[发明专利]微量热学测定组织局部代谢率、细胞间质水含量、血液生化成分的浓度和心血管系统张力的方法和装置

说明书

本发明涉及医学，特别是测定活体组织的热效应和局部代谢率、细胞间质水含量、血液生化成分浓度，特别是血糖水平和心血管系统压力的方法。

现有技术的描述

根据美国糖尿病协会的报告，大约6％的美国人，即约1600万人患有糖尿病。根据该协会的报告，在美国糖尿病是导致致命性结果的第七大主要的疾病。糖尿病导致的死亡数量达每年约200,000。糖尿病是一种慢性疾病，其治疗方法现在仍处于发展阶段。糖尿病经常会导致产生并发症，例如失明、肾病、神经疾病和心血管疾病。糖尿病是导致20到74岁年龄段失明的主要疾病。由于糖尿病，每年约12,000到24,000人失明。在约40％的新病例中糖尿病是肾病的主要原因。约40到60％的糖尿病患者会发生不同形式的神经疾病，而神经疾病可以导致四肢的截断。糖尿病患者发生心脏疾病，特别是心肌梗塞的几率要高约2到4倍。

糖尿病是一种与身体的细胞产生胰岛素不足或无法利用胰岛素有关的疾病。尽管还没有完全了解该疾病的原因，但是已经鉴定出了一些因素例如遗传、环境、病毒。

有两种类型的糖尿病：1型和2型。

1型糖尿病(又称胰岛素依赖型糖尿病)是一种自身免疫性疾病，其完全不能产生胰岛素；它主要发生在儿童和年轻人中。1型糖尿病患者需要每日注射胰岛素。

2型糖尿病是一种由于身体不能产生足够量的胰岛素或不能有效地利用胰岛素而导致的代谢性疾病。2型糖尿病患者占糖尿病患者总量的高达约90到95％。在美国，2型糖尿病患者的发病率接近流行病学阈值，主要是由于老年美国人的数量增加和缺乏动力的生活方式和肥胖的显著流行。

胰岛素促进葡萄糖渗透进入细胞中然后分解，得到用于所有代谢过程的能量。在糖尿病中，葡萄糖不能渗透进入细胞中，它在血液中蓄积，细胞急切需要能量。

1型糖尿病患者用特殊的注射器和药筒来给自己注射胰岛素。也可以通过植入泵连续皮下注射胰岛素。典型地，胰岛素是由猪的胰腺制备的或者是化学合成的。

主治医师一直劝告，服用胰岛素的患者应当自我监测血糖水平。如果知道了血糖水平，患者就能够在随后的注射中调节胰岛素的剂量。由于不同的原因，血糖水平在一天中和在各天中会有起伏，因此，调节都是必要的。尽管这些监测是重要的，但仍有一些已进行的研究表明，至少每日一次进行检测的部分患者会随着年龄的增大而减少。发生这种下降主要是由于当前使用的监测方法与侵入性地从手指中吸取血样有关。很多患者认为，从手指中吸取血样是比注射胰岛素更为痛苦的过程。

测定血糖水平的方法和设备是已知的：[19-24]。

具体实施它的建议的方法和设备可以通过用热效应(生热)的量热法和局部组织代谢率测定来确定血糖水平。在[2，8，9]的工作中表明了组织细胞的糖吸收率和血液水平之间存在的功能关系。

下面的方法：直接测热法和间接测热法是生理测热的已知方法[16]。

直接测热的方法关注的是使用用于活体对象的测热室立即测定辐射热的总量。

间接测热的方法则是以用呼吸室和不同的系统计算的呼吸气体交换的力学为基础，以间接的方法确定辐射热的总量。间接测热法的两种可能的改变是可以区别的：一种是完全的气体分析法(计算吸入的O₂和呼出的CO₂)，一种是不完全的气体分析法(计算吸入的O₂)。

化学本质和可完成的结果最接近于所要求目的的是用在[26]中描述的整个身体测热的测定的人体基础代谢率的方法(一种直接测热法)。(Determination of the basal metabolic rate of humans witha whole body calorimeter。US4,386,604)。通过改变空气温度和从整个身体的表面蒸发的总水量，确定总的整个身体的热辐射并计算基础代谢率。

另一个化学本质和可完成的结果最接近于所要求目的的是一种在[25]中描述的测定方法(Whole body calorimeter.，US5,040,541)。

包括其实施方案的所述方法的主要缺点在于，需要累赘的、固定的和昂贵的整个身体的测热室。此外，直接测热法的特征在于精确度较低。

发明内容

本发明的目的在于增强测量的精确度。

达到所设定的目标，包括测定局部组织代谢的热效应和确定血糖水平。确定热效应的值，包括在非知觉性出汗期间测定从皮肤表面蒸发的水的总量和测定环境温度。

附图简述：