WO2007028570A2

WO2007028570A2 - Medizinische messvorrichtung

Info

Publication number: WO2007028570A2
Application number: PCT/EP2006/008632
Authority: WO
Inventors: Ok Kyung Cho; Yoon Ok Kim
Original assignee: Flore, Ingo
Priority date: 2005-09-08
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2007-03-15
Also published as: WO2007028570A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine medizinische Messvorrichtung mit einer Impedanzmesseinheit (1) zur Erfassung eines Impedanzmesssignals über Messelektroden (2), und mit einer programmgesteuerten Auswertungseinheit (4) zur Auswertung des Impedanzmesssignals, wobei die Auswertungseinheit (4) zur Bestimmung eines Resistanz- (R) und eines Reaktanzwertes (Xc) aus dem Impedanzmesssignal eingerichtet ist. Die Erfindung schlägt vor, dass die Auswertungseinheit (4) weiterhin eingerichtet ist zur Umwandlung des Resistanz- (R) und Reaktanzwertes (Xc) in einen vom Hydratationszustand des Körpers eines Benutzers der Vorrichtung abhängenden Hydratationsindex (Hl) und einen von der Körperzellmasse des Benutzers abhängenden Körperzellmasseindex (CMI). Dadurch soll mittels der Vorrichtung eine einfache qualitative Beurteilung des Hydratations- und Ernährungszustands des Benutzers ermöglicht werden. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erfassung und Auswertung von Impedanzmesssignalen. Schließlich betrifft die Erfindung ein Computerprogramm zur Auswertung eines Impedanzmesssignals.

Description

Medizinische Messvorrichtunα

Die Erfindung betrifft eine medizinische Messvorrichtung mit einer Impedanzmesseinheit zur Erfassung eines Impedanzmesssignals über wenigstens eine Messelektrode, und mit einer programmgesteuerten Auswertungseinheit zur Auswertung des Impedanzmesssignals, wobei die Auswertungseinheit zur Bestimmung eines Resistanz- und eines Reaktanzwertes aus dem Impedanzmesssignal eingerichtet ist.

Methoden zur Bestimmung der Zusammensetzung des menschlichen Körpers mittels bioelektrischer Impedanzmessung sind bekannt. Bei der bioelektrischen Impedanzmessung wird ausgenutzt, dass die Gesamtimpedanz des menschlichen Körpers von den unterschiedlichen Leitfähigkeiten der verschiedenen Körperbestandteile bestimmt wird. Der menschliche Körper besteht bekanntlich aus intra- und extrazellulärer Flüssigkeit. Diese sind elektrisch leitfähig. Außerdem besteht der menschliche Körper aus Zellmembranen, die einen kapazitiven Charakter haben. Wird an den menschlichen Körper ein Wechselstrom angelegt, so kann eine frequenzabhängige Impedanz gemessen werden. Bei kleinen Frequenzen (um 1 kHz) ist der Stromfluss hauptsächlich durch die Leitfähigkeit der extrazellulären Flüssigkeit bestimmt, da die Zellmembranen aufgrund ihres kapazitiven Charakters als Kondensator wirken. Bei größeren Frequenzen (zwischen 500 und 800 kHz) wird der Strom auch über die Zellmembranen und die intrazelluläre Flüssigkeit geleitet. Im Bereich großer Frequenzen ist das Impedanzverhalten des menschlichen Körpers also sowohl ohmsch (aufgrund der Leitfähigkeit der extrazellulären Flüssigkeit) als auch kapazitiv (aufgrund der Zellmembranen und der intrazellulären Flüssigkeit). Die mittels einer an sich bekannten Impedanzmesseinheit gemessene bioelektrische Impedanz des menschlichen Körpers setzt sich also aus einem ohmschen Anteil (Resistanz) und einem kapazitiven Anteil (Reaktanz) zusammen.

Heutzutage versucht man, im Wege der Bestimmung der Körperzusammenset- zung durch bioelektrische Impedanzmessung auf den individuellen Ernährungszustand eines gesunden oder kranken Menschen zurückzuschließen. So ist es beispielsweise bekannt, durch bioelektrische Impedanzmessung die Körperfettmasse zu bestimmen. Die Bestimmung der Körperfettmasse im Wege der bioelektrischen Impedanzmessung ist unzuverlässig und häufig ungenau, da bei den bekannten Verfahren Annahmen getroffen werden, die die Realität nicht immer zutreffend wiedergeben. So gehen bei den üblichen Algorithmen zur Bestimmung der Körperfettmasse Annahmen bezüglich der Hydratation des menschlichen Körpers ein. Zur Berechnung des Fettmasseanteils wird davon ausgegangen, dass der menschliche Körper zu einem bestimmten Anteil aus Wasser besteht. Die Hydratation des menschlichen Körpers ist aber häufig sehr unterschiedlich. So können beispielsweise Krankheiten zu einer signifikanten Abweichung von der „normalen" Hydratation führen.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, eine Messvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die dazu in der Lage ist, den Ernährungs- und Hydrata- tionszustand des menschlichen Körpers möglichst zuverlässig qualitativ zu bewerten.

