用来探测在人体与所发明的装置之间热量交换及其与人体中的葡萄糖浓度的关系的方法和装置制造方法及图纸

所公开的是一种方法和一种相应的装置，用于检测发生在人体与所发明专利技术的装置之间的热相互作用，其测量数据以适当方式物理地、电子地转换后，能准确地对应于人体血液中的诸成分的特定浓度，例如象胆固醇、甘油三酸脂等，特别是葡萄糖。该装置在每个壳体中包括至少一个热测量装置、电子控制装置、调节装置、估计装置和读出装置。而且，该发明专利技术装置允许以高的时空分辨率进行温度测量。该方法是无损伤的：它甚至极好地适用于无接触地测定人体若干部分中的，准确地说是人体血液中的，葡萄糖浓度。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用来探测人体与所专利技术的装置之间的相互作用的电子装置，所专利技术的装置允许无损伤地检测人体诸部分中的葡萄糖浓度，特别是人的血液中的葡萄糖浓度。1.1物理背景1.1.1热量和温度温度，或者确切地说是热能，是材料组成部分的各个动能之和。这一平均能量对所有的质点来说是相同的，尽管与质量无关<W>＝1/2m<v2>温度只是分子平均动能另一种度量。如果考虑到平移位能，则其平均值由下式给出<Wtrans>＝1/2m<v2>＝3/2kT在这个温度的一般定义中，m代表质量，<v2>代表分子的方均速度。波耳兹曼常数k具有值k＝1.381×10-23JK-11.1.2温度测量基本上，温度测量方法能基于材料性质与温度之间的每一种已知的可重复的关系。例如，在实际中，利用液体的膨胀、电阻的变化、声速在固体中的变化等来测量温度。1.1.2.1热敏电阻和热电偶某些热敏电阻和热电偶由于其机械尺寸小，特别适用于本专利技术范围的温度测量。在大多数半导体中，电阻的温度系数是负的(高温导体，或“NTC-电阻”或简称为“NTC”<负温度系数>)。热电偶是电气温度计，最经常地用在1K至3000K的温度范围内。尽管测量的不确定性大于电阻，但热电偶更易于制造、所占空间小、响应时间短并且特别适于测量温度差。使用电压补偿器或高欧姆电压表来测量热电压。1.1.3热传递的原理热能基本上通过辐射、热传导或流动(对流)来传递。1.1.3.1热辐射热辐射具有象光一样的电磁特性。甚至有可能把热释放到真空中。这种释放仅取决于辐射体的温度。热辐射也称为温度辐射或热辐射。1.1.1.3.2热流动热流动假定在液体或气体中有宏观运动，该液体或气体的热量以这种方式传递到其他位置。1.1.3.3热传导热传导仅发生在物质的内部，但与其宏观运动无关，而仅与由分子之间的碰撞所引起的能量传递有关。它假定分子能量存在局部差异，这就是温度降。常常是通过热传递来平衡这种导致温度分布暂时变化的温度降。1.1.3.3.1在绝缘体中的热传导在金属中，热象电流那样主要通过导电电子来传递，而在绝缘体中则通过声子来传递。声子是它们赖以产生的波场的弹性晶格振动的量子(能量的最小单位)。正如可以把固体的热量认为是其声子气体的能量一样，其中的热传导如同在声子气中的热传递现象那样发生。热能以两种方式在气体中传递a)作为比其周围热的流动气体的补充能量，如在热交换器中那样。b)在保持温度梯度不变时作为在静止气体中的能量扩散，由于该气体要与其周围的每个地方处于热平衡。只有第二种方式(b)是热传导，并且导热率是热流动与T一梯度之间的比例常数。1.2生理背景1.2.1血糖的生物节律正常人和病人的网织(close-mesh)血糖昼夜分布表现出相似点，如在黄昏上升，在夜里下降，在清晨再次升高，尽管外部因素如年纪、营养、疾病等很不相同，这些相似点似乎反映了内原的和营养的周期性。这种周期性的波动称为昼夜节律。这与周期为24小时的生物节律有关。即使两个重要的环境周期因素如光和环境温度保持恒定时，这种生物节律也会持续。在多细胞生物体中，不仅整个生物体的功能而且各个器官和细胞的功能也受节律的支配，这些节律相互之间以及与环境的周期性之间都有特定的关系，并且这些节律称之为“昼夜体制”(circadian organization)。糖元、糖元合成酶和糖元磷酸化酶以及相应的血糖浓度允许检测独特的平行节律。在人体中，植物性功能如脉搏、血压、呼吸、体温等也受昼夜周期性的支配。