测量生物学参数的仪器和方法技术

用于将传感器安置在生理通道中的支撑结构，以测量肌体的物理的、化学的和生物学的参数，并根据该参数的测量值产生一种作用。该支撑结构包括传感器，其利用特定的几何学被固定在支撑结构上，获取连续的、未受干扰的肌体的生理学数据。通过无线电传输，例如通过电磁波、无线电波、红外线、声音等，信号被传输到远程站，或者通过声音或视频传输，在本地报告。物理和化学参数包括脑功能、代谢功能、流体动力学功能、水合状态、血液中化学物质的水平等。支撑结构包括贴片、夹子、眼镜、头戴的饰品等，它们含有固定在通道末端的无源的或有源的传感器，所述传感器具有安置在生理通道并接近生理通道的传感系统。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2004年2月26日的第201310097177.3号专利技术名称为“测量生物学参数的仪器和方法”的中国专利申请的分案申请。专利
本专利技术包括安置在生理通道中的支撑和传感结构，用于测量肌体功能，并控制测量值所指示的异常状态。专利技术背景干扰因素和变量会引入重要的误差来源，该误差来源使所测量的生物学参数不具有临床价值。为了避开所述干扰因素和获得未受干扰的信号，侵入性的和半侵入性的方法已经被采用。些种方法存在许多缺点，包括难以进行长期的连续监控。非侵入性的方法也不能带来所需的临床有用性。将传感器放置在存在干扰因素和远远超过与所测量的生理参数相关的信号的背景信号的皮肤上，该干扰因素使得不能获得临床上有用的和精确的信号。评价人和动物体中的热量状态的最为精确、准确和临床上有用的途径是测量脑部温度。脑部温度测量值是疾病以及健康状况的关键和通用的指示物，是唯一的不会被情绪状态人为改变的生命体征。其他的生命体征(心率、血压和呼吸率)都会受到情绪状态或随意作用的影响和人为地改变。体温由血液温度确定的，血液以远红外线辐射释放热量。脂肪组织吸收远红外线，而实际上，肌体完全由一层附着在皮肤上的脂肪组织保护。如此，由于先前的技术使用放置在存在脂肪组织的皮肤上的传感器， 利用皮肤的温度测量值不具有精确性和正确性。由于用现有技术似乎是不可能非侵入性地测量脑部温度，已经尝试确定肌体内温度，也被称作为核心温度(core temperature)。目前，一种侵入性的、人为的、麻烦的和高成本的方法被用于测量内部(核心)温度，该方法包括将具有温度传感器的导管插入到尿管、直肠或食管中。但是，这种方法不适合于常规测量，该方法令人痛苦，具有潜在的、致命的并发症。半侵入式的方法也已经被尝试过。Abreu在美国专利6,120,460中披露了连续地测量核心温度的仪器和方法，在眼袋(eyelid pocket)中使用接触镜，但是该接触镜是一种半侵入式的装置，该装置应当由医师指定，并且有时不容易将该接触镜放置到婴儿乃至成人的眼中，许多人害怕触及他们的眼睛。在现有技术中，对于进行连续温度和/或核心温度测量存在多个缺点和局限。如今，对温度的测量是非连续的、非核心的，并且是依赖于护理人员的。护理人员必须将体温计插入到患者的口腔、直肠或者耳朵中。为了获得核心温度，护理人员侵入性地将管子插入到肌体内，这会导致感染和严重的并发症。在医院中和/或连续地用常规方法测量核心温度，需要一种侵入性的操作，将管子插入到体内或者通过摄取一种温度计药丸，是非常困难和危险的。温度计药丸会引起腹泻，测量的是所摄取的流体/食物的温度而不是体温，并且如果药丸阻塞胰腺或肝脏的导管，则会引起致命的并发症。