Diese Aufgabe löst die Erfindung ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch, dass die Auswertungseinheit eingerichtet ist zur Umwandlung des Resistanz- und Reaktanzwertes in einen vom Hydratations- zustand des Körpers eines Benutzers der Vorrichtung abhängenden Hydratationsindex und einen von der Körperzellmasse des Benutzers abhängenden Körperzellmasseindex.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass durch eine mathematische

Transformation die mittels bioelektrischer Impedanzmessung bestimmten Resistanz- und Reaktanzwerte in einen Hydratationsindex und einen

Körperzellmasseindex umgerechnet werden können. Der Hydratationsindex ermöglicht eine qualitative Bewertung des Flüssigkeitshaushaltes des Benutzers der Messvorrichtung. Der Hydratationsindex ist ein Maß für den Wassergehalt des Körpers. Der Körperzellenmassenindex kann zur qualitativen Bewertung des Ernährungszustandes des Benutzers der Vorrichtung herangezogen werden, da der Körperzellmasseindex die Masse der Körperzellen des Benutzers wiedergibt. Die beiden Indices sind hinsichtlich ihrer Interpretation unabhängig voneinander. Der Benutzer der Vorrichtung ist ohne besondere medizinische Vorbildung dazu in der Lage, seinen Hydratations- und Ernährungszustand zu überprüfen und (zumindest qualitativ) zu bewerten. Durch die Arbeitsweise der Auswertungseinheit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung werden - anders ausgedrückt - die in den Resistanz- und Reaktanzwerten enthaltenen Informationen bezüglich des

Hydratationszustandes des Körpers und der Körperzellmasse voneinander entkoppelt, so dass das Messergebnis für den Benutzer der Vorrichtung ohne weiteres aussagekräftig ist. Der Hydratationsindex nimmt bei „normalen" Benutzern Werte an, die innerhalb eines bestimmten Intervalls liegen. Liegt der gemessene Wert unterhalb eines bestimmten Grenzwertes, so kann dies z.B. als Zeichen für eine Anorexie interpretiert werden. Überschreitet der Hydratationsindex einen oberen Grenzwert, so liegt eine Dehydratation vor. Ebenso kann für den Körperzellmasseindex ein Normalbereich angegeben werden. Bei Werten außerhalb des Normalbereichs liegt eine zu geringe Muskelmasse vor, und bei Werten oberhalb des Normalbereichs ist darauf zu schließen, dass der Körper des Benutzers der Vorrichtung einen besonders großen Anteil an Muskelmasse hat (wie z. B. bei Sportlern).

Die Auswertungseinheit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann in der Weise eingerichtet sein, dass die Umwandlung der Resistanz- und Reaktanzwerte in den Hydratations- und Körperzellmasseindex nach Maßgabe einer mathematischen Transformationsvorschrift erfolgt, durch welche das aus dem Resistanz- und dem Reaktanzwert bestehende Wertepaar in das aus dem Hydratationsindex und dem Körperzellmasseindex bestehende Wertepaar transformiert wird. Eine besonders zuverlässige qualitative Bewertung des Flüssigkeitshaushaltes und des Ernährungszustandes des Benutzers lässt sich mittels der erfindungsgemäßen Messvorrichtung erzielen, wenn die Parameter der mathematischen Transformationsvorschrift in Abhängigkeit vom Geschlecht des Benutzers und/oder von der ethnischen Herkunft des Benutzers (z. B. Europäer, Asiat, Afrikaner usw.) und/oder vom Gewicht des Benutzers und/oder vom Alter des Benutzers und/oder von der Anordnung der Messelektroden am Körper des Benutzers vorgebbar sind. Die Körperzusammensetzungen und damit die „Normalbereiche" des Hydratationsindex und des Körperzellmasseindex sind hauptsächlich von der ethnischen Herkunft und vom Geschlecht, aber auch vom Alter und vom Gewicht des Benutzers abhängig. Dies sollte daher bei der erfindungsgemäßen Ermittlung des Hydratationsindex und des Körperzellmasseindex berücksichtigt werden. Der Resistanz- und Reaktanzwert, die mittels der Impedanzmesseinheit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung bestimmt werden, hängen von der Anordnung der Messelektroden am Körper des Benutzers ab. Die Werte bei einer Hand-zu-Hand Messung unterscheiden sich beispielsweise von einer Fuß-zu-Hand Messung. Die Anordnung der Messelektroden muss also ebenfalls bei der Berechnung des Hydratationsindex und des Körperzellmasseindex berücksichtigt werden.

