组织水合作用监测器制造技术

一种组织水合作用监测器和方法，包括传感器模块和检测器，该传感器模块具有被定位成朝向用户皮肤发射多个不同波长的光的多个LED，该检测器检测通过用户皮肤透射并反射的光，以生成对应于在每个不同波长处检测到的光的强度的信号。处理器/控制器模块基于接收的信号生成基线水合作用水平，计算相对水合作用水平，并生成指示对用户个性化的相对水合作用的输出。外壳通过粘性贴片或绑带抵靠用户的皮肤固定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】组织水合作用监测器相关申请本申请要求于2018年4月27日提交的美国临时申请第62/663,926号的优先权的权益，该临时申请通过引用以其整体并入本文。专利
本专利技术涉及组织水合作用监测器(tissuehydrationmonitor)，且更特别地涉及用于个性化水合作用监测的组织水合作用监测系统和方法。专利技术背景脱水(Dehydration)是一种生物体内的水分减少到低于个体正常功能水平的情况。当一个人长时间锻炼而没有摄入足够的水来抵消呼吸、排汗和废物清除造成的内部水分损失，或者当温度上升到个体无法产生足够的汗水来维持他们的正常体温的程度，就会发生脱水。经常在低湿度和/或高温条件下和/或长时间锻炼的人容易经历脱水或脱水症状。老年人和儿童也特别容易经历脱水或脱水症状。在不太严重的脱水情况下，个人执行任务的能力可能开始退化。例如，在耐力运动员或职业运动员的情况下，一个人因体重下降2％而脱水，可能会开始经历表现下降。低水平的水合作用会导致低血容量，损害循环、营养交换、激素平衡和废物清除。在脱水时，血液中的钠水平降低，导致低钠血症，其最初的症状包括疲劳、头痛、虚弱和恶心。附加表现包括抽筋、定向障碍和混乱、四肢肿胀，并且在极端情况下，还包括大脑肿胀。抽筋在运动员中很常见，并且是身体电解质耗尽的一个很好的关键指标。体重减少超过5％会使一个人完成一项任务的能力降低30％。目前市场上没有可佩戴的传感器来提供准确和个性化的水合作用要求。对运动员来说，进行水合作用需求的自我校准测量是很重要的，因为每个运动员都有基于他们的饮食、锻炼和遗传的特殊需求。为了保持最佳表现，需要定期或者甚至连续监测个人的水合作用水平，以便在表现水平受到影响之前、尤其是在人接近临界脱水状况之前，在早期阶段检测到波动。本专利技术针对一种方法和设备，其允许人们容易地监测并提供水合作用水平的通知，以允许在脱水发生之前进行早期校正。简要概述在示例性实施例中，可佩戴光学设备使用发射光的发光二极管和检测来自皮肤的光的一个或更多个光电二极管。在优选实施例中，该设备将使用至少4个光波长(例如740nm、850nm、940nm、1450nm)和单个检测器。基于LED可用性和技术调整，可以使用其他波长，例如+/-10nm的变动。理想情况下，LED和光电二极管将至少彼此相距1cm，在中间有一个挡光隔板，以阻止任何光直接从LED传播到检测器，而不穿透皮肤。光在组织中传播的深度取决于波长、源-检测器间距和组织成分，深度可达几厘米。可佩戴设备包括无线通信模块(例如，或类似的无线通信电路)以及相应软件，以与智能电话、平板电脑或计算机通信，这些智能电话、平板电脑或计算机中已经存储了用于输入设置以及用于接收并存储数据的应用(“app”)。在本专利技术的一个方面，系统控制器在预定的时间周期内从用户收集信息，以建立从其测量后续性能的个性化基线。用于生成报警或其他偏差指示的阈值可以由系统控制器预先设置，或者用户可以使用相关联的app来收紧或扩大阈值范围。在一个实施例中，系统控制器或用户电话、平板电脑或计算机上的相关联app可以执行学习算法或其他适当的算法，以连续或周期性地更新用户的个性化基线。例如，随着用户状况的改善，或随着锻炼强度的增加，他或她可能会经历水合作用响应的变化，在确定可接受的范围时应考虑这些变化。设备可以装配有绑带，以允许设备被佩戴在手腕、上臂或下臂、脚踝、小腿或肢体上的其他位置。绑带应足够柔韧和有弹性，以将传感器区域牢固地压靠在皮肤上，以防止外部光进入传感器，并确保挡光隔板有效防止来自LED的光直接被检测器接收而不穿过皮肤。在优选实施例中，使用无刺激性的、对皮肤友好的压敏粘合剂(“PSA”)将传感器临时固定到皮肤。这种粘合剂可通过多种来源购买，用于将皮肤黏合设备固定几个小时至一周的时间周期。本专利技术依赖于组织的近红外光谱。这种方法并不新颖并且已被广泛研究。已经提交过使用近红外光谱方法测量组织水合作用的在先专利申请。然而，现有技术使用不同的波长、不同的算法，或者两者兼有之，并且没有提供用于确定最佳水合作用范围的个性化校准系统。在本专利技术的一个方面，一种组织水合作用监测器包括：被配置成抵靠用户皮肤设置的外壳；设置在外壳内的传感器模块，该传感器模块包括：多个LED，该多个LED被配置成以多个不同的波长朝向用户的皮肤发射光；以及检测器，该检测器被配置成在一时间周期内检测来自该多个LED中每个LED的通过用户的皮肤透射并反射的光，并生成对应于在每个不同波长下检测到的光的强度的信号；处理器/控制器模块，该处理器/控制器模块被配置用于从传感器模块接收信号，执行用于基于接收的信号生成基线水合作用水平的算法，计算该时间周期内的时间点处的相对水合作用水平，并生成指示该时间点处的相对水合作用的输出；以及电源，该电源被配置成向传感器模块和处理器/控制器模块供电。该时间周期可以包括范围从休息到锻炼的用户活动的周期，其中在休息期间的时间点处生成基线水合作用范围，并且在锻炼期间的多个时间点处计算相对水合作用水平。多个不同的波长是被氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白、脂质和水吸收的波长，且优选是740nm、850nm、940nm和1450nm。提供响应于处理器/控制器模块的指示器，用于生成指示与基线水合作用水平的预定偏差的警报。预定偏差优选是小于或等于+2％的变化。指示器可以是被设置成从外壳表面发光的LED。遮光罩优选设置在检测器周围，以防止杂散光照射到检测器上。在一些实施例中，粘合材料被施加到外壳上，以将传感器可移除地密封到用户皮肤。粘合材料可以是贴片的形式，该贴片的尺寸适于抵靠用户的皮肤密封外壳的周边，以产生基本上不透光的密封。贴片可以至少由透气材料和防水材料形成。在其他实施例中，绑带可以附着到外壳，用于使外壳保持抵靠用户的皮肤。组织水合作用监测器还可以包括与处理器/控制器模块通信的通信模块，用于向远程移动设备传输数据以显示输出。移动设备可以具有安装在其中的应用，该应用具有用于进一步处理输出的指令。在本专利技术的另一方面，一种用于监测受试者体内水合作用的方法包括：将传感器设备抵靠受试者的皮肤放置，该传感器设备包括多个LED，该LED被配置成以多个不同的波长朝向用户皮肤发射光；在一时间周期内检测来自多个LED中每个LED的通过用户皮肤透射并反射的光，并生成对应于每个不同波长的光的强度信号；根据强度信号生成基线水合作用水平；计算该时间周期内多个时间点处的相对于基线水合作用水平的相对水合作用水平；以及生成指示该时间点处的相对水合作用的输出。多个不同的波长是被氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白、脂质和水吸收的波长，并且可以是740nm、850nm、940nm和1450nm。该方法可以包括向远程移动设备传输数据以用于显示输出并生成指示与基线水合作用水平的预定偏差的警报，其中预定偏差是小于或等于+2％的变化。时间周期包括范围从休息到锻炼的受试者活动的周期，其中在休息期间的时间点处生成基线水合作用范围，并且在锻炼期间的多个时间点处计算相对水合作用水平。附图简本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组织水合作用监测器，包括：/n外壳，所述外壳被配置成抵靠用户的皮肤设置；/n传感器模块，所述传感器模块设置在所述外壳内，所述传感器模块包括：/n多个LED，所述多个LED被配置成以多个不同的波长朝向用户的皮肤发射光；以及/n检测器，所述检测器被配置成在一时间周期内检测来自所述多个LED中每个LED的通过用户的皮肤透射并反射的光，并生成对应于在所述不同的波长中的每一个波长处检测到的光的强度的信号；/n处理器/控制器模块，所述处理器/控制器模块被配置用于从所述传感器模块接收信号，执行用于基于接收的信号生成基线水合作用水平的算法，计算所述时间周期内的时间点处的相对水合作用水平，并生成指示所述时间点处的相对水合作用的输出；以及/n电源，所述电源被配置成向所述传感器模块和所述处理器/控制器模块供电。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180427 US 62/663,9261.一种组织水合作用监测器，包括：
外壳，所述外壳被配置成抵靠用户的皮肤设置；
传感器模块，所述传感器模块设置在所述外壳内，所述传感器模块包括：
多个LED，所述多个LED被配置成以多个不同的波长朝向用户的皮肤发射光；以及
检测器，所述检测器被配置成在一时间周期内检测来自所述多个LED中每个LED的通过用户的皮肤透射并反射的光，并生成对应于在所述不同的波长中的每一个波长处检测到的光的强度的信号；
处理器/控制器模块，所述处理器/控制器模块被配置用于从所述传感器模块接收信号，执行用于基于接收的信号生成基线水合作用水平的算法，计算所述时间周期内的时间点处的相对水合作用水平，并生成指示所述时间点处的相对水合作用的输出；以及
电源，所述电源被配置成向所述传感器模块和所述处理器/控制器模块供电。


