本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量生物的水合狀態(tài)的設(shè)備以及一種對(duì)應(yīng)的方法。

背景技術(shù)：

脫水，尤其是因腸胃炎或引起嘔吐、腹瀉和發(fā)燒的其他疾病(例如，幽門狹窄、甲狀腺功能亢進(jìn)癥、尿崩癥、囊性纖維化、腸缺血等)引起的脫水，是常見的兒科疾病。根據(jù)疾病控制和預(yù)防中心，對(duì)于小于5歲的兒童，腹瀉疾病的年發(fā)生率大約為15億，每年的死亡人數(shù)估計(jì)為在150萬至250萬之間。此外，顯著的證據(jù)表明成長(zhǎng)引起身體水分組成的變化，并且平均而言在老年人中腎功能和口渴感覺會(huì)下降。這三個(gè)因素考慮了老年人群中的脫水的普遍性。在一項(xiàng)研究中，6.7％的年齡在65歲及以上的住院患者被診斷出脫水。此外，1.4％的患者具有作為主要診斷的脫水。長(zhǎng)期護(hù)理設(shè)施(ltc)中的前瞻性研究表明，在50％的發(fā)熱事件中就診人員會(huì)脫水，并且27％ltc就診人員群體因?yàn)槊撍≡骸?/p>

脫水在老年人中不僅是常見的，而且是非常嚴(yán)重的病癥。如果沒有得到足夠的處置，患有脫水的老年患者的死亡率是高的，并且在一些研究中超過50％。在發(fā)病率方面，許多研究示出了高程度的脫水與差的精神功能之間的關(guān)聯(lián)性。另外，發(fā)現(xiàn)脫水是血栓栓塞并發(fā)癥、感染性疾病、腎結(jié)石和頑固性便秘發(fā)展的重要風(fēng)險(xiǎn)因素。

盡管脫水幾乎總是可以避免的，但是在醫(yī)院或初級(jí)護(hù)理環(huán)境中常常不會(huì)足夠快速地識(shí)別脫水。盡管能夠管理其自身液體攝入的個(gè)體也被認(rèn)為處于風(fēng)險(xiǎn)中，但是老年人和幼兒往往是最脆弱的。對(duì)于老年人來說，這常常是由于腎功能降低，口渴感覺下降以及對(duì)諸如糖尿病的長(zhǎng)期病癥的易感性增加。對(duì)于兒科群體而言，這是由于嬰兒和兒童非常容易受到血容不足的影響，這是因?yàn)閶雰汉蛢和鄬?duì)于成人而言具有較高的身體水分含量，并且具有針對(duì)質(zhì)量指數(shù)的較高的代謝率和增加的身體表面積，這意味著他們比成人成比例地需要更多的水分量以便維持他們的液體平衡。

對(duì)脫水的臨床評(píng)估是困難的且高度主觀的。脫水的常見特征是口干、干燥且發(fā)暗的舌頭、增加的脈搏率、弱的脈搏壓和脈搏強(qiáng)度、增加的呼吸率、升高的體溫(即，發(fā)熱)、舌頭的側(cè)向開溝和開裂、牙齒凹進(jìn)牙齦。另外，在嬰兒和幼兒中，包括眼睛外觀、囟門(軟斑)外觀、活動(dòng)水平和皮膚腫脹的其他主觀癥狀也常規(guī)地用于脫水的診斷中。

作為由于要求的高度主觀性而引起的在可靠地評(píng)估脫水的臨床相關(guān)生理癥狀的范圍中的困難性的結(jié)果，顯著需要能夠可靠且容易地使用的并且在臨床上相關(guān)的對(duì)個(gè)體(尤其是來自老年人和兒科人群群體的個(gè)體)的脫水狀態(tài)的客觀量度。

測(cè)試或監(jiān)測(cè)非常年輕的患者和非常年老的患者的脫水狀態(tài)對(duì)于健康工作者而言是困難且復(fù)雜的問題。當(dāng)沒有及時(shí)診斷時(shí)，脫水會(huì)以營養(yǎng)不良、腎衰竭、肝功能衰竭、深部靜脈血栓形成的方式對(duì)患者的健康具有嚴(yán)重效應(yīng)。有時(shí)這些效應(yīng)會(huì)是致命的。全身水分和血清滲透壓測(cè)量對(duì)于測(cè)量脫水水平而言是廣泛接受的技術(shù)，但是該技術(shù)既有創(chuàng)且耗時(shí)。

在us2007/0048224a1中，公開了一種被配置為測(cè)量用戶的水合水平的水合傳感器或感測(cè)元件。所述感測(cè)元件能夠包括被定位在兩種不透水材料之間的透水材料。所述感測(cè)元件能夠被耦合到液體的瓶或具有定時(shí)器的載體。所述感測(cè)元件能夠被并入到手持式設(shè)備中。所述感測(cè)元件能夠是一次性元件、適用于多于一次使用的元件或可重復(fù)使用的元件。所述感測(cè)元件或傳感器能夠針對(duì)特定用戶或用戶的組進(jìn)行校準(zhǔn)。不測(cè)量用戶的水合水平的一個(gè)或多個(gè)額外的傳感器能夠被耦合到水合感測(cè)元件，以確定用戶在不同狀況中的液體消耗量。

在wo2009/027898al中公開了一種用于測(cè)量皮膚性質(zhì)的方法和裝置。為了改進(jìn)脫水水平的檢測(cè)的準(zhǔn)確度，提出了一種裝置，包括：定位單元，其被配置為將所述裝置定位在皮膚片塊上；激光傳感器，其被配置為通過利用自混合技術(shù)來測(cè)量所述激光傳感器與所述皮膚片塊之間的距離；其中，所述定位單元還被配置為在所述皮膚片塊上生成負(fù)壓力從而增加所述皮膚片塊的表面，并且將所述激光傳感器定位在預(yù)定位置處。

然而，仍然需要對(duì)脫水的切合實(shí)際的、用戶友好的且可靠的檢測(cè)以及早期報(bào)警。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于無創(chuàng)地測(cè)量生物的水合狀態(tài)的設(shè)備以及一種對(duì)應(yīng)的方法。尤其地，需要在使用方便性、成本效益和遞送結(jié)果的準(zhǔn)確度方面的改進(jìn)。

在本發(fā)明的第一方面中，提出了一種用于測(cè)量生物的水合狀態(tài)的設(shè)備。所述設(shè)備包括：

第一光源，其用于將第一波長(zhǎng)的光發(fā)射到所述生物的組織部分中；

偏振單元，其用于在所發(fā)射的光與所述組織部分的相互作用之前使所發(fā)射的光的至少部分偏振；

第一光檢測(cè)器，其用于檢測(cè)在所述組織部分處反射的所述第一波長(zhǎng)的偏振光，所述偏振光在所述反射中保持其偏振；以及

處理單元，其被配置為根據(jù)檢測(cè)到的反射的偏振光的強(qiáng)度導(dǎo)出組織水合參數(shù)并基于所述組織水合參數(shù)來確定身體水合指數(shù)。

在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種用于測(cè)量生物的水合狀態(tài)的方法。所述方法包括以下步驟：

