WO2006089763A1

WO2006089763A1 - Messgerät

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Publication number: WO2006089763A1
Application number: PCT/EP2006/001703
Authority: WO
Inventors: Johannes P. Buschmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2007-08-25
Also published as: EP1855583A1

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Transmissions-Pulsoximetrie durch das Handgelenk bzw. den Unterarm hindurch, wie sie selbst beim erwachsenen Menschen angewandt werden kann.

Description

Messgerät

I. Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Messgerät, um die Absorption von Licht durch lebendes, von dem Licht durchstrahltes, Gewebe bei Mensch oder Tier zu messen.

II. Technischer Hintergrund

Dabei wird für die Zwecke der vorliegenden Anmeldung unter „Licht" elektromagnetische Strahlung im Bereich von 400 nm bis 2000 nm, insbesondere im Bereich zwischen 600 nm und 1000 nm, verstanden.

Ferner wird zum Zweck der vorliegenden Anmeldung unter "Absorption" die Lichtintensität verstanden, die nach der Passage durch das Gewebe am Sensor messbar ist, unabhängig davon, ob die eingestrahlte Lichtintensität oder elektrische Leistung bekannt war oder nicht und unabhängig davon, ob die Schichtdicke des durchstrahlten Gewebes b I ekannt war oder nicht.

Bei der Gewebsphotometrie wird bekanntermaßen die Absorption bestimmter Frequenzanteile (z. B. 0 bis 0,3 Hz sowie 0,5 bis 10 Hz) ermittelt, die im Zusammenhang mit der Pulsfrequenz bzw. Atemfrequenz des zu untersuchenden Orga- nismus steht. Der Lichtfluss im Gewebe kommt insbesondere durch verschiedene optische Wirkungen wie Streuung, Absorption, Beugung u. a. an Grenzflächen zwischen den unterschiedlichen Bestandteilen des lebenden Gewebes, zustande, wobei die "Transmission" und "Reflexion" vereinfachende Begriffe sind, die sich auf ein Ver- halten des Lichts relativ zu Sender und Empfänger beziehen.

So wird bei der optischen Plethysmographie die Absorption im Frequenzbereich der arteriellen Pulsation, also von ca. 30 bis 240 bpm, entsprechend 0,5 bis 4 Hz betrachtet in Relation zur nichtpulsatilen Absorption, also zur Absorption im Fre- quenzbereich von unter 0,4 Hz. Damit lassen sich unter anderem Pulsfrequenz und Atemfrequenz bestimmen.

Wird eine optische Plethysmographie in zwei oder mehr Spektralbereichen durchgeführt und deren Mσdulationstiefen (pulsatiler Anteil AC zum nicht-pulsatilen An- teil DC) z. B. bei 730 nm und 990 nm zueinander in Beziehung gesetzt, so ergibt sich aus den jeweiligen Modulationstiefen eine Variable

die in weiten Bereichen unabhängig von Einflύssfaktoren wie Schichtdicke des durchstrahlten Gewebes usw. ist und mit deren Hilfe sich die arterielle Sauerstoffsättigung ermitteln lässt, ggf. auch die venöse Sauerstoffsättigung.

Mit Hilfe dieser so genannten Pulsoximetrie können somit in weiten Bereichen die Herzfrequenz und Lungenfunktion überwacht werden.

Dabei war in der jüngeren Vergangenheit die Pulsoximetrie speziell in der Form der Transmissions-Pulsoximetrie in der Medizin sehr erfolgreich, bei der lebendes Gewebe bis zu einer Schichtdicke von etwa 20 mm mit Licht von 400 nm bis 4000 nm Weilenlänge durchstrahlt wurde und der vom Gewebe absorbierte Lichtanteil gemessen wurde.

Durch die begrenzte Dicke des zu durchstrahlenden Gewebes waren die Applika- tionsorte stark eingeschränkt: Beim erwachsenen Menschen beispielsweise auf einzelne Finger oder Ohrläppchen, bei Frühgeburten oder Neugeborenen gerade noch eine Hand oder ein Fuß.

Auch die intrakutane Transmissions-Pulsoximetrie bei Föten, vor allem zur Über- wachung der Sauerstoffversorgung während der Geburt, ist bereits bekannt (DE 38 10 008).

Im Wege der mobilen Diagnostik wurde auch bereits versucht, die Transmissions- Pulsoximetrie mit Hilfe speziell gestalteter Sensoreinheiten so durchzuführen, dass der nicht hospitalisierte Benutzer dabei in seinen Alltagstätigkeiten oder beruflichen Tätigkeiten nicht behindert wird und trotz Bewegung und ansprechender Gestaltung des Sensors zuverlässige Auswertungsergebnisse erhalten werden, um Menschen bei der Ausübung von Tätigkeiten oder an ihrer Leistungsgrenze, aber auch im REHA-, Wellness- und Fitness-Bereich, überwachen zu können.

Obwohl man sich darüber im Klaren war, dass dies Anpassungen sowohl beim Gestalten der Sensoreinheit als auch bei der Auswertung der Signale erfordert, konnten bisher in der Praxis keine befriedigend einsetzbaren Sensoren für die Überwachung mobiler Patienten hergestellt werden, trotz Versuchen, die Senso- ren z. B. in einem Ring zu integrieren und die Daten an eine Auswerteeinheit am Handgelenk zu übertragen oder ähnliches.

Um dabei die nachteilige Begrenzung hinsichtlich der Schichtdicke zu überwinden, wurde auch bereits die Reflexpulsoximetrie verwendet, bei der im Gegensatz zur Transmissionspulsoximetrie Lichtemitter und Lichtempfänger nicht auf einander gegenüber liegenden Seiten des zu durchstrahlenden Gewebes angeordnet wurden, sondern auf der gleichen Seite und nebeneinander, meist in einem Abstand von nur einigen mm. Der gravierende Nachteil dieser Methode besteht jedoch im so genannten Shunt- licht, worunter diejenigen Lichtanteile verstanden werden, die vom Emitter zum Sensor gelangen können, ohne dabei das gewünschte Gewebe, insbesondere den von Arteriolen durchsetzten Teil des Gewebes, durchstrahlt zu haben.

Hierzu gehören beispielsweise diejenigen Lichtanteile, die nur durch die oberflächlichen, wenig durchbluteten Hautschichten beeinflusst werden und auf diesem Wege von Lichtemitter zum Lichtsensor gelangen.

Dieser Shuntlichtanteil beeinflusst das Gesamtergebnis so stark negativ, dass eine verantwortungsvolle Anwendbarkeit dieses Verfahrens heute generell in Zweifel gezogen wird.

