DE102004028359B4

DE102004028359B4 - Vorrichtung zur Messung der Körperkerntemperatur

Info

Publication number: DE102004028359B4
Application number: DE102004028359A
Authority: DE
Inventors: Jochim Dr. Koch
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2024-06-12
Also published as: GB0511837D0; GB2415050A; GB2415050B; US20050276309A1; US8511892B2; DE102004028359A1

Abstract

Vorrichtung zur Messung der Körperkerntemperatur eines Menschen, enthaltend ein Mittel zur elastischen Umschlingung eines Körperteils, wobei ein Doppeltemperatursensor so mit dem Mittel zur elastischen Umschlingung des Körperteils verbunden ist, dass der Doppeltemperatursensor im angelegten Zustand an die Messstelle angepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Körperteil der Oberkörper (3) ist, die Messstelle im Bereich des Brustbeines lokalisiert ist und der Doppeltemperatursensor (1) mit einem Befestigungselement variabler Ausdehnung so am Mittel zur elastischen Umschlingung des Körperteils befestigt ist, dass der Abstand zwischen Doppeltemperatursensor (1) und dem Mittel zur Umschlingung des Körperteils veränderlich ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Körperkerntemperatur eines Menschen mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung geht aus der DE 101 397 05 A1 hervor.

Derartige Vorrichtungen können überall dort zum Einsatz kommen, wo die Körperkerntemperatur bestimmt werden soll, Ungenauigkeiten durch herkömmliche periphere Messmethoden aber unerwünscht oder nicht tolerierbar sind. Erfindungsgemäße Vorrichtungen eignen sich insbesondere zur Überwachung von Feuerwehrleuten und Rettungskräften, die körperlichen Belastungen unter extremen Temperaturen ausgesetzt sind. Mit den so gewonnenen Daten können Belastungsgrenzen festgestellt beziehungsweise Einsatzentscheidungen getroffen werden.

Ein weiteres Einsatzgebiet stellt das Patientenmonitoring bei medizinischen Anwendungen dar. Insbesondere die Überwachung fiebriger Erkrankungen beziehungsweise ein Patientenmonitoring nach starken Unterkühlungen lässt sich durch Überwachung der Körperkerntemperatur wirkungsvoll realisieren.

Die Körpertemperatur als wichtigen Vitalparameter zu messen oder zu überwachen, ist seit langem bekannt. Die Körperkerntemperatur stellt einen sehr aussagekräftigen Parameter bezüglich vitaler Funktionen eines Probanden dar. Sie ist jedoch bei herkömmlichen Temperatur-Messmethoden nicht ohne weiteres zugänglich. Temperaturmessungen an mehr oder weniger peripheren Messorten zeigen unterschiedlich große Abweichungen der gemessenen Temperatur von der Körperkerntemperatur. Diese Abweichungen sind entweder schwer kalkulierbar, bedingen schlecht reproduzierbare Ergebnisse oder zeigen sehr empfindliche Abhängigkeiten von verschiedenen äußeren Einflüssen.

Es gibt verschiedene Bemühungen, diese Einflüsse durch geschickte Messanordnungen zu reduzieren. So ist im Bereich des Fiebermessens bekannt, die Temperatur innerhalb der Achselhöhle beziehungsweise rektal zu messen. Bei der Achselhöhlenmessung kommt es meist darauf an, das Thermometer stabil in einer konstant gehaltenen Armlage zu positionieren. Dadurch wird die Bewegungsfreiheit erheblich eingeschränkt, weshalb diese Methode von vornherein für die Überwachung aktiver Einsatzkräfte ausscheidet. Eine rektale Messung ist unter Umständen gefährlich, wenn gleichzeitig volle Bewegungsfreiheit erforderlich ist. Obwohl die beiden vorgenannten Möglichkeiten einen Schritt in Richtung einer körperkernnahen Messung darstellen, erfolgt die Messung immer noch relativ kernfern. Außerdem scheiden beide durch mit ihnen verbundene Einschränkungen. der Bewegungsfreiheit für die Überwachung von aktiven Einsatzkräften aus.

Es ist bekannt, Temperatursensoren in der Achselhöhle durch Haltemechanismen anzubringen, was die Bewegungsfreiheit des Armes gewährleistet ( US 4 747 413 ). Diese Anordnungen sind jedoch nur für Fiebermonitoring geeignet und weisen den Nachteil einer relativ kernfernen Messung der Körpertemperatur auf.