Es zeigt sich, dass die Transformationsvorschrift zur Umwandlung der Resistanz- und Reaktanzwerte in den Hydratationsindex und den Körperzellmasseindex eine lineare Transformation betreffen kann, welche eine Verschiebung, eine Drehung und eine Streckung umfasst. Es sollten dann zumindest diejenigen Parameter der Transformationsvorschrift, durch welche die Verschiebung und Streckung bestimmt sind, variabel vorgebbar sein. Durch diese Parameter können nämlich das Geschlecht des Benutzers, die ethnische Herkunft des Benutzers, das Gewicht des Benutzers, das Alter des Benutzers und die Anordnung der Messelektroden am Körper des Benutzers berücksichtigt werden.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Transformationsvorschrift eine Reska- lierung umfasst, durch welche Normwertebereiche für den Hydratationsindex und den Körperzellmasseindex bestimmt sind. Durch geeignete Wahl der Reskalierung kann beispielsweise erreicht werden, dass der Normwertebereich sowohl für den Hydratationsindex als auch für den Körperzellmasseindex jeweils zwischen 0 und 100 liegt. Zweckmäßigerweise sind in der Auswertungseinheit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung Parametersätze für die Transformationsvorschrift gespeichert, wobei jeweils ein Parametersatz dem Geschlecht, der ethnischen Herkunft, dem Gewicht, dem Alter und/oder der Anordnung der Messelektroden am Körper des Benutzers zugeordnet ist. Über geeignete Eingabemittel der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann das Geschlecht, die ethnische Herkunft, das Gewicht, das Alter und/oder die Anordnung der Messelektroden am Körper des Benutzers eingegeben werden. Die Auswertungseinheit wählt dann den entsprechenden Parametersatz aus und legt diesen bei der Berechnung des Hydratationsindex und des Körperzellmasseindex aus den Resistanz- und Reaktanzwerten zugrunde.

Zweckmäßigerweise weist die erfindungsgemäße Messvorrichtung außerdem Eingabemittel zur Eingabe der Körpergröße des Benutzers auf, wobei die Auswertungseinheit in der Weise eingerichtet ist, dass spezifische Resistanz- und der Reaktanzwerte unter Berücksichtigung der Körpergröße aus dem Impedanzmesssignal bestimmt werden. Die spezifischen Widerstandswerte ermöglichen eine von der absoluten Körpergröße des Benutzers unabhängige Auswertung bei der Ermittlung des Hydratationsindex und des Körperzellmasseindex.

Zweckmäßigerweise umfasst die erfindungsgemäße Messvorrichtung wenigs- tens eine Einspeiseelektrode, vorzugsweise ein Einspeiseelektrodenpaar, zur Beaufschlagung des Körpers des Benutzers mit einem Wechselstromsignal. Von den Messelektroden der Impedanzmesseinheit separate Einspeiseelektroden sind sinnvoll, damit die Kontaktwiderstände zwischen den Elektroden und dem Körper des Benutzers der Vorrichtung das Messergebnis nicht verfälschen. Über die Einspeiseelektroden kann zur Impedanzmessung dem Körper des Benutzers der Vorrichtung ein Wechselstromsignal variabler Frequenz aufgeprägt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind eine Einspeiseelektrode und eine Messelektrode an gegenüberliegenden Seiten eines Gehäuses der Vorrichtung angeordnet. Gemäß dieser Ausgestaltung kann der Benutzer der Vorrichtung deren Gehäuse in der Hand halten und dabei gleichzeitig die Einspeise- und Messelektroden berühren. Diese Konfiguration ermöglicht eine Hand-zu-Hand Messung der bioelektrischen Impedanz, ohne dass zusätzliche Elektroden, beispielsweise über Kabelverbindungen, an das Gerät angeschlossen und mit dem Körper des Benutzers der Vorrichtung verbunden werden müssen. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann zumindest eine der Mess- oder Einspeiseelektroden über eine Kabelverbindung an die Messvorrichtung anschließbar sein. Damit ist dann auch beispielsweise eine Fuß-zu-Hand Messung der bioelektrischen Impedanz möglich, oder aber eine Messung, bei welcher der Benutzer seine Hände anderweitig benutzen kann (z.B. auf einem Ergometer).

Zweckmäßigerweise umfasst die Impedanzmesseinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Fouriertransformationseinheit. Mittels der Fouriertransfor- mationseinheit wird das als Funktion der Zeit aufgenommene Messsignal transformiert. Nach der Transformation ist direkt die Auswertung der frequenzabhängigen Impedanz (d. h. der Reaktanz und der Resistanz) anhand des Real- bzw. des Imaginärteils des transformierten Messsignals möglich.

