DE102008011013A1 - Method and device for complex metabolic analysis - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur nichtinvasiven Untersuchung von Steuer- und Regelungsprozessen im menschlichen, im tierischen und im pflanzlichen Stoffwechsel, um aus fesrameter Rückschlüsse auf spezifische Erkrankungen ziehen zu können. Im Besonderen findet das Verfahren Anwendung bei präventiven Untersuchungen zur Krebsfrüherkennung, aber auch begleitend zur Behandlung von Krebserkrankungen bei allen entzündlichen, bei Stoffwechsel- und Immunerkrankungen, zur Bestimmung des Bedarfs an antioxidativen Schutzstoffen, zur Behandlungskontrolle der einzelnen Krankheitsbilder, zur Routineuntersuchung bei Berufsgruppen mit besonderer physischer und psychischer Belastung. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß aus dem nativen Fluoreszenzspektrum im Wellenlängenbereich von 287 nm bis 600 nm stoffwechselrelevante biologisch aktive Substanzen, die eine Autofluoreszenz besitzen, ausgewählt werden und in biochemischen bzw. biophysikalischen Modellen miteinander verknüpft werden, um Steuer- und Regelungsprozesse bei Mensch und Tier bzw. in Pflanzen zu beschreiben. Die Fluoreszenzspektren werden über eine optische Meßstrecke erfaßt, bestehend aus einer Lichtquelle (1), einem Lichtleitkabel (2) zur Zuführung des Anregungslichtes zum Meßort, einem Lichtleitkabel (2) zur Ableitung des Fluoreszenzlichtes zum Spektrometer (5) und einem Auswerterechner (8). Aussagen zum Mangel an und ...The invention relates to a method and a device for the noninvasive examination of control and regulatory processes in human, animal and plant metabolism in order to draw conclusions about specific diseases from fesrameter. In particular, the method is used in preventive screening for cancer detection, but also concomitantly for the treatment of cancer in all inflammatory, metabolic and immune diseases, to determine the need for antioxidant protective agents, to control the treatment of individual diseases, for routine examination in occupational groups with particular physical and mental stress. According to the invention the object is achieved in that from the native fluorescence spectrum in the wavelength range from 287 nm to 600 nm metabolic biologically active substances that have an autofluorescence, are selected and linked together in biochemical or biophysical models to control and regulatory processes in humans and animal or in plants. The fluorescence spectra are detected via an optical measuring path, consisting of a light source (1), a light guide cable (2) for supplying the excitation light to the measuring location, a light guide cable (2) for deriving the fluorescent light to the spectrometer (5) and an evaluation computer (8). Statements about the lack of and ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur nichtinvasiven oder invasiven Messung von Steuer- und Regelungsprozessen des pflanzlichen, des tierischen oder menschlichen Stoffwechsels zur Kontrolle von Störungen sowie zur Bestimmung von physikalischen oder chemischen Einflussfaktoren auf die Reaktionsbedingungen, um aus den Veränderungen einzelner Stoffwechselparameter Rückschlüsse auf spezifische Erkrankungen ziehen zu können.The The invention relates to a method and a device for noninvasive or invasive measurement of control and regulatory processes of the plant, of animal or human metabolism for the control of Disturbances as well as for the determination of physical or chemical factors influencing the reaction conditions to from the Changes in individual metabolic parameters conclusions to be able to draw on specific diseases.

Das Verfahren findet Anwendung bei präventiven Untersuchungen zur Krebsfrüherkennung oder Krebsnachsorge, bei allen entzündlichen Erkrankungen, bei Schädigungen der Immunregulation, bei Stoffwechselerkrankungen, bei Syndromen wie chronische Müdigkeit oder Multiple Chemische Sensitivität, bei Allergien, bei Autoimmunerkrankungen, Hautkrankheiten, bei neurologisch-psychischen Erkrankungen, Erkrankungen durch Viren, Bakterien oder Pilze u. v. a. und der Bestimmung des individuellen spezifischen quantitativen und qualitativen Antioxidantienbedarfs, der Therapiekontrolle der einzelnen Krankheitsbilder sowie der Routineuntersuchung bei Berufsgruppen mit besonderer physischer und psychischer Belastung.The Method is used in preventive examinations for cancer screening or cancer follow-up, for all inflammatory Diseases, damage to the immune regulation, metabolic diseases, in syndromes such as chronic fatigue or multiple chemical Sensitivity, allergies, autoimmune diseases, Skin diseases, neurological disorders, illnesses by viruses, bacteria or fungi u. v. a. and the provision of the individual specific quantitative and qualitative antioxidant needs, the therapy control of the individual clinical pictures as well as the routine examination with Occupational groups with special physical and mental stress.

