WO1996001075A1 - Verfahren und vorrichtung zur erfassung von wärmeübertragung zwischen einem lebenden körper und einem sensor - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erfassung von wärmeübertragung zwischen einem lebenden körper und einem sensor Download PDF

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WO1996001075A1
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sensor
human body
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PCT/DE1995/000864
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Ok-Kyung Cho
Birgit Holzgreve
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Med Science Gmbh
Cho Ok Kyung
Birgit Holzgreve
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/01—Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/14532—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue for measuring glucose, e.g. by tissue impedance measurement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/20—Clinical contact thermometers for use with humans or animals

Definitions

  • the invention relates to an electronic device for detecting interactions between the human body and the device according to the invention, which allows a non-invasive determination of the glucose concentration in parts of the human body, in particular in human blood.
  • Heat or better thermal energy is the sum of the kinetic individual energies of the building blocks. This average energy is the same for all particles, regardless of their mass:
  • Temperature is just another measure of the average kinetic energy of the molecules. If only the translational energy is considered, its mean value is given by
  • a temperature measurement method can be based on any known, reproducible relationship between a material property and the temperature. In practice, for example, is used, the expansion of liquids, the change of electrical resistors, the change in the speed of sound in solids, etc. to Messsung temperatures ".
  • thermocouples Due to their small mechanical dimensions, certain thermistors and thermocouples are particularly suitable for temperature measurement within the scope of the present invention.
  • thermoistor also called “NTC resistor” or “NTC” for short.
  • thermocouples are the most frequently used electrical thermometers in the temperature range from 1 K to 3000 K. Although the measurement uncertainty is greater than that of the resistance thermometer, thermocouples are much easier to manufacture, have a small spatial extent and have a short response time and are particularly suitable for measuring temperature differences. Voltage compensators or high-resistance voltmeters are used to measure the thermal voltage. 1.1.3 Mechanisms of heat transport
  • thermal energy can be generated either by radiation
  • Heat radiation is electromagnetic in nature like light. It also enables heat to be emitted into a vacuum. This release depends only on the temperature of the radiating body. Thermal radiation is also called temperature radiation or thermal radiation.
  • Heat flow requires macroscopic movements in liquids or gases, the heat content of which is transported to other places.
  • Heat conduction occurs only in matter, but is not associated with its macroscopic movement, but only with energy transfer through collisions between molecules. It requires local differences in molecular energy, i.e. temperature differences. In many cases, heat transport in particular compensates for this temperature gradient, generally leads to a change in the temperature distribution over time.
  • both the functions of the whole organism and those of the individual organs and cells are subject to rhythms that occur in a certain phase. are related to each other and to the periodic of the environment and are called "circadian organization”. Glycogen, glycogen synthase and phosphorylase and the corresponding blood glucose concentrations show a clear, parallel rhythm.
  • vegetative functions such as pulse, blood pressure, breathing, body temperature, etc. are also subject to a circadian periodic.
  • the phases of activity e.g. last with individual fluctuations from 8 a.m. to 12 p.m. and 4 p.m. to 7 p.m.
  • the metabolism is catabolic.
  • body temperature, blood pressure and blood glucose concentration e.g., body temperature, blood pressure and blood glucose concentration.
  • the vagotonic recovery phases are between 1 p.m. and 3 p.m. and 10 p.m. and 6 a.m.
  • the above parameters are low, people are ready to sleep.
  • These phases are subject to temporal shifts that can be schematically assigned to an early type and a late type.
  • the heat-emitting processes are divided into heat conduction, heat radiation, heat flow, evaporation, respiration and excretion.
  • the heat-generating processes in turn include 1) the minimal heat generation by a) essential energy generation and b) obligatory heat generation and 2) food-induced heat generation 3) regulatory heat generation with a) increased muscle activity and b) without muscle activity. Since the body always endeavors to maintain a constant core temperature with changing ambient temperature, the heat production and heat absorption must be balanced with the heat emission.
  • Thermal conduction is understood to mean the exchange of heat between adjacent stationary particles.
  • Warm convection describes the heat transport of moving particles (blood, air).
  • thermal radiation is used to characterize any electromagnetic radiation, in this case temperature radiation, without any mediation of a material heat carrier.
  • the evaporation is a measure of the heat transport during the transition from the liquid to the gaseous phase.
  • the heat flow from inside to outside is made up of two parts.
  • the first part describes the gang core-skin, the second the transition skin-environment.
  • the heat transport is influenced by the thickness and coefficient of thermal conductivity of the media through which the heat is transported and the heat transfer conditions.
  • the skin temperature is thus a function of the internal and external heat transfer and transition conditions.
  • Conductive heat transport can only be found in the upper layers of the epidermis, convective transport with the blood predominates in the rest of the organism.
  • the extremities have a special position.
  • the heat resistance between the core and the surface can be set to a maximum of large or small. They work according to the principle of a counterflow heat exchanger.
  • the core temperature is regulated by controlling the heat emission.
  • the skin temperature changes more steeply here than in other areas.
  • Core and surface temperature are subject to daily rhythmic fluctuations under constant conditions.
  • the values of the extremities decrease by about 4-5 ° from 6 a.m. to 12 noon. But then they remain at this level.
  • the extremity temperatures then rise again in the evening.
  • the core temperature until 6:00 p.m. and then drop again.
  • the surface temperature on the head and neck follow the course of the core temperature. Temperature fluctuations are based on changes in the blood flow to the skin.
  • the blood circulation in the feet, for example, in the afternoon is less than at night.
  • the blood flow to the forehead runs parallel to the core temperature.
  • the invention is based on the surprising finding that there is a high correlation between the circadian fluctuation in the glucose concentration of human blood and the circadian periodic of the body temperature measured at certain suitable points. This suggests using body temperature to determine blood glucose.
  • the invention is therefore based on the object of constructing a sensor for the purpose of measuring the temperature of the human body (for example the surface temperature), the measuring accuracy and precision of which exceeds that of the conventional sensors for temperature measurement. Furthermore, the present invention has the task of enabling temperature measurements with a high spatial and temporal resolution.
  • the invention accordingly describes a sensor and a method which together enable the precise determination of the concentration of blood glucose in the human body by means of highly accurate temperature measurement, in a non-invasive manner, ie not in a manner that does not harm the body, and furthermore — under certain conditions — without contact.
  • the removal of potassium required in conventional methods for determining blood glucose Pillar blood from the fingertip or earlobe is therefore no longer necessary.
  • the invention is also based on the fact that a multitude of heat-generating processes of a chemical or physically chemical nature take place in the human body. These "origin” and “place of origin” according to different processes can be regarded as different “heat sources”. Each of these heat sources sends a characteristic "heat spectrum”, i.e. Heat radiation with certain frequency ranges.
  • the idea and object of the present invention is therefore inter alia also to provide a method with the aid of which the above-mentioned heat spectra can be identified and localized, or to construct a sensor which permits frequency selection of the radiated heat radiation.
  • a sensor according to the invention is generally designed in such a way that it can either measure thermal energy given off by the object to be measured either by means of heat radiation or by means of heat conduction, or else use a combination of both mechanisms of heat transfer for the measurement.
  • Heat source or heat transmitter is a suitable part of the human body, for example a finger.
  • a sensor according to the invention serves as the receiver. If heat transfer is to be measured by conduction, the finger is brought into contact with the sensor surface. If heat radiation emitted by the finger is to be measured, the finger is positioned at a defined distance above the sensor surface without touching it.
  • a spacer made of material with the lowest possible coefficient of thermal conductivity (eg styrofoam), which is placed between the sensor surface and the finger, optionally ensures that the predetermined distance between the radiation source and the radiation receiver can be reproduced.
  • Suitable spacers which can be placed on the sensor surface can also be designed to be disposable, ie designed as "one-way spacers".
  • the senor is designed so that on the one hand part of its surface is in contact with the finger, on the other hand e.g. a depression within the surface allows radiation to pass through the free space over a certain, well-defined distance in order to then fall on a correspondingly designed point on the sensor.
  • the senor looks as follows:
  • the geometry of the complete sensor can be of the most varied types.
  • the sensor body or the sensor housing, also called the sensor head, has the task of taking up the individual components described below and fastening them to one another in a specific constellation and preventing them from being destroyed or contaminated protect.
  • the so-called sensor surface contains (or is formed from) at least one so-called sensor for measuring heat conduction.
  • This sensor is e.g. cylindrical rod with a defined length and a defined cross section, which consists of electrically insulating material with known physical properties, but in particular with a coefficient of thermal conductivity suitable for this purpose.
  • sensors of the same cross section and same material but with different lengths as well as sensors of the same cross section and same length but of different materials and different heat conductivities are combined in a suitable manner.
  • a sensor according to the invention can e.g. contain one or more NTC resistors, thermocouples, pyroelectric detectors or combinations of the aforementioned elements in any number.
  • At least one temperature sensor e.g. an above NTC resistor.
  • a sensor is possibly a disc (plate) made of material with a particularly high coefficient of thermal conductivity, e.g. Gold, to optimize the coupling of heat transfer between the finger and the sensor.
  • a disc made of material with a particularly high coefficient of thermal conductivity, e.g. Gold, to optimize the coupling of heat transfer between the finger and the sensor.
  • a suitable device creates a space in the area of the sensors which can be freely irradiated by the radiation emerging from the finger. Between beams, filters and lenses made of suitable material, such as Ge or Si, as well as diaphragms or other optical components in any combination and number are located in the source of the radiation and the radiation detector (for example NTC) which serves to register this radiation.
  • the radiation detector for example NTC
  • the distances between the radiation source and the window, filter, diaphragm, etc. and between the radiation source and the radiation detector are defined. Suitable spacers ensure the reproducibility of these distances.
  • the sensors mentioned above can themselves take on the function of spacers. Loose, attachable spacers can also be constructed as disposable one-way spacers.
  • the sensor component for the contact measurement (see Figure 1) consists of a cylindrical rod with a high thermal resistance (material polyvinyl chloride) and a contact part which has good thermal conductivity and does not oxidize. A sensor is fastened under this contact part, with the aid of which a thermal signal is converted into an electrical signal.
  • the cylindrical rod serves as a mechanical holder for the contact part and it is also an important element for thermography. It should be mentioned that the connecting wires of the sensor are led away through the cylindrical rod.
  • the individual components are connected by modern adhesives.
  • the adhesive connection between the contact part and the cylindrical rod is designed such that neither liquids nor other substances enter the sensor component from above. can penetrate.
  • the lower opening of the cylindrical rod can optionally be closed with an adhesive.
  • Figure 2 shows the cross section through the measuring system.
  • a sensor body with the sensor component for contact measurement is located above the housing wall.
  • the upper part of the sensor component is composed as follows in Figure 1.
  • a temperature sensor is located below the circular area of the cylindrical rod, i.e. e.g. an NTC resistor.
  • a disk made of plastic is attached above the circular area for better heat transfer.
  • In the lower area of the sensor body there is another NTC resistor or sensor on the cylindrical rod, which registers the weakened thermal energy.
  • thermochromatography e.g. one or more sensors arranged on the cylindrical rod, which is part of the contact measurement.
  • a cut-out creates a space that can be freely irradiated by heat rays that are emitted by the finger.
  • the sensor used for registration (an NTC resistor) is shielded from the radiation source by filters and lenses made of germanium or silicon and by an aperture.
  • a second sensor is used to register the air (reference).
  • the geometry of the holder can be of different types.
  • the NTC is received in this cavity so that a contactless measurement of the heat radiation emitted by the measurement object is possible. At a suitable point it is also possible to measure the heat emanating from the test object by conduction.
  • the bracket also serves to protect the NTC from dirt and destruction.
  • a special electronic circuit converts analog measurement values with a resolution of 24 bit into digital data. This enables temperature measurements with resolutions ⁇ 10- 4 .
  • a (one-chip) microcomputer containing the evaluation algorithm compares the measurement data with stored calibration functions and assigns certain temperature values to concentration values.
  • the microcomputer forwards the processed data, which are available in digital form, to a suitable display (liquid crystal display, monitor, etc.) which shows the glucose concentration determined as a numerical value (optionally in mg / dl or mol / 1).
  • the device according to the invention is calibrated.
  • the relationship between the measured variables and glucose concentrations is established in the form of a calibration or analysis function.
  • the measuring range to be evaluated or the signal component relevant for the evaluation is recognized.
  • This signal component is composed of different values.
  • the maximum and the minimum value of these values are determined and a statistical variable for the evaluation is determined by forming the difference.
  • the weakened thermal energy as well as heat conduction and heat radiation are determined.
  • the data calculated in this way are linked with one another by means of a mathematical function and with the glucose concentration. tion correlates.
  • the reference (air) and also the room temperature are taken into account in this method.
  • the procedure is (greatly simplified) as follows:
  • a measurement process (sequential or simultaneous; see above) provides at least one, preferably two or three, measured values Tii, T 2 i and T 3 i.
  • the blood glucose concentration is determined in a conventional manner (invasively) with each measurement process. Measurements therefore result in 3 measured values T n ⁇ and n glucose concentrations c n .
  • the concentrations c n are plotted over the Tii, T 2 i and T 3 i. In this way, three calibration functions are determined.
  • auxiliary function is created, for example by relating the three measured variables Ti, T 2 and T to one another.
  • the auxiliary function proves to be particularly useful in order to develop an analysis method that is free of matrix effects, ie independent of people.
  • Thermal analysis methods are one of the most important practices when studying minerals. The determination is based on the fact that both exothermic and endothermic processes take place in the case of structural changes.
  • a sample is heated together with a thermally inert standard, a certain temperature profile is recorded. With the help of a pair of thermocouples, a positive or negative peak is registered. The position of the peak in the diagram is characteristic of the corresponding mineral.
  • weight loss through dehydration via the thermogravimetric trie which is based on a similar principle. Thermal methods are combined with X-ray diffraction studies or IR spectroscopy.
  • thermography A method for thermographic diagnostics, in turn, can be found in thermography. It is based on the fact that people's heat balance is individual and based on the environment. The heat emission / absorption is as in paragraph 1.2.2. described reproducible under identical conditions. The number of works dealing with the use of thermography in therapy control has so far been small. A disruptive factor for thermography is e.g. the room temperature.
  • the IR pulses emanating from the body surface are recorded with a specific detector, electronically amplified and can then be read directly on the one hand and recorded as a thermal image on the other. Radiation is reduced in areas with poor arterial blood flow. So far, Contact thermometers with liquid crystals are used.
  • Radiation thermometry like infrared thermography (IR thermography), includes microwave thermography. In contrast to IR thermography, which registers only the skin temperature, radiation from deeper tissue layers is also detected from the outside in microwave thermography.
  • IR thermography is the measurement of temperature distributions in space, with IR thermography - 17 -
  • thermodynamic state variable temperature is thus clearly linked to a radiation quantity.
  • the optical components of the device according to the invention are usually made of IR radiation-transparent material such as Germanium or silicon manufactured.
  • the surface is provided with anti-reflective layers.
  • the IR transmission of the detector is increased to almost 100% by the coating.
  • the static measuring device characteristic is also important.
  • a measuring system suitable for IR thermography must ensure the complete detection of the radiation emitted by every point of the measuring object. Advantages of both plate thermography and infrared thermography are the lack of radiation exposure or invasive measures.

