WO2021004995A1

WO2021004995A1 - Tragbares sensorsystem mit messpflaster

Info

Publication number: WO2021004995A1
Application number: PCT/EP2020/068970
Authority: WO
Inventors: Mathieu RAYER
Original assignee: Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority date: 2019-07-11
Filing date: 2020-07-06
Publication date: 2021-01-14
Also published as: DE102019118864A1; US20220257131A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein tragbares System (S) zur Messung und Überwachung physiologischer Parameter eines Menschen mittels Analyse einer seiner Körperflüssigkeiten, wobei das System (S) folgendes umfasst: - ein Verbrauchsteil (100) in Form eines Messpflasters zum Aufkleben auf die Haut (E), wobei das Messpflaster mit Sensorik (102) ausgestattet ist, die dazu eingerichtet ist, durch Körperflüssigkeitsanalyse Messwerte physiologischer Parameter zu liefern; und - eine am Körper tragbare und zum Dauereinsatz geeignete Ausleseeinheit (200), die dazu eingerichtet ist, die von der Sensorik (102) des Messpflasters gelieferten Messwerte auszulesen und zu überwachen. Die Ausleseeinheit (200) ist ferner dazu eingerichtet, über dem auf der Haut (E) aufgeklebten Messpflaster (100) getragen zu werden und in dieser Position die Messwerte auszulesen und zu überwachen.

Description

TRAGBARES SENSORSYSTEM MIT MESSPFLASTER

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Anmeldung DE 10 2019 118 864.4, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein tragbares System zur Messung und Überwachung physiologischer Parameter eines Men schen mittels Analyse einer seiner Körperflüssigkeiten, wobei das System folgendes umfasst:

- ein Verbrauchsteil in Form eines Messpflasters zum Aufkleben auf die Haut, wobei das Messpflaster mit Sensorik ausgestattet ist, die dazu eingerichtet ist, durch Körperflüssigkeitsanalyse Messwerte physiologischer Parameter zu liefern; und

- eine am Körper tragbare und zum Dauereinsatz geeignete Aus leseeinheit, die dazu eingerichtet ist, die von der Sensorik des Messpflasters gelieferten Messwerte auszulesen und zu über wachen .

Ein derartiges System ist aus dem gattungsgemäßen Artikel „A soft, wearable microfluidic device for the capture, storage, and colorimetric sensing of sweat" von Koh et al. bekannt, der in der Zeitschrift Science Translational Medicine, Bd. 8, Re ferenz 366ral65, am 23. November 2016 veröffentlicht wurde.

Dieses bekannte System besteht aus einem Messpflaster sowie einem Smartphone . Das Messpflaster umfasst Sensorik, die in der Lage ist, den Schweiß der Trägerin des Messpflasters auf be stimmte Inhaltsstoffe sowie den pH-Wert hin zu analysieren. Dabei beruht die Analyse auf Kolorimetrie . Mit dem Smartphone, das mit einer Kamera ausgestattet ist, werden Fotos des im Einsatz befindlichen Messpflasters aufgenommen. Eine auf dem Smartphone installierte Bildverarbeitungssoftware ist in der Lage, die aufgenommenen Fotos auszuwerten. So können Rück schlüsse über die Konzentration der Schweißinhaltsstoffe und des pH-Werts gezogen werden.

Von Nachteil bei diesem bekannten System ist, dass hierbei der Nutzer in regelmäßigen Abständen Fotos mit seinem Smartphone machen muss. Dies stellt einen beträchtlichen Aufwand dar. Zudem ist die Entwicklung einer dedizierten Bildverarbeitungssoft ware, die in der Lage ist, die Farben und Muster auf dem Pflaster richtig zu deuten, komplex. Wegen der Komplexität ist eine sol che Bildverarbeitungssoftware auch recht fehleranfällig.

Aus dem Stand der Technik sind auch Fitnessarmbänder bekannt. Mit diesen lässt sich der Puls und die SauerstoffSättigung des Blutes während des Sports überwachen. Die dort eingesetzte Sen sorik ist in das Armband integriert und besteht z. B. aus einer oder mehrerer Leuchtdioden und einer zugeordneten Fotodiode. Das von den Leuchtdioden in Richtung der Haut ausgesandte Licht wird von dieser zum Teil absorbiert und zum Teil reflektiert. Anhand des zeitlichen Verlaufs der Stärke des reflektierten Lichts lassen sich Rückschlüsse über den Puls und die Sauer stoffSättigung des Blutes ziehen.

Von Nachteil bei diesen Lösungen ist, dass sie nur zwei physi ologische Parameter messen. Damit ist eine umfassende Aussage über den Gesundheitszustand bzw. die Fitness der Trägerin nicht möglich .

