zustandes von Hydration in einer lebenden Probe.
Der hierin verwendete Begriff „lebende Probe" soll als lebendes Gewebe eines Menschen, eines Tieres oder einer Pflanze definiert werden.
Hintergrund der Erfindung
Der Zustand von Hydration ist für alle lebenden Organismen wichtig. Dehydration ist ein gut bekanntes Phänomen, bei dem ein lebender Körper übermäßig viel Flüssigkeit verliert. Normalerweise führt der Verlust von Körperwasser zu Durst und demzufolge zum Trinken. Unter besonderen Bedingungen wie beispielsweise dem extrem heißen und trockenen Umgebungsklima wie in der Wüste, ist das Durstgefühl jedoch möglicherweise nicht stark genug, und die aus diesem Grund aufgenommene Flüssigkeitsmenge ist möglicherweise nicht ausreichend. Die daraus resultierende mögliche Dehydration kann in einigen Fällen tödlich sein. Darüber hinaus kann während der Dialysebehandlung von Nierenerkrankungen eine Überhydration auftreten und schwere Folgen haben.
Das Dokument US-A-5 767 685 von Walker offenbart ein tragbares Mikrowellenmessgerät zum Messen einer unbekannten Eigenschaft eines Testmaterials, so zum Beispiel des Feuchtigkeitsgehaltes, indem zwei Mikrowellenstrahlen unterschiedlicher Frequenz erzeugt und durch das Material gesendet werden.
Das Dokument WO-A-83/03746 des Karolinksa Inst. beschreibt ein System zum Überwachen des Flüssigkeitsgleichgewichts eines Körpers, dieses System funktioniert jedoch mit elektrischem Strom.
Offenbarung der Erfindung
Aus diesem Grund ist es eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur nicht invasiven Erfassung des Zustandes von Hydration in einer lebenden Probe bereitzustellen und ein Warnsignal bei Erfassen einer Abweichung vom Normalzustand bereitzustellen.
Die Erfindung stellt ein System zur nicht invasiven Erfassung des Zustandes von Hydration in einer lebenden Probe bereit, wobei das System einen HF-Generator/Sender zum Emittieren von HF-Strahlungssignalen bei einer Vielzahl von Frequenzen und zum Senden der Strahlungssignale durch ein Gewebe einer lebenden Probe; einen Empfänger, eine Verarbeitungseinrichtung und eine Anzeigeeinheit zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das repräsentativ für einen Hydrationszustand des Gewebes ist, umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verarbeitungseinrichtung Signale von dem Empfänger empfängt und die Stärke der Signale bei der Vielzahl von Frequenzen, die durch das Gewebe hindurch gelassen werden, mit der eines Satzes von Bezugssignalen vergleicht, die den Zustand von Hydration des lebenden Gewebes anzeigen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung zum besseren Verständnis im Zusammenhang mit bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispielen in Bezug auf die folgende illustrative Figur beschrieben.
Unter spezieller Bezugnahme auf die ausführliche Figur wird an dieser Stelle betont, dass die darin dargestellten Besonderheiten lediglich exemplarischen Charakter besitzen und zum Zwecke der illustrativen Darstellung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dienen und darüber hinaus mit dem Zweck dargestellt werden, die als nützlichste und am ehesten verständlich erscheinende Beschreibung der Prinzipien und konzeptuellen Aspekte der Erfindung bereitzustellen. In dieser Hinsicht wird kein Versuch unternommen, strukturelle Details der Erfindung ausführlicher, als für ein grundlegendes Verständnis der Erfindung erforderlich, darzustellen, wobei die Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung den Personen mit gewöhnlicher Erfahrung auf dem Gebiet der Technik verdeutlicht, wie die verschiedenen Formen der Erfindung in der Praxis ausgeführt werden können.
In der Zeichnung ist:
1 ein Blockdiagramm des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung zum Erfassen der Dehydration eines lebenden Körpers.
Ausführliche Beschreibung
Eine der markantesten elektrischen Eigenschaften des Gewebes eines lebenden Körpers, die von seinem Wassergehalt abhängt, ist sein Dämpfungskoeffiezient bei elektromagnetischer Strahlung im Bereich der Hochfrequenz (HF), wenn derartige Strahlung durch das Gewebe hindurchgelassen wird. Das Absorbieren von Hochfrequenzstrahlung durch Körpergewebe bei niedrigen Hochfrequenzen beinhaltet die Induktion von Ionenbewegung der im Körperwasser gelösten Ionen. Bei hohen Hochfrequenzen ist das Verfahren, mit dem HF-Energie vom Körperwasser absorbiert wird, die Induktion der Rotationsanregung der Wassermoleküle selbst. Diese letztgenannte Eigenschaft der Änderung des Interaktionsmodus aufgrund von Frequenzvariationen ist die Grundlage für das nicht invasive Verfahren zur Erfassung des Wassergehalts eines lebenden Körpers.
In 1 wird ein System 2 dargestellt, das einen HF-Generator 4 und einen Sender 6 zum Senden des erzeugten HF-Strahlungssignals, einen Empfänger 8 zum Empfangen des Signals, das durch das Gewebe oder ein Glied des lebenden Körpers hindurchgelassen wird, eine Verarbeitungseinrichtung 10 zum Verarbeiten des von dem Empfänger 8 empfangenen Signals und eine Anzeigeeinheit 12 zum Anzeigen oder anderenfalls Erzeugen eines Ausgangssignals, zum Beispiel eines Alarms, das den Grad der Dehydrierung des Körpers anzeigt, umfasst.