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Abstract

Beschrieben werden ein Verfahren und eine dazugehörige Vorrichtung zur Erfassung der zwischen dem menschlichen Körper und der erfindungsmäßigen Vorrichtung stattfindenden Wärmewechselwirkung, deren in geeigneter Weise physikalisch, elektronisch umgewandelten Meßdaten eindeutig bestimmte Konzentrationen der Bestandteile im menschlichen Blut, wie z.B. Cholesterin, Triglyceriden, usw., insbesondere jedoch Glucose zugeordnet werden können. Die Vorrichtung umfaßt jeweils zumindest eine Wärmemeßeinheit, elektronische Steuer-, Regel-, Auswert- und Ausgabeeinheit. Überdies ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung Temperaturmessungen mit einer hohen räumlichen und zeitlichen Auflösung. Die Methode is noninvasiv; sie ist sogar zur berührungslosen Bestimmung der Glucosekonzentration in Teilen des menschlichen Körpers, insbesondere im menschlichen Blut, hervorragend geeignet.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ERFASSUNG ZUR ERFASSUNG VON WÄRMEÜBERTRAGUNG ZWISCHEN EINEM LEBENDEM KORPER UND EINEM SENSOR
B e s c h r e i b u n g
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine elektronische Vorrichtung zur Erfassung von Wechselwirkungen zwischen dem menschlichen Körper und der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche eine noninvasive Ermittlung der Glucosekonzentration in Teilen des menschlichen Körpers, insbesondere im menschlichen Blut gestattet.
Stand der Technik
1.1 Physikalischer Hintergrund 1.1.1 Wärme und Temperatur
Wärme oder besser Wärmeenergie ist die Summe der kineti¬ schen Einzelenergien der Materiebausteine. Diese mittlere Energie ist für alle Teilchen gleich, und zwar unabhängig von ihrer Masse:
<W> = 1/2 m <vz >
Temperatur ist nur ein anderes Maß für die mittlere kine¬ tische Energie der Moleküle. Wird nur die Translations¬ energie betrachtet, so wird ihr Mittelwert gegeben durch
<Wtr_.ns> = 1/2 m <v2 > = 3/2 k T.
Bei dieser allgemeinsten Definition der Temperatur ist m die Masse, <v2> die quadratisch gemittelte Geschwindig¬ keit der Moleküle. Die Boltzmann-Konstante k hat den Wert
k = 1,381 x 10-23 J K-1.
1.1.2 Temperaturmessung
Grundsätzlich kann auf jedem bekannten reproduzierbaren Zusammenhang zwischen einer Stoffeigenschaft und der Tem¬ peratur ein Temperaturmeßverfahren gegründet werden. In der Praxis wird z.B. die Ausdehnung von Flüssigkeiten, die Änderung von elektrischen Widerständen, die Änderung der Schallgeschwindigkeit in Festkörpern, usw. zur Messsung von Temperaturen "herangezogen.
1.1.2.1 Thermistoren und Thermoelemente Bestimmte Thermistoren und Thermoelemente eignen sich aufgrund ihrer geringen mechanischen Dimensionen besonders zur Temperaturmessung im Rahmen der vorliegenden Erfin¬ dung.
Bei den meisten Halbleitern ist der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes negativ (Heißleiter, auch "NTC-Widerstand" oder kurz "NTC" <negative temperature coefficient> genannt) .
Thermoelemente sind die am häufigsten benutzten elektri¬ schen Thermometer im Temperaturbereich von 1 K bis 3000 K. Die Meßunsicherheit ist zwar größer als die der Wider¬ standsthermometer, jedoch sind Thermoelemente viel ein¬ facher herzustellen, haben eine geringe räumliche Ausdeh¬ nung, besitzen eine kurze Ansprechzeit und eignen sich besonders zur Messung von Temperaturdifferenzen. Zur Mes¬ sung der ThermoSpannung werden Spannungskompensatoren oder hochohmige Voltmeter verwendet. 1.1.3 Mechanismen des Wärmetransports
Wärmeenergie kann grundsätzlich entweder durch Strahlung,
Leitung oder Strömung (Konvektion) transportiert werden.
1.1.3.1 Wärmestrahlung
Wärmestrahlung ist elektromagnetischer Natur wie das Licht. Sie ermöglicht die Abgabe von Wärme auch ins Va¬ kuum. Diese Abgabe ist nur von der Temperatur des strah¬ lenden Körpers abhängig. Die Wärmestrahlung wird auch Temperaturstrahlung oder thermische Strahlung genannt.
1.1.3.2 Wärmeströmung
Wärmeströmung setzt makroskopische Bewegungen in Flüssig¬ keiten oder Gasen voraus, deren Wärmeinhalt so an andere Stellen transportiert wird.
1.1.3.3 Wärmeleitung
Wärmeleitung erfolgt nur in Materie, ist aber nicht mit deren makroskopischer Bewegung verbunden, sondern nur mit Energieübertragung durch Stöße zwischen Molekülen. Sie setzt örtliche Unterschiede in der Molekülenergie, also Temperaturgefälle voraus. Vielfach führt gerade der Wärme¬ transport zum Ausgleich dieses Temperaturgefälles, allge¬ mein zu einer zeitlichen Änderung der Temperaturvertei¬ lung.
1.1.3.3.1 Wärmeleitung in Isolatoren
In Metallen wird die Wärme ähnlich wie der elektische Strom überwiegend durch Leitungselektronen transportiert, in Isolatoren dagegen durch Phononen. Phononen sind Quan¬ ten (kleinste Energiebeträge) elastischer Gitterschwingun¬ gen bzw. des von diesen erzeugten Wellenfeldes. Wie der Wärmeinhalt eines Festkörpers als Energie seines Phononen- gases aufgefaßt werden kann, so erfolgt die Wärmeleitung darin als Transportphänomen im Phononengas. Wärmeenergie kann in einem Gas auf zwei Arten transportiert werden:
a) als Zusatzenergie eines strömenden Gases, das heißer ist als seine Umgebung, wie im Wärmetauscher.
b) als Energiediffusion im ruhenden Gas unter Aufrechter¬ haltung eines Temperaturgradienten, wobei das Gas an jedem Ort im thermischen Gleichgewicht mit seiner Umgebung steht.
Nur der zweite Vorgang (b) ist Wärmeleitung und die Wärme¬ leitfähigkeit ist die Proportionalitätskonstante zwischen Wärmestrom und T-Gradient.
1.2 Physiologischer Hintergrund 1.2.1 Biologische Rhythmen der Blutglucose Engmaschige Blutglucose-Tages- und Nachtprofile von Nor¬ malpersonen und Kranken zeigen Gemeinsamkeiten wie Anstieg am Abend, Absinken in der Nacht, Wiederanstieg in den frühen Morgenstunden, trotz sehr verschiedener äußerer Faktoren wie Alter, Ernährung, Erkrankung etc.. Diese Ge¬ meinsamkeiten scheinen eine endogene und vegetative Perio- dik wiederzuspiegeln. Solche periodischen Schwankungen sind als circadiane Rhythmen bekannt. Darunter werden biologi¬ sche Rhythmen mit einer Periodenlänge von etwa 24 Stunden verstanden. Diese biologische Rhythmik besteht auch bei Konstanthaltung zweier wichtiger Umweltperiodizitäten wie Licht und Umgebungstemperatur fort.
Im vielzelligen Organismus sind sowohl die Funktionen des Gesamtorganismus als auch die der einzelnen Organe und Zellen Rhythmen unterworfen, die in einem bestimmtem Pha- senverhältnis zueinander und zur Periodik der Umwelt ste¬ hen und als "circadiane Organisation" bezeichnet werden. Glykogen, Glykogen-Synthase und -Phosphorylase und die korrespondierenden Blutglucosekonzentrationen lassen eine deutliche, parallel verlaufende Rhythmik erkennen.
Beim Menschen unterliegen die vegetativen Funktionen wie Puls, Blutdruck, Atmung, Körpertemperatur, etc. ebenso einer circadianen Periodik. Die Aktivitätsphasen z.B. dauern mit individuellen Schwankungen von 8 - 12 und 16 - 19 Uhr. Während dieser Zeit ist der Stoffwechsel katabol ausgerichtet. Erhöht sind z.B. die Körpertemperatur, der Blutdruck und die Blutglucosekonzentration. Der Mensch ist arbeitsbereit. Demgegenüber liegen die vagotonen Erho¬ lungsphasen zwischen 13 - 15 und 22 - 6 Uhr. Die oben genannten Parameter sind niedrig, der Mensch ist schlaf- bereit. Diese Phasen sind zeitlichen Verschiebungen unter¬ worfen, die schematisch einem Frühtyp und einem Spättyp zugeordnet werden können.
1.2.2. Physiologie und Regulation der Körpertemperatur Die überwiegend chemischen Wärmebildungsprozesse und physikalischen Wärmeabgabeprozesse sind in einem Regel¬ kreislauf verbunden.
Die wärmeabgebenden Prozesse (physikalische Thermoregula- tion) werden unterteilt in Wärmeleitung, Wärmestrahlung, Wärmeströmung, Verdunstung, Atmung und Ausscheidung. Zu den wärmebildenden Prozessen zählen wiederum 1) die mini¬ male Wärmebildung durch a) essentielle Energiebildung und b) obligate Wärmebildung und 2) nahrungsinduzierbare Wärme¬ bildung 3) regulatorische Wärmebildung mit a) gesteigerter Muskelaktivität und b) ohne Muskelaktivität. Da der Körper bestrebt ist, immer eine konstante Kerntem¬ peratur bei wechselnder Umgebungstemperatur aufrechtzuer¬ halten, muß die Wärmeproduktion und Wärmeaufnahme mit der Wärmeabgabe ins Gleichgewicht gebracht werden.
Um eine Temperatur auf der Hautoberfläche ermitteln zu können, ist es wichtig zunächst die Wärmemengen zu erfas¬ sen, die durch die Hautoberfläche hindurchgehen. Der größte Teil der Wärme wird über die Haut an die Umgebung abgeführt. Die vier wesentlichen Arten der Wärmeübertra¬ gung sollen noch einmal kurz beschrieben werden.