Ein Überblick über die Vielfalt von existierenden am Körper tragbaren Sensoren liefert im Übrigen der Artikel „Wearable sensors: modalities, challenges, and prospects" von J. Heiken feld et al . , veröffentlicht am 21. Januar 2018 in der Zeit schrift Lab on a Chip, Bd. 18, Nr. 2, Seiten 216-248. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs definierte System derart fortzubilden, dass es einfacher und bequemer in der Anwendung ist, sowie sich für eine Echtzeit überwachung eignet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Ausleseeinheit ferner dazu eingerichtet ist, über dem auf der Haut aufgeklebten Messpflaster getragen zu werden und in dieser Position die Messwerte auszulesen und zu überwachen.

Dadurch, dass die Nutzerin des Systems die Ausleseeinheit über dem Pflaster anbringen kann, ist ein regelmäßiger und automa tisierter Datenaustausch zwischen dem Pflaster und der Ausle seeinheit möglich. Es ist keine Mitwirkung der Nutzerin erfor derlich .

Bevorzugt kann das Messpflaster einen Ausgang zur Abgabe der Messwerte aufweisen, die Ausleseeinheit einen zum Ausgang kom plementären Eingang zur Entgegennahme der Messwerte aufweisen, und das Messpflaster und die Ausleseeinheit so eingerichtet sein, dass der Ausgang und der Eingang im Einsatz am Menschen in unmittelbarer Nähe gegenüberliegen, und sich vorzugsweise kontaktieren, um so eine Schnittstelle zur Messwertübertragung zu bilden.

Die Schnittstelle kann eine optische und/oder elektrische Schnittstelle sein.

Der Ausgang und der Eingang können jeweils eine komplementäre Kontaktfläche aufweisen.

Bevorzugt ist im Körper des Messpflasters ein Zugangsfenster ausgebildet, und in der Ausleseeinheit ist eine Sensoreinrich tung vorgesehen, die sich im Einsatz über dem Zugangsfenster befindet, sodass sie über das Zugangsfenster einen direkten Zugang zur Haut hat .

Das System kann über eine chemische Sensoranordnung zur Kon zentrationsbestimmung einer Substanz in der Körperflüssigkeit verfügen .

Dabei kann die chemische Sensoranordnung auf Kolorimetrie ba sieren, mit einem im Messpflaster befindlichen kolorimetrischen Reagenz und einem in der Ausleseeinheit befindlichen optischen Detektor .

Der optische Detektor kann eine Lichtquelle zur Beleuchtung des Reagenzes und eine Fotodiode zur Erfassung des von dem Reagenz zurückgeworfenen Lichts umfassen.

Das System kann eine optoelektronische Sensoranordnung umfas sen, vorzugsweise zur Bestimmung des Pulsschlags und/oder des Blutdrucks .

Das System kann ebenfalls eine volumetrische Sensoranordnung zur Bestimmung eines Volumens an Körperflüssigkeit aufweisen.

Dabei kann die volumetrische Sensoranordnung einen mikroflui- dischen Kanal im Messpflaster umfassen.

In einer Ausführungsform hat das System eine elektrische Sen soranordnung zur Konzentrationsbestimmung einer Substanz in der Körperflüssigkeit .

Die elektrische Sensoranordnung kann eine im Messpflaster an geordnete Elektrode umfassen, die mit einem Reagenz beschichtet ist . Das erfindungsgemäße System ist in einer Variante mit einer Sensoranordnung zur bioelektrischen Impedanzanalyse ausgestat tet .

Die Sensoranordnung zur bioelektrischen Impedanzanalyse kann in der Ausleseeinheit integrierte Elektroden umfassen.

Das System hat in einer Ausführungsform einen mechanischen Drucksensor zur Messung von Verformungen der Haut, der vorzugs weise in dem Messpflaster integriert ist.

Bei der Körperflüssigkeit kann es sich insbesondere um Schweiß, Blut, Spucke oder Tränenflüssigkeit handeln.

Im Folgenden werden beispielhaft mit Verweis auf die Zeichnungen einige Ausführungsformen der Erfindung genauer beschrieben, wo bei :

Figur 1 ein erfindungsgemäßes tragbares System zur Messung phy siologischer Parameter zeigt, welches zum Einsatz am Handgelenk einer Nutzerin vorgesehen ist;

Figur 2 einen Überblick über die Vielfalt der physiologischen Parameter gibt, die potentiell mit der Ausleseeinheit und dem Verbrauchsteil eines erfindungsgemäßen Systems gemessen und überwacht werden können;

Die Figuren 3 eine erste Ausführungsformen einer möglichen Sen sorik eines erfindungsgemäßen Messsystems zeigen;

Die Figuren 4 eine zweite Ausführungsformen einer möglichen Sensorik eines erfindungsgemäßen Messsystems zeigen; Die Figuren 5 eine dritte Ausführungsform einer möglichen Sen sorik eines erfindungsgemäßen Messsystems zeigen; und

Die Figuren 6 eine vierte Ausführungsform einer möglichen Sen sorik eines erfindungsgemäßen Messsystems zeigen.