由于存在许多干扰因素，包括脂肪组织，将传感器放置到皮肤上不会产生临床上有用的测量值。不可能通过简单地将传感器置于皮肤上来获得精确和临床上有用的测量值，不仅是脑部温度的测量值，而且还有代谢参数、物理参数、化学参数等的测量值。一个关键因素是存在脂肪组织。每个人的脂肪是不 同的，随着老化，脂肪发生变化，在同一个人中，脂肪含量随着时间而改变，脂肪消弱来自血管的信号，脂肪吸收热量，脂肪阻止未受干扰的远红外线辐射的传输，脂肪增加肌体内被测量的元件与放置在皮肤表面的外部传感器之间所跨越的距离。有必要确定一种方法和仪器，用放置在皮肤上的传感器，以无痛、简单、体外和安全的方式，非侵入性、便捷和连续地监控脑部温度。还需要确定一种方法和仪器，能够便捷、非侵入性、安全和精确地监控生物学参数，包括代谢参数、物理参数、化学参数等。需要确定一种能够测量生物学参数的仪器和方法，通过将传感器安置在生理通道上，获得未受干扰的和连续的生物学信号。专利技术概述本专利技术提供有效满足现有技术的需求的方法、仪器和系统。总体而言，本专利技术提供一套可以单独或者联合使用的传感系统和报告装置，它们被设计来接近生理通道，以测量生物学的、物理的和化学的参数。从解剖学和生理学上看，本专利技术所发现的通道是一种解剖学上的路径，该路径将未受干扰的生理学信号传送到体外。该通道由肌体内的功能(信号)源与位于皮肤的通道末端上的外部位点之间的直接的且未受干扰的连接组成。生理学通道传送与肌体生理学有关的连续和完整的数据。来自肌体内的未受干扰的信号被呈递到通道末端上的外部位点上。放置在通道末端的皮肤上的传感器可以获得最佳信号，不存在干扰因素和误差来源。本专利技术所包括的是用于将传感器安置在通道末端的皮肤上的支撑结构。本专利技术公开装置，该装置定向于测量脑部温度、脑功能、代谢功能、流体动力学功能、水合状态、血液动力学功能、肌体化学功能等。本专利技术包括用于评价生物学参数的装置和方法，使用具有被改变来接近生理学通道的传感系统的贴片、夹子、眼镜(eyeglasses)、头戴的饰品(gear) 等，以产生与佩带者的生理状态有关的精确的和临床上有用的信息，和用于提高所述佩带者的安全性和性能，并且通过提供足够的报告装置和与所监控的生物学参数相关的报警装置，以帮助增强和保存所述佩带者的生命。其他成分产生直接的或间接的作用，作用于其他装置，或者根据所测量的生物学参数调节另一个装置或者产品。为探索更好地测量生物学参数，进行了长期和仔细的研究，包括对人和动物体中的脑部温度通道(Brain Temperature Tunnel，BTT)和其他生物学通道的发现。本专利技术首次识别了肌体中的生理学通道。本专利技术还首次识别了位于皮肤表面的通道末端，在其中可获得最佳信号，并且可以在不存在干扰因素和超过被测量的信号的背景噪音下进行测量。本专利技术还首次识别并精确地绘制包括主要进入位点的通道的特定几何学和位置。本专利技术还首次识别传感系统在主要进入位点上的精确定位，以最佳地获得信号。已经进行了细致的研究，包括开发软件来表征红外线辐射，以精确地确定通道的不同方面。本研究已经确定，用安置在生理通道末端的皮肤的限定区域上的传感器，可以非侵入性的和连续的方式，在人和动物中实现对脑(核心)温度和其他肌体参数的测量。生命保存和人的机能的重要作用和关键因素是脑部温度。脑组织是肌体中最容易受到由高温和低温造成的热量伤害的组织。脑部温度是确定肌体热量状态的临床上最相关的参数，脑负责产生肌体热量的18-20％，鉴于脑仅占体重的2％，这是非常特别的事实。在脑中生成的大量热能被保持在限定的空间中，而头皮、头骨和CSF(脑脊髓液)形成一个绝热层。