Hl. Darstellung der Erfindung

a) Technische Aufgabe

Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, ein Verfahren sowie ein Messge- rät für die Absorption von Licht durch lebendes Gewebe zu schaffen, welches auch bei Anwendung durch einen mobilem, nicht hospitalisierten Benutzer zufrieden stellende Ergebnisse liefert, ohne den Benutzers bei seinen Tätigkeiten zu behindern.

b) Lösung der Aufgabe

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 und 35 gelöst. Vorteil- hafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Entgegen der seit vielen Jahren bestehenden Meinung, wonach die Durchstrahlung von lebendem Gewebe mit Licht nur bis Gewebedicken von 15 oder 20 mm möglich sei, wurde erfindungsgemäß festgestellt, dass auch die Durchstrahlung wesentlich dickerer Körperteile wie etwa des Unterarms oder Handgelenks möglich ist:

Dabei waren als Randbedingungen einzuhalten die maximal zulässige Erwärmung des Gewebes des Benutzers an der Stelle, an der der Lichtemitter Wärme produziert auf höchstens 43 ⁰C und auch nur für sehr kurze Zeit, damit im Zusammenhang stehend die Verlustleistung und damit der Wirkungsgrad der Lichtemitter, auf der anderen Seite ein noch ausreichend großer Abstand des Nutzsignals vom Rauschen, der mit der Größe der Sensorflä'che immer geringer wird.

Bei dieser Kompromisssuche hat es sich gezeigt, dass verwertbare Ergebnisse erzielt werden, wenn der am Lichtsensor erzielte Photostrom, bewirkt durch die Einstrahlung vom Lichtemitter her und damit durch das Gewebe hindurch, mindes- tens 0,01 μA bis 0,1 μA beträgt und/oder die Lichtleistung mindestens 60 nW beträgt.

Damit werden zufrieden stellende Messergebnisse erzielt, z. B. mit einer Pulsdauer von 15 μs und einer Pause zwischen den einzelnen Bestrahlungsimpulsen von 485 μs, ohne dass dabei die Erwärmung des Gewebes um den bzw. die Lichtemitter herum zu stark wird. Die Erwärmung des Gewebes kann jedoch zusätzlich gering gehalten werden durch Ausbildung derjenigen Teile, die mit den Lichtemittern in thermischem Kontakt stehen und auf der vom Benutzer abgewandten Seite des Lichtemitters liegen, als Wärmesenke, also als Bauteile, die ein großes Wärme- kapazität besitzen und auf die die Wärme schneller übergeht als auf die anliegende Haut des Benutzers.

Dies kann weiterhin gering gehalten werden, indem eine thermische Isolation zwischen der Haut des Benutzers und den Lichtemittern in Form einer durchsichtigen Kunststoffplatte, eines durchsichtigen Gelkissens oder ähnlicher schlecht Wärme leitender Bauteile bewirkt wird. Bei einer andern Bauform werden für jeden der beiden Lichtemitter nicht eine einzige, sondern ein Feld von Leuchtdioden benutzt, die alle den gleichen Spektralbereich aufweisen, deren einzelne Leistung jedoch wesentlich niedriger liegt, meist zwischen 30 und 50 mA. Dadurch ergibt sich ein geringerer Vorschaltwider- stand und in der Folge eine geringere Verlustleistung pro Emitter, allerdings auch bei verringerter eingestrahlter Intensität pro Flächeneinheit. Dennoch hat sich gezeigt, dass in diesem Fall und trotzt der bereits erheblichen Abmessungen des Sensors mit etwa 10 x 10 mm und des LED-Arrays, welches ebenfalls pro Emitter ähnliche Flächen aufweist liegt, noch ein zufrieden stellendes Ergebnis erreichen lässt, obwohl dies der herrschenden Lehrmeinung, dass die beiden Lichtwege möglichst nahe beisammen liegen sollen, widerspricht, da bei derart großen Flächenausdehnungen die Wege von einer Ecke des Sensors zur diagonal gegenüber liegenden Ecke des Emitters bereits deutlich länger sind als die kürzest mögliche Verbindung.

Durch eine Anordnung von Lichtemitter und Lichtsensor am Armband (gemäß Anspruch 1), dass sie sich bei Anlegen des Armbandes auf einander gegenüberliegenden Seiten des Armquerschnittes befinden und der Emitter das Licht in den Armquerschnitt hinein einkoppelt, während der Lichtsensor mit seiner aktiven Flä- che an der Oberfläche des Armes oder Handgelenkes anliegt, kann das Armband so am Arm des Benutzers fixiert werden, dass das vom Emitter ausgesandte Licht den Querschnitt des Unterarmes des Benutzers durchdringt und auf diesem Wege den Sensor erreicht.

Der bevorzugte Strahlengang ist dabei zwischen Elle und Speiche hindurch, und zwar an einer Stelle nahe am Handgelenk, also im unteren Drittel des Unterarms. In diesem Längenbereich verbleibt selbst bei Verdrehung der Hand und damit von Elle und Speiche gegeneinander ein freier Durchgang zwischen diesen beiden Knochen.

Das Armband muss so beschaffen sein, dass es diese Positionierung nicht nur zulässt, sondern möglichst auch fördert: Vorzugsweise umfasst das Armband daher eine Fixiervorrichtung, um Emitter und Sensor an vorbestimmten Stellen des Unterarmes bzw. Handgelenkes fixieren zu können. Hierfür gibt es zwei prinzipiell unterschiedliche Möglichkeiten:

Im ersten Fall wird die Positionierung von Emitter und Sensor einzeln und vorzugsweise unabhängig vom Armband auf der Haut des Benutzers an den richtigen Stellen vorgenommen.

Eine solche Fixiervorrichtung kann beispielsweise eine hautverträgliche Klebebe- Schichtung auf der dem Arm zugewandten Kontaktfläche von Emitter und Sensor sein.

Dementsprechend müssen Lichtemitter und Lichtsensor, wobei vorzugsweise zwei oder mehr Lichtemitter gemeinsam in einer Baueinheit ausgeführt sind, nicht fest, sondern auf ihrer Rückseite lösbar mit dem Armband verbunden sein, insbesondere mittels eines Klettverschlusses, um zuerst die richtige Positionierung von E- mitter und Sensor am Unterarm vornehmen zu können, und danach durch Herumlegen des Armbandes diese mit Hilfe des Armbandes in ihrer momentanen Position zu fixieren.

Zur Erhöhung des Anpressdruckes von Emitter und Sensor kann dazwischen bzw. am Armband jeweils eine Anpresseinrichtung vorhanden sein, die mittels Vorspannung, sei es erzeugt durch Federkraft, Luftdruck oder auch den arteriellen Druck des Benutzers, die richtige Anpresskraft dieser beiden Bauteile gegen den Arm des Patienten bewirkt und auf diese Art und Weise verhindert, dass nach Herumliegen des Armbandes und dadurch bewirktes Anpressen von Emitter und Sensor gegen die Hautoberfläche noch eine Verschiebung von Emitter oder Sensor möglich sind.