Die Figur 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines er findungsgemäßen tragbaren Systems S zur Messung und Überwachung physiologischer Parameter eines Menschen mittels Analyse einer seiner Körperflüssigkeiten.

Das erfindungsgemäße System S sticht unter anderem dadurch her vor, dass es aus zwei komplementären Komponenten 100, 200 be steht. Die beiden Komponenten 100, 200 wirken zusammen, um phy siologische Parameter der Trägerin des Systems S zu messen und zu überwachen. Dabei handelt es sich bei der einen Komponente des Systems S um ein Verbrauchsteil 100. Dieses Verbrauchsteil 100 lässt sich am Körper der Nutzerin befestigen, um an der entsprechenden Körperstelle Messungen vorzunehmen. Das Ver brauchsteil ist ein Messpflaster 100, das man auf die Haut E aufkleben kann. Das Messpflaster 100 hat nur eine geringe Le bensdauer von zum Beispiel einigen Stunden, einem oder mehreren Tagen oder einer Woche. Sobald das Messpflaster 100 verbraucht ist, wird dieses weggeworfen und durch ein neues Messpflaster ersetzt .

Die zweite Komponente 200 des tragbaren Systems S hat im Ver gleich zum Heftpflaster 100 eine deutlich längere Lebensdauer von zum Beispiel einem oder zwei Jahren. Bei dieser Komponente 200 handelt es sich um einen Gegenstand, der von der Nutzerin am Körper getragen wird. Man kann die zweite Komponente 200 also auch als eine Art Haupt- oder Basiseinheit betrachten, und das Verbrauchsteil 100 als Zubehör der Basiseinheit 200. Die Basis- einheit 200 enthält vorzugsweise die Kernelemente des Messsys tems S, wie etwa die Auswerteelektronik, die Benutzerschnitt stelle und Ähnliches .

Das Verbrauchsteil 100 umfasst lediglich preiswerte und leicht zu ersetzende Bestandteile des Messsystems S. Die Basiseinheit 200 ist also zum häufigen und dauerhaften Einsatz konzipiert. Mit anderen Worten ist die Basiseinheit 200 ein Mehrweggegen stand. Im Gegensatz dazu ist das Verbrauchsteil 100 insbesondere ein Einweggegenstand.

Die zweite Komponente 200 ist demnach ein Gerät, das von einer Nutzerin zum längerfristigen Gebrauch erworben wird. Das Ver brauchsteil 100 ist ein Zubehör, welches separat und in größeren Mengen erhältlich ist. Es wird mit dem Gerät 200 kombiniert, um dessen vollständige Funktionalität herzustellen.

Die Basiseinheit 200 und das Verbrauchsteil 100 können auch als zwei miteinander in Beziehung stehende Erzeugnisse betrachtet werden, die sich gegenseitig ergänzen und Zusammenwirken.

Die Basiseinheit 200 wird bei dem in der Figur 1 dargestellten Messsystem S durch eine Armbanduhr gebildet. In der Figur 1 ist der Rücken der Armbanduhr 200 dargestellt.

Die Basiseinheit 200 kann aber auch ein anderer Gegenstand sein, der dazu bestimmt ist, an einer Körperstelle getragen zu werden. So könnte es sich dabei um ein Armband, einen Ring, eine Kette, ein Kleidungsstück o. ä. handeln. Die genaue Form ist hier nebensächlich, solange die Basiseinheit 200 so eingerichtet ist, dass sie über dem auf der Haut E aufgeklebten Verbrauchsteil 100 getragen werden kann. Damit das System S physiologische Parameter seiner Trägerin messen und überwachen kann, ist das Messepflaster 100 mit Sen sorik 102 ausgestattet. Diese Sensorik 102 hat in der Regel mehrere Bestandteile. Das Messpflaster 100 ist so ausgestaltet, dass die Sensorik 102 eine Körperflüssigkeit der Trägerin ana lysieren kann. Das Messpflaster 100 besitzt also vorzugsweise Einrichtungen, um eine oder mehrere Körperflüssigkeiten der Trägerin aufzunehmen oder zu speichern.

Bei dem in der Figur 1 gezeigten Messsystem S ist das Mess pflaster 100 auf der Haut E des Handgelenks G der Hand H der Nutzerin flächig aufgeklebt. Die von dem Messsystem S analy sierte Körperflüssigkeit ist hier Schweiß. Genauer gesagt ist es derjenige Schweiß, der von der Haut E abgesondert wird, die sich unterhalb des Messpflasters 100 befindet.

Alternativ könnte es sich bei der Körperflüssigkeit auch um Blut, Spucke oder Tränenflüssigkeit handeln, wobei das Mess pflaster 100 dann an einer anderen geeigneten Körperstelle an gebracht werden könnte. Es ist auch denkbar, dass das Mess pflaster 100 nicht nur eine, sondern mehrere Körperflüssigkei ten analysiert.