Stand der TechnikState of the art

Fluoreszenzspektrometrische Untersuchungen sind seit einigen Jahren als hochgenaue und sehr spezifische Verfahren in der biologischen Grundlagenforschung zu Transportprozessen durch biologische Membranen und biomedizinische Untersuchungen als diagnostisches Hilfsmittel bekannt und befinden sich z. Zt. in einer stetigen progressiven Entwicklungsphase. Die Grundlage der Meßverfahren ist die Kenntnis der Eigenschaften künstlicher Fluorophore bzw. die Kenntnis der Excitations- und Emissionswellenlänge von Autofluorophoren.Fluoreszenzspektrometrische Investigations have been highly accurate for a few years now specific procedures in basic biological research Transport processes through biological membranes and biomedical Investigations known as diagnostic tool and are z. Currently in a steady progressive development phase. The The basis of the measuring methods is the knowledge of the properties artificial fluorophores or the knowledge of the excitation and emission wavelength of autofluorophores.

Eine Vielzahl von stoffwechselrelevanten Parametern wie Tryptophan, Adenosin triphosphat (ATP), Guanosin triphosphat (GTP), Nicotinamid adenin dinucleotid phosphat (NADP), Nicotinamid adenin dinucleotid reduziert (NADH), Kynurenin, Flavin adenin dinucleotid (FAD) und Thromboxan besitzen eine sogenannte Autofluoreszenz.A Variety of metabolic parameters such as tryptophan, adenosine triphosphate (ATP), guanosine triphosphate (GTP), nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP), nicotinamide adenine dinucleotide reduced (NADH), kynurenine, flavin adenine dinucleotide (FAD) and thromboxane have a so-called autofluorescence.

Die Bestimmung dieser Autofluoreszenzen besitzt den Vorteil, daß dem Stoffwechsel keine unphysiologischen Substanzen zugeführt werden müssen. So wird im Patent, DE 35 42 167 A1 , die Änderung der Autofluoreszenz von Ascorbinsäure während des Oxidationsprozesses zur Bestimmung der Augenlinsentrübung in einem nichtinvasiven Verfahren genutzt.The determination of these Autofluoreszenzen has the advantage that the metabolism no unphysiological substances must be supplied. So in the patent, DE 35 42 167 A1 , the change in autofluorescence of ascorbic acid used during the oxidation process for the determination of lens opacity in a non-invasive procedure.

Weiterführende Arbeiten nutzen die hohe native Fluoreszenz von NADH zum Nachweis von Melanomen, DE 695 18 915 T2 .Further studies use the high native fluorescence of NADH for the detection of melanoma, DE 695 18 915 T2 ,

Im Patent, DE 32 10 593 A1 , wird in einem invasiven Verfahren mittels Endoskop die Autofluoreszenz des NADH zur Bestimmung des Oxido-Reduktionszustandes von Organen benutzt.In the patent, DE 32 10 593 A1 , the autofluorescence of NADH is used in an invasive procedure by endoscope to determine the oxido-reduction state of organs.

Im Patent, DE 19 53 51 14 A1 , wird die unterschiedliche Autofluoreszenz biologischen Gewebes im Emissionsbereich von 520–600 nm zur Diagnose von krebsbefallenem Gewebe verwendet, wobei auf keine spezielle biologisch relevante Substanz Bezug genommen wird. Auch bei diesem Verfahren muß die Meßvorrichtung mittels eines Endoskops invasiv an den Messort gebracht werden.In the patent, DE 19 53 51 14 A1 , the different autofluorescence of biological tissue in the 520-600 nm emission range is used to diagnose cancerous tissue, with no specific biologically relevant substance being referred to. Also in this method, the measuring device must be brought by means of an endoscope invasive to the measuring site.

