[发明专利]用于测量、处理和远程监测电生物阻抗的单元、模块化系统和方法

说明书

本发明的技术领域和目的

本发明涉及电阻抗或生物阻抗（bioimpedance）的测量，特别是在生物体的或者动物源或植物源制品的生物材料、动物组织或植物组织、整个人体或整个动物体或者人体或动物体的一部分中的电阻抗或生物阻抗的测量。

生物阻抗测量包括生物阻抗光谱测定技术，从而以特定频率范围扫描交流激励电流。

本发明的目的是提供一种生物阻抗测量与测量值处理单元。本发明的另一目的是提供一种生物阻抗测量系统，用于处理并监测测量值，这使得能够与外部测量值监测单元（特别地，例如计算机或个人数字助理（PDA））合作来以模块化方式集成多个所述单元。本发明的最后的目的是提供一种方法，该方法使得能够通过因特网、GSM网络等将所述测量值发送至远程处理单元来远程监测测量值。

本发明本质上应用于医学和食品技术领域。

背景技术

发达国家的人们持续增加的预期寿命造成人口老龄化。因此，不断增加的老年人口部分需要不仅在医院而且在自己家中（家庭监护）的包括预防性卫生保健的先进的更广泛的卫生保健，但是这降低了健康中心的访问数目。

另一方面，人们所要求的较高的生活质量通常需要进行意在早期发现健康问题的预防性检查，在该预防性检查中，明显增加了不同治疗成功的机会，同时降低了费用。

以上考虑已经不断影响发达国家的公共健康系统所需要的资源。然而，所述公共健康系统经常面对的事实正好相反，其必须面对在更少资源的情况下更大的需求。

在食品技术领域，例如存在如下加工（例如肉制品熟化加工或腌制加工）：其用于制造主要为动物原料的产品并且包括改变组织材料或生物材料的细胞结构。在许多情况下，这些加工仍保持不利于产品质量标准化的进步以及最终这样的产品在高要求的市场上的畅销度的大量的手工成分，产品质量标准化和畅销度又具有最大购买力。

另一方面，在工业中所使用的用于确定食物属性（组成）的大多数方法是破坏性的，从而致使研究的部分无用。设计非破坏性的测量系统是一种挑战。然而，除了保持所分析的样本的完整性，所需要的新的分析技术必须具有不依据熟练工人的低成本并且简单的操作，甚至非常关注消费者自身执行某些控制的可能性。

近几年在微电子和电信行业所经历的显著进步连同对应的相关联的成本的下降开创了用于对上述问题提供满意的解决方案的大的前景。

在术语电生物阻抗下，基本概念是如下反抗：其中生物体、组织和生物材料通常反对交流电流的通过。注入组织中的电流强度非常低以至于其不刺激可兴奋组织，这使得能够在健康领域将其用于不同条件的患者，并且甚至用于新生儿。

如众所周知的，电阻抗通常是复数，并且在生物阻抗的特别情况下，以与在电容器中所出现的类似的方式，实部表示细胞内液或细胞外液的电阻，相比之下，相位反应细胞膜中的临时荷电保留。相应地并且依据其组成，生物组织以较大或较小程度类似于导体或电介质，并且所述组成可以从电（生物阻抗）特征获得。

相对于交流激励电流的频率，可以通过使用作为电流以加权方式流过细胞外液和细胞内液的频率的单一频率（通常为50KHz）来应用生物阻抗技术。与前述相比，生物阻抗光谱测定技术包括以特定分辨率扫描激励电流的特定频率范围的信号。

因此，电生物阻抗不是生理变量，而是允许通过其电性来表征组织和生物材料的技术。

现在，众所周知电生物阻抗技术的如下应用：确定人体的全局组成；诊断某些疾病；并且更一般地，控制食品行业加工或用于确定食品组成。

通常，电生物阻抗技术具有优点和缺点。可以突出的有利方面包括其是一种简单、非入侵、非破坏性、非电离并且相对成本效益的技术。关于负面方面，与其他现存替换技术（X射线、电脑断层摄影、磁核共振等）相比，该技术在基本的医学诊断的应用中不是非常精确，即使这些替换技术是不能重复使用的入侵式昂贵的技术。此外，电生物阻抗技术缺乏标准化和质量控制方法。

生物阻抗分析的第一应用旨在确定全局身体的组成（去脂体重、细胞内和细胞外的水含量等）。已知执行这样的身体组成的一般分析的大量商用设备，即使所有的商用设备均使用间接的调节方法来基于生物阻抗测量值确定所述参数。这些间接的调节方法是基于得到脂肪含量、肌肉含量和水含量，例如，根据生物阻抗测量的结果，依据人体测量参数例如体重、身高、性别、年龄等。

旨在进行医学诊断的生物阻抗技术的其他已知应用是例如：确定隐藏的腹部脂肪；检测各种类型的肿瘤、肝损伤、龋齿、营养状态、骨关节炎、肌腱发炎等。在这些情况下，在身体的良好定位区域进行生物阻抗分析。