將第一波長(zhǎng)的光發(fā)射到所述生物的組織部分中；

在所發(fā)射的光與所述組織部分的相互作用之前使所發(fā)射的光的至少部分偏振；

檢測(cè)在所述組織部分處反射的所述第一波長(zhǎng)的偏振光，所述偏振光在所述反射中保持其偏振；并且

根據(jù)檢測(cè)到的反射的偏振光導(dǎo)出組織水合參數(shù)，并且基于所述組織水合參數(shù)來確定身體水合指數(shù)。

在本發(fā)明的又另外的方面中，提供了一種包括程序代碼單元的計(jì)算機(jī)程序，所述程序代碼單元用于當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)令計(jì)算機(jī)執(zhí)行在本文中公開的方法的步驟；還提供了一種在其中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品當(dāng)由處理器運(yùn)行時(shí)令在本文中公開的方法被執(zhí)行。

在從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，請(qǐng)求保護(hù)的方法、計(jì)算機(jī)程序和介質(zhì)具有與請(qǐng)求保護(hù)和在從屬權(quán)利要求中所限定的設(shè)備相似和/或相同的優(yōu)選實(shí)施例。

本發(fā)明描述了一種無創(chuàng)、實(shí)時(shí)、用戶友好且可靠的脫水診斷方法，其用于在脫水的早期階段識(shí)別處于風(fēng)險(xiǎn)中的老年人/年輕人，以例如使得能夠以適當(dāng)?shù)奶幹眉皶r(shí)進(jìn)行護(hù)理提供者的介入。

本發(fā)明基于通過評(píng)價(jià)其表面處的組織部分的反射率而對(duì)組織部分的干燥度進(jìn)行的光學(xué)評(píng)估。良好水合的組織部分是濕潤且有光澤的，并且比脫水的組織部分反射更多的光。為了利用這一點(diǎn)，提出了將光發(fā)射到組織部分中并確定反射光的量。直接反射光的強(qiáng)度(與所發(fā)射的光的強(qiáng)度有關(guān))與組織部分的反射率成比例。這再次與組織部分的濕潤度(換言之，組織水合)成比例。

不是所有的光都在組織部分的表面處被反射。一些光也進(jìn)入組織部分并且被反向散射。期望獲得針對(duì)在組織部分的表面處反射且沒有反向散射的光的量的量度。在組織表面處直接反射的光將不改變其偏振。與之相反，進(jìn)入組織且反向散射的光將會(huì)去偏振。

因此，為了獲得可靠的測(cè)量結(jié)果，提出使用由光源發(fā)射的變化偏振的光(非偏振光)。在光與組織部分的相互作用之前，即，在光到達(dá)組織部分之前，所發(fā)射的光的至少部分被偏振。為此，偏振單元被包括在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中。因此，已知偏振的光被發(fā)射到組織部分中(即，被照射到組織部分上)。在被偏振之后，所發(fā)射的光與組織部分相互作用。尤其地，光中的至少一些在表面組織部分處被反射并保持其偏振。另一部分將從組織內(nèi)部被反向散射并由此被偏振。保持其偏振的光要由第一光檢測(cè)器檢測(cè)到。借助于用于檢測(cè)偏振光的第一光檢測(cè)器來確定光的直接反射的部分。

第一光檢測(cè)器可以包括偏振單元或偏振濾波器。然而，也可能包括與第一光檢測(cè)器分離的偏振單元。第一光檢測(cè)器被配置為對(duì)這樣的光進(jìn)行檢測(cè)：所述光以與在由偏振單元偏振之后的所發(fā)射的光的至少部分相同的方式被偏振。

換言之，在組織部分處的相互作用(反射)之后被反向散射，并且因此去偏振的光的部分并沒有被檢測(cè)到或被阻擋且將不會(huì)達(dá)到第一光檢測(cè)器。直接反射光(例如在660nm處和在940nm處)的量與組織部分的光澤度/濕潤度成比例。這直接涉及生物的水合(脫水)。

所發(fā)射的光優(yōu)選地可以具有660nm或940nm的波長(zhǎng)(第一波長(zhǎng))，但是也可以是其他波長(zhǎng)的。光尤其可能是由一個(gè)或多個(gè)led所發(fā)射的。波長(zhǎng)被約束到第一波長(zhǎng)(第一波長(zhǎng)的偏振光被檢測(cè)到)以允許導(dǎo)出生命體征參數(shù)和/或提供定義的特性。

常常地，例如當(dāng)在閉嘴時(shí)在舌頭上執(zhí)行測(cè)量時(shí)，環(huán)境光的影響不是非常顯著的。也可以能夠以特定頻率(例如，100-300hz)照射組織并針對(duì)對(duì)抗環(huán)境光影響的魯棒性而相應(yīng)地過濾檢測(cè)到的光。

根據(jù)通過測(cè)量反射的偏振光的強(qiáng)度而獲得的所確定的反射率，導(dǎo)出了針對(duì)組織水合的量度。該組織水合參數(shù)然后能夠再一次用于確定指示生物的水合狀態(tài)的指數(shù)(身體水合指數(shù))。該指數(shù)可以在絕對(duì)標(biāo)度或相對(duì)標(biāo)度上指示水合狀態(tài)。尤其地，該指數(shù)可以指示來自正常狀態(tài)的導(dǎo)出物，即，提供關(guān)于身體水合是否能夠被認(rèn)為處于正常邊界內(nèi)的信息。兩者單個(gè)測(cè)量結(jié)果以及隨時(shí)間段進(jìn)行監(jiān)測(cè)也是可能的。

為了獲得有意義的結(jié)果，可以需要當(dāng)前測(cè)量結(jié)果能夠與之比較的組織水合的參考測(cè)量結(jié)果。身體水合指數(shù)可以表示該比較結(jié)果，即，包括相應(yīng)的參考值，或者可以僅表示必須在另一步驟中與參考測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較的當(dāng)前測(cè)量結(jié)果。

在尤其是可以連接到第一光源和第一光檢測(cè)器兩者以控制它們的功能的處理單元中執(zhí)行該處理。所述處理單元執(zhí)行所需要的處理操作以用于評(píng)價(jià)傳感器讀數(shù)，從其導(dǎo)出參數(shù)并確定期望的身體水合指數(shù)。

優(yōu)選地，可以評(píng)價(jià)生物的口腔中的組織部分，例如，舌頭或面頰中的組織部分。本發(fā)明尤其適于由人類應(yīng)用。具體地，身體水合指數(shù)能夠用于確定人類是否具是充分水合的。然而，也可能是針對(duì)其他身體部分或其他生物(動(dòng)物)的應(yīng)用。

本發(fā)明的設(shè)備和方法是可容易且舒服地應(yīng)用的。所述設(shè)備可以以簡(jiǎn)單的手持式設(shè)備的形式來實(shí)現(xiàn)以用于給出對(duì)脫水的早期報(bào)警。由此，脫水篩查技術(shù)甚至對(duì)于未經(jīng)訓(xùn)練的個(gè)人而言也可以變得更為可靠且易于使用。例如，人類可以應(yīng)用口棒形式的設(shè)備來測(cè)量他自己的水合狀態(tài)，或者護(hù)理提供者可以應(yīng)用口棒形式的設(shè)備來測(cè)量或監(jiān)測(cè)例如在醫(yī)院或在老年護(hù)理設(shè)施等中的看管者的水合狀態(tài)。與用于確定生物的水合狀態(tài)的先前方法相比，本發(fā)明的設(shè)備的應(yīng)用需要較少的訓(xùn)練。因此，其能夠在初級(jí)護(hù)理設(shè)置中被容易地使用。這也有利地用在人力、教育和金錢方面資源有限的發(fā)展中國家中。