Das Betreiben des Systems beinhaltet das Betreiben des HF-Generators 4 und des Senders 6 bei HF-Frequenzen und das Betreiben eines HF-Empfängers bei denselben Frequenzen. Ein Satz von HF-Strahlungssignalen wird vom Sender 6 über ein geeignetes Glied eines lebenden Körpers, wie Hand, Fuß und so weiter, an den Empfänger 8 gesendet, und die Stärke des Satzes von abgeschwächten empfangenen Signalen bei verschiedenen HF-Frequenzen wird in der Verarbeitungseinrichtung 10 mit der Stärke eines Satzes von Bezugssignalen verglichen, die für dasselbe Glied des Körpers desselben Benutzers gewonnen werden, wenn der Benutzer Standardbedingungen des normalen Körperwassergehalts ausgesetzt ist. Alternativ dazu kann das Bezugssignal vorgegeben sein und in Übereinstimmung mit den bekannten durchschnittlichen Körperwassergehalt-Pegeln in der Verarbeitungseinrichtung 10 voreingestellt werden. Wenn die Stärke der empfangenen Signale signifikant von der des Referenzsignals abweicht, wird ein Ausgangssignal, bestehend aus einem Warnton, einem Piepton oder einem Warnlicht, einem Vibrationsalarm oder einer Kombination daraus, aktiviert und lenkt auf diese Weise die Aufmerksamkeit des Benutzers auf die Tatsache, dass sein Körper de- oder überhydriert. Alternativ dazu kann der Hydrationszustand kontinuierlich auf jeder Art von numerischem oder digitalem Display angezeigt werden.
In Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die verwendeten Frequenzen 2,45 GHz und 40,68 MHz und System 2, einschließlich Sender 4, Empfänger 6 und Anzeigeeinheit 12, wird dem Benutzer mit einer geeigneten, einstellbaren Einrichtung 14, die aus einem nicht leitenden Material besteht, am Handgelenk angebracht.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Verwendung von mehr als zwei Frequenzen die Genauigkeit und Zuverlässigkeit verbessert und dass das oben beschriebene Ausführungsbeispiel aus Gründen der Einfachheit dargestellt wurde.
Für Personen mit gewöhnlicher Erfahrung auf dem Gebiet der Technik ist es offensichtlich, dass die Erfindung nicht auf die Einzelheiten des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels beschränkt ist und dass die vorliegende Erfindung in anderen bestimmten Formen ausgeführt werden kann, ohne vom Geist ihrer wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. Die vorliegenden Ausführungsbeispiele sind daher in jeder Hinsicht lediglich als Beispiele zu verstehen und nicht im restriktiven Sinne zu erachten. Der Umfang der Erfindung ist eher durch die angehängten Ansprüche als durch die voranstehende Beschreibung definiert.

Claims

System (2) zur nicht invasiven Erfassung des Zustandes von Hydration in einer lebenden Probe, wobei das System erfasst: einen HF-Generator/Sender (4, 6) zum Emittieren von HF-Strahlungssignalen bei einer Vielzahl von Frequenzen und zum Senden der Strahlungssignale durch ein Gewebe einer lebenden Probe; einen Empfänger (8), der zum Empfangen von HF-Strahlungssignalen eingerichtet ist, die bei der Vielzahl von Frequenzen durch die lebende Probe hindurch gelassen werden; eine Verarbeitungseinrichtung (10); und eine Anzeigeeinheit (12) zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das repräsentativ für einen Hydrationszustand des Gewebes ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (10) Signale von dem Empfänger (8) empfängt, und die Stärke der empfangenen HF-Signale bei der Vielzahl von Frequenzen, die durch das Gewebe hindurch gelassen werden, mit der eines Satzes von Bezugssignalen vergleicht, die den Zustand von Hydration des lebenden Gewebes anzeigen.
System (2) nach Anspruch 1, wobei der Generator (4)/Sender (6) HF-Strahlung bei Frequenzen zwischen 10 kHz und 300 GHz emittiert.
System (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anzeigeeinheit (12) ein akustisches, optisches oder tastbares Ausgangssignal erzeugt.
System (2) nach einem der Ansprüche 1–3, das des Weiteren eine Einrichtung (14) zum Anbringen des Systems (2) an einem Handgelenk des Körpers eines Benutzers enthält.
System (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl von Frequenzen wenigstens eine niedrige Frequenz enthält, bei der HF-Energie In duktion von Ionenbewegung von Ionen bewirkt, die in dem Körperwasser gelöst sind.
System (2) nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl von Frequenzen eine Frequenz von ungefähr 40,68 MHz einschließt.
System (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl von Frequenzen wenigstens eine hohe Frequenz einschließt, bei der HF-Energie von Körperwasser durch Rotationsanregung von Wassermolekülen absorbiert wird.
System (2) nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl von Frequenzen eine Frequenz von ungefähr 2,45 GHz einschließt.
System (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl von Frequenzen mehr als zwei Frequenzen einschließt.
System (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anzeigeeinheit (12) ein Warnsignal bereitstellt, wenn die lebende Probe dehydriert ist.
System (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anzeigeeinheit (12) ein Warnsignal bereitstellt, wenn die lebende Probe überhydriert ist.
System (2) nach Anspruch 1, wobei der Satz von Bezugssignalen durch Empfangen von HF-Signalen bei der Vielzahl von Frequenzen, die durch das Gewebe hindurch gelassen werden, unter Standardbedingungen von normalem Körperwassergehalt ermittelt wird.
System (2) nach Anspruch 1, wobei der Prozessor (10) mit dem Satz von Bezugssignalen entsprechend bekannten durchschnittlichen Körperwassergehalt-Pegeln voreingestellt ist.
System (2) nach Anspruch 1, wobei der Sender (6) und der Empfänger (8) separate Anschlüsse haben, die zu der lebenden Probe führen.