Die erfindungsgemäße Messvorrichtung kann sinnvollerweise eine Speicherein- heit zur Speicherung des mittels der Auswertungseinheit ermittelten Hydratationsindex und des Körperzellmasseindex aufweisen. Dabei können gleichzeitig das Datum und/oder die Uhrzeit der Messung gespeichert werden. Mittels der Speichereinheit können einerseits der Verlauf des Hydratationsindex, vor allem während kürzerer Zeiträume, z. B. während körperlicher Betätigung, und/oder der Verlauf des Körperzellmasseindex über längere Zeit verfolgt und dokumentiert werden. Dies ist z. B. als begleitende Maßnahme bei einer Diät äußerst sinnvoll. Weiterhin können die in der Speichereinheit der Messvorrichtung gespeicherten Daten von einem behandelnden Arzt ausgelesen und ausgewertet werden, um den Verlauf von Behandlungen, die den Ernährungszustand eines Patienten betreffen, zu überwachen. Hierzu weist die erfindungsgemäße Messvorrichtung zweckmäßigerweise eine Datenübertragungsschnittstelle zur Übertragung der in der Speichereinheit gespeicherten Daten an ein Datenverarbeitungsgerät, z. B. an einen Personalcomputer des Arztes, auf. Bei der Datenübertragungsschnittstelle kann es sich um eine übli- che drahtgebundende oder auch um eine drahtlose Schnittstelle (beispielsweise nach dem Bluetooth-Standard) handeln. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind sämtliche Komponenten der erfindungsgemäßen Messvorrichtung, vor allem aber die Impedanzmesseinheit und die Auswertungseinheit, in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, wobei die Messvorrichtung als mobiles Gerät ausgebildet ist. Damit ist die Messvorrichtung kompakt aufgebaut und kann als mobiles Gerät jederzeit und überall benutzt werden.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Messvorrichtung eine Anzeigeeinheit zur Anzeige des Hydratationsindex und des Körperzellmasseindex umfasst. Bei der Anzeigeeinheit kann es sich beispielsweise um ein übliches Flüssigkris- talldisplay (LCD) handeln. Wenn in der oben beschriebenen Art und Weise die Elektroden der Impedanzmesseinheit außen am Gehäuse angeordnet sind, kann der Benutzer der Vorrichtung das Gerät in der Hand halten, wobei eine Hand-zu-Hand Messung erfolgt. Gleichzeitig kann der Benutzer das Messergebnis auf der Anzeige des Gerätes beobachten.

Mit Vorteil können die Impedanzmesseinheit und die Auswertungseinheit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung in das Gehäuse eines mobilen Telekommunikationsgerätes integriert sein. Die Funktionalität der Bestimmung des Hydratationsindex und des Körperzellmasseindex kann dann als „Add-On" von einem Besitzer eines Mobiltelefons genutzt werden. Auch können die gemäß der Erfindung ermittelten Indices per Mobilfunk übertragen werden.

Die Erfindung betrifft nicht nur eine medizinische Messvorrichtung, sondern auch ein Verfahren zur Erfassung und Auswertung von Impedanzmesssignalen, insbesondere unter Verwendung einer Messvorrichtung der zuvor beschriebenen Art. Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogramm zur Auswer- tung eines Impedanzmesssignals. Ein derartiges Computerprogramm kann den Benutzern von bioelektrischen Impedanzmessgeräten auf herkömmlichen Datenträgern (Diskette, CD-ROM, DVD) oder zum Herunterladen über das Internet zur Verfügung gestellt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 : R/Xc-Diagramm;

Fig. 2: Diagramm mit Hydratationsindex und

Körperzellmasseindex;

Fig. 3: Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Messvorrichtung;

Fig. 4: dreidimensionale Ansicht der erfindungsgemäßen Messvorrichtung;

Fig. 5: Blockschaltbild der Impedanzmesseinheit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung.

Die Figur 1 zeigt ein sogenanntes R/Xc-Diagramm. Die bioelektrische Impedanz hat, wie oben erläutert, einen ohmschen Anteil R (Resistanz) und einen kapazitiven Anteil Xc (Reaktanz). Diese beiden Anteile der (komplexen) Impedanz können aus dem Impedanzmesssignal bestimmt werden. Die Resistanz R und die Reaktanz Xc werden durch die Körpergröße der jeweils mittels bio- elektrischer Impedanzmessung untersuchten Person dividiert. So erhält man spezifische Widerstandswerte R/h und Xc/h. Die physikalische Einheit ist jeweils Ohm/m. Die spezifischen Widerstandswerte werden in das in der Figur 1 dargestellte Diagramm eingetragen. Es stellt sich heraus, dass statistisch 75% der Datenpunkte, die von Personen aus einer normalen, gesunden, europäischen Population erhalten werden, innerhalb der in der Figur 1 dargestellten Ellipse liegen. Ebenso gut können zu der dargestellten Ellipse konzentrische, kleinere und größere Ellipsen angegeben werden, wobei innerhalb dieser Ellipsen dann 50% bzw. 95% der Datenpunkte liegen. Die Halbachsen der konzentrischen Ellipsen sind um 20° gegenüber dem Koordinatensystem gedreht.