Nach umfangreichen Experimenten wurde in den Patenten, US 59 83 125 , US 57 69 081 , US 53 69 496 , US 60 91 985 , US 60 80 584 , US 63 46 101 B1 , US 2002/000 23 37 A1 , US 59 43 113 , US 62 05 353 B1 , das fluoreszenzspektrometrische Verhalten biologischer Gewebe und Organe hinsichtlich einer präventiven Krebsdiagnostik beschrieben. Zur Auswertung wurden die Intensitäten einzelner Substanzen wie Tryptophan, NADH und Flavin wie auch die maximale Fluoreszenzintensität im Wellenlängenbereich von 320–580 nm herangezogen. Zusätzlich wurden auch Ergebnisse der Fourieranalyse zur Auswertung herangezogen.After extensive experimentation, the patents US 59 83 125 . US 57 69 081 . US 53 69 496 . US 60 91 985 . US 60 80 584 . US 63 46 101 B1 . US 2002/000 23 37 A1 . US 59 43 113 . US Pat. No. 62 05 353 B1 , described the fluorescence spectrometric behavior of biological tissues and organs with regard to preventive cancer diagnostics. For the evaluation, the intensities of individual substances such as tryptophan, NADH and flavin as well as the maximum fluorescence intensity in the wavelength range of 320-580 nm were used. In addition, results of the Fourier analysis were used for the evaluation.

Bei den Untersuchungen konnte nachteilig festgestellt werden, daß weder die Verwendung der maximalen Fluoreszenzintensität im Wellenlängenbereich von 320 nm–600 nm oder die absoluten Fluorezenzintensitäten relevanter Stoffwechselparameter wie NADH, Tryptophan, FAD und Kynurenin noch das Verhältnis von zwei Substanzen wie NADH und Kynurenin eine eindeutige Trennung zwischen „Gesund” und Krebsbelastung gestattet.at The investigations could be found disadvantageous that neither the use of the maximum fluorescence intensity in the wavelength range of 320 nm-600 nm or the absolute fluorescence intensities relevant metabolic parameters such as NADH, tryptophan, FAD and kynurenine nor the ratio of two substances such as NADH and Kynurenin a clear distinction between "healthy" and Cancer burden allowed.

So ist z. B. ein geringes Verhältnis zwischen den Intensitäten von NADH und Kynurenin nicht nur charakteristisch für eine Krebsbelastung, sondern alle entzündlichen Erkrankungen weisen ein ähnliches Verhältnis auf. Dies ist nicht absonderlich, da viele Krebserkrankungen mit entzündlichen Erscheinungen einhergehen.So is z. B. a low ratio between the intensities from NADH and Kynurenin not only characteristic for one Cancer burden, but all inflammatory diseases have a similar relationship. This is Not peculiar, as many cancers with inflammatory Phenomena go along.

Ein weiterer Nachteil der oben beschriebenen invasiven Methoden ist es, daß durch die Stressbelastung des Messvorganges eine verfälschte Momentaufnahme des Stoffwechsels entsteht und keine Aussagen über Stoffwechselregelungsprozesse möglich sind. Eine solche Aussage kann nur durch eine in kurzen Abständen wiederholbare streßfreie Meßung oder durch zeitlich definierte Messungen vor und nach einer Streßbelastung erfolgen.One Another disadvantage of the above-described invasive methods it, that by the stress load of the measuring process a falsified snapshot of the metabolism arises and no statements about metabolic control processes possible are. Such a statement can only be made by one at short intervals repeatable stress-free measurement or by time defined measurements before and after a stress load respectively.