Die Basiseinheit 200 ist dazu eingerichtet, die von der Sensorik 102 des Messpflasters 100 gelieferten Messwerte auszulesen und zu überwachen. Die Basiseinheit 200 kann also auch als Ausle seeinheit bezeichnet werden. Das Auslesen und Überwachen durch die Ausleseeinheit 200 erfolgt, wenn diese über dem auf der Haut aufgeklebten Messpflaster 100 getragen wird.

Bei dem in der Figur 1 dargestellten Messsystem S ist das Mess pflaster 100 ein Flicken mit einer kreisförmigen Außenkontur 104. Das Messpflaster 100 ist demnach eine dünne Scheibe. In der Mitte der Scheibe ist ein Loch 106 ausgebildet. Dieses Loch 106 wird im Folgenden als Zugangsfenster bezeichnet.

Bei dem Material des Messpflasters 100 kann es sich um Kunst stoff, Papier oder ein ähnliches Material handeln, welches gut hautverträglich ist und sich gut an die Haut E anschmiegt. In dieses Material ist die Sensorik 102 eingearbeitet. Das Mess pflaster 100 besitzt eine Vorderseite 108 und eine Rückseite 110. Im Einsatz ist die Vorderseite 108 der Ausleseeinheit 200 zugewandt, wohingegen die Rückseite 110 die Haut E kontaktiert. Zur besseren Haftung auf der Haut kann die Rückseite 110 des Messpflasters 100 mit einem Klebstoff versehen sein.

Die Vorderseite 108 weist Bereiche lila und 111b auf, die ge meinsam einen Ausgang 112 zur Abgabe der Messwerte an die Aus leseeinheit 200 bilden.

Die Ausleseeinheit 200, also im vorliegenden Beispiel die Arm banduhr, besitzt eine Front 202 und einen Rücken 204. Die Front 202 dient zur Interaktion mit der Nutzerin, zum Beispiel mittels einer Anzeige.

Der Rücken 204 liegt beim Einsatz auf der Vorderseite 108 des Messpflasters 100 auf. Der Rücken 204 weist Bereiche 206a und 206b auf, die gemeinsam einen Eingang 208 zur Entgegennahme der Messwerte bilden.

Demnach liegen sich der Ausgang 112 des Messpflasters 100 und der Eingang 208 der Armbanduhr 200 im Einsatz am Menschen in unmittelbarer Nähe gegenüber. Bei dem in der Figur 1 gezeigten Messsystem S kontaktieren sich der Ausgang 112 und der Eingang 208 und bilden so eine Schnittstelle I, die zur Messwertüber tragung dient. Der Eingang 208 ist zum Ausgang 112 komplementär. Bei der Schnittstelle I kann es sich insbesondere um eine op tische und/oder elektrische Schnittstelle handeln.

Bei dem Messsystem S gemäß Figur 1 besteht die Sensorik 102 des Messpflasters 100 aus einer elektrischen Sensoranordnung 114a bis 114d und einer chemischen Sensoranordnung 116a bis 116d.

Die elektrische Sensoranordnung umfasst vier Elektroden 114a, 114b, 114c und 114d. Die vier Elektroden sind hier an der Pe ripherie des Messpflasters 100 in der Form von Kreisbögen aus gebildet .

Die chemische Sensoranordnung umfasst vier Flüssigkeitskammern 116a, 116b, 116c und 116 D. Diese Flüssigkeitskammern sind im selben Abstand vom Zentrum des Messpflasters 100 gleichmäßig über das Messpflaster 100 verteilt.

Die Oberflächen bzw. Bereiche 111b der vier Flüssigkeitskammern 116a bis 116d und die Oberflächen bzw. Bereiche lila der Elekt roden 114a bis 114d bilden gemeinsam eine Kontaktfläche lila, 111b des Ausgangs 112 des Messpflasters 100.

Der Rücken 204 der Ausleseeinheit 200 besitzt eine elektrische Ausleseanordnung 210a bis 210d, die zu der elektrischen Senso ranordnung 114a bis 114d des Messpflasters 100 komplementär ist und mit dieser zusammenwirkt. Im vorliegenden Fall besteht die elektrische Ausleseanordnung 210a bis 210d aus vier Auslesee lektroden, die an der Peripherie des Rückens 204 angeordnet sind und eine kreisbogenförmige Form haben.

Der Rücken 204 umfasst ebenfalls eine optische Ausleseanordnung 212a bis 212d. Diese ist zu der chemischen Sensoranordnung 116a bis 116d komplementär und wirkt mit dieser zusammen. Die opti sche Ausleseanordnung 212a bis 212d umfasst vier in der Figur 1 nicht näher dargestellte Diodenpaare 212a, 212b, 212c und 212d. Jedes Diodenpaar besteht aus einer Licht aussendenden Leuchtdiode (LED) und einer Licht detektierenden Fotodiode. Die vier Paare sind im selben Abstand vom Zentrum des Rückens 204 angeordnet und gleichmäßig über diesen verteilt. Jedem Paar 212a bis 212d ist eine Flüssigkeitskammer 116a bis 116d zugeordnet.