Das R/Xc-Diagramm kann zur Bewertung der Hydratation und des Ernährungszustands verwendet werden. Hierzu wird der für eine zu untersuchende Person mittels Impedanzmessung ermittelte Datenpunkt in das Diagramm eingetragen. Die in der Figur 1 dargestellte 75%-Ellipse definiert den Grenzbereich zwischen Normalhydrierung und vom Normalzustand abweichenden Hydratationszustän- den. Bei akuten Hydratationsschwankungen (innerhalb kürzerer Zeitintervalle) kann eine Verschiebung des Datenpunktes parallel zur großen Halbachse der Ellipse beobachtet werden. Dabei ist zu beachten, dass sich kurze Impedanzvektoren, die ein Anzeichen für eine Anorexie sein können, bei einer Gewebehydratation nur wenig ändern, während sich normale und lange Vektoren, welche für Dehydrierungszustände charakteristisch sind, sich stark ändern. Für die Bewertung der Körperzellmasse orientiert man sich an der kleinen Halbachse der Ellipse. Für Patienten mit normalem bis erhöhtem Anteil an Körperzellmasse liegen die Datenpunkte im linken Teil der Ellipse. Befinden sich die aus den Datenpunkten zusammengesetzten Impedanzvektoren hingegen auf der anderen, d. h. der rechten Seite der großen Halbachse, deutet dies auf einen schlechten Ernährungszustand (wenig Körperzellmasse) hin. Veränderungen sowohl der Hydratation als auch der Gewebestruktur führen entsprechend zu einer Verschiebung des Impedanzvektors innerhalb des Diagramms in Richtung beider Hauptachsen der Ellipse.

Gemäß der Erfindung erfolgt eine Umwandlung des Resistanz- und Reak- tanzwertes in einen vom Hydratationszustand des Körpers abhängenden Hydratationsindex und einen von der Körperzellmasse abhängenden Körperzellmasseindex. Die Figur 2 zeigt die Darstellung des Hydratationsindex (Hl) und des Körperzellmasseindex (CMI) innerhalb eines entsprechenden Diagramms. Ein gemessener aus Resistanz- und Reaktanzwert bestehender Impe- danzvektor wird mittels einer entsprechenden mathematischen Transformationsvorschrift umgewandelt. Gemäß der Darstellung in der Figur 2 liegt der Hydratationsindex bei „normalen" Personen zwischen 0 und 100. Liegt der Wert unter 0, so liegt ein sehr kleiner Impedanzvektor vor, was ein Zeichen für Anorexie ist. Besitzt der Hydratationsindex Hl einen Wert über 100, liegt bei der unter- suchten Person eine Dehydratation vor. Auch hinsichtlich des Körperzellmasseindex CMI bewegen sich normale Werte gemäß dem in der Figur 2 dargestellten Diagramm zwischen 0 und 100. Bei Werten unter 0 ist auf eine zu geringe Muskelmasse zu schließen, während bei Werten oberhalb von 100 der Körper der untersuchten Person einen überdurchschnittlich hohen Anteil an Muskelmasse hat, wie dies z. B. bei Sportlern der Fall sein kann.

Vorteilhaft ist, dass der Hydratationsindex Hl und der Körperzellmasseindex CMI unabhängig voneinander sind und direkt eine Aussage bezüglich des Hydratations- und Ernährungszustands der untersuchten Person ermöglichen. Die Bewertung des Hydratationsindex und des Körperzellmasseindex durch Vergleich mit dem jeweiligen Normwertebereich kann auch durch medizinisch nicht oder nur wenig vorgebildete Personen problemlos erfolgen.

Die Umwandlung des aus dem Resistanzwert R und dem Reaktanzwert Xc bestehenden Impedanzvektors in den Hydratationsindex Hl und den Körperzellmasseindex CMI kann gemäß der Erfindung im Wege einer linearen Transformation erfolgen, welche eine Verschiebung, eine Drehung und eine Streckung umfasst. Zur Berechnung des Hydratationsindex Hl und des Körperzellmasseindex CMI bei europäischen Männern kann die folgende Formel verwendet werden:

Für die Berechnung des Hydratationsindex Hl und des Körperzellmasseindex CMI bei europäischen Frauen kann man die folgende Formel verwenden:

Beide Formeln beziehen sich auf Resistanz- und Reaktanzwerte R bzw. Xc, die im Wege einer Hand-zu-Fuß Messung bestimmt werden.

Die zuvor angegebenen Transformationsvorschriften bewirken eine Entkopplung der Einflüsse, welche die Hydratation und die Körperzellmasse jeweils auf die Impedanzmesswerte haben, voneinander. Nach der Transformation sind die Ergebnisse auch für einen Laien sinnvoll interpretierbar. Die Transformationsvorschrift sorgt dafür, dass sowohl der Hydratationsindex Hl als auch der Körperzellmasseindex CMI im Normalfall zwischen 0 und 100 liegen. Erst wenn einer der beiden Indices aus dem Normwertebereich herausfällt, deutet dies auf eine Störung des Hydratations- bzw. Ernährungszustands der untersuchten Person hin.