Aufgabenstellungtask

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Einrichtung vorzuschlagen, die es ermöglichen, Steuer- und Regelungsprozesse des menschlichen und tierischen bzw. auch pflanzlichen Stoffwechsels zu messen, um bei Veränderungen dieser Prozesse Rückschlüsse auf spezifische Krankheitsbilder ziehen zu können. Das Verfahren soll den eigentlichen Messvorgang nichtinvasiv, oder invasiv und schnell wiederholbar machen, um keine Streßbelastung durch den Meßprozeß hervorzurufen.Of the The invention is based on the object, a method and a device to propose that the tax and regulatory processes of the human and animal or vegetable metabolism to measure changes in these processes to be able to draw on specific clinical pictures. The Procedures should be noninvasive, or invasive and quickly repeatable to avoid stress caused by the measuring process.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in den Patentansprüchen offenbarten Merkmale gelöst.According to the invention this object by the disclosed in the patent claims Characteristics solved.

Das Kennzeichnende besteht darin, dass aus dem nativen Fluoreszenzspektrum im Wellenlängenbereich von 287 nm bis 600 nm stoffwechselrelevante biologisch aktive Substanzen, die eine Autofluoreszenz besitzen, ausgewählt werden und in biochemischen bzw. biophysikalischen Modellen miteinander verknüpft werden, um Steuer- und Regelungsprozesse bei Mensch und Tier bzw. in Pflanzen zu beschreiben.The Characteristic is that from the native fluorescence spectrum in the wavelength range from 287 nm to 600 nm metabolically relevant biologically active substances that have autofluorescence, be selected and in biochemical or biophysical Models are linked together to control processes in humans and animals or in plants to describe.

Die Fluoreszenzspektren werden über eine optische Messstrecke erfasst, die aus einer Lichtquelle, einem Lichtleitkabel zur Zuführung des Anregungslichtes zum Messort, einem Lichtleitkabel zur Ableitung des Fluoreszenzlichtes zum Spektrometer und einem Auswerterechner besteht.The Fluorescence spectra are transmitted over an optical measuring path detected, consisting of a light source, a light guide cable for feeding of the excitation light to the measuring location, a light guide cable for the derivation of the fluorescent light to the spectrometer and an evaluation computer consists.

Aussagen zum Mangel an und Bestimmungen des spezifischen Vitalstoffbedarfs, für eine regulierende Einflussnahme werden aus den nichtinvasiven Messwerten über die Feststellung der Abweichungen von Statusaussagen zum optimalen Gesundheits-Status ermittelt. Dabei werden die Abweichungswerte entsprechend der Bedeutung der Vitalstoffe für diese Abweichungen gewichtet. Die gewichteten Mittelwerte erlauben schließlich durch Einsetzen in Ausgleichspolynome dritter Ordnung die Berechnung der Dosiereinheiten für die fehlenden Vitalstoffe.statement to the lack of and determinations of the specific vital substance requirement, for a regulating influence are from the non-invasive Measurements about the determination of deviations from status statements determined to optimal health status. Thereby the deviation values become according to the importance of the vital substances for these deviations weighted. The weighted averages finally allow by substituting in third order equalization polynomials the calculation the dosing units for the missing vital substances.

Die zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagene Einrichtung besteht aus einer Lichtquelle, vorzugsweise einem Laser oder Xenon-Blitzlampe, einem optischem Filter, Miniaturspektrometer und verbindende Lichtleitkabeln zwischen der Lichtquelle mit Messsonde am Messort und einer Auswerteeinheit.The proposed device for carrying out the method consists of a light source, preferably a laser or xenon flash lamp, a optical filter, miniature spectrometer and connecting optical cables between the light source with measuring probe at the measuring location and an evaluation unit.