Es ist weiterhin bekannt, die Oberflächentemperatur von Menschen durch Platzierung von verschiedenen Temperatursensoren auf der Körperoberfläche zu messen beziehungsweise zu überwachen ( GB 2 309 304 A ). Diese Methode eröffnet jedoch ebenfalls keinen Weg der Messung der Körperkerntemperatur.

Es ist bekannt, Sensoren zur Temperaturmessung oberflächennah anzuordnen und diese mit Sensoren zur Überwachung anderer Vitalparameter zu kombinieren ( DE 199 27 686 A1 ). Es ist ebenfalls bekannt, oberflächennah angeordnete Temperatursensoren mit Einrichtungen zur Positionsbestimmung des Trägers zu kombinieren ( DE 100 05 526 A1 ). Eine Integration einzelner Sensoren in Kleidungsstücke wurde ebenfalls vorgeschlagen ( DE 199 27 686 A1 ).

Aus der US 6,491,647 ist ein Sensor für physiologische Messungen zur Platzierung auf der Köperoberfläche bekannt.

All diese Messanordnungen sind durch die bereits genannten Unzulänglichkeiten einer oberflächennahen Temperaturmessung gekennzeichnet.

Es ist weiterhin bekannt, den Wärmefluss durch die Körperoberfläche zu messen und daraus Rückschlüsse auf die Körperkerntemperatur zu ziehen. Besonders geeignet für eine Messung des Wärmeflusses durch die Körperoberfläche sind Anordnungen mit Doppeltemperatursensoren. Doppeltemperatursensoren im Sinne der Erfindung umfassen im Wesentlichen zwei Temperatursensoren, die in festem Abstand zueinander so in einer Haltekonstruktion angeordnet sind, dass ein Temperatursensor eine körpernahe Position mit Hautkontakt einnimmt, der zweite Temperatursensor in einem definierten Abstand von dem ersten Temperatursensor in einer körperfernen Position angeordnet ist und zwischen beiden Sensoren ein definierter Wärmestrom stattfindet.

Durch spezielle Ausgestaltung der Haltekonstruktion kann eine sehr gut vorhersagbare beziehungsweise reproduzierbare Wärmeleitungskonstante zwischen den Sensoren erreicht werden. Wenn außerdem die Wärmeleitungskonstante des Gewebes zwischen der Körperoberfläche am Ort des Sensors und der Zone, in der nahezu Körperkerntemperatur herrscht, bekannt ist, kann aus den beiden Wärmeleitungskonstanten, also der Wärmeleitungskonstante des Gewebes und der Wärmeleitungskonstante des Doppeltemperatursensors, die Körperkerntemperatur extrapoliert werden. Eine gängige Berechnungsvorschrift stellt dabei die Formel Tkern = T1 + (T1 – T2)ks/kg mit

T_kern:: Körperkerntemperatur
T₁:: Temperatur in körpernaher Position
T₂:: Temperatur in körperferner Position
K_S:: Wärmeleitungskonstante des Doppeltemperatursensors
k_g:: Wärmeleitungskonstante des Gewebes

dar. Je nach konkreten Anforderungen durch besondere Umgebungsbedingungen sind andere Berechnungsvorschriften anwendbar, die jedoch nichts am vorgenannten Messprinzip ändern.

Die Wärmeleitungskonstante menschlichen Gewebes hängt signifikant vom Grad der Durchblutung ab. Die Anwendung eines Doppeltemperatursensors setzt thermisch stabile Verhältnisse mit möglichst konstanter Wärmeleitung voraus. Das erfordert erstens gering beziehungsweise gleichmäßig durchblutete Gewebebereiche, die sich zwischen der Körperoberfläche und der zu vermessenden Körperkernzone befinden. Eine zweite Anforderung an die Position des Doppeltemperatursensors besteht darin, dass sich zwischen Sensor und zu vermessender Kernzone eine möglichst dünne beziehungsweise keine Fettschicht befindet, da die hohe Isolationswirkung von Fettgewebe derartige Messungen der Körperkerntemperatur insgesamt behindern bzw. ungenauer machen kann.