Wichtig ist zu beachten, dass die Parameter der mathematischen Transformationsvorschrift vom Geschlecht und der ethnischen Herkunft der untersuchten Person und auch von der Anordnung der Messelektroden der Impedanzmesseinheit am Körper der untersuchten Person abhängen.

Die Figur 3 zeigt den Aufbau der medizinischen Messvorrichtung als Blockdia- gramm. Die Vorrichtung umfasst eine Impedanzmesseinheit 1 , an die eine Messelektrode 2 angeschlossen ist. Das Impedanzmesssignal der Impedanzmesseinheit 1 wird einer Auswertungseinheit 4 zugeführt. Diese bestimmt aus dem Impedanzmesssignal den Resistanzwert R und den Reaktanzwert Xc. Weiterhin führt die Auswertungseinheit 4 die Umwandlung des aus dem Resistanz- und dem Reaktanzwert bestehenden Wertepaar R/Xc in das aus dem Hydratationsindex Hl und dem Körperzellmasseindex CMI bestehende Wertepaar durch, beispielsweise unter Anwendung einer linearen Transformation der zuvor angegebenen Art. Die Auswertungseinheit 4 ist mit einer Anzeigeeinheit 5 verbunden. Mittels der Anzeigeeinheit 5 sind der Hydratationsindex Hl und der Körperzellmasseindex CMI für einen Benutzer der Vorrichtung anzeigbar. Weiterhin ist eine Speichereinheit 6 zur Speicherung der Messwerte unter gleichzeitiger Speicherung der Uhrzeit und des Datums der Messung vorgesehen. Mittels einer Datenübertragungsschnittstelle 7 können die in der Speichereinheit 6 gespeicherten Messwerte an ein Datenverarbeitungs- gerät, beispielsweise an einen PC, zum Zwecke der weiteren Auswertung und/oder zum Zwecke der Dokumentation übertragen werden.

Bei dem in der Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind sämtliche Komponenten der erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse 8 untergebracht. Somit ist die Messvorrichtung als mobiles Gerät aus- gebildet. Das Gerät kann vom Benutzer mit beiden Händen gehalten werden, dabei berühren die Hände des Benutzers die an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 8 angeordneten Elektroden 2, 3 bzw. 2' und 3'. Bei den Elektroden 2 und 2' handelt es sich um die Messelektroden der Impedanzmesseinheit 1 des Gerätes. Die Elektroden 3 und 3' sind Einspeiseelektroden zur Beaufschlagung des Körpers des Benutzers mit einem Wechselstromsignal variabler Frequenz. An der Oberseite des Gehäuses 8 sind Eingabetasten 9 angeordnet. Diese Ein- gabetasten dienen dazu, die Körpergröße, das Geschlecht und die ethnische Herkunft des Benutzers einzugeben. Diese Eingabewerte werden als Parameter bei der Umwandlung der Resistanz- und Reaktanzwerte R und Xc in den Hydratationsindex Hl und den Körperzellmasseindex CMI in der zuvor beschriebenen Weise berücksichtigt.

Die Figur 5 zeigt den Aufbau der Impedanzmesseinheit 1 der erfindungsgemäßen Messvorrichtung als Blockdiagramm. Die Impedanzmesseinheit 1 umfasst einen digitalen Signalgenerator 10, der mit einem externen Taktsignal 11 beaufschlagt wird. Das Digitalsignal wird mittels eines Digital- /Analogwandlers 12 in ein Analogsignal umgewandelt und mittels eines Verstärkers 13 verstärkt. Auf diese Weise wird ein Wechselstromsignal variabler Frequenz erzeugt, das über eine Einspeiseelektrode 3 dem Körper 14 der untersuchten Person zugeführt wird. Das Impedanzmesssignal wird über eine Messelektrode 2 erfasst und mittels eines Verstärkers 15 verstärkt. Dem Verstärker 15 sind ein variabler Abschwächer 16 und ein Tiefpassfilter 17 zum Zwecke der Rauschunterdrückung nachgeschaltet. Das verstärkte und gefilterte Analogsignal wird mittels eines Analog-/Digitalwandlers 18 in ein Digitalsignal umgewandelt und mittels einer digitalen Fouriertransformationseinheit 19 transformiert. Der Real- und Imaginärteil des fouriertransformierten Messsignals werden in Registern 20 bzw. 21 gespeichert. Die Register 20 und 21 sind über eine Schnittstelle 22 (z.B. l²C-Schnittstelle) abfragbar. Über die Schnittstelle 22 werden die fouriertransformierten Digitalsignale an die Auswertungseinheit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung übertragen.