Die Vorteile der Erfindung liegen in der nichtinvasiven Messung der Fluoreszenzspektren und der dadurch garantierten Stressfreiheit. Infolge dieses Messvorganges können in sehr kurzen zeitlichen Abständen Wiederholungsmessungen erfolgen und somit Regulationsvorgänge im Stoffwechsel erkannt werden. Durch Veränderungen dieser Regulationsprozesse unter definierten Stressbedingungen können Rückschlüsse auf krankhafte Veränderungen des Organismus gezogen werden.The Advantages of the invention lie in the non-invasive measurement of Fluorescence spectra and guaranteed freedom from stress. As a result of this measurement process can be in very short temporal Repeated measurements take place and thus regulatory processes be recognized in the metabolism. By changing this Regulation processes under defined stress conditions can Conclusions about pathological changes of the Be pulled organism.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:The Invention will become apparent from an embodiment explained in more detail. Show it:

1: Blockschaltbild der Messstrecke zur Messwerterfassung 1 : Block diagram of the measuring section for measured value acquisition

2: Beispiele nativer Fluoreszenzspektren 2 : Examples of native fluorescence spectra

3: Ergebnisdarstellung eines einfachen biochemischen Modells als Selektionstufe 3 : Presentation of a simple biochemical model as a selection step

4; Ergebnis der Separation von Krebserkrankungen und entzündlichen Erkrankungen 4 ; Result of the separation of cancers and inflammatory diseases

5: Selektion unter Verwendung der Emissionswellenlängen 509 nm und 495 nm 5 : Selection Using the Emission Wavelengths 509 nm and 495 nm

6: Beispiel zur Ermittlung der Abweichungen der Statusaussagen zum optimalen Gesundheits-Status 6 : Example for determining the deviations of the status statements to the optimal health status

7: Beispiel zur Ermittlung des gewichteten Mittelwertes für jede zu empfehlende Substanz durch Multiplikation 7 : Example for the determination of the weighted average for each substance to be recommended by multiplication

8: Beispiel der Berechnung der Dosierung über ein Ausgleichspolynom 3. Ordnung für Mangan 8th : Example of the calculation of the dosage via a compensation polynomial 3 , Okay for manganese

Gemäß dem Blockschaltbild der Messstrecke nach 1 wird über eine Glasfasersonde 3 von einer Lichtquelle 1 Anregungslicht lokal in die Hautoberfläche 6 eingestrahlt. Ein optisches Filter 4 (Bandpass- und Sperrfilter), das mittels Lichtleitkabel 2 mit einem Miniaturspektrometer 5 verbunden ist, begrenzt das Anregungslicht auf den UV-Bereich. Damit wird sichergestellt, dass das zu messende Fluoreszenzsignal nicht mit dem Anregungslicht und dem Streulicht der Hautoberfläche überlagert wird. Die Lichtquelle 1 und das zu messende Fluoreszenzsignal repräsentiert angeregte Autofluoreszenz-Komponenten aus dem Interstitium unmittelbar unter der Hautoberfläche. Sowohl die Intensität des Anregungslichtes als auch die Dauer der Bestrahlung liegen deutlich unter den gesetzlichen Höchstgrenzen.According to the block diagram of the measuring section after 1 is via a fiber optic probe 3 from a light source 1 Excitation light locally in the skin surface 6 irradiated. An optical filter 4 (Bandpass and notch filter), by means of fiber optic cable 2 with a miniature spectrometer 5 is connected, limits the excitation light to the UV range. This ensures that the fluorescence signal to be measured is not superimposed with the excitation light and the scattered light of the skin surface. The light source 1 and the fluorescent signal to be measured represents excited autofluorescent components from the interstitium just below the skin surface. Both the intensity of the excitation light and the duration of the irradiation are well below the legal maximum limits.

Ein Miniaturspektrometer 5 ermöglicht die spektrale Trennung der Fluoreszenzkomponenten des Messsignals. Die Bauelemente 1 bis 5 sind in einem Gehäuse zu einer Meßzelle zusammen geschaltet. Das aufgenommene Spektrum stellt ein Screening des aktuellen Gesundheitsstatus des Probanden dar.A miniature spectrometer 5 allows the spectral separation of the fluorescence components of the measurement signal. The components 1 to 5 are ge together in a housing to a measuring cell on. The recorded spectrum represents a screening of the current health status of the subject.