Der zweite Fall besteht darin, die Position von Lichtsensor und Lichtemitter bzw. der beiden Lichtemittern bezüglich des Armbandes festzulegen, vorzugsweise individuell für den jeweiligen Benutzer. Wenn dies einmal geschehen ist, ist der Benutzer selbst in der Lage, das Armband mit der richtigen Positionierung der ak- tiven Elemente anzulegen, vor allem wenn die Auswerteeinheit einen Testmodus enthält, mit dessen Hilfe es nach dem Anlegen¹ des Armbandes möglich ist, festzustellen, ob die erzielbaren Signale ausreichend gut sind und damit die Positionierung ausreichend genau war. In allen Fällen muss das Armband dicht und mit einer gewissen Vorspannung auf der Hautoberfläche des Benutzers anliegen, damit Lichtemitter und Lichtsensor ebenfalls mit der notwendigen Vorspannung gegen die Hautoberfläche gedrückt werden, die notwendig ist, um eine gute Ein- und Auskopplung des Lichts gegenüber dem Gewebe zu erzielen.

Vorzugsweise sollte dabei ein Anpressdruck von 2,5 - 20 mm Hg vorliegen. Um auch bei angelegtem Armband optisch kontrollieren zu können, ob sich das Armband und damit Emitter und Sensor noch an der richtigen Position befinden, ist vorzugsweise auf der Außenseite des Armbandes eine Markierung angeordnet, die die Position dieser beiden Bauteile angibt.

Neben Detailproblemen wie trageangenehme Oberfläche des Armbandes, Schweißdurchlässigkeit usw. ist ein wichtigeres Detail die Frage der Dehnbarkeit des Armbandes in Umfangsrichtung:

Denn der Querschnitt eines Armes eines Benutzers ist eine variable Größe, die sich abhängig von körperlicher Betätigung, Außentemperatur etc., stark ändern kann, und zwar auch in relativ kurzen Zeiträumen. Wenn das Armband wenigstens im Bereich zwischen den Sensoren, und zwar auf beiden einander gegenüberliegenden Seiten, vorzugsweise über den gesamten Umfang, in Umfangsrich- tung dehnbar ausgebildet ist, kann die Umfangslänge des Armbandes sich automatisch der sich ändernden Umfangslänge des Unterarmes anpassen, und Emitter und Sensor bleiben relativ zum Unterarm an den gleichen, einander gegenüberliegenden Positionen.

Eine feste, nicht veränderbare und dehnbare Armbandlänge würde dann sinnvoll sein, wenn im radialen Abstand zwischen Emitter und Sensor einerseits und dem Armband andererseits Andruckelemente untergebracht sind, deren radiale Erstreckung sich ändern kann. Eine Änderung des Querschnitts des Unterarmes würde dann durch die Änderung der radialen Erstreckung dieser Andruckelemente und damit nur im Maß der Vorspannung verändern, so dass in diesen Fällen mit einem nicht dehnbaren Armband, bei dem die Positionierung der Aktiven Elemente weniger fehlerbehaftet ist, ausgekommen werden kann.

Von der technischen Auslegung her ist festzustellen, dass der Lichtsensor die Menge des bei ihm auftreffenden Lichts detektiert und zu diesem Zweck das Licht beider Emitter empfangen kann, die Licht unterschiedlicher Wellenlänge aussenden, aber in der Regel nicht gleichzeitig, sondern zeitversetzt zueinander, so dass der Lichtsensor, der mit der Auswerteeinheit verbunden ist, jederzeit genau weiß, von welchem der beiden Emitter die soeben empfange Lichtmenge stammt.

Da bei der Durchstrahlung des Unterarmes eine Gewebedicke von deutlich mehr als 1,5 cm durchstrahlt werden m_.uss und zusätzlich noch Reflexionen und damit Schwächungen an den Oberflächen der Knochen wahrscheinlich sind, sind wesentlich höhere Leistungen als bei der herkömmlichen Transmissions- Pulsoximetrie notwendig, um noch einen verwertbare Lichtmenge am Sensor zu erzeugen.

Rein technisch ist die Erhöhung der Leistung der Lichtemitter kein Problem, jedoch darf das in das Gewebe eindringende Licht dabei das Gewebe nicht schädigen, was insbesondere durch die Verlustleistung der Lichtemitter und die damit verbundene Wärmeerzeugung sowie durch die Absorption eines Teils der Licht- Energiemenge im Gewebe geschehen kann.

Jede Erwärmung des Gewebes auf 43° Celsius oder mehr führt zur Gewebeschädigung, sofern die Temperatur lange genug auf das Gewebe einwirken kann, wobei die notwendige Einwirkungsdauer mit steigender Temperatur stark abnimmt. Die Einwirkungsdauer hängt insbesondere auch von Material, Größe der Kontakt- fläche und Wärmekapazität der anliegenden Materialien ab, denn je besser die thermische Entkopplung des Gewebes von den Emittern ist, ein umso geringerer Anteil der Verlustleistung der Emitter wird in das Gewebe eingetragen und muss als Obergrenze berücksichtigt werden. Dabei hat sich das gepulste Einbringen von Licht als beste Lösung erwiesen, da hierdurch einerseits die Zeitdauer der ununterbrochenen Beaufschlagung mit Licht auf das Gewebe kurz gehalten werden kann und andererseits die zwischen den einzelnen Beaufschlagungen zur Verfügung stehenden Ruhezeiten, in denen Wärme in die Körper abgewandt an- geordneten Einzelteile des Messgerätes oder auch die Luft der Umgebung abgegeben werden kann, möglichst hoch ist.

Dabei hat sich das Puls-zu-Pause-Verhältnis gemäß dem eingangs dargestellten Lösungsbeispiel als praktikabel erwiesen, wobei das Verhältnis von Puls zu Pause ebenso wie die Pulslänge und auch die Pausenlängen in absoluten Zeiträumen vorzugsweise fest eingestellt sind. Allerdings ist es sinnvoll, die Messungen, also die Abfolge von Lichtpuls und Pulspause, nicht permanent ablaufen zu lassen, sondern jeweils ein Paket von Pulsen zu einem Messungsblock zusammen zu fassen, aus dem ein einziger Messwert gemittelt wird, beispielsweise aus 3-5 Ein- zelmessungen.

Der zeitliche Abstand zwischen solchen Paketen oder Messblöcken kann dagegen zum einen deutlich größer gewählt werden, zum anderen sehr variabel festgelegt werden:

Grundsatz ist dabei, dass die Messblöcke in einem solchen zeitlichen Höchstabstand stattfinden sollten, dass keine überraschend starken Änderungen des Messwertes in dieser Zeit eintreten können.