- Patentansprüche -

Claims

Patentansprüche

1. Medizinische Messvorrichtung mit einer Impedanzmesseinheit (1 ) zur Erfassung eines Impedanzmesssignals über wenigstens eine Messelektrode (2), und mit einer programmgesteuerten Auswertungseinheit (4) zur Auswertung des Impedanzmesssignals, wobei die Auswertungseinheit (4) zur Bestimmung eines Resistanz- (R) und eines Reaktanzwertes (Xc) aus dem Impedanzmesssignal eingerichtet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Auswertungseinheit (4) weiterhin eingerichtet ist zur Umwandlung des Resistanz- (R) und Reaktanzwertes (Xc) in einen vom Hydratationszustand des Körpers eines Benutzers der Vorrichtung abhängenden Hydratationsindex (Hl) und einen von der Körperzellmasse des Benutzers abhängenden Körperzellmasseindex (CMI).

2. Messvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit (4) in der Weise eingerichtet ist, dass die Umwandlung nach Maßgabe einer mathematischen Transformationsvorschrift erfolgt, durch welche das aus dem Resistanz- und dem Reaktanzwert bestehende Wertepaar (R, Xc) in das aus dem Hydratationsindex und dem Körperzellmasseindex bestehende Wertepaar (Hl, CMI) transformiert wird.

3. Messvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter der Transformationsvorschrift in Abhängigkeit vom Geschlecht des Benutzers und/oder von der ethnischen Herkunft des Benutzers und/oder vom Gewicht des Benutzers und/oder vom Alter des Benutzers und/oder von der Anordnung der Messelektroden (2) am Körper des Benutzers vorgebbar sind.

4. Messvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformationsvorschrift eine lineare Transformation betrifft, welche eine Verschiebung, eine Drehung und eine Streckung umfasst.

5. Messvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Parameter der Transformationsvorschrift, durch welche die Verschiebung und die Streckung bestimmt sind, variabel vorgebbar sind.

6. Messvorrichtung nach Anspruch nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformationsvorschrift eine Reskalie- rung umfasst, durch welche Normwertebereiche für den Hydratationsindex (Hl) und den Körperzellmasseindex (CMI) bestimmt sind.

7. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswertungseinheit (4) Parametersätze für die Transformationsvorschrift gespeichert sind, wobei jeweils ein Parametersatz dem Geschlecht, der ethnischen Herkunft, dem Gewicht, dem Alter und/oder der Anordnung der Messelektroden (2) am Körper des Benutzers zugeordnet ist.

8. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch Eingabemittel (9) zur Eingabe des Geschlechts, der ethnischen Herkunft, des Gewichts, des Alters und/oder der Anordnung der Messelektroden (2) am Körper des Benutzers.

9. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Eingabemittel (9) zur Eingabe der Körpergröße des Benutzers, wobei die Auswertungseinheit in der Weise eingerichtet ist, dass spezifische Resistanz- (R/h) und der Reaktanzwerte (Xc/h) unter Berücksichtigung der Körpergröße aus dem Impedanzmesssignal bestimmt werden.

10. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch wenigstens eine Einspeiseelektrode (3, 3') zur Beaufschlagung des Körpers des Benutzers mit einem Wechselstromsignal.

1 1. Messvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Einspeiseelektrode (3, 3¹) und eine Messelektrode (2, 2') an gegenüberliegenden Seiten eines Gehäuses (8) der Vorrichtung angeordnet sind.

12. Messvorrichtung nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzmesseinheit (1 ) zur Erzeugung eines Wechselstromsignals variabler Frequenz ausgebildet ist.

13. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzmesseinheit (1 ) eine Fouriertransformations- einheit (19) aufweist.

14. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine Speichereinheit (6) zur Speicherung des mittels der Auswertungseinheit (4) ermittelten Hydratationsindexes (Hl) und des Körperzellmasseindexes (CMI).

15. Messvorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine

Datenübertragungsschnittstelle (7) zur Übertragung der in der Speichereinheit (6) gespeicherten Daten an ein Datenverarbeitungsgerät.

16. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzmesseinheit (1 ) und die Auswertungsein- heit (4) in einem gemeinsamen Gehäuse (8) untergebracht sind, wobei die Messvorrichtung als mobiles Gerät ausgebildet ist.

17. Messvorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinheit (5) zur Anzeige des Hydratationsindex (Hl) und des Körperzellmasseindex (CMI).

18. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Mess- (2) und/oder Einspeiseelektroden (3) über eine Kabelverbindung an die Vorrichtung anschließbar ist.

19. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzmesseinheit (1 ) und die Auswertungseinheit (4) in das Gehäuse eines mobilen Telekommunikationsgerätes integriert sind.