Eine kombinierte Mess- und Auswertesoftware, die auf einen an sich bekannten Computer installiert ist, dient der Erfassung, Auswertung, Interpretation und Visualisierung der Messergebnisse. Im Ergebnis des Screenings entsteht ein Befund mit prozentual aufgeschlüsselten Aussagen zum aktuellen Gesundheitszustand des Probanden.A Combined measurement and evaluation software based on a known Computer is installed, serves the capture, evaluation, interpretation and visualization of the measurement results. As a result of the screening A finding is produced with percentage-based statements to the current state of health of the subject.

Die Bauelemente 1; 2, 3; 4; 5, stellen die erfindungsgemäße Messtrecke und sind in Gehäuse 7 als Messzelle montiert.The components 1 ; 2 . 3 ; 4 ; 5 , Make the measuring section according to the invention and are in housing 7 mounted as a measuring cell.

Die im Rechner gespeicherten Fluoreszenzspektren, die aus den erfassten Wellenlängen im Bereich von 287 nm bis 600 nm und den dazugehörigen Fluoreszenzintensitäten bestehen, werden in einem geeigneten Tabellenformat zur Auswertung vorbereitet.The stored in the computer fluorescence spectra, from the detected Wavelengths in the range of 287 nm to 600 nm and the associated fluorescence intensities exist, are evaluated in a suitable table format prepared.

2 zeigt Beispiele dieser nativen Spektren. 2 shows examples of these native spectra.

Aus diesen Tabellen werden die Wertepaarungen (Wellenlänge und Fluoreszenzintensität) für stoffwechselrelevante, biologisch aktive Substanzen wie ATP, GTP, Tryptophan, Orotsäure, NADP, NADH, FAD usw. ausgewählt. Die Anregungswellenlängen und Emissionswellenlängen dieser Substanzen wurden in umfangreichen Vorversuchen bestimmt. Da unterschiedliche Hautstrukturen und Hautbestandteile die Verwendung der Absolutwerte nicht zulassen, kann nur mit Relativwerten eine weitere Auswertung erfolgen. Es ist also notwendig, Wertepaarungen der relevanten, biologisch aktiven Substanzen zu bestimmen, und in biophysikalischen und biochemischen Modellen zu verknüpfen. Diese Modelle beinhalten Substanzen, die während der Stoffwechselvorgänge miteinander reagieren, ineinander umwandeln und/oder sich gegenseitig in ihrer Konzentration und Reaktionsfähigkeit beeinflussen.Out These tables are the value pairings (wavelength and fluorescence intensity) for metabolically relevant, biologically active substances such as ATP, GTP, tryptophan, orotic acid, NADP, NADH, FAD etc. selected. The excitation wavelengths and Emission wavelengths of these substances were in extensive Preliminary tests determined. Because different skin structures and skin constituents Do not allow the use of absolute values, can only with relative values another evaluation done. It is therefore necessary to make value pairings determine the relevant biologically active substances, and in biophysical and biochemical models. These models include substances that interact with each other during metabolic processes react, interconvert and / or interact with each other Influence concentration and responsiveness.

3 zeigt die Darstellung des Ergebnisses eines einfachen biochemischen Modells, das als erste Selektionsstufe der Diagnostik Verwendung findet, und aus der Verknüpfung von NADH, Kynurenin, FAD, NADP und Thromboxan besteht. Diese Darstellung lässt erkennen, dass selbst die Verwendung von fünf stoffwechselrelevanten Substanzen nicht ausreichend ist, um Krebserkrankungen von entzündlichen Erkrankungen zu trennen. Die erste Selektionsstufe ist nur geeignet „Krank” und „Gesund” zu unterscheiden. 3 shows the representation of the result of a simple biochemical model, which is used as the first selection stage of the diagnosis, and consists of the linkage of NADH, Kynurenin, FAD, NADP and thromboxane. This presentation shows that even the use of five metabolically relevant substances is not sufficient to separate cancers from inflammatory diseases. The first selection level is only suitable for distinguishing "sick" and "healthy".