Es ist daher bekannt, einen Doppeltemperatursensor am Kopf im Scheitelbereich anzubringen. Diese Position erfüllt vorgenannte Anforderungen.

Die Anbringung des Doppeltemperatursensors erfolgt beispielsweise durch eine Kopfbänderung.

Diese Anbringung ist jedoch unter Umständen mit einer erheblichen Einbuße an Tragekomfort verbunden. In anderen Fällen scheidet eine Anordnung des Doppeltemperatursensors im Kopfbereich aus Platzgründen aus.

In der Patentschrift US 5,816,706 ist ein Wärmeflusssensor offenbart, der im Prinzip aus zwei parallelen Doppeltemperatursensoren besteht, die zur Messung einer kernnahen Körpertemperatur vorgesehen sind. Bei diesen Verfahren wird davon ausgegangen, dass das Körpergewebe aufgrund des variablen Blutflusses keine konstante Wärmeleitung besitzt. Mit Hilfe des Verfahrens und der doppelten Anordnung des Wärmeflusssensors können gleichzeitig zwei Parameter ermittelt werden, nämlich die aktuelle Wärmeleitungskonstante, die vom Blutfluss abhängig ist, und mit Hilfe dieses Wertes dann die körperkernnahe Körpertemperatur. Dieses Verfahren und der Sensor sind allerdings wesentlich aufwändiger als ein einfacher Doppeltemperatursensor. Eine Anordnung mit mehreren Doppel temperatursensoren ist darüber hinaus wesentlich größer und zeigt aufgrund ihrer hohen Wärmekapazität eine reduzierte Dynamik bei Temperaturmessungen.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Vorrichtung anzugeben, die eine einfache, genaue und reproduzierbare Körperkerntemperaturmessung bei hohem Tragekomfort ermöglicht und die Nachteile des vorgenannten Standes der Technik vermeidet.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen 2 bis 19.

Interne Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Doppeltemperatursensor nicht direkt auf einem Blutgefäß liegen sollte, weil die Wärmeleitungskonstante des Gewebes dann von der Vasomotorik und damit vom Blutfluss abhängig ist.

Die Erfindung geht nunmehr davon aus, dass es möglich ist, einen Doppeltemperatursensor an einer Position anzuordnen, die, vergleichbar mit einer Anordnung am Kopf, ähnlich gute beziehungsweise bessere Messergebnisse ermöglicht und die Nachteile einer Anordnung im Kopfbereich vermeidet. Anatomische Betrachtungen hinsichtlich der Blutgefäße im Hautbereich zeigen, dass diese auf der mittleren senkrechten Symmetrieachse des menschlichen Körpers sehr kleine Durchmesser annehmen. Das liegt daran, dass sie im Wesentlichen von den beiden Außenseiten des Körpers zur Symmetrieachse gegenseitig auf sich zulaufen und dort enden. Das gilt sowohl für den Kopfbereich als auch für den Brustbereich. Kleine Blutgefäße mit kleinen Durchmessern haben keine große Wirkung auf den Wärmestrom in radialer Richtung durch das Körpergewebe. Diese Bereiche bieten sich deshalb für die Messung der Körperkerntemperatur mit Hilfe eines Doppeltemperatursensors an, weil man davon ausgehen kann, dass die Wärmeleitungskonstante des Gewebes hier nahezu konstant ist, was wiederum eine Voraussetzung für eine zuverlässige Körperkerntemperaturmessung ist.

Anatomische Analysen des Brustkorbes zeigen, dass es einen Bereich in der Nähe des Herzens gibt, der auf der Symmetrieachse des Körpers liegt und nur bei sehr adipösen Menschen von Fettgewebe überlagert ist. Bei sportlichen und körperlich aktiven Menschen ist dieser Bereich dagegen nur von fettarmem Hautgewebe überdeckt. Dieser Bereich entspricht in etwa der Position des Brustbeines oder auch Sternums. Ein Doppeltemperatursensor kann gemäß der Erfindung mit gutem Kontakt zur Haut auf dem Brustbein positioniert werden. Der besonders vorteilhafte anatomische Bereich liegt dabei zwischen dem corpus und dem processus xiphoideus.