本發(fā)明的設(shè)備和方法允許對(duì)人類的水合狀態(tài)的快速且成本有效的測(cè)量或監(jiān)測(cè)。提供了針對(duì)包括發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家中的嬰兒、兒童、老年人、孕婦以及糖尿病患者、登山運(yùn)動(dòng)員和軍人(但是尤其是老年人)的不同的家庭護(hù)理患者群體之中的脫水的早期警報(bào)。以人體工程學(xué)的方式獲得脫水評(píng)估變得可能，其與需要諸如測(cè)試條的交換部分或需要收集諸如唾液或尿液的生物樣本的先前方法或甚至依賴于有創(chuàng)技術(shù)的方法相比允許容易且快速的應(yīng)用。

在本文中描述的設(shè)備允許克服先前方法的缺點(diǎn)和問題，并且可以提供可靠的、易于使用的測(cè)量結(jié)果，而不需要范圍廣的、高花費(fèi)的且可能不舒服的測(cè)量流程。

在優(yōu)選實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括第二光檢測(cè)器，所述第二光檢測(cè)器用于在所述第一波長(zhǎng)的所述光與所述組織部分的相互作用之后檢測(cè)所述第一波長(zhǎng)的所述光；其中，所述處理單元還被配置為根據(jù)檢測(cè)到的光導(dǎo)出組織顏色參數(shù)和/或至少一個(gè)生命體征參數(shù)，尤其是心率和/或呼吸率，并且被配置為還基于所述組織顏色參數(shù)和/或基于所述生命體征參數(shù)來確定所述身體水合指數(shù)。除了在組織部分的表面處直接反射的光(即，由第一光檢測(cè)器檢測(cè)到的偏振光)之外，已經(jīng)與組織部分以不同的方式(例如，反向散射)相互作用的光也被檢測(cè)到。第二光檢測(cè)器捕獲去偏振光。具體地，第二光檢測(cè)器因此捕獲反向散射的光和在表面處反射的光兩者。第二光檢測(cè)器也可以被配置為捕獲透射光，即，被定位為使得組織部分處于第一光源與第二光檢測(cè)器之間?；诘诙鈾z測(cè)器的檢測(cè)到的光，處理單元可以執(zhí)行光體積描計(jì)(ppg)處理。組織部分中的血容量的時(shí)間變化導(dǎo)致通過皮膚的光吸收的變化。這些被觀察到并且ppg信號(hào)(除其他之外也被稱為體積描計(jì)波)被獲得。基于此，諸如心率或呼吸率的生命體征能夠被導(dǎo)出。為此，周期性波動(dòng)(ppg信號(hào)的ac分量)可以被評(píng)價(jià)。不足地水合的人會(huì)具有較高的心率和/或較高的呼吸率。

此外，還能夠借助于第二光檢測(cè)器并且基于ppg信號(hào)來導(dǎo)出組織顏色參數(shù)。該參數(shù)也可以被稱為組織暗參數(shù)。為此，ppg信號(hào)(ppg信號(hào)的dc分量)的水平可以被評(píng)價(jià)。組織的顏色越暗，其可能水合得越少。

因此，所導(dǎo)出的生命體征和/或組織顏色參數(shù)兩者還承載關(guān)于生物的水合狀態(tài)的信息。所述處理單元還被配置為當(dāng)確定所述身體水合參數(shù)時(shí)包括這些參數(shù)。這還允許增加所確定的身體水合指數(shù)的效度并且增加其關(guān)于生物的水合狀態(tài)的顯著性。

在優(yōu)選實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括：第二光源，其用于將第二波長(zhǎng)的光發(fā)射到所述生物的所述組織部分中；第二光檢測(cè)器，其用于在所述第一波長(zhǎng)的光和所述第二波長(zhǎng)的光與所述組織部分的相互作用之后檢測(cè)所述第一波長(zhǎng)的所述光和所述第二波長(zhǎng)的所述光；其中，所述處理單元還被配置為根據(jù)檢測(cè)到的光導(dǎo)出組織顏色參數(shù)和/或至少一個(gè)生命體征參數(shù)，尤其是心率、呼吸率和/或血氧飽和度，并且被配置為還基于所述組織顏色參數(shù)和/或基于所述至少一個(gè)生命體征參數(shù)來確定所述身體水合指數(shù)。額外地，如果提供了第二光源，則還變得能夠獲得針對(duì)血氧飽和度(spo2)的讀數(shù)。優(yōu)選地，由兩個(gè)光源發(fā)射紅光和紅外光。與由第一光源發(fā)射的光相比，第二光源發(fā)射相應(yīng)的其他波長(zhǎng)的光。第二光檢測(cè)器捕獲兩個(gè)波長(zhǎng)的和所有偏振的光。因此，反射的、反向散射的和/或透射的光(取決于布置)能夠被檢測(cè)到。

組織顏色參數(shù)和生命體征可以如以上概述而被確定，但是具有較高的準(zhǔn)確度，這是由于兩個(gè)波長(zhǎng)的冗余性。此外，對(duì)兩個(gè)波長(zhǎng)的光的ppg處理能夠被用于導(dǎo)出針對(duì)血氧飽和度的讀數(shù)。由此，血液對(duì)不同波長(zhǎng)的光的吸收特性(其對(duì)于不同水平的血液氧合而言是不同的)被利用。血氧飽和度的該讀數(shù)可以用于分辨其中生物由于由其他原因引起的脫水而具有異常生命體征值(例如，升高的心率和呼吸率)的狀態(tài)。通過包括第二光源和第二光檢測(cè)器，因此還能夠增加關(guān)于生物的水合狀態(tài)的所確定的身體水合指數(shù)的效度。

在另一實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括接觸式阻抗傳感器，所述接觸式阻抗傳感器用于確定所述組織部分的阻抗參數(shù)；其中，所述處理單元被配置為還基于所述阻抗參數(shù)來導(dǎo)出組織水合參數(shù)。所述接觸式阻抗傳感器通常將包括至少兩個(gè)電極。電流能夠被用于評(píng)估組織部分的生物阻抗。例如，在單個(gè)頻率或多個(gè)頻率(hz-mhz)處的低水平正弦電流能夠被用于測(cè)量。在組織部分干燥的情況下，總阻抗將升高。這可以是對(duì)脫水的指示。所述處理單元能夠在確定所述身體水合參數(shù)時(shí)包括所述阻抗傳感器的讀數(shù)。此外，包括所概述的接觸式阻抗傳感器還可以允許增加所確定的指數(shù)的可靠性和效度。