Unter Wärmeleitung wird der Wärmeaustausch zwischen be¬ nachbarten ortsfesten Teilchen verstanden.
Die Warmekonvektion beschreibt den Wärmetransport bewegter Teilchen (Blut, Luft) . Mit Wärmestrahlung wiederum wird jede elektromagnetische Strahlung, in diesem Fall Tempera¬ turstrahlung, ohne jegliche Vermittlung eines materiellen Wärmeträgers charakterisiert. Die Verdunstung hingegen ist ein Maß für den Wärmetransport beim Übergang von der flüs¬ sigen in die gasförmige Phase.
Bei Zimmertemperatur und Ruhebedingungen wird der größte Teil der Wärmemengen durch Strahlung abgegeben. Der An¬ stieg der Wärmebildung nach einer Mahlzeit wird durch nahrungsinduzierbare Thermogenese hervorgerufen. Dies ist durch den ATP-Verlust zu erklären, der infolge der Umwand¬ lung aufgenommener Nährstoffe in körpereigene Substanzen entsteht. Der Einfluß der Luftfeuchtigkeit bei der Wärme¬ regulation ist zu berücksichtigen.
Der Wärmestrom von innen nach außen setzt sich aus zwei Anteilen zusammen. Der erste Anteil beschreibt den Über- gang Kern-Haut, der zweite den Übergang Haut-Umgebung.
Beeinflußt wird der Wärmetransport durch die Dicke und Wärmeleitzahl der Medien, durch die die Wärme transpor¬ tiert wird, sowie die Wärmeübergangsbedingungen. Die Haut¬ temperatur ist somit eine Funktion der inneren und äußeren Wärmetransport- und Übergangsbedingungen.
Konduktiver Wärmetransport ist nur in den oberen Schichten der Epidermis anzutreffen, im gesamten übrigen Organismus überwiegt der konvektive Transport mit dem Blut. Die Ex¬ tremitäten nehmen eine Sonderstellung ein. Der Wärmewider¬ stand zwischen Kern und Oberfläche kann maximal groß oder klein eingestellt werden. Sie wirken nach dem Prinzip eines Gegenstromwärmeaustauschers.
Hauttemperatur und Hautdurchblutung
In der Zone metabolischer Neutralität wird die Kerntem¬ peratur durch Steuerung der Wärmeabgabe reguliert. Die Hauttemperatur ändert sich hier steiler als in anderen Bereichen.
Es gilt, daß unterhalb von 20°C die Durchblutung minimal ist und somit das Temperaturgefälle Haut-Raum und Wärme¬ abgabe sind gleich Null. Steigt die Raumtemperatur an, so bewirkt der DurchblutungsZuwachs einen Anstieg der Haut¬ temperatur.
Kern- und Oberflächentemperatur unterliegen unter gleich¬ bleibenden Bedingungen tagesrhythmischen Schwankungen. Die Werte der Extremitäten fallen von morgens 6.00 Uhr bis mittags 12.00 Uhr um etwa 4-5 ° ab. Sie verbleiben dann aber auf diesem Niveau. Am Abend steigen die Extremitäten¬ temperaturen dann wieder an. Dagegen steigt die Kerntem- peratur bis 18.00 Uhr an, um dann wieder abzufallen. Die Oberflächentemperatur am Kopf und Hals folgen dem Verlauf der Kerntemperatur. TemperaturSchwankungen beruhen auf Veränderungen der Hautdurchblutung. Die Durchblutung der Füße z.B. am Nachmittag ist geringer als in der Nacht. Die Durchblutung der Stirn verläuft parallel zur Kerntem¬ peratur.
Beschreibung der Erfindung
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß eine hohe Korrelation zwischen der circadialen Schwan¬ kung der Glucosekonzentration des menschlichen Blutes und der circadialen Periodik der an bestimmten geeigneten Punkten gemessenen Körpertemperatur besteht. Dies legt nahe zur Blutglucosebestimmung die Körpertemperatur heranzuziehen.
Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, zum Zwecke der Messung der Temperatur des menschlichen Körpers (z. B. der Oberflächentemperatur) einen Sensor zu konstru¬ ieren, dessen Meßgenauigkeit und Präzision die der her¬ kömmlichen Sensoren zur Temperaturmessung übertrifft. Weiterhin hat die vorliegende Erfindung u.a. die Aufgabe, Temperaturmessungen mit einer hohen räumlichen und zeit¬ lichen Auflösung zu ermöglichen.
Die Erfindung beschreibt dementsprechend einen Sensor sowie ein Verfahren, welche zusammen die genaue Bestimmung der Konzentration der Blutglucose im menschlichen Körper mittels höchstgenauer Temperaturmessung ermöglichen, und zwar in noninvasiver, d.h. den Körper nicht verletzender Weise und darüberhinaus auch - unter gewissen Vorausset¬ zungen - berührungslos. Die bei herkömmlichen Verfahren zur Blutglucosebestimmung erforderliche Entnahme von Ka- pillarblut aus Fingerkuppe oder Ohrläppchen ist hierbei demzufolge nicht mehr notwendig.
Die Erfindung basiert außerdem auf der Tatsache, daß im menschlichen Körper eine Vielzahl von wärmeerzeugenden Prozessen chemischer bzw. physikalisch chemischer Natur ablaufen. Diese ihrem "Ursprung" und ihrem "Entstehungs¬ ort" nach verschiedenen Prozesse können als unterschied¬ liche "Wärmequellen" betrachtet werden. Jede dieser Wärme¬ quellen sendet ein für sie charakteristisches "Wärmespek¬ trum", d.h. Wärmestrahlung mit bestimmten Frequenzberei¬ chen aus.
Idee und Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher u.a. auch, eine Methode zu liefern mit deren Hilfe die oben erwähnten Wärmespektren identifiziert und lokalisiert werden können bzw. einen Sensor zu konstruieren, der eine Frequenzselektion der eingestrahlten Wärmestrahlung er¬ laubt.
Auch die Prozesse im menschlichen Körper, bei denen in irgendeiner Weise Glucose umgewandelt wird, gehen mit bestimmten wärmeproduzierenden/-verbrauchenden Vorgängen einher. Ein geeigneter erfindungsgemäßer mathematischer Auswertealgorithmus erlaubt dabei die Zuordnung von ge¬ messenen, selektierten Wärme-/Temperaturdatenzu Glucose- konzentrationen.
Ein erfindungsgemäßer Sensor ist allgemein so konstruiert, daß er vom zu messenden Objekt abgegebene Wärmeenergie wahlweise entweder mittels Wärmestrahlung oder mittels Wärmeleitung messen kann oder aber eine Kombination aus beiden Mechanismen der Wärmeübertragung zur Messung heran¬ zieht. Wärmequelle bzw. Wärmesender ist ein geeigneter Teil des menschlichen Körpers, z.B. ein Finger. Als Empfänger dient ein erfindungsgemäßer Sensor. Soll Wärmeübertragung durch Wärmeleitung gemessen werden, so wird der Finger durch Auflegen mit der Sensorfläche in Kontakt gebracht. Soll vom Finger ausgesandte Wärmestrahlung gemessen wer¬ den, so wird der Finger in definierter Entfernung über der Sensorfläche positioniert, ohne diese zu berühren. Ein Abstandhalter aus Material mit möglichst niedriger Wärme¬ leitzahl (z.B. Styropor), welcher zwischen Sensorfläche und Finger gebracht wird, sorgt gegebenenfalls dafür daß der vorgegebene Abstand zwischen Strahlungsquelle und Strahlungsempfänger reproduziert werden kann. Geeignete, auf die Sensorfläche auflegbare Abstandhalter können auch wegwerfbar, d.h. als "Einwegabstandhalter" gestaltet sein.
Sollen sowohl Wärmeleitung als auch Wärmestrahlung regi¬ striert werden, so ist der Sensor so gestaltet, daß einer¬ seits ein Teil seiner Oberfläche in Kontakt mit dem Finger steht, andererseits z.B. eine Vertiefung innerhalb der Oberfläche erlaubt, daß Strahlung über eine bestimmte, wohl definierte Entfernung durch den freien Raum tritt, um anschließend auf eine entsprechend gestaltete Stelle des Sensors zu fallen.
Sensor, allgemeine Ausführung
In seiner allgemeinsten Ausführung sieht der Sensor fol¬ gendermaßen aus: Die Geometrie des kompletten Sensors kann unterschiedlichster Art sein. Der Sensorkörper bzw. das Sensorgehäuse, auch Sensorkopf genannt, hat die Aufgabe die nachfolgend beschriebenen einzelnen Bestandteile auf¬ zunehmen und sie in bestimmter Konstellation zueinander zu befestigen und diese vor Zerstörung bzw. Verschmutzung zu schützen.
Die sogenannte Sensorfläche enthält (bzw. wird gebildet aus) zur Messung von Wärmeleitung mindestens einen soge¬ nannten Fühler. Dieser Fühler ist ein z.B. zylinderförmi- ger Stab mit definierter Länge und definiertem Quer¬ schnitt, der aus elektrisch isolierendem Material mit bekannten physikalischen Eigenschaften, insbesondere aber mit für diesen Zweck geeigneter Wärmeleitzahl, besteht. Üblicherweise werden mehrere Fühler gleichen Querschnitts und gleichen Materials aber mit unterschiedlicher Länge sowie Fühler gleichen Querschnitts und gleicher Länge aber aus unterschiedlichem Material und unterschiedlicher Wär¬ meleitzahl in geeigneter Weise miteinander kombiniert.
Ein erfindungsgemäßer Sensor kann z.B. einen oder mehrere NTC-Widerstände, Thermoelemente, pyroelektrischen Detek¬ toren oder Kombinationen der vorstehend genannten Elemente in beliebiger Anzahl enthalten.