Demgemäß wird die Erfindung verkörpert durch eine Vorrichtung zur Messung der Körperkerntemperatur eines Menschen, enthaltend ein Mittel zur elastischen Umschlingung eines Körperteils, wobei ein Doppeltemperatursensor so mit dem Mittel zur elastischen Umschlingung des Körperteils verbunden ist, dass der Doppeltemperatursensor im angelegten Zustand an die Messstelle angepresst wird, das Körperteil der Oberkörper ist, die Messstelle im Bereich des Brustbeines lokalisiert ist und der Doppeltemperatursensor mit einem Befestigungselement variabler Ausdehnung so am Mittel zur elastischen Umschlingung des Körperteils befestigt ist, dass der Abstand zwischen Doppeltemperatursensor und dem Mittel zur Umschlingung des Körperteils veränderlich ist.

Eine derartige erfindungsgemäße Anordnung kommt mit einem einzelnen Doppeltemperatursensor aus, ist somit wesentlich einfacher und preiswerter herzustellen, einfacher zu handhaben und zeigt aufgrund der kleinen Wärmekapazität eine gegenüber Anordnungen mit mehreren Doppeltemperatursensoren deutlich erhöhte Dynamik.

Ein durch die Erfindung überwundenes Problem stellte bisher die spezielle Anatomie des menschlichen Körpers im Bereich des Brustbeins dar. Der für die Messung der Körperkerntemperatur interessante Bereich über dem Brustbein liegt bei fast allen Menschen in einer Vertiefung zwischen den Brustmuskeln. Dieser Bereich ist deshalb durch einen einfachen straften Überzug oder herkömmliche Mittel zur Umschlingung des Oberkörpers nicht ohne Weiteres mit einem definierten Anpressdruck zu beaufschlagen. Die gebräuchlichsten Mittel zur Umschlingung des Oberkörpers stellen dabei Brustgurte, Gurtsysteme oder straft sitzende Kleidungsstücke mit zumindest teilweise elastischen Eigenschaften dar, wobei zur Erklärung der Erfindung im Folgenden mehrfach nur auf Brustgurte Bezug genommen wird, ohne äquivalente Mittel auszuschließen. Die Bezugnahme umfasst textile Materialien in weitem Sinne.

Durch eine angepasste Dimensionierung des Doppeltemperatursensors kann in vielen Fällen der anatomisch bedingte Abstand zwischen Brustbein und Brustgurt erfindungsgemäß durch den Doppeltemperatursensor ausgefüllt werden, wodurch ein kontrolliertes Anpressen des Doppeltemperatursensors im Bereich des Brustbeins ermöglicht wird.

Das ermöglicht den Einsatz der Erfindung auch an Oberkörpern, deren Anatomie größere Abstände zwischen Brustbein und Brustgurt bedingt. Das Befestigungselement erhöht den Abstand zwischen Brustgurt und Doppeltemperatursensor. Wird der Abstand durch das Befestigungselement etwas größer eingestellt, als es die Form des Oberkörpers erfordert, um den Doppeltemperatursensor in Hautkontakt zu bringen, wird der Brustgurt leicht abgehoben. Dadurch wird eine elastische Rückstellkraft erzeugt, die durch das Befestigungselement auf den Doppeltemperatursensor übertragen wird und zu einem Anpressen des Doppeltemperatursensors an den Oberkörper im Bereich des Brustbeins führt. In Abhängigkeit vom verwendeten Befestigungsmittel kann dieses mehr oder weniger zur Erzeugung der elastischen Rückstellkraft beitragen, d. h. bei Druckeinwirkung unterschiedlich stark deformiert werden. Vorteilhaft kann es sein, diese Deformation des Befestigungselementes in die Kalkulation mechanischer Anforderungen, die an das Umschlingungsmittel zu stellen sind, mit einzubeziehen.