在又一實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器用于確定指示所述生物的體溫的溫度參數(shù)；其中，所述處理單元被配置為還基于所述溫度參數(shù)來確定所述身體水合指數(shù)。這樣的溫度傳感器可以由簡(jiǎn)單的電熱調(diào)節(jié)器并入。所述溫度傳感器允許測(cè)量所述組織部分的溫度。為此，所述溫度傳感器通常將需要與所述組織部分接觸。所述組織部分的溫度是對(duì)生物的體溫的指示。脫水通常會(huì)導(dǎo)致升高的核心體溫。此外，升高的體溫增加身體水分通過皮膚和肺的排出。因此，在確定身體水合指數(shù)時(shí)，溫度可以被用作額外的輸入?yún)?shù)，以進(jìn)一步增加所確定的身體水合指數(shù)的效度和可靠性。

在另外的實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括呼吸傳感器，所述呼吸傳感器用于確定呼吸信號(hào)；其中，所述處理單元還被配置為根據(jù)所確定的呼吸信號(hào)來導(dǎo)出呼吸參數(shù)，尤其是呼吸率，并且所述處理單元被配置為還基于所述呼吸參數(shù)來確定所述身體水合指數(shù)。在使用在生物的口(組織部分尤其是生物的舌頭的部分)中的實(shí)施例中，呼吸參數(shù)可以通過分析呼吸信號(hào)來確定。

具體地，可以捕獲對(duì)應(yīng)于空氣壓力信號(hào)的呼吸信號(hào)并且可以通過分析口中的壓力的發(fā)展來確定對(duì)應(yīng)于呼吸參數(shù)的呼吸率。通常，壓力隨時(shí)間的發(fā)展將具有周期性特性。據(jù)此，能夠?qū)С龊粑?。如以上所概述的，增加的呼吸率可以指示脫水。所述呼吸傳感器能夠提供呼吸率的讀數(shù)或除了借助于ppg獲得的呼吸率之外或備選地可以使用的另一呼吸參數(shù)的讀數(shù)。再次，所確定的身體水合指數(shù)的效度能夠增加，這是因?yàn)榭紤]了另外的信息。

在如以上所概述的設(shè)備的又一實(shí)施例中，所述處理單元還被配置為基于所述至少一個(gè)生命體征參數(shù)和所述溫度參數(shù)來確定指示所述生物的肺部問題的肺部參數(shù)。本發(fā)明的設(shè)備的應(yīng)用能夠從僅脫水?dāng)U展到一般性的流體狀態(tài)，覆蓋脫水和流體潴留兩者。如果針對(duì)血液氧合的讀數(shù)是可用的，則低值結(jié)合高呼吸率能夠指示肺部流體潴留(例如，水腫)。也可以能夠獲得關(guān)于潛在肺炎的信息。這可以通過處理單元以肺部參數(shù)的形式來確定。這樣的參數(shù)可以是指示問題的二元參數(shù)，或者也可以是指示問題的類型及其嚴(yán)重性的多維參數(shù)。因此，該實(shí)施例允許提供關(guān)于生物的健康的監(jiān)測(cè)功能。

在又一實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括射束分裂器，所述射束分裂器被布置在所述第一光源與所述組織部分之間，以用于將所發(fā)射的光引導(dǎo)到所述組織部分中并用于將在所述組織部分處反射的光引導(dǎo)到所述第一光檢測(cè)器。所述射束分裂器可能被附接到所述第一光源和/或所述第二光源。所述射束分裂器將所發(fā)射的光引導(dǎo)到所述組織部分并從所述組織部分到所述第一檢測(cè)器和/或所述第二檢測(cè)器。與所述組織部分的耦合然后仍然是基于玻璃的或基于塑料的，使得確保光到組織部分中的足夠的輸入耦合。射束分裂器的包括尤其可以導(dǎo)致更準(zhǔn)確的讀數(shù)，這是因?yàn)閷⒂^察到來自環(huán)境光的較少干擾。

優(yōu)選地，所述射束分裂器是偏振敏感的；和/或所述偏振單元與所述射束分裂器被集成。所述射束分裂器因此額外地提供偏振濾波功能。由此，能夠確保即使規(guī)則的光檢測(cè)器被用作第二光檢測(cè)器，僅正確偏振的偏振光被檢測(cè)到。一方面，射束分裂器可以與第一偏振單元集成，即，使由第一光源發(fā)射(到射束分裂器中)的光的至少部分偏振。另一方面，射束分裂器還能夠在與組織部分的相互作用之后且在被第一光檢測(cè)器捕獲之前使反射光偏振(即，應(yīng)用偏振敏感濾波器)。由此，能夠確保第一光檢測(cè)器僅檢測(cè)第一波長(zhǎng)的偏振光。

此外，在實(shí)施例中，第一光檢測(cè)器包括第二偏振單元，所述第二偏振單元用于使入射光偏振。備選地，也能夠是，第一光檢測(cè)器還包括用于對(duì)入射光偏振的偏振單元。如果在相互作用之后且在被第一光檢測(cè)器檢測(cè)到之前未借助于射束分裂器或另一光學(xué)部件使光偏振，則第一光檢測(cè)器也可以能夠包括相當(dāng)?shù)钠駟卧?。第二偏振單元以與第一偏振單元相同的偏振使光偏振。有利地，這也可以允許使用標(biāo)準(zhǔn)光檢測(cè)器作為第一光檢測(cè)器。

在又一實(shí)施例中，所述處理單元被配置為基于將參數(shù)與預(yù)定參考參數(shù)進(jìn)行比較來確定身體水合指數(shù)。優(yōu)選地，將所導(dǎo)出的傳感器參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)與一個(gè)或多個(gè)預(yù)定參考參數(shù)進(jìn)行比較，以評(píng)估參數(shù)是否處于正常范圍之內(nèi)和/或根據(jù)該正常狀態(tài)導(dǎo)出的參數(shù)延伸到哪個(gè)范圍。這樣的預(yù)定參考參數(shù)可以在臨床評(píng)估中被確定，其中，在確保生物充分水合時(shí)建立參考參數(shù)集。預(yù)定參考參數(shù)也可以是從包括其他生物(尤其是關(guān)于諸如年齡、性別、生理機(jī)能等的參數(shù)相當(dāng)?shù)钠渌?的參數(shù)的數(shù)據(jù)庫獲得的。然后，可以獲得正常范圍的統(tǒng)計(jì)學(xué)定義。

在又一實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括接口單元，所述接口單元用于向用戶提供反饋信息，所述反饋信息尤其包括所述身體水合指數(shù)。用戶尤其可以指生物本身(在人類的情況下)，指他的家屬或指醫(yī)師或護(hù)理提供者。所述接口單元允許提供反饋信息。該反饋信息尤其可以包括身體水合參數(shù)。然而，也可以提供一個(gè)或多個(gè)傳感器的讀數(shù)或基于這些讀數(shù)的預(yù)處理信息。此外，也可以能夠提供動(dòng)作的可能過程的推薦作為反饋。接口單元可以以顯示器的形式或任何其他視覺、聽覺或觸覺反饋單元的形式被并入。

在優(yōu)選實(shí)施例中，所述設(shè)備包括殼體，所述殼體被配置為與包括所述組織部分的所述生物的舌頭接觸。這樣的殼體尤其可以具有棒的形式等以被握住在人類手中以被應(yīng)用在口內(nèi)。感興趣的組織部分被包括在生物的舌頭中。人類的舌頭和口的性質(zhì)有利于應(yīng)用以上概述的傳感器和處理原則，使得變得能夠獲得具有關(guān)于水合狀態(tài)的高效度的身體水合指數(shù)。因此，對(duì)生物的水合狀態(tài)的移動(dòng)、快速且可靠的評(píng)估變?yōu)榭赡堋?/p>