Unterhalb (d.h. auf der dem Finger abgewandten Kreisfläche des zylinderförmigen Stabes) eines jeden Fühlers befindet sich mindestens ein Temperatursensor, z.B. ein o.gen. NTC- Widerstand.
Oberhalb (d.h. auf der dem Finger zugewandten Seite) eines Fühlers befindet sich ggf. eine Scheibe (Plättchen) aus Material mit besonders hoher Wärmeleitzahl, z.B. Gold, zur Optimierung der Ankoppelung des Wärmeübertrags zwischen Finger und Fühler.
Im Bereich der Fühler wird durch geeignete Vorrichtung ein Raum geschaffen, der durch die aus dem Finger austretende Strahlung frei durchstrahlt werden kann. Zwischen Strah- lungsquelle und dem der Registrierung dieser Strahlung dienenden Strahlungsdetektor (z.B. NTC) befinden sich in der Regel Filter und Linsen aus geeignetem Material, z.B. Ge oder Si sowie Blenden oder sonstige optische Komponen¬ ten in beliebiger Kombination und Anzahl.
Die Abstände zwischen Strahlungsquelle und Fenster, Fil¬ ter, Blende, usw. sowie zwischen Strahlungsquelle und Strahlungsdetektor sind definiert. Geeignete Abstandhalter sorgen für Reproduzierbarkeit dieser Abstände. Die oben genannten Fühler können dabei selbst die Funktion von Abstandhaltern übernehmen. Ebenso können lose, aufsetzbare Abstandhalter als wegwerfbare Einwegabstandhalter konstru¬ iert sein.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels:
Die Sensorkomponente für die Kontaktmessung (siehe Abbil¬ dung 1) besteht aus einem zylinderförmigen Stab mit einem großen Wärmewiderstand (Material Polyvinylchlorid) und einem Kontaktteil das eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt und nicht oxidiert. Unter diesem Kontaktteil ist ein Sen¬ sor befestigt, mit dessen Hilfe ein thermisches Signal in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Der zylinderför- mige Stab dient einmal zur mechanischen Halterung für den Kontaktteil und zum anderen ist er ein wichtiges Element für die Thermographie. Es ist zu erwähnen, daß durch den zylinderförmigen Stab die Anschlußdrähte des Sensors abge¬ führt werden. Durch moderne Klebstoffe werden die einzel¬ nen Bauteile verbunden.
Die Klebeverbindung zwischen Kontaktteil und dem zylinder¬ förmigen Stab ist so ausgeführt, daß weder Flüssigkeiten noch andere Stoffe in die Sensorkomponente von oben ein- dringen können. Die untere Öffnung des zylinderförmigen Stabes kann wahlweise mit einem Klebstoff verschlossen werden.
In Abbildung 2 ist der Querschnitt durch das Meßsystem zu sehen. Oberhalb der Gehäusewand befindet sich ein Sensor¬ körper mit der Sensorkomponente für die Kontaktmessung. Der obere Teil der Sensorkomponente setzt sich wie schon in Abbildung 1 zu sehen ist folgendermaßen zusammen. Un¬ terhalb der Kreisfläche des zylinderförmigen Stabes befin¬ det sich ein Temperatursensor, d.h. z.B. ein NTC-Wider- stand. Oberhalb der Kreisfläche ist eine Scheibe bestehend aus Kunststoff zur besseren Wärmeübertragung angebracht. Im unteren Bereich des Sensorkörpers befindet sich am zylinderförmigen Stab ein weiterer NTC-Widerstand oder Sensor, der die abgeschwächte Wärmeenergie registriert. Für die Thermochromatographie werden z.B. einer oder meh¬ rere Sensoren an dem zylinderförmigen Stab angeordnet, der Bestandteil der Kontaktmessung ist.
Durch eine Aussparung wird ein Raum geschaffen, der frei durchstrahlt werden kann und zwar von Wärmestrahlen, die vom Finger ausgesendet werden. Der zur Registrierung die¬ nende Sensor (ein NTC-Widerstand) wird von der Strahlungs¬ quelle durch Filter und Linsen aus Germanium oder Silicium sowie durch eine Blende abgeschirmt. Ein zweiter Sensor dient zur Registrierung der Luft (Referenz).
Die Geometrie der Halterung kann unterschiedlicher Art sein. Der NTC wird in diesem Hohlraum so aufgenommen, daß eine berührungslose Messung der vom Meßobjekt ausgesende¬ ten Wärmestrahlung möglich ist. An geeigneter Stelle ist es auch möglich die vom Meßobjekt ausgehende Wärme durch Wärmeleitung zu messen. Die Halterung dient ferner dazu den NTC vor Verschmutzung und Zerstörung zu schützen.
Eine spezielle elektronische Schaltung wandelt analoge Meßwerte mit einer Auflösung von 24 bit in digitale Daten um. Dies ermöglicht Temperaturmessungen mit Auflösungen < 10-4. Ein den Auswertealgorithmus enthaltender (one- chip) Microccomputer vergleicht die Meßdaten mit gespei¬ cherten Kalibrierfunktionen und ordnet bestimmten Tempera¬ turwerten Konzentrationswerte zu.
Der Microcomputer gibt die verarbeiteten Daten, die in digitaler Form vorliegen, an ein geeignetes Display (Flüs¬ sigkristallanzeige, Monitor, etc.) weiter, welches die ermittelte Glucosekonzentration als numerischen Wert (wahlweise in mg/dl oder mol/1) anzeigt.
Prinzipielle Beschreibung des mathematischen Auswerteal¬ gorithmus:
Zu Beginn wird die erfindungsgemäße Vorrichtung geeicht. Dazu wird der Zusammenhang zwischen den erfaßten Meßgrößen und Glucosekonzentrationen in Form einer Kalibrations- bzw. Analysefunktion hergestellt. Zuerst wird mit Hilfe einer Funktion automatisch der auszuwertende Meßbereich bzw. der für die Auswertung relevante Signalanteil er¬ kannt. Dieser Signalanteil setzt sich aus unterschiedli¬ chen Werten zusammen. Es wird der maximale und der minima¬ le Wert dieser Werte bestimmt und durch Differenzbildung eine für die Auswertung statistische Größe ermittelt. Auf diese Weise werden sowohl die abgeschwächte Wärmeenergie, als auch Wärmeleitung und Wärmestrahlung ermittelt. Die so berechneten Daten werden miteinander mittels einer mathe¬ matischen Funktion verknüpft und mit der Glucosekonzentra- tion korreliert. Die Referenz (Luft) und auch die Raumtem¬ peratur werden bei diesem Verfahren berücksichtigt.
Zusammenfassend wird (stark vereinfacht) folgendermaßen vorgegangen: Dem Meßprinzip entsprechend liefert ein Me߬ vorgang (sequentiell oder simultan; s.o.) mindestens ein bevorzugt zwei oder drei Meßwerte Tii , T2i und T3i . Zu¬ sätzlich wird bei jedem Meßvorgang auf herkömmliche Weise (invasiv) die Blutglucosekonzentration ermittelt. Meßvor¬ gänge ergeben daher 3 Meßwerte Tn ± und n Glucosekonzentra- tionen cn . Die Konzentrationen cn werden sowohl über den Tii , T2i und T3i aufgetragen. So werden drei Kalibrations- funktionen ermittelt.
Überdies werden eine (oder mehrere) Hilfsfunktion(en) erstellt, und zwar indem z.B. die drei Meßgrößen Ti , T2 und T zueinander in Beziehung gesetzt werden. Die Hilfs¬ funktion erweist sich insbesondere als nützlich um matrix- effektfreies - also von Personen unabhängiges - Analyse¬ verfahren zu entwickeln.
Thermische Analysenmethoden -Thermographie-
Thermische Analysenmethoden gehören zu den wichtigsten Praktiken bei der Untersuchung von Mineralien. Die Bestim¬ mung beruht auf dem Umstand, daß bei strukturellen Verän¬ derungen sowohl exotherme als auch endotherme Prozesse ablaufen. Bei Erhitzung einer Probe zusammen mit einem thermisch inerten Standard wird ein bestimmter Temperatur¬ verlauf aufgezeichnet. Mit Hilfe eines Thermoelementpaares wird ein positiver oder negativer Peak registriert. Die Position des Peaks im Diagramm ist charakteristisch für das entsprechende Mineral. Ebenso kann z.B. auch ein Ge¬ wichtsverlust durch Dehydratation über die Thermogravime- trie, die auf einem ähnlichen Prinzip beruht, bestimmt werden. Thermische Methoden werden mit Röntgenbeugungsun- tersuchungen oder auch IR-Spektroskopie kombiniert.
Ein Verfahren zur thermographischen Diagnostik wiederum ist bei der Thermographie zu finden. Sie beruht auf der Tatsache, daß der Wärmehaushalt des Menschen individuell ist und sich an der Umgebung orientiert. Die Wärmeabgabe/- aufnähme ist wie schon in Absatz 1.2.2. beschrieben unter identischen Bedingungen reproduzierbar. Die Zahl der Ar¬ beiten, die sich mit der Anwendung der Thermographie in der Therapiekontrolle beschäftigt, ist bisher noch gering. Ein Störfaktor für die Thermographie ist z.B. die Raumtem¬ peratur.
Zur Darstellung der Wärmestrahlen eines Objektes ist fol¬ gendes zu erwähnen. Die von der Körperoberfläche ausge¬ henden IR-Impulse werden mit einem spezifischen Detektor aufgenommen, elektronisch verstärkt und können dann zum einen direkt abgelesen werden und zum anderen als Wärme¬ bild aufgezeichnet werden. In Gebieten mit arterieller Minderdurchblutung ist die Strahlung vermindert. Bisher werden u.a. Kontaktthermomter mit Flüssigkristallen ange¬ wendet.
Zur Strahlungsthermometrie gehört ebenso wie die Infrarot- Thermographie (IR-Thermographie) die Mikrowellen-Thermo- graphie. Im Gegensatz zur IR-Thermographie, die nur die Hauttemperatur registriert wird bei der Mikrowellen Ther¬ mographie auch Strahlung tieferer Gewebeschichten von Außen erfaßt.