Vorteilhafterweise können Befestigungsmittel eingesetzt werden, die ein Federelement, elastische Formstücke, Luftpolsterfolie, andere luftgefüllte elastische Formelemente, Gelkissen oder ähnliches umfassen. Es kann auch vorteilhaft sein, ein Befestigungselement zu verwenden, das eine Einstellung des Anpressdruckes des Doppeltemperatursensors ermöglicht. Hierzu eignen sich insbesondere mit Gas befüllbare Hohlstrukturen, also Kissen. Als Gasfüllung genügt in den meisten Fällen Luft. Insbesondere ein variabel befüllbares Kissen bietet daneben den Vorteil einer komfortablen Anpassbarkeit des Anpressdruckes des Doppeltemperatursensor während eines Einsatzes. Sollte der Doppeltemperatursensor Signale liefern, die nicht plausibel erscheinen, kann beispielsweise eine kurze Entlastung des Sensors erfolgen, um ihn kurz darauf erneut an den Oberkörper anzupressen. Alle Anwendungen mit wechselnden Anforderungen an den Anpressdruck des Doppeltemperatursensors sind mit einem derartigen Kissen als Befestigungsmittel ebenso realisierbar.

Als vorteilhaft hat sich erwiesen, die elastischen Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung so auszulegen, dass der Anpressdruck, mit dem der Doppeltemperatursensor an den Körper gepresst wird, mindestens 0,5 N/cm² beträgt. Eine besonders hohe Qualität der Messung der Körperkerntemperatur lässt sich erzielen, wenn die elastischen Komponenten so ausgelegt sind, dass der Anpressdruck, mit dem der Doppeltemperatursensor an den Körper gepresst wird, mindestens 1,0 N/cm² beträgt. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung können Mittel zur Messung des Anpressdruckes, mit dem der Doppeltemperatursensor an den Körper gepresst wird, enthalten sein.

Durch die Kombination von Doppeltemperatursensor, Befestigungselement und Mittel zur Umschlingung des Oberkörpers ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten einer Verbindung der Messung der Körperkerntemperatur mit der Messung anderer Vitalparameter. Des Weiteren lassen sich problemlos Mittel zur Unterstützung einer Positionsbestimmung des Trägers integrieren.

Besonders prädestiniert sind erfindungsgemäße Vorrichtungen für eine kombinierte Messung von Körperkerntemperatur und Herzfrequenz, was eine effektive Ermittlung verschiedener Stressindices ermöglicht. Da herkömmliche Brustgurte zur Herzfrequenzmessung in der Regel mit Sensoren oder Elektroden ausgestattet sind, die seitlich des Brustbeines am Oberkörper anliegen, kann ein Doppeltemperatursensor in erfindungsgemäßer Weise an einem derartigen Gurt im Bereich des Brustbeines befestigt werden, ohne dass die Positionen der Sensoren für die Herzfrequenzmessung verändert werden müssen. Es muss lediglich darauf geachtet werden, dass kein so hoher Anpressdruck am Doppeltemperatursensor erzeugt wird, dass sich der Brustgurt beidseitig des Brustbeins zu stark vom Oberkörper abhebt und dadurch die Herzfrequenzmessung zu stark behindert wird. Durch eine entsprechende Dimensionierung der erfindungsgemäßen Befestigungselemente lässt sich das gewährleisten.

Auf vorteilhafte Weise lässt sich eine Auswerteeinheit zur Auswertung der Signale des Doppeltemperatursensors und/oder anderer Sensoren in eine erfindungsgemäße Vorrichtung integrieren. So kann der Doppeltemperatursensor direkt mit einer Auswerteeinheit gekoppelt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn Mittel für eine drahtlose Datenübertragung von der Auswerteeinheit zu einer Empfangsstation enthalten sind.

In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen erfindungsgemäßer Vorrichtungen sind Sensoren, Auswerteeinheiten und Mittel zur Datenübertragung an verschiedenen Positionen angeordnet und durch elektrische Leitungen für eine Signal- oder Datenübertragung miteinander verbunden.

Drahtgebundene und drahtlose Übertragungsmittel können vorteilhaft miteinander kombiniert werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn elektrische Leitungen für eine Signal- oder Datenübertragung zumindest teilweise in das Mittel zur Umschlingung des Oberkörpers integriert sind. Dadurch ergibt sich eine Erhöhung der Betriebssicherheit und des Tragekomforts, da störanfällige Verkabelungen teilweise entfallen können.

Für eine hohe Zuverlässigkeit erfindungsgemäßer Vorrichtungen ist es erforderlich, insbesondere den Doppeltemperatursensor exakt zu platzieren. Die Verbindung mit dem Mittel zur festen Umschlingung des Oberkörpers bietet dafür gute Voraussetzungen. Im Falle eines Brustgurtes lässt sich dieser einfach positionieren. Anschließend behält er seine Position, wenn keine größeren Kräfte auf ihn einwirken. Dadurch behält auch der Doppeltemperatursensor seine exakte Position.