Die dem Messwert zugrunde liegende Sauerstoffsättigung des Benutzers kann sich jedoch abhängig von seiner momentanen Betätigung und medizinischen Vorgeschichte stark unterschiedlich verhalten: So kann der Zeitabstand zwischen den Messlücken größer gewählt werden, beispielsweise im Bereich zwischen 2min und 5min, wenn der Benutzer sich nicht körperlich betätigt oder körperlich nur wenig anstrengende Tätigkeiten verrichtet, und auch seine medizinische Historie keine zu starken Schwankungen des Sauerstoffsättigungsgehaltes erwarten lassen. Bei körperlich anstrengender Betätigung oder schlechter medizinischer Historie dagegen ist die Zeitdauer zwischen den Messblöcken kürzer zu wählen, teilweise unter 1min, beispielsweise von 15-30sec.

Die Einstellung kann entweder manuell durch den Benutzer selbst oder seinen Arzt oder Betreuer erfolgen, oder sich auch automatisch selbst einstellen, abhängig von dem dediktierten momentanen gemessenen Werten und/oder dem Betätigungszustand des Benutzers:

Wenn sich also die aktuell gemessenen Werte von der Tendenz eher kritischen Wertebereichen annähern, muss die Zeitdauer zwischen den Messblöcken reduziert werden und andersherum kann die Zeitdauer zwischen den Messblöcken vergrößert werden bis zu einer vorgegebenen Höchstgrenze, wenn beispielsweise mittels eines im Armband vorhandenen Beschleunigungs- und/oder Bewegungs- sensors ermittelbar ist, dass der Benutzer.sich nicht oder nur wenig bewegt.

Die Lichtemitter geben vorzugsweise Licht der Wellenlänge 730 nm und 880 nm ab und als Lichtemitter werden vorzugsweise Leuchtdioden (LED'S), erst in zweiter Linie Laser, verwendet.

Des Weiteren kann ein zu starkes Aufheizen verhindern bzw. ein schnelleres Abkühlen der Hautbereiche nahe am Emitter gefördert werden durch eine um den Emitter herum ausgebildete Kühlfläche aus einem Material guter Temperaturleitfähigkeit, beispielsweise aus Metall, die mit ihrer gut leitenden Vorderfläche auf der Haut um den Emitter herum anliegt und dort die bewirkte Erwärmung schneller als durch das Blut in den Oberflächennahen Hautschichten alleine abführen kann.

Vorzugsweise umfasst das Armband auch einen Temperatursensor, der die Temperatur der Haut an oder nahe am Lichtemitter misst und vorzugsweise in Abhän- gigkeit davon beispielsweise die Dauer der Lichtimpulse und/oder die Dauer der Pausen dazwischen verändert. Wenn zusätzlich eine Dickenmessvorrichtung im Armband vorhanden ist, mit deren Hilfe die Dicke des Unterarmes an oder nahe an der durchstrahlten Stelle gemessen werden kann, können neben den mittels Pulsoximetrie bestimmbaren Werten wie Sauerstoffsättigung und Pulsfrequenz und Atemfrequenz zusätzlich auch absolute Konzentrationen bestimmter Stoffe im Blut des Benutzers ermittelt werden. Für die Dickenmessvorrichtung kommt jede geeignete Messmethode in Betracht, die ohne aktives Eingreifen des Patienten zu einem Ergebnis führt, beispielsweise ein Messen mittels Magnetismus, in dem von der einen Seite ein Magnet ein inhomogenes elektrisches Feld in den Querschnitt des Unterarmes einstrahlt und auf der gegenüberliegenden Seite ein Empfänger die Intensität des Magnetfeldes misst und daraus die Dicke des Armes ermittelt.

Auch die absolute Messung der empfangenen Lichtmenge bzw. Lichtintensität bei der Absorption kann hierfür genutzt werden, sofern hierfür vorher eine Kalibration des Messgerätes durchgeführt wurde. Die Messung der Gewebeschichtdicke kann auch mit optischen Mitteln durchgeführt werden.

Mit der Kenntnis der Schichtdicke können Rückschlüsse auf die Absorption im Gewebe gezogen werden, indem die empfangene Lichtintensität I in Beziehung gesetzt wird zur - dann zusätzlich zu bestimmenden - eingekoppelten Lichtintensität I₀ und zur Gewebeschichtdicke dazwischen.

Um die Einsatzbreite des Messgerätes weiter zu verbessern, kann - abhängig vom Grad der Miniaturisierung - ein Teil oder die gesamte Auswerteeinheit, die auch die Steuerung für die Lichtemitter enthält, im Armband oder am Armband untergebracht werden, und gegebenenfalls die Energiezellen, so dass das Armband eine insgesamt autarke Einheit bildet, in dem das Armband entweder über eine Anzeigeeinrichtung verfügt, um dem Benutzers selbst die ermittelten Werte anzuzeigen, oder drahtlos z. B. mittels Mobilfunk an eine Alarmzentrale sendet, die die Überwachung des mobilen Patienten durchführt.

Falls die Alarmzentrale dabei kritische Werte feststellt, muss sie in der Lage sein, den Benutzers diesbezüglich zu warnen, weshalb für diesen Fall das Messgerät, das Handy oder das Armband, eine eigene Empfangseinheit zum Empfangen von Warnsignalen aufweisen muss.

Das Handy könnte beispielsweise lösbarer^'Bestandteil des Armbandes sein. Falls nicht alle Teile wie etwa Energieversorgung und Auswerteeinheit unmittelbar in dem Armband untergebracht werden sollen, können diese auch an anderer Stelle, nahe am Körper des Benutzers, z. B. in einer Tasche des Kleidungsstückes, untergebracht und mit dem Armband drahtlos über die dann geringe Entfernung problemlos gekoppelt werden.

Im einfachen Fall umfasst das Messgerät also neben Energieversorgung, wenigstens einem Emitter und einem Sensor eine Auswerteeinheit, die lediglich die Lichtabsorption auswertet und ggf. anzeigt. Medizinische Rückschlüsse werden nicht daraus gezogen, sondern dies wird dem behandelnden Arzt oder Betreuer in der Alarmzentrale oder dem Benutzer vor Ort selbst überlassen.

Das Armband kann in einer erweiterten Äusführungsform auch eine Warnvorrichtung für den Benutzers umfassen, mittels der die Auswerteeinheit oder die Alarmzentrale automatisch den Benutzers, z. B. mittels eines akustischen und/oder op- tischen Signals, darauf hinweist, dass sich gemessene Werte im kritischen Bereich befinden bzw. dass ein bestimmtes Verhalten des Benutzers empfohlen wird.