5 20. Verfahren zur Erfassung und Auswertung von Impedanzmesssignalen, insbesondere unter Verwendung einer Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei ein Impedanzmesssignal mittels einer Impedanzmesseinheit (1 ) über wenigstens eine Messelektrode (2) vom Körper einer Person erfasst wird, lo und mittels einer programmgesteuerten Auswertungseinheit (4) unter Bestimmung eines Resistanz- (R) und eines Reaktanzwertes (Xc) ausgewertet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , i5 dass mittels der Auswertungseinheit (4) der Resistanz- (R) und der Reaktanzwert (Xc) in einen vom Hydratationszustand des Körpers der Person abhängenden Hydratationsindex (Hl) und einen von der Körperzellmasse der Person abhängenden Körperzellmasseindex (CMI) umgewandelt werden.

20 21 . Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die

Umwandlung nach Maßgabe einer mathematischen Transformationsvorschrift erfolgt, durch welche das aus dem Resistanz- (R) und dem Reaktanzwert (Xc) bestehende Wertepaar in das aus dem Hydratationsindex (Hl) und dem Körperzellmasseindex (CMI) bestehende Wertepaar transformiert wird.

25 22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die

Parameter der Transformationsvorschrift in Abhängigkeit vom Geschlecht der Person und/oder von der ethnischen Herkunft der Person und/oder vom Gewicht der Person und/oder vom Alter der Person und/oder von der Anordnung der Messelektroden (2) am Körper der Person vorgebbar sind.

23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformationsvorschrift eine lineare Transformation betrifft, welche eine Verschiebung, eine Drehung und eine Streckung umfasst.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Parameter der Transformationsvorschrift, durch welche die Verschiebung und die Streckung bestimmt sind, variabel vorgebbar sind.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformationsvorschrift eine Reskalierung umfasst, durch welche Normwertebereiche für den Hydratationsindex (Hl) und den Körperzellmasseindex (CMI) bestimmt sind.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass spezifische Resistanz- (R/h) und der Reaktanzwerte (Xc/h) unter Berücksichtigung der Körpergröße der Person aus dem Impedanzmesssignal bestimmt werden.

27. Computerprogramm zur Auswertung eines über wenigstens eine

Messelektrode (2) vom Körper einer Person erfassten Impedanzmesssignals, wobei das Computerprogramm Instruktionen umfasst zur Bestimmung eines Resistanz- (R) und eines Reaktanzwertes (Xc) aus dem Impedanzmesssignal, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Computerprogramm Instruktionen umfasst zur Umwandlung des Resistanz- (R) und Reaktanzwertes (Xc) in einen vom Hydratationszustand des Körpers der Person abhängenden Hydratationsindex (Hl) und einen von der Körperzellmasse der Person abhängenden Körperzellmasseindex (CMI).

28. Computerprogramm nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch Instruktionen zur Umwandlung des Resistanz- (R) und Reaktanzwertes (Xc) nach Maßgabe einer mathematischen Transformationsvorschrift, durch welche das aus dem Resistanz- (R) und dem Reaktanzwert (Xc) bestehende Wertepaar in das aus dem Hydratationsindex (Hl) und dem Körperzellmasseindex (CMI) bestehende Wertepaar transformiert wird.

29. Computerprogramm nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter der Transformationsvorschrift in Abhängigkeit vom Geschlecht und/oder von der ethnischen Herkunft und/oder vom Gewicht und/oder vom Alter und/oder von der Anordnung der Messelektroden am Körper

5 der Person vorgebbar sind.

30. Computerprogramm nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformationsvorschrift eine lineare Transformation betrifft, welche eine Verschiebung, eine Drehung und eine Streckung umfasst.

31. Computerprogramm nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, lo dass diejenigen Parameter der Transformationsvorschrift, durch welche die Verschiebung und die Streckung bestimmt sind, variabel eingebbar sind.

32. Computerprogramm nach einem der Ansprüche 28 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Transformationsvorschrift eine Reskalierung umfasst, durch welche Normwertebereiche für den Hydratationsindex (Hl) und den i5 Körperzellmasseindex (CMI) bestimmt sind.

33. Computerprogramm nach einem der Ansprüche 27 bis 32, gekennzeichnet durch Instruktionen zur Speicherung von Parametersätzen für die Transformationsvorschrift, wobei jeweils ein Parametersatz dem Geschlecht, der ethnischen Herkunft, dem Gewicht, dem Alter und/oder der Anordnung der

20 Messelektroden (2) am Körper der Person zugeordnet ist.

34. Computerprogramm nach einem der Ansprüche 26 bis 33, gekennzeichnet durch Instruktionen zur Eingabe des Geschlechts, der ethnischen Herkunft, des Gewichts, des Alters und/oder der Anordnung von Messelektroden am Körper der Person.

35. Computerprogramm nach einem der Ansprüche 26 bis 34, gekennzeichnet durch Instruktionen zur Eingabe der Körpergröße, und zur Bestimmung von spezifischen Resistanz- (R/h) und Reaktanzwerten (KcIh) aus dem Impedanzmesssignal unter Berücksichtigung der Körpergröße.

- Zusammenfassung -