2.根据权利要求1所述的组织水合作用监测器，还包括施加到所述外壳的粘合材料，以将所述传感器可移除地密封到用户的皮肤。


3.根据权利要求2所述的组织水合作用监测器，其中，所述粘合材料具有贴片的形式，所述贴片的尺寸适于抵靠用户的皮肤密封所述外壳的周边，以产生基本上不透光的密封。


4.根据权利要求2所述的组织水合作用监测器，其中，所述贴片至少包括透气材料和防水材料。


5.根据权利要求1所述的组织水合作用监测器，还包括绑带，所述绑带附着到所述外壳，用于使所述外壳保持抵靠用户的皮肤。


6.根据权利要求1所述的组织水合作用监测器，其中，所述多个不同的波长包括被氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白、脂质和水吸收的波长。


7.根据权利要求1所述的组织水合作用监测器，其中，所述多个不同的波长包括740nm、850nm、940nm和1450nm。


8.根据权利要求1所述的组织水合作用监测器，还包括通信模块，所述通信模块与所述处理器/控制器模块通信，以用于向远程移动设备传输数据以显示所述输出。


9.根据权利要求8所述的组织水合作用监测器，其中，所述移动设备具有安装在其中的应用，所述应用包括用于进一步处理所述输出的指令。


10.根据权利要求1所述的组织水合作用监...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈格，
申请(专利权)人：海德罗斯塔西斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US