Dazu muss die Auswerteeinheit in der Lage sein, kritische Wertebereiche in Ab- hängigkeit von medizinischer Vorgeschichte und momentaner Situation des Benutzers analysieren zu können.

Für den Fall, dass eine solche Warnung zu spät kommt und der Benutzer ohnmächtig ist, sollte bevorzugterweise in dem Armband eine Ortungseinheit unter- gebracht sein, um den Benutzers ohne aktive Mithilfe mittels GPS oder Funkzellenortung bei Mobilfunkbenutzung zu orten und ihm Hilfe leisten zu können. Damit das Armband einen ausreichenden Tragekomfort bietet und auch bei sportlicher Betätigung und beim Schwitzen nicht unangenehm wird, muss es auf der einen Seite - auf der Kontaktseite zum Körper hin - eine hautfreundliche, rutschfeste Beschichtung aufweisen, damit ein Wegbewegen aus der einmal festgeleg- ten Position, in der es auch Emitter und Sensor in Ihrer Position fixiert, sich nicht selbsttätig wegbewegen kann.

Da sich der Umfang des Unterarmes abhängig von Außentemperatur, dem Ausmaß der körperlichen Betätigung usw. relativ stark ändern kann, kann das Arm- band vor allem im Bereich zwischen Emitter und Sensor aus einem dehnbaren Material bestehen, um sich der Ausdehnung des Unterarmes entsprechend mitdehnen zu können, ohne das Emitter und Sensor dadurch in ihrer Position auf der Hautoberfläche verändert werden.

Zusätzlich sollte das Armband in möglichst großen Anteilen schweißdurchlässig sein und vorzugsweise aus einem textilen, waschbaren Material bestehen, von dem alle anderen, feuchtigkeitsempfindlichen Bauteile abgenommen werden können.

Falls Emitter und/oder Sensor dennoch unbeabsichtigt ihre Position auf der Fläche des Unterarmes verändern, muss dies selbsttätig erkennbar sein, beispielsweise indem das Armband bzw. die Auswerteeinheit eine Plausibilitäts- Kontrollvorrichtung umfasst, die selbsttätig erkennt, ob die momentan gemessenen Werte realistisch sind oder von einer Falschpositionierung von Emitter oder Sensor, einem gelösten Armband oder anderen Fehlern beeinflusst sind.

Diese Plausibilitäts-Kontrollvorrichtung kann ausgebaut werden zu einem Positioniermodus, den die Auswerteeinheit bietet, um die optimale Positionierung von Emitter und Sensor zueinander bzw. am Arm zu ermitteln.

Dabei können während der Positionierung Testsignale von dem Emitter zum Sensor gesandt und von der Auswerteeinheit in einem speziellen Modus daraufhin überprüft werden, ob sich das Ergebnis gegenüber der letzten vorangehenden I

Positionierung verbessert oder verschlechtert hat und bei einer ausreichenden Signalintensität kann ein ok-Signal von dieser Einheit abgegeben werden.

Auch für den Uchtsensor selbst hat sich eine bestimmte Größe als vorwiegend optimal ergeben, nämlich bei einem Durchmesser zwischen 5 mm² und 20 mm², da in diesem Bereich eine sich ändernde Leistungsdichte des empfangenen Lichtes noch gut detektierbar ist, während andererseits der Auswertungsaufwand noch nicht zu hoch wird.

c) Ausführungsbeispiele

Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: eine Querschnittsdarstellung bei einem Fingersensor,

Fig. 2: eine Querschnittsdarstellung bei einem Unterarmsensor,

Fig. 3: den Unterarm in Skelettdarstellung im gedrehten und nicht-gedrehten Zustand,

Fig. 4: die bei der Absorption von Licht in lebendem Gewebe vorkommenden

Einflussfaktoren,

Fig. 5: die Prinzipdarstellung einer Dickenmessvorrichtung, und

Fig. 6: Prinzipdarstellungen des erfindungsgemäßen Messgerätes.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt die Situation bei dem bekannten Fingersensor:

Dabei sitzen auf der einen Seite des Querschnittes des Fingers 23 die beiden Lichtemitter 2a und 2b, die mit unterschiedlichen Spektralbereichen in das Gewe- be des Fingers einstrahlen. Die Lichtstrahlen können den im Inneren des Fingers liegenden Fingerknochen 24 nicht durchlaufen, da von den Lichtemittern 2a, 2b aus jedoch die Lichtstrahlen nicht nur in exakt eine Richtung, sondern fächerförmig in mehrere Richtungen in das Gewebe hinein abgegeben werden, werden einzelne Strahlungsanteile dabei innerhalb des Gewebes so abgelenkt oder gebrochen, dass sie den Sensor 3 erreichen, wie anhand einer beispielhaften Lichtwegslinie für beide Seiten des Knochens 24 dargestellt.

Diese durch das Gewebe hindurch und um den Knochen 24 herum am Sensor 3 ankommende Lichtmenge stellt ein Maß für die durch das Gewebe absorbierten Anteile des Lichts dar, und kann wiederum als Rückschluss auf die arterielle Sauerstoffsättigung des Benutzers herangezogen werden, indem die Modulationstiefen der beiden Spektralbereiche, in denen die Emitter 2a, 2b arbeiten, wie vorbeschrieben zueinander in Beziehung gesetzt werden.

Fig. 2 zeigt die Situation bei dem erfindungsgemäßen Unterarmsensor.

Obwohl die Größenverhältnisse dabei noch nicht einmal maßstabsgetreu sind, wird klar, dass die zu durchstrahlende Schichtdicke dabei wesentlich größer ist, insbesondere ein Mehrfaches gegenüber dem Fingersensor. Weiterhin zeigt Fig. 2 die Schwierigkeit, dass in diesem Fall zwei Knochen (Elle 27 und Speiche 28) nebeneinander im Unterarm 25 liegen und - wie die Darstellungen des Knochengerüsts der Fig. 3a und 3b zeigen - bei Tordierung des Unterarms um den Ellbogen stark gegeneinander verschränkt werden.

Dabei wird ersichtlich, dass im nichtverschränkten Zustand gemäß Fig. 3a noch ein ausreichend großer, linsenförmiger Spalt zwischen Elle und Speiche verbleibt, dieser Spalt im verschränkten Zustand gemäß Fig. 3b jedoch zum einen sehr schmal wird und sich zum anderen nur im distalen, dem Handgelenk benachbar- ten Bereich befindet.

Schon aus diesem Grund hat man es in der Praxis - neben der großen zu durchstrahlenden Schichtdicke - für unmöglich gehalten, den Unterarm zu durchstrah- len, sofern nicht die Bewegungsmöglichkeit des Tordierens des Unterarmes eingeschränkt wird.