附圖說明

參考后文描述的(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施例，本發(fā)明的這些方面和其他方面將顯而易見并得到闡述。在以下附圖中：

圖1示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例的功能；

圖2示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的不同受托和任選部件；

圖3示出了取決于波長(zhǎng)的氧合血紅蛋白、血紅蛋白和水的吸收(消光)系數(shù)的變化；

圖4圖示了對(duì)指示生物的來自ppg信號(hào)的生命體征的不同參數(shù)的提??；

圖5圖示了根據(jù)空氣壓力信號(hào)對(duì)呼吸樣式的提??；

圖6示意性地圖示了本發(fā)明的處理信息；

圖7給出了根據(jù)本發(fā)明的對(duì)身體水合參數(shù)的確定的范例；

圖8示意性地圖示了由根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備獲得的信息能夠被如何進(jìn)一步處理；

圖9圖示了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例的應(yīng)用；

圖10示出了在圖9中圖示的設(shè)備的頂視圖和底視圖；并且

圖11示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的方法。

具體實(shí)施方式

在圖1中圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于測(cè)量生物的水合狀態(tài)的設(shè)備10。為了導(dǎo)出指示生物的水合狀態(tài)的身體水合指數(shù)，評(píng)估了組織部分12的反射率。第一光源14(優(yōu)選由led并入)將第一波長(zhǎng)的光發(fā)射到組織部分12中。在進(jìn)入組織部分12之前，光的至少部分借助于偏振單元18而被偏振。在圖1的實(shí)施例中，所發(fā)射的光穿過射束分裂器20。之后，所發(fā)射的光與組織部分12相互作用。所述相互作用尤其對(duì)應(yīng)于光的部分在組織部分12的表面處的反射。光的另一部分可以被反向散射。圖1中的箭頭圖示了所發(fā)射的光16、在表面處直接反射光部分22和反向散射的光部分24的可能的路徑。

根據(jù)本發(fā)明，光的在表面處反向散射的部分22被用作表面反射率的指示符，所述表面反射率與表面的濕度直接相關(guān)，即，與組織水合直接相關(guān)。為了獲得針對(duì)該光部分的量度并將該光部分與反向散射的光24進(jìn)行區(qū)分，利用表面反射不影響光的偏振而反向散射使光偏振這一事實(shí)。

因此，能夠借助于用于檢測(cè)偏振光的第一檢測(cè)器26僅檢測(cè)光的反射部分22。檢測(cè)器26尤其可以以光電二極管的形式被并入。在所圖示的實(shí)施例中，包括用于在光被檢測(cè)到之前使光偏振的第二偏振單元28。然而，也可以能夠利用偏振敏感光電檢測(cè)器。如在本文中所使用的，偏振對(duì)應(yīng)于偏振敏感濾波。

基于檢測(cè)到的偏振光，導(dǎo)出指示組織部分12的水合的參數(shù)。通常，其將足以以查找表操作形式比較所捕獲的反射的偏振光的強(qiáng)度與預(yù)定參考值。而且，也可以能夠應(yīng)用線性或非線性變換函數(shù)。這樣的函數(shù)或這樣的查找表可以例如在參考測(cè)量活動(dòng)中以實(shí)驗(yàn)方式來建立。

可以在相對(duì)標(biāo)度或絕對(duì)標(biāo)度上給出身體水合指數(shù)。例如，可以確定百分比值，其允許醫(yī)師立即獲得關(guān)于人是否被足夠水合的信息。而且，可以確定采取簡(jiǎn)單的顏色代碼(例如，紅色和綠色)的形式的身體水合指數(shù)來向設(shè)備的用戶提供關(guān)于是否有必要喝更多水的反饋。

所導(dǎo)出的組織水合參數(shù)然后被用作用于確定身體水合參數(shù)的基礎(chǔ)。該身體水合參數(shù)指示生物的水合狀態(tài)。尤其地，獲得關(guān)于生物是否脫水和/或生物脫水的程度的信息是非常讓人感興趣的。這不僅在老年護(hù)理應(yīng)用中而且對(duì)于兒童或?qū)τ诨加卸喾N健康病癥的人而言都會(huì)是具有相關(guān)性的。

在優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備將脫水的若干生理指數(shù)組合在單個(gè)工具中，以提供對(duì)人類水合狀態(tài)的快速、自動(dòng)且可靠的指示。為此，優(yōu)選地，人類舌頭的組織部分被分析(然而，本發(fā)明不限于舌頭中的組織部分，而是也可以應(yīng)用于其他組織部分，例如，應(yīng)用在人類的面頰中等。)。干燥的舌頭是醫(yī)師視覺檢查的常見癥狀，以便識(shí)別脫水的早期體征。然而，僅僅干燥的舌頭有時(shí)可能不足以預(yù)測(cè)脫水，這是因?yàn)閺娜俚耐僖毫髀士梢杂捎诠膊　⑺幬锘蛏踔猎谒咂陂g張開口而減小。因此，可以添加另外的傳感器。

如圖1所圖示的，任選地(由虛線指示)，也能夠借助于第二光檢測(cè)器30檢測(cè)反向散射的光。這可以允許獲得ppg信號(hào)?；谠撔盘?hào)，能夠?qū)С錾锏纳w征。這樣的生命體征(例如，心率或呼吸率)能夠被用作額外的輸入以用于導(dǎo)出身體水合參數(shù)。

因此，也可以能夠通過確定反射光的量(具有維持的偏振，借助于第一光檢測(cè)器檢測(cè))除以反向散射的光的量(被偏振，由第二光檢測(cè)器檢測(cè))來確定組織水合參數(shù)。在反向散射的光中，脈搏率(其在脫水中增加)也能夠由光體積描計(jì)(ppg)導(dǎo)出。反射光指示組織的閃爍度，但是在反向散射的光中ppg信號(hào)也被捕獲。當(dāng)添加第二光源時(shí)，能夠更準(zhǔn)確地確定組織的反射率，并且能夠通過例如確定第一波長(zhǎng)處的反射率除以第二波長(zhǎng)處的反射率來看出顏色的偏移。此外，在兩者波長(zhǎng)處的反向散射的ppg信號(hào)能夠用于導(dǎo)出spo2值(盡管spo2與脫水沒有明確的關(guān)系)。

圖2示意性地圖示了可以被包括在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備10的實(shí)施例中的不同部件。虛線指示任選的部件。實(shí)線指示部件是受托的。

處理單元32可以尤其可以由微處理器(ic、asic、fpga等)來表示。處理單元32借助于有線或無線連接被連接到另外的部件。通常，可以包括針對(duì)不同部件的多個(gè)不同的連接。然而，也可以使用一種總線系統(tǒng)。處理單元32處理由不同的傳感器獲得的不同參數(shù)以至少從其導(dǎo)出身體水合指數(shù)。將參考圖6和圖7進(jìn)一步詳細(xì)描述處理單元的處理。

除了以上解釋的第一光源14、偏振單元18和第一光檢測(cè)器26之外，還可以包括第二光源34、第二偏振單元28以及第二光檢測(cè)器30。應(yīng)當(dāng)指出，圖2中的圖示僅用于說明。圖2中的部件的位置并不指示部件如何相互作用。