Unter IR-Thermographie wird das Messen von Temperaturver¬ teilungen im Raum verstanden, wobei bei der IR-Thermo- - 17 -
graphie in der Regel eine zweidimensionale Temperaturver¬ teilung vorhanden ist. Es wird als Meßfühler ein einzelner Quantendetektor mit geringen geometrischen Abmessungen eingesetzt. Mit dem hauptsächlich in der IR-Thermographie benutzten Detektormaterialien Indium-Antimonid und Queck- silber-Kadmium-Tellurid wird in kleinen Wellenlängeninter¬ vallen und bei Kühlung mit flüssigen Stickstoff fast die festgelegte Grenzempfindlichkeit, die durch maximale Quan¬ tenausbeuten festgelegt ist, erreicht. Der physikalische Zusammenhang, mit dem der Temperatur Ti an jedem Ort in der Meßebene eindeutig die spezifische Strahlungsflußdich¬ te am gleichen Ort zugeordnet ist, muß bekannt sein. Somit ist die thermodynamische Zustandsgröße Temperatur eindeu¬ tig mit einer Strahlungsgröße verknüpft.
Existenz und Kenntnis dieses Zusammenhangs sind elementare Voraussetzungen für die Messung von Objekttemperaturen mit Strahlungsdetektoren.
Die optischen Bauteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden meist aus IR-strahlungsdurchlässigem Material wie z.B. Germanium oder Silizium gefertigt. Die Oberfläche wird mit Antireflexschichten versehen. Durch die Beschich¬ tung wird die IR-Durchlässigkeit des Detektors auf nahezu 100 % erhöht. Außerdem ist auch die statische Meßgeräte¬ kennlinie wichtig. Ein für die IR-Thermographie geeignetes Meßsystem muß die lückenlose Erfassung der von jeder Stel¬ le des Meßobjektes emittierten Strahlung gewährleisten. Vorteile sowohl der Plattenthermographie als auch der Infrarotthermographie sind das Fehlen von Strahlenbe¬ lastung oder invasive Maßnahmen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur zahlenmäßigen physikalischen, elektroni¬ schen Erfassung, Aus-und Bewertung von Wärmewechselwir¬ kungen zwischen dem menschlichem Körper und der erfin- durigsmäßigen Vorrichtung ("Sensor"), welches die so gewon¬ nenen Meßdaten mittels eines mathematischen Algorithmus eindeutig bestimmten Glucosekonzentrationen im menschli¬ chen Blut zuordnet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Körperoberfläche, in oberflächennahen Schichten, in Körperhöhlen, in tiefer¬ auflösender Weise, d.h. in bestimmten unterhalb der Kör¬ peroberfläche oder im Korperinnern stammende an die erfin¬ dungsmäßige Vorrichtung übertragene und ausgestrahlte Wärme erfaßt und die Meßdaten eindeutig mit der Glucose¬ konzentration korrelieren.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die datenmäßig erfaßte Wärme¬ wechselwirkung zwischen menschlichem Körper und erfin¬ dungsgemäßer Vorrichtung über mindestens einen Referenzwert relativ berechnet werden kann.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmewechselwirkung auch aus den Temperaturdifferenzen und -quotienten sowie aus deren mathematischer Umformungen, Ableitungen und Integra¬ len datenmäßig berechnet wird und sie mittels eines mathe¬ matischen Algorithmus eindeutig einer bestimmten Glucose¬ konzentration des menschlichen Blutes zugeordnet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Temperaturdifferenzen und -quotienten unter Anwendung höchstgenauer, kontaktierender und/oder berührungsloser erfindungsgemäßer Temperaturme߬ verfahren gewonnen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung von Temperatur¬ differenz und/oder Temperaturquotienten vor und nach den Messungen gewonnene Meßwerte als Blindwerte, und sogar direkt als Daten zur Kalibration und Analyse verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Glucosekonzentration zuzu¬ ordnende Temperaturdifferenz bzw. -quotient einen Betrag von + 33 K der in/auf dem Sensorgehäuse gemessenen als Referenztemperatur dienenden Temperatur nicht übersteigt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Referenztemperatur zur Bildung von Temperaturdifferenz und/oder -quotient bzw. des -betrages die an einer oder mehreren, bestimmten bzw. beliebigen Stelle(n) im und auf dem Sensorgehäuse gemes¬ sene Temperatur angewendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die in/am Sensorgehäuse gemes¬ sene Luft-, Gas-, oder Vakuumtemperatur als Untergrund dienen kann, welcher wiederum als Referenztemperatur ein¬ gesetzt werden kann.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der vor und nach den Messungen aller Sensorköpfe gemessenen Werte der jeweilige Untergrund gewonnen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Störeinfluß der Raumtem¬ peratur kompensiert wird, da die Temperatur in den mathe- mathischen Auswertealgorithmus eingebunden ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensation automatisch, halbautomatisch oder manuell erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die momentane Temperatur der zu untersuchenden Person als eine feste Größe in das Aus¬ werte- und Bewertungsverfahren eingebunden ist.
14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysenalgorithmus wahl¬ weise von Personen abhängig oder unabhängig gesteuert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Analysenergebnisse matrix- effektfrei, das heißt personenunabhängig mit Hilfe von mindestens einer Hauptfunktion bzw. mindestens einer oder mehrerer Hilfsfunktionen ermittelt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein mathematischer Algorith¬ mus, vorzugsweise ein lineares Regressionsverfahren mit einer unabhängigen Variablen in erster oder höherer Ord¬ nung zugrunde liegt. -21-
17. Verfahren nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein mathematischer Algorith¬ mus, vorzugsweise ein lineares Regressionsverfahren mit zwei oder mehr unabhängigen Variablen in erster oder höherer Ordnung zugrunde liegt.
18. Verfahren nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Hilfsfunktion die - von der jeweiligen Person und ihrem Gesundheitszu¬ stand abhängig verursachte - Temperaturdifferenz/quotient von zwei unabhängig, gleichzeitig oder zeitversetzt, räum¬ lich und/oder zeitlich aufgelöst gemessenen Temperaturen ermittelt und als individueller Kompensationsfaktor ange¬ wendet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung nur durch Wär¬ meleitung oder abgeschwächte Wärmeleitung oder Wärmestrah¬ lung hervorgerufene Temperaturdifferenzen und/oder -quo¬ tienten oder eine Kombination aller erfaßten Wärmeprozesse herangezogen wird.
20. Verfahren nach Anspruch 1-19, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer Funktion auto¬ matisch der auszuwertende Meßpeak erkannt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung nur ein rele¬ vanter Anteil des Meßsignals herangezogen wird.
22. Verfahren nach Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß Minimal- und Maximalwert des relevanten Meßsignalanteils erkannt werden und Temperatur¬ differenz und/oder -quotient der beiden Werte sowohl für Wärmestrahlung als auch Wärmeleitung und abgeschwächte Wärmeleitung bestimmt werden.
23. Verfahren nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur Temperaturdifferenz und/oder -quotientenbildung die vom menschlichen Körper stammende über die Kontaktflächen des Sensors in und auf das Sensorgehäuse übertragende Wärme total, spezifisch oder selektiv für Temperaturstrahlung, Wärmeleitung und abgeschwächte Wärmeleitung erfaßt und registriert werden.
24. Verfahren nach Anspruch 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem menschlichen Körper ausgehende bzw. ausgesendete Wärme entsprechend ihrer unterschiedlichen Natur thermoanalytisch, wellenlängen¬ mäßig oder frequenzmäßig getrennt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zur mathematischen Auswertung die Fourier-Transformation herangezogen wird.
26. Verfahren nach Anspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmestrahlung nach An¬ spruch 10 ein oder mehr als ein bestimmter Frequenzinter¬ vall integriert wird und sie werden unabhängig voneinander bzw. abhängig voneinander für die Auswertung verknüpft bzw. in geeigneter Weise mathematisch vorbehandelt, z.B. nach der Zeit differenziert oder integriert.
27. Verfahren nach Anspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmestrahlung im Wellenlän¬ genbereich von 3-30 μm gemessen wird.
28. Verfahren nach Anspruch 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfindlichkeit durch Lock-in Verfahren verbessert wird.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalamplitude im Bereich von 1 μV bis 10 mV liegt.
30. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal/Rausch-Verhältnis um den Faktor 1000 erhöht wird.
31. Verfahren nach Anspruch 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß als Detektoren für Wärmestrah¬ lung und Wärmeleitung Halbleitermaterialien wie Germanium oder Silizium verwendet werden.
32. Verfahren nach Anspruch 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß als Detektoren für Wärmestrah¬ lung und Wärmeleitung pyroelektrische Detektoren einge¬ setzt werden.
33. Verfahren nach Anspruch 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß als Empfänger für Wärmestrah¬ lung und Wärmeleitung alle Festkörper Flüssigkeiten und Gase verwendet werden, deren Wärmeleitzahl einen Wert größer als Null aufweist.
34. Verfahren nach Anspruch 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselwirkung zwischen dem menschlichen Körper und der Mikrowellenstrahlung aus¬ genutzt wird.
35. Vorrichtung ("Sensor") zur noninvasiven zahlenmäßigen physikalischen, elektronischen Erfassung von Wärmewechsel- wirkungen zwischen dem menschlichen Körper und der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Temperaturme߬ teil und dazugehörige elektronische Steuer-, Meß-, Aus¬ wert- und Ausgabeeinheit vorhanden sind.
36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem Detektor zur Erfassung der Wärmestrahlung aus definierten menschlichen Körperteilen bzw. aus dem ganzen Körper vorhanden ist.
37. Vorrichtung nach Anspruch 35 und 36, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein oder mehrere Temperaturmeßteile vorhanden sind, welche geometrisch so positioniert sind, daß die vom Körper durch Wärmestrahlung ausgesendete Wärmemenge berührungslos bzw. die vom Körper durch Wärmeleituing und Konvektion abgegebene Wärmemenge durch Kontaktmessung erfaßt wird.
38. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Temperaturme߬ teil wahlweise entweder Wärmestrahlung, Wärmeleitung oder abgeschwächte Wärmeleitung oder je zwei bzw. alle drei Meßgrößen erfasst, wobei die registrierte Wärmemenge in der Thermographie angewendet wird.
39. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der abgeschwäch¬ ten Wärmeleitung ein zylinderformiger Stab mit definierter Länge und definiertem Querschnitt, der aus elektrisch isolierendem Material mit bekannten physikalischen Eigen¬ schaften, insbesondere geeigneter Wärmezahl besteht, dient. -25-
40. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der abgeschwäch¬ ten Wärmeleitung mindestens ein oder mehrere Teile belie¬ biger irregulärer Form, die aus Material geeigneter, un¬ terschiedlicher Wärmezahl bestehen, dienen.
41. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kontaktfläche bzw. ein Kontaktpunkt zur wechselseitigen Übertragung der aus dem menschlichen Körper und der erfindungsgemäßen Vorrichtung stammenden Wärme vorhanden ist.
42. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Detektoren entgegengesetzter Öffnungsrichtung so in einer Halterung angebracht sind, daß die Wärmestrahlung aus zwei Körper¬ teilen desselben Probanden, z.B. zwei Fingern einer Hand, sequentiell oder gleichzeitig synchron erfaßt werden.
43. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Temperaturme߬ teile vorhanden sind, wobei der erste für die Erfassung von Wärmestrahlung und der zweite für die von Wärmelei¬ tung, der dritte für die Messung von Kontaktwärme räumlich sehr nahe dem ersten, jedoch unerreichbar von Wärmestrah¬ lung angeordnet ist (sind).
44. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar neben dem für die Wärmestrahlungsmessung vorgesehenen Temperaturmeßteil ein weiteres Temperaturmeßteil in der Weise angeordnet ist, daß es keiner Wärmestrahlung direkt ausgesetzt ist.
45. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Wärmestrahlung vorgesehene Temperaturmeßteil eine integrierende Einheit mit einer beliebigen, irregulären Form aufweist.
46. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehr als ein Tempera¬ turmeßteil für die Kontaktmessung an einer irregulären, beliebigen Vorrichtung z.B. einem zylinderförmigen Stab aus einem Material mit hohem Wärmewiderstand befestigt ist und der Sensorkopf aus einem Material mit hoher Wärmeleit¬ zahl besteht.
47. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkopf eine Öffnung in runder, eckiger oder beliebiger irregulärer Form besitzt und dadurch auf eine definierte Körper-Oberfläche inner¬ halb einer vorgesehenen Toleranz reproduzierbar aufgebracht werden kann.
48. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkopf in Form eines warmestrahlungsintegrierenden Hohlkörpers, z.B. einer Ulbrichtkugel, gestaltet ist.
49. Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß der warmestrahlungsintegrie¬ rende Hohlkörper an einer Halterung befestigt ist, deren Form beliebig irregulär sein kann.
50. Verfahren nach Anspruch 35 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Temperaturmeßteil bzw. Detektor in/auf/aussen an der integrierenden Einheit ist.
51. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 50, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Filter defi¬ nierter Größe zwischen menschlichem Körper und Temperatur¬ meßteil vorhanden ist.
52. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter innerhalb bestimm¬ ter Wellenlängenbereiche absorbiert, reflektiert, oder durchlässig ist.
53. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur thermoelektrischen Erfassung der Wärmestrahlung ein aus einer oder mehreren optischen Linsen bestehendes Abbildungssystem besitzt.
54. Vorrichtung nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß das AbbildungsSystem aus Lin¬ sen mit definierten Frequenzfenstern und Antireflexbe- schichtung besteht.
55. Vorrichtung nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß sich das AbbildungsSystem in einem Halter aus einer Kombination von Teilen geeigneter, sich abwechselnder Materialien mit unterschiedlichen ther¬ mischen Eigenschaften, wie Wärmezahl und Wärmekapazität, befindet.
56. Vorrichtung nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen und die geome¬ trische Anordnung der verschiedenen Teile des Halters für das AbbildungsSystem so dimensioniert sind, daß der Wärme¬ übertrag durch Konvektion vom menschlichen Körper zu den Komponenten des AbbildungsSystems und zum Detektor selbst minimiert wird und sich im Abbildungssystem eine homogene Temperaturverteilung einstellt.
57. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 56, dadurch gekennzeichnet, daß ein System aus elektrischen und/oder elektromagnetischen Linsen vorhanden ist.
58. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 57, dadurch gekennzeichnet, daß optische Bauteile wie Sili¬ zium- oder Germaniumscheibe mit einem Antireflexmittel versehen sind.
59. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 58, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Wärmewech¬ selwirkungen zwischen dem menschlichen Körper und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein thermoelektrischer De¬ tektor, z.B. Thermopile, verwendet wird.
60. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 59, dadurch gekennzeichnet, daß die erfindungsgemäße Vorrich¬ tung sowohl zur Erfassung von Mikrowellenstrahlung, als auch zur kombinierten Erfassung von Mikrowellen- und In¬ frarotstrahlung ausgelegt ist.
61. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 60, dadurch gekennzeichnet, daß in der erfindungegemäßen Vor¬ richtung wahlweise auch ein magnetisches System integriert vorhanden ist.
62. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 61, dadurch gekennzeichnet, daß im Sensorgehäuse Vakuum herrscht bzw. dieses mit Luft oder Edelgas durchströmt wird.
63. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 62, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine Meßvorrichtung für den Puls oder die Herzfrequenz des zu untersuchenden Probanden besitzt.
64. Vorrichtung nach Anspruch 35 bis 63, dadurch gekennzeichnet, daß das angewandte Lock-in Ver¬ fahren durch natürlichen Puls des Probanden synchron ge¬ steuert wird.
65. Vorrichtung nach Anspruch 34 bis 64, dadurch gekennzeichnet, daß sie in der Medizin Anwendung findet und der Medizin-Geräteverordnung entspricht.
PCT/DE1995/000864 1994-07-06 1995-07-06 Verfahren und vorrichtung zur erfassung von wärmeübertragung zwischen einem lebenden körper und einem sensor WO1996001075A1 (de)