In der Praxis hat sich jedoch erwiesen, dass eine Durchstrahlung möglich ist, und zwar entweder gemäß der Prinzipdarstellung der Fig. 2a, bei der Großteil der am Sensor 3 ankommenden Lichtmenge sich durch den Zwischenraum zwischen Elle 27 und Speiche 28 hindurchbewegt hat, was die ideale Positionierung der beiden Emitter 2a, 2b sowie des Sensors 3 darstellt, die sich dann genau auf der Mittellinie dieses Zwischenraumes einander gegenüberliegend befinden.

Die beiden Emitter 2a, 2b können auch zu einem einzigen Emitterelement zu- sammengefasst sein, welches dann als eine Baueinheit gehandhabt wird.

Fig. 2b bei nicht ganz korrekter Positionierung bezüglich des Querschnittes, wie sich Emitter 2 und Sensor 3 bezüglich des Querschnitts um nur ca. 120-150° versetzt zueinander befinden können, mit der Folge, dass dann beim Sensor 3 Lichtanteile ankommen werden, die nur z. T. im Zwischenraum zwischen Elle 27 und Speiche 28 hindurch gestrahlt wurden, sondern teilweise auch an Elle und Speiche vorbei durch das Gewebe gestrahlt wurden.

Erstaunlicherweise ist eine Durchstrahlung auch des Handgelenks, also durch die Handwurzelknochen hindurch, möglich und liefert immer noch verwertbare Ergebnisse, so dass davon ausgegangen werden muss, dass immer ein Anteil des eingestrahlten Lichts tatsächlich durch mehrfache Brechung und Ablenkung einen Weg durch alle vorhandenen Zwischenräume durch den Knochen hindurch zum gegenüber liegenden Sensor findet.

Fig. 5 zeigt ferner in Prinzipdarstellung die Wirkungsweise einer Dickenmessvor- richtung 20 am Beispiel einer mittels Magnetismus funktionierenden Vorrichtung:

Dabei wird auf der einen Seite des Querschnitts des Unterarms 25 ein Magnet 20a angeordnet, der somit ein von der Kontaktfläche des Magneten auf der Haut aus fächerförmig abstrahlendes, und damit inhomogenes Magnetfeld in den Unterarm 25 hinein abstrahlt.

Ordnet man an irgendeiner Stelle gegenüber dem Magneten einen Magnetfeld- sensor 20b an, so wird dieser aufgrund der Abschwächung des Magnetfeldes mit zunehmendem Abstand vom Magneten - sichtbar anhand des zunehmenden Abstandes der Magnetfeldlinien - eine Feldstärke ermitteln, die ein Maß für den Abstand des Magnetfeldsensors 20b vom Magneten 20a und damit für die durchstrahlte Dicke des Unterarmes 25 ist.

Magnet 20a und Magnetsensor 20b werden vorzugsweise ebenfalls am Armband, insbesondere möglichst nahe an Lichtemitter und Lichtsensor angeordnet, um möglichst genau die dort vorhandene Schichtdicke zu erfassen.

Natürlich spielt die Schichtdicke nicht die einzige Rolle dabei, welche Anteile oder Mengen des eingestrahlten Lichts vom Gewebe absorbiert werden:

So zeigt Fig. 4 grafisch, welche Faktoren eine Verringerung der eingestrahlten Ausgangsintensität des Lichts bewirken, und dessen in dieser Reihenfolge ab- nehmenden Einfluss:

Es ist einsichtig, dass die Gewebeanteile und insbesondere die nicht durchbluteten äußeren Hautschichten die Lichtintensität stark beeinträchtigen, insbesondere aufgrund ungünstiger Streuungsverhältnisse.

Die nächst stärkeren Einflussfaktoren sind die Umfahrungswege aufgrund der nicht durchstrahlbaren Knochen, die bewirken, dass nur ein entsprechend geringer Anteil der Strahlung den Weg um den Knochen herum zum Sensor findet, während ein großer Teil der Strahlung von den Knochen reflektiert oder absorbiert wird und den Sensor nicht erreicht.

Weitere Einflussfaktoren sind dann Venen, Kapillare und Arteriolen, wobei bei den Arteriolen der Konstantanteii vom pulsatilen Anteil zu unterscheiden ist: Da die Arteriolen sich aufgrund des Pulses regelmäßig ausdehnen und zusammenziehen, wird die Beeinflussung des daran vorbeigeschleusten oder hindurchgeschleusten Lichts von diesem pulsatilen Verhalten beaufschlagt, weshalb dann abhängig der vom Lichtstrahl konkret zurückzulegende Lichtweg auch vom momentanen Durchmesser der entsprechenden Arteriole abhängt und deshalb die Grenzlinie, welche die Lichtwegsliήie darstellt, keine Gerade ist.

Dies wiederum beeinflusst auch die am Sensor zu messende Lichtintensität, in- dem sich diese ebenfalls pulsierend ändert, wie an der nicht geraden Linie der Lichtintensität zu erkennen.

Fig. 6 zeigt in Prinzipdarstellung die am Handgelenk des Benutzers getragene Manschette bei nicht tordiertem (Fig. 6a) und tordiertem Unterarm (Fig. 6b).

Daraus ist zu erkennen, dass im Bereich des unteren, also distalen Endes des Unterarmes, ggf. bereits im Bereich des Handgelenkes, um den Umfang des Unterarmes herum ein Armband 6 angeordnet ist, welches eng am Armumfang, also der Haut 33, anliegt, und auf dessen Innenseite auf einander gegenüber liegen- den Seiten des Armbandes 6 einerseits ein Lichtsensor 3 und andererseits eine Fläche mit einem oder besser zwei verschiedenen Lichtemittern 2a, 2b angeordnet sind, die in unterschiedlichen Spekträlbereichen Licht abgeben, so dass die Durchstrahlungsrichtung 34 quer zur Längsrichtung 10 des Unterarmes 25 hindurch verläuft.

Wie die Figuren zeigen, sind Emitter 2 und Sensor 3 bezüglich des Umfanges am Arm so angeordnet, dass ihre gedachte Verbindungslinie (Durchstrahlungsrich- tung 34) zwischen Elle und Speiche hindurch erstreckt und zwar sowohl im nicht verschränkten Zustand von Elle und Speiche, wie in Fig. 6a dargestellt, in dem diese der verbleibende Freiraum dazwischen größer ist, als auch im verschränkten Zustand dieser beiden Knochen gemäß Fig. 6b. Bemerkt werden sollte, dass ein verwertbares Messergebnis meist auch dann noch erzielt werden kann, wenn keine geradlinige Durchstrahlung von Emitter zum Sensor zwischen Elle und Speiche hindurch verfügbar ist, aber dennoch die Lichtstrahlen so abgelenkt werden, dass sie nach dem Zufallsprinzip auch mehrfach gewinkelte Lichtpfade vom Emitter zum Empfänger hin finden.