通过本专利技术识别BTT，克服了绝热障碍，并提供与内部的脑生理学和物理学的直接连接。从解剖学和生理学上看，脑部温度通道由脑中的热量源与通道末端的外部点之间的连续的、直接的和未受干扰的连接组成。脑内的通道一端的物理和生理的事件被重现在皮肤上的另一端。BTT使得可以通过通道完整而直接地转移热量，而不受热量吸收元件的干扰，吸收元件能够 吸收在脑中作为热量由血液传输的远红外线辐射。有需要六个特征来定义BTT。这些特征为：1)无热量吸收元件的区域，即该区域必须不含有脂肪组织。这是定义温度通道的关键和必需的特征，2)该区域必须具有血管的末端分支，以传递完整量的热量，3)末端分支必须是来自脑的血管的直接分支，4)末端分支必须浅表地定位，以避免热量被深层结构如肌肉吸收，5)该区域在传感器和热能来源之间必须具有一个薄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种探测器，包括：用于放置于脑部通道的皮肤上且形状适合于接收来自脑部通道处的皮肤的红外辐射能的辐射能探头，所述脑部通道位于邻近内侧眼角的内眦区的皮肤上，内眦区位于内眦韧带上方并位于上眼睑的内侧1/3内，其中所述探头包括通过5度、2‑3度或1度的视野接收所述红外辐射能的柱状物，所述柱状物具有小于3.0mm的最大横向尺寸，或者其中所述探头包括用于将从脑部通道接收的辐射能校准至视野为5度、2‑3度或1度的透镜，其中所述脑部温度通道位于从内眦韧带处的内侧眼角测量的皮肤上BTT区域的末端直径约11mm，并向上延伸约6mm，然后以角样突出在上眼睑区域上再延伸22mm。

【技术特征摘要】
2003.02.26 US 60/449,800;2003.06.04 US 60/475,470;1.一种探测器，包括：用于放置于脑部通道的皮肤上且形状适合于接收来自脑部通道处的皮肤的红外辐射能的辐射能探头，所述脑部通道位于邻近内侧眼角的内眦区的皮肤上，内眦区位于内眦韧带上方并位于上眼睑的内侧1/3内，其中所述探头包括通过5度、2-3度或1度的视野接收所述红外辐射能的柱状物，所述柱状物具有小于3.0mm的最大横向尺寸，或者其中所述探头包括用于将从脑部通道接收的辐射能校准至视野为5度、2-3度或1度的透镜，其中所述脑部温度通道位于从内眦韧带处的内侧眼角测量的皮肤上BTT区域的末端直径约11mm，并向上延伸约6mm，然后以角样突出在上眼睑区域上再延伸22mm。2.一种眼镜，包括布置在其上用作传感器的探测器，其中所述眼镜进一步包括眼镜架、内眦垫、连接臂和常规鼻垫，其中所述内眦垫包括所述作为传感器的探测器，所述连接臂将内眦垫连接到眼镜架上且与常规鼻垫相邻，所述作为传感器的探测器被安置在邻近内侧眼角的内眦区的上方。3.一种眼镜，包括布置在其上用作传感器的探测器，其中所述眼镜包括改进的鼻垫，具有所述作为传感器的探测器和处理器、汗液传感器和由眼镜腿固定的电源，和由眼镜腿固定的发射器，所有这些进行电连接，且所述改进的鼻垫由上方具有角样延伸部分的特大型鼻垫组成，将所述探测器安置到通道末端上。4.一种护目镜，包括布置在其上用作传感器的探测器，其中所述护目镜提供适合于将传感器安置在皮肤的通道部位上的固定内眦垫，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尔西奥·马克·奥雷利奥·马丁斯·阿布雷乌，
申请(专利权)人：马尔西奥·马克·奥雷利奥·马丁斯·阿布雷乌，
类型：发明
国别省市：美国;US