Eine noch größere Sicherheit bei der Positionierung des Doppeltemperatursensors bietet die Verwendung elastischer Kleidungsstücke als Mittel zur festen Umschlingung des Oberkörpers. In Anlehnung an herkömmliche Konfektionsgrößen lässt sich der Sitz eines passenden Kleidungsstückes relativ genau beschreiben und vorhersagen. Ein elastisches Kleidungsstück in der richtigen Größe ändert während des Tragens seine Position relativ zum Körper des Trägers allenfalls minimal. Eine Verbindung eines Doppeltemperatursensors mit einem elastischen Kleidungsstück bietet also eine hohe Positionsstabilität. Erfindungsgemäß lässt sich diese Positionsstabilität auch im Bereich über dem Brustbein ausnutzen.

Bei der Aufstellung des sogenannten Metrik-index nach Strömgen (Strömgen, E.: Über anthropometrische Indices zur Unterscheidung von Körperbautypen. Z. Neurol. Psychiat. 159, 75–81 (1937).) sind umfangreiche anthropometrische Daten von unterschiedlichen Körperbautypen ausgewertet worden. Dabei wurden u. a. Schulterbreite, Brustbreite und Brusttiefe vermessen. Anhand dieser Daten lassen sich verschiedene Positionen auf der Körperoberfläche durch koordinatenähnliche Parameter beschreiben, was natürlich auch für bevorzugte Positionen für die Anbringung eines Doppeltemperatursensors gilt. Besonders vorteilhaft ist es demgemäß, wenn der Doppeltemperatursensor so mit dem Mittel zur Umschlingung des Oberkörpers verbunden ist, dass er im angelegten Zustand im Bereich des Brustbeins in einer Position angepresst wird, die durch ein Verhältnis L:X beschrieben wird, das zwischen 5,2 und 5,6 liegt, wobei L die Körpergröße des Menschen und X der Abstand von der Höhe des Kragens zur Position des Doppeltemperatursensors ist.