Die Oberflächen bzw. Bereiche 206b der vier Diodenpaare 212a bis 212d und die Oberflächen bzw. Bereiche 206a der vier Elekt roden 210a bis 210d bilden gemeinsam eine Kontaktfläche 206a, 206b des Eingangs 208, die zur Kontaktfläche lila, 111b des Ausgangs 112 komplementär ist. Über die beiden Kontaktflächen lila, 111b; 206a, 206b können das Messpflaster 100 und die Armbanduhr 200 Messsignale oder Daten austauschen.

Das Zugangsfenster 106 im Messpflaster 100 ermöglicht der Arm banduhr 200 einen direkten Zugang zur Haut E der Trägerin des Messsystems S. Dafür ist im Zentrum des Rückens 204 der Arm banduhr 200 eine Sensoreinrichtung 214 vorgesehen. Die Sen soreinrichtung 214 befindet sich im Einsatz über dem Zugangs fenster 106. Die Sensoreinrichtung 214 verfügt zum Beispiel über zwei Sensorelemente 216a und 216b, bei denen es sich beispiels weise um eine Leuchtdiode und eine Fotodiode handeln kann.

Das Messeflaster 100 kann je nach Bedarf mit unterschiedlichster Sensorik 102 ausgestattet sein. Es ist auch denkbar, dass es verschiedene Typen von Messpflastern 100 für verschiedene An wendungsfälle gibt.

So kann eine Nutzerin, zum Beispiel wenn sie Sport treibt, ein anderes Pflaster einsetzen als wenn sie schläft. Für den ersten Fall gibt es dann einen ersten Messpflastertyp, der als soge nannter Fitness-Tracker ausgestaltet ist. Für den zweiten Fall gibt es dann einen anderen zweiten Messpflastertyp, der mit Sensorik 102 ausgestattet ist, die es ermöglicht, das Schlaf verhalten der Nutzerin zu überwachen.

Die Ausleseeinheit 200 ist dann so ausgestaltet, dass ihr Ein gang 208 mit allen Pflastertypen kompatibel ist.

Die Ausleseeinheit 200 kann auch in verschiedenen Varianten ausgestaltet sein. Diese können sich darin unterscheiden, wel che physiologischen Parameter sie überwachen.

Das Schaubild der Figur 2 verdeutlicht die Vielzahl an unter schiedlichen physiologischen Parametern, die potenziell mit dem erfindungsgemäßen tragbaren Messsystem S erfasst werden können.

So können zum Beispiel optische Sensoren in der Ausleseeinheit 200 vorhanden sein, mittels derer der Puls, der Blutdruck, der Flüssigkeitshaushalt, der Fettgehalt, der Laktatgehalt oder die SauerstoffSättigung des Blutes (Oximetrie) gemessen werden kön nen .

Zusätzlich oder alternativ können Elektroden in der Ausleseein heit 200 vorgesehen sein, mit denen der Flüssigkeitshaushalt, der Fettgehalt, der Puls, der Cortisolspiegel, der Natriumspie gel, der Kaliumspiegel oder der Blutdruck gemessen oder ein Elektrokardiogramm (EKG) aufgenommen werden können.

Wenn sowohl Elektroden als auch optische Sensoren vorhanden sind, ist es auch denkbar, den Blutzucker (Glukose) durch eine elektrooptische multimodale Messung zu bestimmen.

Die Sensorik 102 im Messpflaster 100 kann zum Beispiel zur Messung des Cortisolspiegels, des Natriumspiegels, des Kalium spiegels, des Laktatspiegels, des Flüssigkeitshaushalts, der Identifizierung von Enzymen oder Hormonen, der Messung des Zu ckers (Glukose), der Pulsmessung oder der Blutdruckmessung die nen .

Die Pfeile im Schaubild der Figur 2 verbinden jeweils von der Ausleseeinheit über das Messpflaster dieselben physiologischen Parameter miteinander.

Mit Verweis auf die Figuren 3-6 werden nun beispielhaft vier mögliche Konfigurationen für die Sensorik 102 des Messpflasters 100 und die zugehörigen Ausleseanordnungen der Ausleseeinheit 200 beschrieben.

Bei der Variante der Figuren 3 ist das zugehörige Messsystem S in der Lage, die Konzentration vier verschiedener Substanzen in der Körperflüssigkeit zu bestimmen, ein Volumen an ausgeschie dener Körperflüssigkeit zu bestimmen, eine bioelektrische Im pedanzanalyse vorzunehmen, den Puls und den Blutdruck zu erfas sen, sowie ein Elektrokardiogramm (EKG) zu erstellen.

Die Figur 3a zeigt schematisch die Ausgestaltung des Messpflas ters 100 und die Figur 3b schematisch die Ausgestaltung des dazu komplementären Rückens 204 der Ausleseeinheit 200.