例如，由于8-12和16-19点的各个波动，活动阶段持续着。在此期间，新陈代谢为分解代谢。例如，体温、血压和血糖浓度升高。人能够工作。相反，迷走神经恢复阶段在13-15和22-6点之间。上述的参数较低，人准备休息。这些阶段受作息时间的支配，这种作息时间对上白班者或上夜班者各有不同的分配。1.2.2生理学和体温的调节主要的化学热量产生过程和物理热量损失在受控循环系统中是相关的。把热量损失过程(物理热量调节)分为热传导、热辐射、热流动、蒸发、呼吸和分泌。属于热量产生过程的有1)由于a)基本能量产生和b)强制热量产生引起的最小热量产生，2)营养诱导的热量产生，及3)由于a)增加肌肉活动和b)没有肌肉活动所引起的调节热量产生。对于不断变化的环境温度，人体总是力求保持恒定的体核温度，所以必须使热量产生和热量吸收与热量损失相平衡。为了能够测定皮肤表面的温度，首要的是确定通过皮肤表面的热量。热量的绝大部分是通过皮肤散发到周围去的。下面再次简短地描述四种基本类型的热传递。热传导是指相邻位置固定的质点之间的热交换。热对流描述运动质点(血液、空气)之间的热传递。热辐射的特征在于每一种电磁辐射，在这种情况下，温度辐射不带有任何热量载体物质的中转。另一方面，蒸发是在从液相到气相的转化期间热传递的手段。在室温和安静条件下，绝大部分热量通过辐射来释放。营养诱导生热导致饭后产热量升高。这一点可通过由消化了的营养转化成体内物质所导致的ATP损失来解释。必须考虑温度对热量调节的影响。从体内到体外的热流动包括两部分。第一部分是指体核到皮肤的转移，第二部分是指皮肤到周围的转移。传热介质的厚度和导热率以及热转移条件影响热传递。因此，皮肤温度是内外热量传递和转移条件的函数。传导性热传递仅能在表皮的外层遇到。在机体的所有其余部分，借助于血液的对流传递起主要作用。末稍具有特殊的地位。体核与表面之间的热阻可以被设置为最大或最小。它们依据逆流热交换器的原理而起作用。皮肤温度和皮肤血液循环在新陈代谢的中性区，通过控制热量损失来调节体核温度。皮肤温度在这里变化得比其他区域剧烈。低于20℃，血液循环量最小，因此皮肤与室温之间的温差(temperature drop skin-room)和热量损失为零。如果室温上升，则血液循环量的增加导致皮肤温度上升。在恒定条件下，体核和表面温度受昼夜节律的支配。末稍的值从上午6点至中午12点下降约4-5度。然后保持这个水平。在黄昏，末稍的温度再次上升。此外，体核温度再次上升，直至18点之后再次下降。头和喉部的表面温度跟随体核温度的变化过程。温度波动基于皮肤中血液循环量的变化，例如，足部的血液循环量在下午比在夜晚小。额部的血液循环量与体核温度平行。本专利技术的描述本专利技术基于对在人体血液的葡萄糖浓度的昼夜波动与在特别适当的部位所测得的体温的昼夜周期性之间所存在的重大关系的动人揭示。这就提出了利用体温来测定血液中的葡萄糖。于是，本专利技术的目的在于为了测量体温(例如，表面温度)的目的，建造一种传感器，对于温度测量其测量的准确度和精度均超过常规的传感器。另外，也就是本专利技术具有使温度测量有高的时空分辨率的目的。因此，本专利技术不仅描述了一种传感器而且描述了一种方法，他们一起借助于高精度的温度测量，并且特别是以无损伤的方式，即以对人体无害的方式而且在某些前提下与人体不接触，允许准确地测定人体中的血糖浓度。因而，避免了测定血糖常规方法通常所要求的从指尖或耳垂取出毛细管血液。此外，本专利技术基于这样的事实在人体中具有不同化学或生物化学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来数字地、物理地、电子地探测、评估和估计人体与所专利技术装置（“传感器”）之间的热量相互作用的方法，所述方法清晰地把借助于数学算法而如此得到的测量数据，明确地对应于人体中的特定葡萄糖浓度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：奥克克昂乔，伯吉特霍尔兹格雷，
申请(专利权)人：阿瑟迈德有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]