An zwei Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Zugehörig dazu zeigt:
1 eine schematische Schnittdarstellung eines menschlichen Oberkörpers mit einem angelegten erfindungsgemäßen Gurt mit Doppeltemperatur-Doppeltemperatursensor,
2 eine schematische Schnittdarstellung eines menschlichen Oberkörpers mit einem angelegten erfindungsgemäßen elastischen Kleidungsstück mit Doppeltemperatursensor und
3 eine schematische Darstellung eines menschlichen Oberkörpers zur Beschreibung anthropometrischer Messpunkte.
1 verdeutlicht die erfindungsgemäße Anbringung eines Doppeltemperatursensors 1 an einem Brustband 2. Das Brustband 2 wird um den Oberkörper 3 eines Menschen gespannt. In der Terminologie der Erfindung stellt es ein Mittel zur festen Umschlingung des Oberkörpers dar. Die Höhe des Brustbandes 2 wird vom Anwender so eingestellt, dass es etwas unterhalb der Brust angelegt ist, jedoch noch voll auf den Rippen aufliegt. Am Brustband sind zwei Elektroden 4, 4' als Sensoren für eine Pulsmessung angebracht. Diese sind seitlich der Mittellinie 5 des Körpers symmetrisch auf beiden Seiten platziert. Der Doppeltemperatursensor 1 ist in der Mitte zwischen den beiden Elektroden 4, 4', die als Pulssensoren fungieren, mit einem Befestigungselement, das im Wesentlichen eine Feder 6 umfasst, am Brustband 2 befestigt. Durch die Feder 6 wird der Doppeltemperatursensor 1 fest an den Oberkörper 3 angedrückt, obwohl an seiner Position ein größerer Abstand zwischen Körperoberfläche und Brustband 2 besteht. Die Feder 6 gewährleistet eine Andruckkraft von etwa 6 bis 10 N, was bei dem verwendeten Doppeltemperatursensor 1 einem Anpressdruck von etwa 1 bis 1,5 N/cm² entspricht. Dadurch kommt es zu einem guten Wärmeübergang zwischen Doppeltemperatursensor 1 und dem menschlichen Gewebe, was Voraussetzung für eine genaue Bestimmung der Körperkerntemperatur des Trägers ist. Die Spannung des Brustbandes 2 sichert die Sensoren vor einem Verrutschen und beugt so Fehlmessungen vor. Die Sensoren sind so am Brustband 2 befestigt, dass sie bei korrektem Anlegen des Brustbandes 2 automatisch an der für die jeweilige Messung geeigneten Körperposition angeordnet werden. Die vom Doppeltemperatursensor 1 und den Pulssensoren 4, 4' gelieferten Signale werden in einer an der Außenseite des Brustbandes 2 angebrachten Auswerteeinheit 7 verarbeitet und durch in das Brustband 2 integrierte Kabel (nicht dargestellt) zu einer Sendeeinheit (nicht dargestellt) geleitet, von wo eine kabellose Versendung an eine Empfangsstation (nicht dargestellt) erfolgt. Alternativ kann die Sendeeinheit in die Auswerteeinheit 7 integriert sein. Mit der Empfangsstation verbunden ist eine Monitoring-Einheit (nicht dargestellt) für eine Darstellung der gemessenen Vitalparameter sowie eine weitere Auswertung der empfangenen Daten. Berechnungsroutinen erlauben eine ständige Überwachung der physiologischen Belastung (z. B. nach dem Modell von Moran et al., vorgestellt in Moran, D.S., Shizer, A., Pandolf, K. B. A physiological strain index to evaluate heat stress. A. J. Physiol. 275 (Regul. Integr. Comp. Physiol. 44): R129–R134, 1998).
In 2 ist abweichend von 1 eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, bei der Elektroden 4, 4' zur Messung der Herzfrequenz und ein Doppeltemperatursensor 1 mit einem elastischen Kleidungsstück 8 verbunden sind. Die beiden Elektroden 4, 4' sind in das Kleidungsstück 8 integriert. Der Doppeltemperatursensor 1 ist in bereits beschriebener Weise mit einem Befestigungselement, das im Wesentlichen eine Feder 6 umfasst, an der Innenseite des Kleidungsstückes 8 befestigt. Das Kleidungsstück 8 ist elastisch und weist im ungespannten Zustand einen Umfang auf, der kleiner als der Umfang des Oberkörpers 3 ist. Dadurch liegt es im beim Tragen eng an konvexen Bereichen des Oberkörpers 3 des Trägers an. Über konkaven Bereichen des Oberkörpers 3 bildet es eine straft gespannte elastische Abdeckung ohne Hautkontakt. Das Befestigungselement mit Feder 6 stützt sich über dem Brustbein gegen einen solchen straft gespannten Bereich ab und presst den Doppeltemperatursensor 1 im Bereich des Brustbeins gegen den Oberkörper 3. Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Kleidungsstück ermöglicht eine besonders präzise Anordnung der Sensoren. Bei einer Kombination eines Doppeltemperatursensors mit seitlich des Brustbeins angeordneten Elektroden zur Pulsmessung kann durch geringfügiges Verschieben des Kleidungsstückes über die Kontrolle des Anliegens eines Pulssignales eine sehr genaue Positionierung des Kleidungsstückes und damit auch des Doppeltemperatursensors vorgenommen werden.
Es besteht im Übrigen durch den straften Sitz des elastischen Kleidungsstückes eine hohe Sicherheit gegen Verrutschen und bei entsprechendem Tragekomfort eine hohe Akzeptanz bei betroffenen Einsatzkräften, da ein derart ausgestattetes Kleidungsstück problemlos als Teil einer Schutzausrüstung Verwendung finden kann, die ohnehin angelegt werden muss. Auch in diesem Ausführungsbeispiel werden die vom Doppeltemperatursensor 1 und den Pulssensoren 4, 4' gelieferten Signale in einer an der Außenseite des Kleidungsstückes 8 angebrachten Auswerteeinheit 7 verarbeitet und durch in das Kleidungsstück 8 integrierte Kabel (nicht dargestellt) zu einer Sendeeinheit (nicht dargestellt) geleitet, von wo eine kabellose Versendung an eine Empfangsstation (nicht dargestellt) erfolgt. Mit der Empfangsstation verbunden ist eine Monitoring-Einheit (nicht dargestellt) für eine Darstellung der gemessenen Vitalparameter sowie eine weitere Auswertung der empfangenen Daten. Berechnungsroutinen erlauben auch hier eine ständige Überwachung und Monitoring der physiologischen Belastung.
3 zeigt schematisch die Ansicht eines Oberkörpers. Die Höhe H beschreibt die Distanz zwischen den Hüften und den Schultern in Kragenhöhe. Das ist ein Maß, welches für die Bekleidungsindustrie von Bedeutung ist. Weitere Maße; die für die Festlegung der Konfektionsgröße herangezogen werden, sind die Gesamtlänge L und die Breite B des Körpers. Die Variable X beschreibt den vertikalen Abstand von der Höhe des Kragens. Setzt man sie zur Gesamtlänge ins Verhältnis, lässt sich eine Position auf der Mittelachse 5 eines Menschen sehr genau und konfektionsbezogen beschreiben. Es hat sich gezeigt, dass sich bei einer Messung der Körperkerntemperatur mit Doppeltemperatursensor gute Resultate erzielen lassen, wenn der Doppeltemperatursensor so mit einem Kleidungsstück verbunden ist, dass er im angelegten Zustand im Bereich des Brustbeins in einer Position 9 angepresst wird, die durch ein Verhältnis L:X beschrieben wird, das zwischen 5,2 und 5,6 liegt.