Im Anschluss werden weitere Selektionsstufen durchlaufen, um entzündliche Erkrankungen von Krebserkrankungen zu differenzieren bzw. auch unter den entzündlichen Erkrankungen eine Differenzierung zu erkennen.in the Connection will undergo further selection stages to become inflammatory Differentiate diseases of cancers or under the inflammatory diseases differentiation detect.

4 zeigt eine Separation zwischen Krebserkrankungen bzw. behandelten Krebserkrankungen und entzündlichen Erkrankungen. 4 shows a separation between cancers or treated cancers and inflammatory diseases.

Parallel zur Auswertung der Spektren durch Selektion der Erkrankungen mittels biophysikalischer und biochemischer Modelle auf der Basis bekannter biologisch aktiver Substanzen, erfolgt eine Auswertung durch selbstlernende Systeme, die nach Unterschieden in den Spektren von gesunden Probanden und Patienten suchen, ohne eine bekannte Wertepaarung (Wellenlänge und Intensität) biologisch aktiver Substanzen zu verwenden.Parallel to evaluate the spectra by selecting the diseases by means of biophysical and biochemical models based on known biological active substances, an evaluation is carried out by self-learning Systems that look for differences in the spectra of healthy volunteers and Search patients without a known value pairing (wavelength and intensity) of biologically active substances.

5 zeigt eine zusätzliche Selektion bei den Wellenlängen 509 nm und 495 nm, wobei die emittierenden Substanzen bisher nicht bekannt sind, die Verwendung dieser Selektion jedoch Erfolg zeigt. Zum Ausgleich der nichtinvasiv gemessenen Störungen von Regulationsbereichen im Stoffwechsel wird der Bedarf an Wirkstoffen (Vitalstoffen) aus den nichtinvasiven Meßwerten (wie in den Ansprüchen 7–10 beschrieben) abgeleitet. 5 shows an additional selection at the wavelengths 509 nm and 495 nm, the emissive substances are not yet known, but the use of this selection shows success. To compensate for the non-invasively measured disorders of regulatory areas in the metabolism of the need for active substances (vital substances) from the non-invasive measurements (as described in the claims 7-10) derived.

Im ersten Schritt werden die Aussagen zum Gesundheitsstatus durch die nichtinvasive Messung als Prozentwerte ermittelt. Davon abgeleitet erfolgt die Berechnung der Abweichungen der aktuellen Prozentwerte zum Optimalwert des Gesundheitsstatus.in the The first step is the statements on health status by the Non-invasive measurement determined as percentages. Derived from it the calculation of the deviations of the current percentages takes place to the optimal value of the health status.

6 Auf der Grundlage der Erfahrungen aus der Anwendung des über mehr als ein Jahrzehnt angewendeten invasiven Verfahrens der Komplexen Serum-Redoxdifferenz-Provokationsanalyse wurde eine weitere Wichtungsmatrix erstellt, bezogen auf die unterschiedlich zu wertende Bedeutung der einzelnen Vitalstoffe im Zusammenhang mit den Statusaussagen. 6 On the basis of the experience gained from the application of the more than a decade invasive method of complex serum redox difference provocation analysis, a further weighting matrix was created, based on the different meanings of the individual vital substances in connection with the status statements.

7 Durch Multiplikation der Abweichungs-Faktoren (nach 6) mit dem für die Statusaussage zutreffenden Faktor aus der Wichtungsmatrix (7) ergibt sich für die verschiedenen Vitalstoffe jeweils der gewichtete Mittelwert (7). 7 By multiplying the deviation factors (after 6 ) with the factor for the status statement from the weighting matrix ( 7 ), the weighted mean value for the various vital substances ( 7 ).

Durch das Verfahren der multivariaten Regression ist unter Bezugnahme auf Aussagen zum Korrekturbedarf der Ergebnisse aus zwei Meßverfahren die bestmögliche mathematische Übereinstimmung herzustellen.By The method of multivariate regression is by reference on statements on the need for correction of the results of two measuring methods the best possible mathematical match manufacture.