具體而言，第二光檢測(cè)器30通常將捕獲已經(jīng)由第一光源14發(fā)射的第一波長(zhǎng)的偏振光。第二光檢測(cè)器20通常將檢測(cè)(由第一光源30發(fā)射的)第一波長(zhǎng)的所有偏振的光和由第二光源34發(fā)射的第二波長(zhǎng)的所有偏振的光。為此，第一光源和第二光源可以優(yōu)選地以時(shí)間復(fù)用模式進(jìn)行操作和/或與第二光檢測(cè)器30同步。第一光檢測(cè)器和第二光檢測(cè)器通常將包括用于檢測(cè)某個(gè)帶寬的光的(偏振敏感)光電二極管。第一光源和第二光源通常將包括至少一個(gè)led。尤其地，第一光源14可以包括用于發(fā)射紅色光(660nm波長(zhǎng))的led，并且第二光源34可以包括用于發(fā)射紅外光(960nm波長(zhǎng))的led，或者反之亦然。通常，光源和光檢測(cè)器將與組織部分直接接觸(直接耦合)。然而，任選的部件也可以能夠被布置在其間(例如，射束分裂器)。能夠根據(jù)利用第一檢測(cè)器和第二檢測(cè)器捕獲的信號(hào)的評(píng)價(jià)獲得的參數(shù)將參考圖3和圖4而被進(jìn)一步解釋。

第二偏振單元28能夠與第一光檢測(cè)器26集成，以確保對(duì)偏振光的檢測(cè)。而且，第二偏振單元28也能夠被集成在偏振射束分裂器中。第一偏振單元和第二偏振單元兩者可以包括線性偏振器(例如，吸收性偏振器或射束分裂偏振器)和/或圓偏振器。

此外，設(shè)備10可以包括用于確定組織部分的阻抗參數(shù)的接觸式阻抗傳感器36。除了根據(jù)檢測(cè)到的反射的偏振光導(dǎo)出組織水合參數(shù)之外，可以借助于生物阻抗分析獲得對(duì)相同參數(shù)的另一測(cè)量結(jié)果。為了這樣的生物阻抗分析，可以使用接觸式阻抗傳感器36。例如，可以使兩個(gè)或四個(gè)小型化(尺寸～mm2)的電極與組織部分相接觸。在單個(gè)頻率或多個(gè)頻率(hz-mhz)處的低水平正弦(或任何其他信號(hào))電流能夠用于測(cè)量?？傋杩乖诮M織干燥的情況下將升高。該測(cè)量結(jié)果可以與以上概述的反射率分析組合以在確定身體水合指數(shù)時(shí)進(jìn)一步增加可靠性和效度。

又另外，溫度傳感器38可以被包括以用于提供組織部分的溫度的讀數(shù)。該溫度可以被認(rèn)為是指示生物的核心體溫。溫度傳感器38可以包括要與組織部分接觸的簡(jiǎn)單的電熱調(diào)節(jié)器(環(huán)氧樹脂、合成物等)。脫水通常導(dǎo)致升高的核心體溫。額外地，升高的體溫使通過皮膚和肺的水分排出增加。

根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一些實(shí)施例也可以包括用于獲得呼吸信號(hào)的呼吸傳感器40。這在本發(fā)明的設(shè)備被應(yīng)用在生物的口中時(shí)是尤其相關(guān)的，這是因?yàn)楹粑?對(duì)應(yīng)于呼吸信號(hào))能夠承載關(guān)于脫水狀態(tài)的另外的洞察。例如，能夠根據(jù)生物的口中的空氣壓力導(dǎo)出呼吸率。這關(guān)于圖5進(jìn)行了進(jìn)一步的圖示。

在一些實(shí)施例中，接口單元42可以被包括在設(shè)備10中以向用戶提供反饋信息。反饋信息尤其可以被提供到使用設(shè)備10的人類。然后，人類自己可以獲得關(guān)于他的水合狀態(tài)的反饋。而且，醫(yī)師或護(hù)理提供者可以提供關(guān)于他的患者的反饋信息。接口單元可以包括用于將參數(shù)和所確定的身體水合指數(shù)可視化的顯示器。然而，接口單元也可以能夠包括用于有線或無線通信的單元。然后，參數(shù)和/或身體水合指數(shù)可以被傳遞到數(shù)據(jù)庫或被轉(zhuǎn)發(fā)到另一接收者(例如，在遠(yuǎn)程護(hù)理或監(jiān)督設(shè)施中)。

圖3圖示了作為波長(zhǎng)的函數(shù)的氧合血紅蛋白、血紅蛋白和水的吸收系數(shù)。在包括兩個(gè)光檢測(cè)器的本發(fā)明的實(shí)施例中，能夠利用這些特性。例如，用于組織水合的量度可以借助于使用如存在于脈搏血氧計(jì)中的led的兩個(gè)波長(zhǎng)的dc光譜(例如，660nm和940nm)來獲得。為了改進(jìn)該方法的魯棒性，led能夠從(針對(duì)光體積描計(jì)和脈搏血氧計(jì)的)＞125hz(＜8ms)的光照切換到幾秒的較長(zhǎng)光照時(shí)間以測(cè)量在多次心跳上的兩者波長(zhǎng)處的平均反射。由于脫水的人的舌頭比良好水合的人的舌頭略帶紫色，因此舌頭將反射較少紅光(例如，660nm)和大約相同量的近紅外光(例如，940nm)，這是因?yàn)閔b與hbo2之間的吸收的差異在近紅外區(qū)域中比在紅色區(qū)域中小得多(參見圖3)。因此，組織暗度/紫色的量度能夠由比率r＝dc660nm/dc940nm或r＝dc660nm/(dc660nm+dc940nm)來表達(dá)，這兩者在組織較為暗/紫色時(shí)都減小。例如a*r+b的形式的等式也能夠被使用，其中，常量a和b可以在校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)中憑經(jīng)驗(yàn)來確定，并且r是比率中的一個(gè)。

此外，當(dāng)在血紅蛋白的吸收非常小(或?yàn)榱?且水的吸收相當(dāng)強(qiáng)的區(qū)域中發(fā)射光的另一近紅外led可獲得(例如，被包括在第二光源中)時(shí)，也可以獲得組織水合參數(shù)。恰當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)可以是在圖3中圖示的在～1000nm和～1200nm處的兩個(gè)峰。當(dāng)選取低于1250nm的波長(zhǎng)時(shí)，用于血氧測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)光電檢測(cè)器仍然可以被用于檢測(cè)。然而，當(dāng)使用較長(zhǎng)的波長(zhǎng)時(shí)，需要專用的光電檢測(cè)器。當(dāng)組織部分是濕潤的或較不干燥時(shí)，其包含較多的水分。因此，更多的近紅外光將被吸收。因此，組織干燥的量度也可以被表達(dá)為，例如dc近紅外，r＝dc近紅外/dc660nm，或者r＝dc近紅外/(dc660nm+dc近紅外)，它們?cè)诮M織部分變得更為干燥時(shí)都會(huì)減小。備選地，并且與以上所解釋的相當(dāng)?shù)?，諸如a*r+b的形式的等式也能夠被使用，其中，a和b是在校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)中憑經(jīng)驗(yàn)確定的常量，并且r是比率中的一個(gè)。