Priority Applications (5)

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KR1019970700121A KR100271095B1 (ko) 1994-07-06 1995-07-06 생체와 센서 사이의 열 전달 감지 방법 및 장치
JP8503625A JPH10503944A (ja) 1994-07-06 1995-07-06 人体と検出器の間の熱交換ならびに人血中のグルコーゼ濃度とのその相関を検知する方法と装置
US08/765,252 US5924996A (en) 1994-07-06 1995-07-06 Process and device for detecting the exchange of heat between the human body and the invented device and its correlation to the glucose concentration in human blood
EP95924835A EP0771168A1 (de) 1994-07-06 1995-07-06 Verfahren und vorrichtung zur erfassung von wärmeübertragung zwischen einem lebenden körper und einem sensor
CA002194348A CA2194348A1 (en) 1994-07-06 1995-07-06 Process and device for sensing heat transfer between a living body and a sensor

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DEP4423663.8 1994-07-06
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DE (1) DE4423663A1 (de)
TW (1) TW298563B (de)
WO (1) WO1996001075A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6161028A (en) * 1999-03-10 2000-12-12 Optiscan Biomedical Corporation Method for determining analyte concentration using periodic temperature modulation and phase detection
US6731961B2 (en) 2001-11-09 2004-05-04 Optiscan Biomedical Corp. Method for transforming phase spectra to absorption spectra
US6825044B2 (en) 2001-11-21 2004-11-30 Optiscan Biomedical Corporation Method for adjusting a blood analyte measurement
EP1563786A1 (de) * 2004-02-17 2005-08-17 Hitachi, Ltd. Vorrichtung zur Messung des Blutzuckerspiegels
EP1563787A1 (de) * 2004-02-17 2005-08-17 Hitachi, Ltd. Vorrichtung zur Messung des Blutzuckerspiegels
EP1568309A1 (de) * 2004-02-24 2005-08-31 Hitachi, Ltd. Vorrichtung zur Messung des Blutzuckerspiegels
CN1321615C (zh) * 2004-02-26 2007-06-20 株式会社日立制作所 血糖值测定装置

Families Citing this family (66)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5653238A (en) * 1988-12-06 1997-08-05 Exergen Corporation Radiation detector probe
US6292685B1 (en) * 1998-09-11 2001-09-18 Exergen Corporation Temporal artery temperature detector
WO2001028414A2 (de) 1999-10-20 2001-04-26 Kaufmann-Kim, Yun-Oak Vorrichtung zur noninvasiven bestimmung der konzentration von bestandteilen im blut
US20020132360A1 (en) 2000-11-17 2002-09-19 Flir Systems Boston, Inc. Apparatus and methods for infrared calorimetric measurements
US6821787B2 (en) 2000-11-17 2004-11-23 Thermogenic Imaging, Inc. Apparatus and methods for infrared calorimetric measurements
EP1224905A3 (de) * 2001-01-17 2002-07-31 The Minister Of National Defence Of Her Majesty's Canadian Government Nicht-invasives System zur dreidimensionsalen intrakraniellen Thermographie
US7473030B2 (en) 2002-04-01 2009-01-06 Palo Alto Research Center Incorporated Thermal sensing
US7833800B2 (en) * 2002-04-01 2010-11-16 Palo Alto Research Center Incorporated Thermal sensing with bridge circuitry
US7473031B2 (en) * 2002-04-01 2009-01-06 Palo Alto Research Center, Incorporated Resistive thermal sensing
US7141210B2 (en) * 2002-04-01 2006-11-28 Palo Alto Research Center Incorporated Apparatus and method for a nanocalorimeter for detecting chemical reactions
US7754492B2 (en) * 2002-04-01 2010-07-13 Palo Alto Research Center Incorporated Thermal sensing device
US7484887B2 (en) * 2003-02-20 2009-02-03 Ysis Incorporated Digitally modified resistive output for a temperature sensor
JP3566276B1 (ja) * 2003-05-07 2004-09-15 株式会社日立製作所 血糖値測定装置
US7306967B1 (en) 2003-05-28 2007-12-11 Adsem, Inc. Method of forming high temperature thermistors
JP3566277B1 (ja) * 2003-06-23 2004-09-15 株式会社日立製作所 血糖値測定装置
JP3566278B1 (ja) * 2003-07-11 2004-09-15 株式会社日立製作所 血糖値測定装置
US6954662B2 (en) * 2003-08-19 2005-10-11 A.D. Integrity Applications, Ltd. Method of monitoring glucose level
JP3590047B1 (ja) * 2003-09-24 2004-11-17 株式会社日立製作所 光学測定装置及びそれを用いた血糖値測定装置
JP3612324B1 (ja) * 2003-09-29 2005-01-19 株式会社日立製作所 血糖値表示方法及び装置
EP1522254A1 (de) * 2003-10-08 2005-04-13 Hitachi, Ltd. Vorrichtung zur Messung des Blutzuckerspiegels
JP3590049B1 (ja) * 2003-12-03 2004-11-17 株式会社日立製作所 血糖値測定装置
JP3859158B2 (ja) * 2003-12-16 2006-12-20 セイコーエプソン株式会社 マイクロレンズ用凹部付き基板、マイクロレンズ基板、透過型スクリーン、およびリア型プロジェクタ
US7812705B1 (en) 2003-12-17 2010-10-12 Adsem, Inc. High temperature thermistor probe
US7292132B1 (en) * 2003-12-17 2007-11-06 Adsem, Inc. NTC thermistor probe
US7196636B2 (en) * 2004-02-24 2007-03-27 Graham Kevin M Railroad crossing warning system
US20050192492A1 (en) * 2004-02-27 2005-09-01 Ok-Kyung Cho Blood sugar level measuring apparatus
JP3868963B2 (ja) * 2004-05-10 2007-01-17 株式会社日立製作所 血糖値測定装置
US7251517B2 (en) * 2004-06-30 2007-07-31 Hitachi, Ltd. Blood sugar level measuring apparatus
US7215983B2 (en) * 2004-06-30 2007-05-08 Hitachi, Ltd. Blood sugar level measuring apparatus
JP3884036B2 (ja) * 2004-08-25 2007-02-21 株式会社日立製作所 血糖値測定装置
JP2006094992A (ja) * 2004-09-29 2006-04-13 Hitachi Ltd 血糖値測定装置及び血糖値測定方法
JP2006115948A (ja) * 2004-10-19 2006-05-11 Hitachi Ltd 血糖値測定装置
JP2006115947A (ja) * 2004-10-19 2006-05-11 Hitachi Ltd 血糖値測定装置
US20060094941A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-04 Ok-Kyung Cho Optical measurement apparatus and blood sugar level measuring apparatus using the same
GB0426822D0 (en) * 2004-12-07 2005-01-12 Precisense As Sensor for detection of glucose
CN101188968B (zh) * 2005-03-09 2010-09-29 拉米尔·法里托维奇·穆辛 微量热学测定组织局部代谢率、细胞间质水含量、血液生化成分的浓度和心血管系统张力的方法和装置
EP1931239B1 (de) * 2005-08-09 2012-08-08 Flore, Ingo Medizinische messvorrichtung
JP2007105329A (ja) * 2005-10-14 2007-04-26 Hitachi Ltd 血糖値測定装置及び代謝量測定装置
CN100342825C (zh) * 2005-11-28 2007-10-17 何宗彦 无创快速血糖检测方法及其检测仪
EP2399517B1 (de) 2005-11-30 2016-08-10 Toshiba Medical Systems Corporation Verfahren zur nicht invasiven Messung von Glukose und Vorrichtung zur nicht invasiven Messung von Glukose
US20080269580A1 (en) * 2005-12-22 2008-10-30 Koninklijke Philips Electronics, N.V. System for Non-Invasive Measurement of Bloold Glucose Concentration
US9603521B2 (en) * 2006-11-23 2017-03-28 Ingo Flore Medical measuring device
US8092386B1 (en) 2006-12-22 2012-01-10 Pacesetter, Inc. Method and implantable system for blood-glucose concentration monitoring
WO2009033624A1 (de) * 2007-09-07 2009-03-19 Flore, Ingo Diagnostische sensoreinheit
WO2009033625A1 (de) * 2007-09-07 2009-03-19 Flore, Ingo Medizinische messvorrichtung zur bioelektrischen impedanzmessung
AU2008299938A1 (en) * 2007-09-13 2009-03-19 The Curators Of The University Of Missouri Optical device components
CN101194838B (zh) * 2007-12-25 2010-09-22 何宗彦 无创血糖检测仪
DE102009011381A1 (de) 2009-03-05 2010-09-09 Flore, Ingo, Dr. Diagnostische Messvorrichtung
US8630692B2 (en) 2009-04-30 2014-01-14 Pacesetter, Inc. Method and implantable system for blood-glucose concentration monitoring using parallel methodologies
US8235897B2 (en) * 2010-04-27 2012-08-07 A.D. Integrity Applications Ltd. Device for non-invasively measuring glucose
US20120083710A1 (en) 2010-09-30 2012-04-05 Medism Ltd. Ergonomic hand-held thermometer
US8676284B2 (en) 2010-10-15 2014-03-18 Novanex, Inc. Method for non-invasive blood glucose monitoring
GB201018413D0 (en) * 2010-11-01 2010-12-15 Univ Cardiff In-vivo monitoring with microwaves
JP5799581B2 (ja) * 2011-05-24 2015-10-28 ソニー株式会社 生体リズムの乱れ度算出装置、生体リズムの乱れ度算出システム、生体リズムの乱れ度算出方法、プログラム、及び記録媒体
CN102551733B (zh) * 2012-02-08 2013-08-21 北京三联永汇科技有限公司 热传导装置及其设置有热传导装置的无创血糖检测仪探头
RU2013109085A (ru) 2012-03-20 2014-09-10 Эльбрус Маркленович Хохоев Способ и устройство неинвазивного контроля уровня глюкозы в крови
CN104887242B (zh) 2014-03-07 2018-08-28 上海移宇科技股份有限公司 分析物传感系统
KR102335739B1 (ko) 2014-12-19 2021-12-06 삼성전자주식회사 비 침습적 혈당 측정 방법 및 이를 위한 장치
JP6497097B2 (ja) * 2015-02-05 2019-04-10 セイコーエプソン株式会社 気化熱量測定装置、生体情報測定装置、及び電子機器
JP6759526B2 (ja) * 2015-02-27 2020-09-23 セイコーエプソン株式会社 熱流計および電子機器
CN106264478A (zh) * 2015-05-29 2017-01-04 上海温尔信息科技有限公司 监护系统、体温监测仪及其人体体温数据处理方法及装置
RU2629796C1 (ru) 2016-05-23 2017-09-04 Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория межклеточных технологий "Интерсел Рэнд" (ООО "Интерсел Рэнд") Способ и мультисенсорное устройство для неинвазивного мониторинга уровня глюкозы в крови
KR20200095939A (ko) * 2019-02-01 2020-08-11 현대자동차주식회사 비침습적인 광학식 내부 물질 감지기
CN110764548B (zh) * 2019-10-21 2022-07-26 广东药科大学 皮温检测仪和皮温检测分析方法
RU2752711C2 (ru) 2019-11-18 2021-07-30 Общество с ограниченной ответственностью «Лаборатория межклеточных технологий «Интерсел Рэнд» (ООО «Интерсел Рэнд») Способ и устройство для спектроскопии живой ткани
DE102021004609A1 (de) 2021-09-11 2023-03-16 Eques Consulting GmbH Vorrichtung und damit durchführbares Verfahren zur non-invasiven Konzentrationsbestimmung von Komponenten im menschlichen Blutkreislauf und Verwendung des Verfahrens.