Das Armband 6 liegt so eng am Handgelenk an, dass ein Verrutschen des Armbandes 6 sowohl in Längsrichtung 10 des Unterarmes 25 als auch in Umfangs- richtung sehr unwahrscheinlich ist bzw. bei den, normalen Betätigungen des Be- nutzers, für die das Armband ausgelegt ist, nicht vorkommt.

Fig. 6c zeigt femer das Armband in angelegtem' Zustand in einer Querschnittsdarstellung. Dabei sind mittels einer Fixiervorrichtung 9 nebeneinander zwei Lichtemitter 2a,b auf der einen Seite des Querschnitts des Unterarms 25 befestigt und auf der gegenüberliegenden Seite ebenfalls mittels einer Fixiervorrichtung 9, beispielsweise einer Klebeschicht, ein Lichtsensor 3 auf der Haut des Unterarms aufgeklebt.

Auf der Rückseite der Lichtemitter 2b liegt eine über beide durchgehende Platte als Wärmesenke 18' auf, die also aus einem Material hoher Wärmekapazität besteht.

Sowohl die beiden Lichtemitter 2a, b als auch der Lichtsensor 3 sind von ihrer vom Unterarm 25 abgewandten Rückseite her mittels einer Anpressvorrichtung 11 , et- wa einer Feder, von der Innenseite des Armbandes 6 aus radial nach innen beaufschlagt. Zu diesem Zweck liegt das Armband 6 wenigstens in Teilbereichen des Umfanges des Unterarmes 25 vorzugsweise an diesem an.

Fig. 6c zeigt femer eine Energiezelle 5, wie sie ebenfalls am Armband 6 angeord- net werden kann, oder einen Beschleunigungssensor 22' und/oder Bewegungssensor 22. Ebenso kann - vorzugsweise auf der Außenseite des Armbandes im Blickfeld des Benutzers - eine Anzeigeeinheit 7 am Armband angeordnet sein und/oder ein Sender 8. Das Armband 6 ist vorzugsweise nicht endlos ausgebildet, sondern kann mittels seiner gegeneinander zu verbindenden Enden, beispielsweise mittels eines Klettverschlusses 13, auch eng anliegend am Unterarm befestigt werden.

Die Fixiervorrichtung 9 zwischen den Lichtemittern 2a, b und dem Unterarm kann zusätzlich auch als Temperatursensor ausgebildet sein.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Messgerät

2a,b Lichtemitter

3 Lichtsensor

4 Auswerteeinheit

5 Energiezelle

6 Armband

7 Anzeigeeinheit

8 Sender

9 Fixiervorrichtung

10 Längsrichtung Unterarm

11 Anpresseinrichtung

12 Kleber

13 Kiettverschluss

14 Markierung

15 Alarmzentrale

16 Ortungseinheit

17 Warnvorrichtung

18 Kühlfläche

18' Wärmesenke

19 Temperatursensor

20 Dickenmessvorrichtung

20a Magnet

20b Magnetsensor

21 Plausibilitäts-Kontrollvorrichtung

22 Bewegungssensor

22' Bescheunigungssensor

23 Finger

24 Fingerknochen 25 Unterarm

26 Schichtdicke

27 Elle

28 Speiche

33 Haut

34 Durchstrahlungsrichtung

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Messgerät (1) für die Absorption von Licht durch lebendes Gewebe mit wenigstens einem Lichtemitter (2), wenigstens einem Lichtsensor (3), wenigstens einer Auswerteeinheit (4), und - einer Energiezelle (5), dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (1) ein Armband (6) umfasst, an dem wenigstens der Lichtemitter (2) und der Lichtsensor (3) so angeordnet sind, dass das vom Lichtemitter (2) beim Lichtsensor (3) ankommende Licht den distalen Unterarm oder das Handge- lenk durchlaufen hat.

2. Messgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das beim Lichtsensor (3) ankommende Licht den Unterarm um Elle oder Speiche herum durchlaufen hat, insbesondere zwischen Elle und Speiche hindurch durchlaufen hat.

3. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter (2) und Sensor (3) unter optisch konstanten Ein- und Auskopplungsbedingungen, insbesondere ortsfest, am Unterarm bzw. Handgelenk angeordnet sind.

4. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (1) zwei verschiedene Lichtemitter (2) für Licht unterschiedlicher Wellenlängen bzw. Spektralbereiche umfasst.

5. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsensor (3) die empfangene Lichtmenge,detektiert.

6. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (1) so ausgelegt ist, dass am Lichtsensor (3) ein Fotostrom von mindestens 0,01 μA bis 0,1 μA durch den Empfang des vom Lichtemitter (2) ausgesendeten Lichts anfällt.

7. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (1) so ausgelegt ist, dass am Lichtsensor (3) eine Lichtleistung von 60 nW auf der gesamten Sensorfläche' auftritt und insbesondere die Sensorfläche zwischen 0,5 und 100 mm² beträgt.

8. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei einzelnen LEDs als Lichtemitter diese eine Stromstärke von jeweils min- destens 100 mA aufweisen.

9. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung mehrerer parallel geschalteter LEDs als ein Lichtemitter die Stromstärke der einzelnen LEDs vorzugsweise unter 50 mA beträgt.

10. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät, insbesondere das Armband (6), eine Fixiervorrichtung (9) zum Fixieren von Emitter (2) und Sensor (3) an vorbestimmten Stellen des Unterarmes bzw. Handgelenkes umfasst.

11. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,' d^:ass das Messgerät (1), insbesondere das Armband (6), eine Anpresseinrichtung (11) zum Anpressen von Lichtemitter (2) und/oder Lichtsensor (3) gegen den Unterarm bzw. das Handgelenk umfasst.

12. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lichtemitter (2a, b) in fester Relation zueinander angeordnet sind.

13. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemitter (2a, b) Licht der Wellenlänge 730 nm und 880 nm aussenden.

14. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtemitter mindestens zwei Leuchtdioden (LEDs) verschiedener Spektralbereiche verwendet werden.

15. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtemitter eine weiße Leuchtdiode verwendet wird, aus der mittels Filtern zwei unterschiedliche Spektralbereiche an Licht extrahiert werden.

16. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpressdruck von Emitter und Sensor gegen den Unterarm zwischen 2,5 und 50 mm Hg-Säule, insbesondere zwischen 3,0 und 15,0 mm Hg-Säule, beträgt.

17. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

Emitter und/oder Sensor lösbar am Armband (6) befestigt sind und insbesondere auf ihrer dem Unterarm zugewandten Kontaktfläche einen hautfreundlichen KIe- ber (12) aufweisen, und auf ihrer Rückseite die¹ Fixiervorrichtung (9) zum Fixieren am Armband (6) angeordnet ist, insbesondere ein Klettverschluss (13).

18. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ¹ auf der Außenseite des Armbandes (6) eine Markierung (14) für die Position des Emitters (2) und/oder Sensors (3) vorhanden ist.

19. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Armband (6) einen Sender (8) zur drahtlosen Weiterleitung der Signale des Sensors (3), insbesondere mittels Mobilfunk, umfasst.

20. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass' das Armband (6) wenigstens Teile der Auswerteeinheit (4), insbesondere die gesamte Auswerteeinheit (4), trägt und der Sender die Auswertungsergebnisse an eine Alarmzentrale (15) überträgt, sofern einer der ermittelten Werte im kritischen Bereich liegt.

21. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Armband (6) eine Ortungseinheit (16) umfasst.

22. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Armband (6) eine Anzeigeeinheit (7) und insbesondere eine Warnvorrichtung (17) umfasst.

23. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Lichtemitter (2) mit Teilen des Messgerätes in thermischer Verbindung stehen, die eine hohe Wärmekapazität besitzen und insbesondere thermi- sehe Isolationsvorrichtungen zwischen dem Emitter (2) und der Hautoberfläche des Benutzers angeordnet sind, insbesondere in Form einer Zwischenlage aus schlecht wärmeleitfähigem Material wie z. B. Kunststoff oder einem Gelkissen.

24. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Armband (6) einen Temperatursensor (19), insbesondere in der Nähe des Lichtemitters (2), umfasst.

25. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Armband (6) eine Dickenmessvorrichtung (20) zur Messung des Abstandes zwischen Emitter (2) und Sensor (3) umfasst, insbesondere die Dickenmessvorrichtung mittels Magnetismus funktioniert, in dem der Empfänger die Stärke des vom Sender abgegebenen Magnetfeldes misst oder optisch über den Lichtverlust funktioniert.

26. Messgerät nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Dickenmessvorrichtung (20) durch das Gewebe hindurch den Abstand zwischen einem Sender und einem Empfänger misst und Sender sowie Empfänger unmittelbar neben dem Emitter (2) und dem Sensor (3) angeordnet sind oder mit diesen identisch sind.

27. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Armband (6) eine Messwert-Plausibilitäts-Kontrollvorrichtung (21) umfasst.

28. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit in der Lage ist, die Sauerstoffsättigung, die Herzfrequenz, die Atemfrequenz und/oder den Blutdruck aus den von dem Sensor ermittelten Daten zu bestimmen.

29. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) in der Lage ist unter Verwertung der gemessenen Ein- gangs-Lichtintensität (lo) an der Durchstrahlungsstelle absolute Konzentrationen von Komponenten des Gewebes oder Blutes zu bestimmen.

30. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) und/oder Warnvorrichtung (17) bzw. Anzeigeeinheit (7) drahtlos über eine kurze Entfernung von maximal einigen Metern mit dem Armband (6) in Verbindung stehen.

31. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) einen Positioniermodus umfasst, in dem die optimale Relativpositionierung von Emitter und Sensor zueinander ermittelt bzw. getestet werden kann.

32. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) auch die Signale für andere Vitalparameter auswerten kann und das Messgerät weitere Sensoren aufweist, z. B. einen Beschleunigungssensor (22'), einen Lagesensor oder einen Bewegungssensor.

33. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemitter jeweils gepulstes Licht abgeben mit einem Puls zu Pause Verhältnis von mindestens 1:5, besser mindestens 1:30.

34. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass , die Dauer eines Pulses jeweils kleiner als 1 ms ist.

35. Verfahren zur Messung der Absorption von Licht durch lebendes Gewebe mittels eines Lichtemitters (2) und eines Lichtsensors (3) sowie einer Auswerteeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass vom Lichtsensor (3) die vom gegenüberliegenden Lichtemitter (2) ankommende Lichtmenge, welche den distalen Unterarm bzw., das Handgelenk durchlaufen hat, gemessen wird.

36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorption in wenigstens zwei verschiedenen Spektralbereichen ermittelt wird.

37. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät über Mobilfunk mit einem Dienstleister in Verbindung steht.

38. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter (2) und Sensor (3) unter optisch konstanten Ein- und Auskopplungsbedingungen, insbesondere ortsfest, am Unterarm bzw. Handgelenk angeordnet sind.

39. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei einzelnen LEDs als Lichtemitter diese eine Stromstärke von jeweils mindestens 100 mA aufweisen.

40. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass > bei Verwendung mehrerer parallel geschalteter LEDs als ein Lichtemitter die Stromstärke der einzelnen LEDs vorzugsweise unter 50 mA beträgt.

41. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

Signale für andere Vitalparameter ausgewertet werden können, z. B. Beschleunigung, Lage oder Bewegung.

42. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemitter jeweils gepulstes Licht abgeben¹ mit einem Puls zu Pause Verhältnis von mindestens 1:5, besser mindestens 1:30.

43. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer eines Pulses jeweils kleiner als 1 ms ist.

44. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemitter (2a, b) Licht der Wellenlängen 400 nm bis 2.000 nm, insbesondere 600 - 1.000 nm, aussenden.

45. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messungen in Form von Paketen von Einzelmessungen durchgeführt werden, deren Anzahl ausreicht, um einen zuverlässigen Durchschnittswert zu bilden.

46. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Abstand zwischen der Durchführung der einzelnen Paketmessungen wesentlich größer ist als der zeitliche Abstand zwischen den Einzelpulsen einer Paketmessung, insbesondere im Bereich zwischen 20 s und 5 min liegt, und der zeitliche Abstand zwischen den Paketen manuell vom Benutzer gewählt wird oder aufgrund der Historie des Benutzers fest eingestellt wird oder aufgrund der momentanen Informationslage festgelegt wird.

47. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtemitter (2) Leuchtdioden (LEDs) verwendet wird.

48. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpressdruck von Emitter (2) und Sensor (3) gegen den Unterarm mindestens 2,5 mm Hg beträgt.

49. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Emitter (2) und/oder Sensor (3) auf der Hautoberfläche verklebt werden.

50. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale vom Sensor (3) zu einer Auswerteeinheit und/oder von der Auswerteeinheit zu einer Anzeigeeinheit drahtlos übertragen werden.

51. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwärmung des Gewebes des Benutzers verhindert wird.

52. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nähe des Emitters (2) die Temperatur auf der Kontaktfläche der Haut des Benutzers, an welcher der Emitter (2) anliegt, gemessen wird.

53. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Dicke des durchstrahlten Gewebes, also Unterarmes oder Handgelenkes, gemessen wird.