Es sind vier chemische Sensoranordnungen (116a, 212a); (116b, 212b); (116c, 212c) und (116d, 212d) vorhanden, die zur Kon zentrationsbestimmung einer jeweils unterschiedlichen Substanz in der Körperflüssigkeit dienen. Wenn die Körperflüssigkeit Schweiß ist, können so zum Beispiel der Natrium- und Kaliumgeh alt, der pH-Wert und auch der Cortisolspiegel anhand der vier Sensoranordnungen bestimmt werden. Jede chemische Sensoranord nung umfasst hier eine Flüssigkeitskammer 116A bis 116D, in dem ein Reagenz vorgesehen ist. Das in der jeweiligen Flüssigkeits kammer vorgesehene Reagenz ist so ausgewählt, dass es auf die zu detektierende Substanz anspricht. Jeder Flüssigkeitskammer 116a bis 116d ist jeweils ein optischer Detektor 212a bis 212d zugeordnet. In diesem Fall basieren die chemischen Sensor An ordnungen auf Kolorimetrie . Dies bedeutet, dass mit ansteigen der Konzentration der zu messenden Substanz in der jeweiligen Flüssigkeitskammer 116a bis 116d eine entsprechende zunehmende Verfärbung, ausgelöst durch die Reaktion des Reagenz mit der Substanz, eintritt. Die Verfärbung wird dank der optischen De tektoren 212a bis 212d erkannt. Jeder optische Detektor 212a bis 212d besteht hier aus einem Diodenpaar, mit einer Leucht diode und einer dazugehörigen Fotodiode. Die Leuchtdiode be leuchtet die verfärbte Flüssigkeit, und das zurückgeworfene Licht wird von der Fotodiode erfasst. Anhand der Farbe des reflektierten Lichts können dann Rückschlüsse auf die Konzent ration der Substanz in der Körperflüssigkeit gezogen werden.

Im Körper des Messpflasters 100 ist ebenfalls eine volumetrische Sensoranordnung 118 zur Bestimmung eines Volumens an Körper flüssigkeit eingebracht. Im vorliegenden Fall ist die volumet rische Sensoranordnung ein mikrofluidischer Kanal 118. Dieser ist hier ringförmig. Die vom Körper ausgeschiedene Körperflüs sigkeit wird vom Ringkanal 118 aufgenommen und füllt diesen mit der Zeit zunehmend auf. Über die Größe des Teilvolumens des Kanals 118, welches zu einem bestimmten Zeitpunkt von der Kör perflüssigkeit gefüllt ist, können Rückschlüsse auf das Volumen bzw. die Flussrate der ausgeschiedenen Körperflüssigkeit gezo gen werden.

Über den Umfang des Messpflasters 100 sind in 90 ° -Abständen vier Elektroden 114a bis 114d verteilt. Diese bilden eine Sensoran ordnung zur bioelektrischen Impedanzanalyse, zusammen mit vier jeweiligen Kontaktelektrodenpaaren 210a bis zu 210d. Die Kon taktelektrodenpaare 210a bis 210d sind ebenfalls in komplemen tärer Weise in 90 ° -Abständen über den Umfang des Rückens 204 der Ausleseeinheit 200 verteilt. Wenn die Ausleseeinheit 200 über dem Messpflaster 100 getragen wird, kontaktieren die Kon taktelektrodenpaare 210a bis 210d die jeweiligen Extremitäten der Messpflasterelektroden 114a bis 114d.

Im Zentrum des Rückens 204 der Ausleseeinheit 200 ist eine optoelektronische Sensoranordnung 216a, 216b zur Bestimmung des Pulsschlags und/oder des Blutdrucks vorgesehen. Diese besteht im vorliegenden Fall aus zwei äußeren Leuchtdioden 216a und einer zentralen Fotodiode 216b. Die Leuchtdioden 216a senden Licht aus, welches von der Haut E der Nutzerin zumindest teil weise reflektiert wird. Das reflektierte Licht wird von der Fotodiode 216b erfasst. Anhand der zeitlichen Veränderung der Stärke des reflektierten Lichts können der Pulsschlag und/oder der Blutdruck der Trägerin des Messsystems S bestimmt werden. Im Einsatz befindet sich die optoelektronische Sensoranordnung 216a, 216b über dem Zugangsfenster 106 des Messpflasters 100. Dementsprechend hat die optoelektronische Sensoranordnung einen direkten Zugang zur Haut E.

Schließlich sind im Zentrum des Rückens 204 noch zwei EKG- Elektroden 220a und 220b angeordnet. Im Einsatz liegen diese innerhalb des Zugangsfensters 106 des Messpflasters 100, sodass sie in direktem Kontakt mit der Haut E sind.