在圖4中圖示了可以如何處理ppg信號(hào)以根據(jù)其導(dǎo)出生命體征和/或組織顏色參數(shù)。在左側(cè)，圖4圖示了660nm的波長(zhǎng)處的ppg信號(hào)。在右側(cè)，圖示了針對(duì)940nm的波長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)的信號(hào)。應(yīng)理解，這些波長(zhǎng)表示范例而不限制本發(fā)明。在本發(fā)明的實(shí)施例中，通常，第一光源將發(fā)射第一波長(zhǎng)的光，并且第二光源將發(fā)射第二波長(zhǎng)的光。在與組織部分相互作用之后，由第二光檢測(cè)器檢測(cè)兩者波長(zhǎng)的光。取決于一個(gè)或兩個(gè)光源是否可用，能夠應(yīng)用不同的可能的信息處理方法。為了獲得組織顏色參數(shù)，一個(gè)波長(zhǎng)的光已經(jīng)是足夠的。而且，可以基于一個(gè)波長(zhǎng)的光來確定諸如心率和呼吸率的一些生命體征參數(shù)。為此，可以使用ppg處理。分別地，能夠根據(jù)得到的ppg信號(hào)的ac分量導(dǎo)出心率，并且能夠根據(jù)dc分量導(dǎo)出組織顏色參數(shù)。

在圖5中，圖示了生物的口中的空氣壓力在呼吸期間如何改變。在本發(fā)明的設(shè)備被應(yīng)用于生物的舌頭中的組織部分并且包括呼吸傳感器的情況下，因此能夠根據(jù)該傳感器的呼吸信號(hào)導(dǎo)出表示呼吸參數(shù)的呼吸率或通氣速率，并且在確定身體水合參數(shù)時(shí)包括其。

在圖6中，提供了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的信息處理的概覽。取決于實(shí)施例，(在左側(cè)的第一列中圖示的)傳感器可以包括輸出反射的偏振光的強(qiáng)度的第一光檢測(cè)器26、接觸式阻抗傳感器36、溫度傳感器38和呼吸傳感器40。此外，第二光檢測(cè)器30可以提供針對(duì)根據(jù)第一波長(zhǎng)的光導(dǎo)出的ppg信號(hào)的dc水平30a和ac水平30b的讀數(shù)，以及針對(duì)根據(jù)第二波長(zhǎng)的光導(dǎo)出的ppg信號(hào)的dc水平30c和ac水平30d的讀數(shù)。

如在圖6的第二列中所圖示的，不同的傳感器允許導(dǎo)出多個(gè)不同參數(shù)或傳感器讀數(shù)?；诘谝还鈾z測(cè)器26的信號(hào)，指示組織部分的水合或濕潤度的組織水合參數(shù)44被導(dǎo)出。如果接觸式阻抗傳感器36也可用，則能夠增加該組織水合參數(shù)44的準(zhǔn)確度或測(cè)量的魯棒性。因此，接觸式阻抗傳感器36可以用于提供冗余性，例如在具有干擾性環(huán)境光等的情況下。備選地，也能夠通過利用相等的個(gè)體或甚至調(diào)整的權(quán)重進(jìn)行平均來組合兩個(gè)傳感器的讀數(shù)。

溫度傳感器38提供指示生物的(核心)體溫的讀數(shù)。組織顏色參數(shù)48能夠根據(jù)第一波長(zhǎng)的光的dc水平30a導(dǎo)出，或者根據(jù)第二波長(zhǎng)的光的dc水平30c導(dǎo)出。再次，如果兩者讀數(shù)是可用的，則可以獲得較高的準(zhǔn)確度或冗余性。心率50也可以通過第一波長(zhǎng)和第二波長(zhǎng)的光的ac水平30b、30d中的一個(gè)或兩者來獲得。為了導(dǎo)出生物的血氧飽和度(spo2)52的讀數(shù)，需要評(píng)價(jià)兩者波長(zhǎng)的光的dc水平30a、30c和ac水平30b、30d兩者。此外，不僅呼吸參數(shù)(尤其是呼吸率)而且如呼吸率的波動(dòng)、呼吸強(qiáng)度等的參數(shù)也能夠從呼吸傳感器40獲得。優(yōu)選地，呼吸傳感器40由空氣壓力傳感器來實(shí)現(xiàn)。然而，也能夠根據(jù)ppg信號(hào)的評(píng)價(jià)或根據(jù)(利用已經(jīng)可用的傳感器或利用單獨(dú)的傳感器測(cè)量的)溫度來獲得針對(duì)呼吸率的讀數(shù)。然而，為了清晰起見，這未在圖6中圖示。

不同的傳感器被組合以導(dǎo)出組織特異的(例如，組織水合和顏色)和全身(例如，心率、spo2和呼吸率)生理參數(shù)來評(píng)估個(gè)體的水合狀態(tài)(身體水合指數(shù))。

在示范性實(shí)施例中，在第一處理步驟56中，將參數(shù)與“正常”參考值進(jìn)行比較并針對(duì)參數(shù)中的每個(gè)確定“正?！钡钠睢Ｈ缓?，在第二步驟58中，(基于生理體征的相對(duì)重要性、測(cè)量的信號(hào)的可靠性/質(zhì)量、體重、年齡、醫(yī)學(xué)史等)對(duì)偏差進(jìn)行加權(quán)并將其組合以獲得對(duì)生物的水合狀態(tài)(即，他的身體水合指數(shù))的指示。然后，在第三步驟60中反饋可以被提供給生物和/或他的家屬、護(hù)理提供者、醫(yī)師等。

在圖7中，圖示了參數(shù)能夠被如何加權(quán)和組合以評(píng)估脫水的程度(即，計(jì)算身體水合指數(shù))的范例。在所圖示的實(shí)施例中，借助于用于檢測(cè)偏振光的第一光檢測(cè)器來測(cè)量組織反射率。此外，也能夠測(cè)量組織阻抗并將其與第一光檢測(cè)器的讀數(shù)進(jìn)行組合。此外，根據(jù)借助于第二光檢測(cè)器獲得的ppg信號(hào)來獲得組織顏色和心率。又另外，借助于溫度傳感器評(píng)估體溫，并且借助于評(píng)價(jià)ppg信號(hào)或利用壓力傳感器來獲得呼吸率。

針對(duì)可用參數(shù)中的每個(gè)，對(duì)關(guān)于正常范圍的偏差進(jìn)行評(píng)分，并且最后將所有的點(diǎn)相加以得到表示身體水合指數(shù)的脫水評(píng)分。范例評(píng)分系統(tǒng)能夠是：良好水合(1-2點(diǎn))、輕微脫水(2-6點(diǎn))、中等脫水(6-12點(diǎn))和嚴(yán)重脫水(＞12點(diǎn))。