Claims

Vorrichtung zur Messung der Körperkerntemperatur eines Menschen, enthaltend ein Mittel zur elastischen Umschlingung eines Körperteils, wobei ein Doppeltemperatursensor so mit dem Mittel zur elastischen Umschlingung des Körperteils verbunden ist, dass der Doppeltemperatursensor im angelegten Zustand an die Messstelle angepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Körperteil der Oberkörper (3) ist, die Messstelle im Bereich des Brustbeines lokalisiert ist und der Doppeltemperatursensor (1) mit einem Befestigungselement variabler Ausdehnung so am Mittel zur elastischen Umschlingung des Körperteils befestigt ist, dass der Abstand zwischen Doppeltemperatursensor (1) und dem Mittel zur Umschlingung des Körperteils veränderlich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppeltemperatursensor (1) im Bereich des Brustbeins zwischen Corpus und Processus xiphoideus elastisch an den Oberkörper (3) angepresst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppeltemperatursensor (1) im Bereich des Brustbeins in einer Position angepresst wird, die durch ein Verhältnis L:X beschrieben wird, das zwischen 5,2 und 5,6 liegt, wobei L die Körpergröße des Menschen und X der Abstand von der Höhe des Kragens zur Position des Doppeltemperatursensors (1) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur elastischen Umschlingung des Oberkörpers (3) ein elastischer Gurt (2) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur elastischen Umschlingung des Oberkörpers (3) ein elastisches Kleidungsstück (8) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement ein Federelement (6) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement ein elastisches Formstück umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement ein Gelkissen umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement ein mit einem Gas befüllbares Kissen umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Komponenten so ausgelegt sind, dass der Anpressdruck, mit dem der Doppeltemperatursensor (1) an den Oberkörper (3) gepresst wird, mindestens 0,5 N/cm² beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Komponenten so ausgelegt sind, dass der Anpressdruck, mit dem der Doppeltemperatursensor (1) an den Oberkörper (3) gepresst wird, mindestens 1,0 N/cm² beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Messung des Anpressdruckes, mit dem der Doppeltemperatursensor (1) an den Oberkörper (3) gepresst wird, enthalten sind.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement Mittel zur Einstellung des Anpressdruckes, mit dem der Doppeltemperatursensor (1) an den Oberkörper (3) gepresst wird, umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Sensoren zur Messung von Körperfunktionen integriert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in das Mittel zur Umschlingung des Oberkörpers (3) Sensoren (4, 4') zur Messung der Herzfrequenz integriert sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel für eine Positionsbestimmung des Trägers integriert sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit (7) zur Auswertung der Sensorsignale enthalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel für eine drahtlose Datenübertragung von der Auswerteeinheit (7) zu einer Empfangsstation enthalten sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Leitungen für eine Signal- oder Datenübertragung zumindest teilweise in das Mittel zur Umschlingung des Oberkörpers (3) integriert sind.