Bei der zweiten Variante der Figuren 4 sind im Zentrum des Rückens 204 dieselben Sensoranordnungen wie im Fall der ersten Variante gemäß Figuren 3 vorgesehen. Auch findet sich hier der mikrofluidische Kanal 118 im Messpflaster 100 zur Volumenmes sung wieder. Es sind auch zwei auf Kolorimetrie basierende che mische Sensoranordnungen vorgesehen (116a, 212a; 116b, 212b) . Das Pflaster weist ebenfalls eine Elektrode 114a auf, die einem komplementären Kontaktelektrodenpaar 210a im Rücken 204 zuge ordnet ist. Hiermit lassen sich zum Beispiel wiederum Impedanz messungen durchführen.

Die Besonderheit hier ist ein mechanischer Drucksensor 120 zur Messung von Verformungen der Haut E, der in das Messpflaster 100 integriert ist. Der Drucksensor 120 kann zum Beispiel in Form einer serpentinenartigen Leiterbahn realisiert sein, deren elektrischer Widerstand sich mit Verformung ändert. Die Wider standsänderung kann anhand eines Elektrodenpaares 222 im Rücken 204 der Ausleseinheit 200 erfasst werden.

Auch bei der Variante gemäß den Figuren 5 findet man zum Teil die gleichen Sensoren wie bei der ersten Variante der Figuren 3 wieder. Die Besonderheit hier ist eine in den Körper des Messpflasters 100 integrierte Sensorschaltung 122. Dabei han delt es sich zum Beispiel um einen Mikrochip, der einen elekt rooptischen Sensor umfasst. Der Chip 122 wird mittels Elektroden 224 im Rücken 204 der Ausleseeinheit 200 mit Strom versorgt. Die Elektroden 224 dienen auch zum Datenaustausch mit dem Mik rochip 122.

Bei der vierten Variante gemäß den Figuren 6 ist eine Besonder heit eine elektrische Sensoranordnung 124, 226 zur Konzentra tionsbestimmung einer Substanz in der Körperflüssigkeit. Diese elektrische Sensoranordnung umfasst eine im Messpflaster ange ordnete Elektrode 124, die mit einem Reagenz beschichtet ist. Das Messsignal der Elektrode wird über ein Kontaktelektroden paar 226 im Rücken 204 der Ausleseeinheit 200 ausgelesen.

Eine weitere Besonderheit ist eine in das Messpflaster 100 in tegrierte elektronische Sensorschaltung 126. Die Sensorschal tung 126 umfasst hier drei über einen Daten- und Strombus ver- bundene Sensorchips 128, 130 und 132. Die drei Sensorchips wer den über einen integrierten Mikroprozessor 134 (ASIC, Applica tion Specific Integrated Circuit) angesteuert und ausgelesen. Im Rücken 204 befinden sich wiederum Elektroden 228 zur Strom versorgung und zum Datenaustausch mit der im Messpflaster 100 befindlichen elektronischen Sensorschaltung 126.

Zusammenfassend erlaubt es das Messsystem gemäß der vorliegen den Erfindung einen guten Kompromiss zwischen den verschiedenen Anforderungen zu finden, die an sogenannte Fitness-, oder Ge sundheitstracker gestellt werden.

Durch die Kombination eines wegwerfbaren Pflasters mit einer langlebigen am Körper tragbaren Ausleseeinheit, wie etwa eine Armbanduhr, lässt sich das Messsystem leicht an verschiedene Einsatzfelder anpassen.

Diese Vielseitigkeit ergibt sich dadurch, dass verschiedene Pflastertypen mit der Ausleseeinheit kombiniert werden können. Das System kann also durch Einsatz eines entsprechend angepass ten Pflasters an verschiedene Anwendungsfelder im Fitness-, Wellness-, oder Gesundheitsbereich angepasst werden.

Von Vorteil ist außerdem, dass das Messsystem auch eine Echt zeitüberwachung physiologischer Parameter erlaubt. Da die An passung durch das Auswechseln des Pflasters erfolgt, sind auch die Betriebskosten überschaubar.

Das erfindungsgemäße Messsystem, zum Beispiel in Form eines mit einer Armbanduhr kombinierten Messpflasters, zeichnet sich au ßerdem dadurch aus, dass es bequem und diskret ist, und ein die Verbraucherin ansprechendes Aussehen hat. BEZUGSZEICHENLISTE

100 MESSPFLASTER

102 SENSORIK

104 UMFANG

5 106 ZUGANGSFENSTER

108 VORDERSEITE

110 RÜCKSEITE lila, 111b KONTAKTFLÄCHE

112 SIGNALAUSGANG

0 114a BIS 114d ELEKTRODEN

116a BIS 116d FLÜSSIGKEITSKAMMERN 118 MIKROFLUIDISCHER KANAL 120 DRUCKSENSOR

122 SENSORCHIP

5 124 ELEKTRODE

126 INTEGRIERTE SCHALTUNG

128, 130,132 SENSORCHIPS

134 MIKROPROZESSOR

200 AUSLESEEINHEIT

0 202 FRONT

204 RÜCKEN

206a, 206b KONTAKTFLÄCHE

208 SIGNALEINGANG

210a BIS 21Od KONTAKTELEKTRODEN 5 212a BIS 212d OPTISCHE DETEKTOREN

214 SENSOREINRICHTUNG

216a, 216b SENSORDIODEN

220a, 220b KONTAKTELEKTRODEN 222, 224, 226 228 KONTAKTELEKTRODEN 0 S MESSSYSTEM

I SCHNITTSTELLE H HAND G HANDGELENK E HAUT

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Tragbares System (S) zur Messung und Überwachung physio logischer Parameter eines Menschen mittels Analyse einer seiner Körperflüssigkeiten, wobei das System (S) folgen des umfasst:

- ein Verbrauchsteil (100) in Form eines Messpflasters zum Aufkleben auf die Haut (E), wobei das Messpflaster mit Sensorik (102) ausgestattet ist, die dazu eingerich tet ist, durch Körperflüssigkeitsanalyse Messwerte phy siologischer Parameter zu liefern; und

- eine am Körper tragbare und zum Dauereinsatz geeignete Ausleseeinheit (200), die dazu eingerichtet ist, die von der Sensorik (102) des Messpflasters gelieferten Mess werte auszulesen und zu überwachen,

dadurch gekennzeichnet, dass die Ausleseeinheit (200) ferner dazu eingerichtet ist, über dem auf der Haut (E) aufgeklebten Messpflaster (100) getragen zu werden und in dieser Position die Messwerte auszulesen und zu über wachen .

2. System (S) nach Anspruch 1, wobei:

- das Messpflaster (100) einen Ausgang (112) zur Abgabe der Messwerte aufweist;

- die Ausleseeinheit (200) einen zum Ausgang (112) kom plementären Eingang (208) zur Entgegennahme der Messwerte aufweist; und

- das Messpflaster (100) und die Ausleseeinheit (200) so eingerichtet sind, dass der Ausgang (112) und der Eingang (208) im Einsatz am Menschen in unmittelbarer Nähe ge genüberliegen, und sich vorzugsweise kontaktieren, um so eine Schnittstelle (I) zur Messwertübertragung zu bilden.

3. System (S) nach Anspruch 2, wobei die Schnittstelle (I) eine optische und/oder elektrische Schnittstelle ist.

4. System (S) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der Ausgang (112) und der Eingang (208) jeweils eine komple mentäre Kontaktfläche (11a, 111b; 206a, 206b) aufweisen.

5. System (S) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei im Körper des Messpflasters (100) ein Zugangsfenster (106) ausgebildet ist, und in der Ausleseeinheit (200) eine Sensoreinrichtung (214) vorgesehen ist, die sich im Ein satz über dem Zugangsfenster (106) befindet, sodass sie über das Zugangsfenster einen direkten Zugang zur Haut (E) hat.

6. System (S) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer chemischen Sensoranordnung (116a, 212a) zur Konzentrati onsbestimmung einer Substanz in der Körperflüssigkeit.

7. System (S) nach Anspruch 6, wobei die chemische Senso ranordnung (116a, 212a) auf Kolorimetrie basiert, mit einem im Messpflaster befindlichen kolorimetrischen Rea genz und einem in der Ausleseeinheit befindlichen opti schen Detektor (212a).

8. System (S) nach Anspruch 7, wobei der optische Detektor

(212a) eine Lichtquelle zur Beleuchtung des Reagenzes und eine Fotodiode zur Erfassung des von dem Reagenz zurück geworfenen Lichts umfasst.

9. System (S) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer optoelektronischen Sensoranordnung (216, 216b) , vorzugs weise zur Bestimmung des Pulsschlags und/oder des Blut drucks .

10. System (S) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer volumetrischen Sensoranordnung (118) zur Bestimmung eines Volumens an Körperflüssigkeit.

11. System (S) nach Anspruch 10, wobei die volumetrische Sen soranordnung einen mikrofluidischen Kanal (118) im Mess pflaster umfasst.

12. System (S) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer elektrischen Sensoranordnung (124, 226) zur Konzentrati onsbestimmung einer Substanz in der Körperflüssigkeit.

13. System (S) nach Anspruch 12, wobei die elektrische Sen soranordnung eine im Messpflaster angeordnete Elektrode (124) umfasst, die mit einem Reagenz beschichtet ist.

14. System (S) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer

Sensoranordnung (114a, 210a) zur bioelektrischen Impe danzanalyse .

15. System (S) nach Anspruch 14, wobei die Sensoranordnung zur bioelektrischen Impedanzanalyse in der Ausleseeinheit integrierte Elektroden (210a) umfasst.

16. System (S) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einem mechanischen Drucksensor (120) zur Messung von Verfor mungen der Haut (E), der vorzugsweise in dem Messpflaster (100) integriert ist.

17. System (S) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei es sich bei der Körperflüssigkeit um Schweiß, Blut, Spucke oder Tränenflüssigkeit handelt.