應(yīng)注意，盡管體溫、心率和呼吸率都是具有已知正常范圍的生理參數(shù)，但是針對(duì)組織反射率和顏色的值強(qiáng)烈地取決于所應(yīng)用的傳感器的幾何結(jié)構(gòu)和尺度(例如，在led與光電二極管之間間隔開)。因此這些參數(shù)通常將需要校準(zhǔn)以找到“正常”值和表示脫水的值。此外，針對(duì)所有參數(shù)的“正?！敝?范圍是年齡相關(guān)的。例如，針對(duì)嬰兒的正常的心率范圍和呼吸率范圍分別為100-160心跳/min和30-60呼吸/min，而針對(duì)成人，這些范圍分別為60-100心跳/min和12-16呼吸/min。因此，在評(píng)估脫水的程度時(shí)并入患者的年齡是重要的。

在本發(fā)明的備選實(shí)施例中，也能夠使用直接基于可用傳感器參數(shù)的線性或非線性函數(shù)來確定身體水合指數(shù)。

在圖8中，圖示了spo2評(píng)估的添加如何將根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到檢測(cè)諸如肺水腫和肺炎的肺部問題的范例。盡管這些肺部問題在臨床上與脫水不相關(guān)，但是它們?cè)趦A于脫水的完全相同的患者群體中發(fā)生；即，發(fā)展中國家/發(fā)達(dá)國家中的老年人和主要是發(fā)展中國家的兒童(由于腹瀉的脫水是全世界兒童死亡的第二大原因)。發(fā)展中國家的老年人除了傾于脫水之外還常?；加幸鸱嗡[的心血管疾病，例如，心臟衰竭和高血壓。另一方面，發(fā)展中國家的兒童高度易受肺炎影響(全世界兒童死亡的首要原因)。

在圖8中圖示了不同的參數(shù)能夠被如何組合以提供反映脫水程度的指數(shù)(如圖7所圖示的)并且給出對(duì)肺部問題(由低spo2指示)是否與肺水腫(與發(fā)燒不相關(guān)聯(lián))或與諸如肺炎(與發(fā)燒相關(guān)聯(lián))的感染有關(guān)的指示。

在第一步驟74中，對(duì)心率和呼吸率進(jìn)行評(píng)估。當(dāng)兩者參數(shù)都增加時(shí)，這能夠歸因于脫水或歸因于肺部問題。為了獲得關(guān)于原因的另外的信息，能夠?qū)M織含水量和組織顏色進(jìn)行評(píng)估(步驟76)。當(dāng)組織部分變得干燥和暗并且心率和呼吸率升高時(shí)，這可以指示脫水78。脫水的程度可以使用如關(guān)于圖7所描述的評(píng)分系統(tǒng)來評(píng)價(jià)。然而，當(dāng)心率和呼吸率升高且spo2為低時(shí)80，這可以指示肺部問題(低spo2結(jié)合正常的心率和呼吸率在生理學(xué)上是不可能的)。導(dǎo)致低spo2的兩種常見類型的肺部問題是肺水腫82和肺部感染84，例如，肺炎。由于肺部感染與體溫升高相關(guān)聯(lián)而肺水腫與體溫升高不相關(guān)聯(lián)，因此體溫86能夠用于給出對(duì)(潛在的)肺部問題的類型的指示。

清楚地，生物可以例如在脫水的同時(shí)患有肺水腫(流體潴留)。這在老年心臟衰竭和高血壓患者中是常見的并發(fā)癥。

在圖9和圖10中，圖示了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備10的優(yōu)選實(shí)施例。如所圖示的，口棒(oralstick)用于應(yīng)用在生物62的口中，或者更精確地，口棒應(yīng)用于生物62的舌頭的組織部分。手持式口棒可以包括端部處的矩形尖端。設(shè)備的尖端能夠被設(shè)想為要從設(shè)備的主體容易地拆下的一次性的或半一次性的。備選地，設(shè)備的尖端可以被(至少對(duì)于第一光源14和第二光源34的波長(zhǎng))透明的一次性塑料所覆蓋。清楚地，也能夠?qū)⒖诎魬?yīng)用于生物的面頰。借助于這樣的口棒，可以以一分鐘以內(nèi)的響應(yīng)時(shí)間同時(shí)測(cè)量不同的參數(shù)。如在圖9中所圖示的，可以例如借助于顯示器42在測(cè)量期間提供進(jìn)度指示。

在圖10中，將更加詳細(xì)地圖示口棒的頂視圖和底視圖。設(shè)備可以例如具有10-17cm的長(zhǎng)度、1-2cm的寬度和0.2-1cm的厚度。設(shè)備的要被插入到口中的部分可以具有1-2cm的長(zhǎng)度。在頂側(cè)10a上，可以提供諸如usb連接器的連接器64。此外，顯示器42可以以相應(yīng)傳感器的讀數(shù)的形式和以身體水合指數(shù)的形式(在所圖示的范例中由陳述“輕微脫水”表示)向用戶提供反饋信息。除了連接器和/或顯示器之外，接口單元也可以包括用于連接到網(wǎng)絡(luò)或另一設(shè)備的無線通信模塊?？梢园ɡ缈諝鈮毫鞲衅骰驕囟葌鞲衅鞯男问降暮粑鼈鞲衅?0，基于所述呼吸傳感器，能夠獲得指示諸如呼吸率的呼吸參數(shù)的信號(hào)。

在設(shè)備10的底側(cè)10b上，可以提供用于能量存儲(chǔ)單元或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元或額外的通信單元(例如，無線接口或無線網(wǎng)絡(luò)連接)的空間66。此外，本發(fā)明的所圖示的實(shí)施例包括第一光源14和第二光源34，所述第一光源14包括兩個(gè)紅色led，所述第二光源34包括兩個(gè)紅外led。光電二極管68表示第一光檢測(cè)器和第二光檢測(cè)器。在其他實(shí)施例中，可以使用兩個(gè)光電二極管。又另外，圖示了包括兩個(gè)電流電極70和(用于測(cè)量電流電極之間的電流路徑兩端的電壓的)兩個(gè)電壓電極72接觸式阻抗傳感器的接觸式阻抗傳感器。溫度傳感器38可以提供指示生物的體溫的讀數(shù)。

在圖11中，示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的方面的方法。所述方法包括以下步驟：發(fā)射(步驟s10)第一波長(zhǎng)的光；將所發(fā)射的光的至少部分偏振(步驟s12)；檢測(cè)(步驟s14)反射光并導(dǎo)出(步驟s16)組織水合參數(shù)，并且確定(步驟s18)身體水合指數(shù)。

盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細(xì)圖示和描述了本發(fā)明，但是這樣的圖示和描述應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是說明性或示范性的，而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過研究附圖、公開內(nèi)容以及權(quán)利要求，在實(shí)踐請(qǐng)求保護(hù)的發(fā)明時(shí)能夠理解并實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開的實(shí)施例的其他變型。

在權(quán)利要求中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，并且詞語“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)元件或其他單元可以實(shí)現(xiàn)在權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)的功能。盡管某些措施被記載在互不相同的從屬權(quán)利要求中，但是這并不指示不能有利地使用這些措施的組合。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)被解釋為對(duì)范圍的限制。

計(jì)算機(jī)程序可以被存儲(chǔ)/分布在合適的介質(zhì)上，例如與其他硬件一起或作為其他硬件的部分供應(yīng)的光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但是也可以以其他形式分布，例如經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)或其他有線或無線的電信系統(tǒng)。

權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)被解釋為對(duì)范圍的限制。