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2105820A1 (de) * 1970-10-20 1972-04-27 Giardina G Auf Infrarotstrahlung ansprechendes Diagnoseinstrument
GB2203835A (en) * 1987-04-17 1988-10-26 Kaisei Kogyo Kk Monitoring skin temperature
DE4102640A1 (de) * 1991-01-30 1991-09-26 Czerny Heribert Elektrische einrichtung zur erfassung der herzfrequenz aus den herzklappenbewegungen
EP0593415A2 (de) * 1988-04-12 1994-04-20 Citizen Watch Co., Ltd. Klinisches Strahlungsthermometer
DE4342105A1 (de) * 1993-12-12 1995-06-14 Cho Ok Kyung Verfahren und Vorrichtung zur noninvasiven Bestimmung der Konzentration der Glucose in Teilen des menschlichen Körpers, inbesondere im menschlichen Blut, unter Durchführung höchstgenauer Temperaturmessungen des menschlichen Körpers

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2105820A1 (de) * 1970-10-20 1972-04-27 Giardina G Auf Infrarotstrahlung ansprechendes Diagnoseinstrument
GB2203835A (en) * 1987-04-17 1988-10-26 Kaisei Kogyo Kk Monitoring skin temperature
EP0593415A2 (de) * 1988-04-12 1994-04-20 Citizen Watch Co., Ltd. Klinisches Strahlungsthermometer
DE4102640A1 (de) * 1991-01-30 1991-09-26 Czerny Heribert Elektrische einrichtung zur erfassung der herzfrequenz aus den herzklappenbewegungen
DE4342105A1 (de) * 1993-12-12 1995-06-14 Cho Ok Kyung Verfahren und Vorrichtung zur noninvasiven Bestimmung der Konzentration der Glucose in Teilen des menschlichen Körpers, inbesondere im menschlichen Blut, unter Durchführung höchstgenauer Temperaturmessungen des menschlichen Körpers

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. MAMOUNI ET AL.: "microwave thermal imagingby passive radiometry", PROCEEDINGS OF THE NINTH ANNUAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY, vol. 4, 13 November 1987 (1987-11-13) - 16 November 1987 (1987-11-16), BOSTON (US), pages 1935 - 1936, XP000010394 *
MEIR NITZAN, BORIS KHANOKH: "infrared radiometry of thermally insulated skin for the assessment of skin blood flow", OPTICAL ENGINEERING, vol. 33, no. 9, 12 November 1993 (1993-11-12), BELLINGHAM WA (US), pages 2953 - 2956, XP000466547 *
R. M. HILLSON ET AL.: "Facial and Sublingual Temperature changes following intravenousglucose injection in diabetics", DIABETE & METABOLISME, vol. 8, VINEUIL (F), pages 15 - 19 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6944486B2 (en) 1997-03-12 2005-09-13 Optiscan Biomedical Corporation Method and apparatus for determining analyte concentration using phase and magnitude detection of a radiation transfer function
US6556850B1 (en) 1997-03-12 2003-04-29 Optiscan Biomedical Corporation Method for determining analyte concentration using periodic temperature modulation and phase detection
US6577885B1 (en) 1997-03-12 2003-06-10 Optiscan Biomedical Corporation Method for determining analyte concentration using periodic temperature modulation and phase detection
US7006857B2 (en) 1997-03-12 2006-02-28 Optiscan Biomedical Corporation Method for determining analyte concentration using periodic temperature modulation and phase detection
US6161028A (en) * 1999-03-10 2000-12-12 Optiscan Biomedical Corporation Method for determining analyte concentration using periodic temperature modulation and phase detection
US6731961B2 (en) 2001-11-09 2004-05-04 Optiscan Biomedical Corp. Method for transforming phase spectra to absorption spectra
US6825044B2 (en) 2001-11-21 2004-11-30 Optiscan Biomedical Corporation Method for adjusting a blood analyte measurement
EP1563787A1 (de) * 2004-02-17 2005-08-17 Hitachi, Ltd. Vorrichtung zur Messung des Blutzuckerspiegels
EP1563786A1 (de) * 2004-02-17 2005-08-17 Hitachi, Ltd. Vorrichtung zur Messung des Blutzuckerspiegels
CN1321613C (zh) * 2004-02-17 2007-06-20 株式会社日立制作所 血糖值测定装置
CN1321614C (zh) * 2004-02-17 2007-06-20 株式会社日立制作所 血糖值测定装置
EP1568309A1 (de) * 2004-02-24 2005-08-31 Hitachi, Ltd. Vorrichtung zur Messung des Blutzuckerspiegels
CN1323640C (zh) * 2004-02-24 2007-07-04 株式会社日立制作所 血糖值测定装置
CN1321615C (zh) * 2004-02-26 2007-06-20 株式会社日立制作所 血糖值测定装置

Also Published As

Publication number Publication date
CA2194348A1 (en) 1996-01-18
CN1159151A (zh) 1997-09-10
TW298563B (de) 1997-02-21
EP0771168A1 (de) 1997-05-07
KR100271095B1 (ko) 2000-12-01
JPH10503944A (ja) 1998-04-14
DE4423663A1 (de) 1996-01-11
US5924996A (en) 1999-07-20

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