[发明专利]组织水合作用监测器

说明书

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。

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。

发明领域

本发明涉及组织水合作用监测器(tissue hydration monitor)，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。

发明背景

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。本发明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”)。

在本发明的一个方面，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。