Die Regressionsrechnung erlaubt somit eine Korrekturempfehlung als Ableitung aus den Meßergebnissen des Verfahrens der Komplexen Serum-Redoxdifferenz-Provokationsanalyse und den Meßwerten der spezifischen Fluoreszenzintensitäten der nichtinvasiven Methode.The regression calculation thus allows a correction recommendation as a derivation from the measurement results of the method of the complex serum redox difference provocation analysis and the measured values of the specific fluorescence intensities the non-invasive method.

Mittels Regressionsrechnung werden zur Korrektur die Koeffizienten für ein Ausgleichspolynom 3. Ordnung ermittelt.By means of regression calculation, the coefficients for a compensation polynomial are used for correction 3 , Order determined.

Diese Koeffizienten werden für die eingesetzten Wirkstoffe (Vitalstoffe) in 8 wiedergegeben.These coefficients are used for the active ingredients (nutrients) in 8th played.

Durch Einsetzen dieser Polynomkoeffizienten als Werte von X in das Ausgleichspolynom 0,00014 × 14 × x3 – 0,00337 × x2 + 0,03259 × X – 0,10534 = y (y = Dosiereinheiten: z. B. 1,565) ergeben sich die Dosiereinheiten (y) für die verschiedenen Vitalstoffe. Das Berechnungsbeispiel gilt für den Bedarf an Mangan bei Einsatz des gewichteten Mittelwertes von 17,23. (8)By substituting these polynomial coefficients as values of X into the balancing polynomial, 0.00014 × 14 × x 3 - 0.00337 × x 2 + 0.03259 × X - 0.10534 = y (y = dosing units: eg, 1.565) the dosing units (y) for the various vital substances. The calculation example applies to the demand for manganese using the weighted average of 17.23. ( 8th )

Bei der nach 6 nichtinvasiv gemessenen Statusaussage ergibt sich nach 8 somit z. B. ein Bedarf von 1.565 Dosiereinheiten für Mangan!At the after 6 Non-invasively measured status statement results after 8th thus z. For example, there is a need for 1,565 dosage units for manganese!

11
Lichtquelle PX-2 Xenonlampelight source PX-2 xenon lamp
22
Lichtleitkabel zur Ableitung für Anregungslicht und Fluoreszenzsignaloptical cable for the derivation of excitation light and fluorescence signal
33
Messsonde/MesskopfProbe / probe
44
Optisches Filteroptical filter
55
Miniaturspektrometer USB 2000 mit OFVL-Filterminiature spectrometer USB 2000 with OFVL filter
66
Hautoberfläche (Messort)skin surface (Measurement location)
77
Gehäusecasing
88th
Computer ACER Aspire 1310, Windows XP, Office Paket (Excel/Access)computer ACER Aspire 1310, Windows XP, Office suite (Excel / Access)
99
Netzteilpower adapter

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Claims (17)

Verfahren für die komplexe Analyse als nichtinvasive (und/oder invasive) Messung von Steuer- und Regelungsprozessen des pflanzlichen, des tierischen oder menschlichen Stoffwechsels zur Kontrolle von Störungen sowie zur Bestimmung von physikalischen oder chemischen Einflußfaktoren auf die Reaktionsbedingungen, gekennzeichnet dadurch, daß stoffwechselrelevante Substanzen, vorzugsweise, ATP (Adenosin-triphosphat), GTP (Guanosintriphosphat), FAD (Nikotinadenindinukleotid, reduziert), NDAP (Nikotinadenindinukleotidphosphat, oxidiert), Kynurenin, Orotsäure, Thromboxan und Tryptophan, die während der Stoffumsatzvorgänge entstehen, miteinander reagieren, einander umwandeln und/oder sich gegenseitig in ihrer Konzentration und Reaktionsfähigkeit beeinflussen, Wege der stofflichen Umsetzung bestimmend beeinflussen und die eine (endogene) Autofluoreszenz aufweisen, über ihre Fluoreszenzintensität und somit mittelbar in ihrer Konzentration nebeneinander bestimmt werden, nach molekular-biologisch-biochemischen Erfordernissen und Abhängigkeiten in mathematische Beziehung zueinander gesetzt und (mit indikationsbezogenen Störmodellen, die unterschiedliche Möglichkeiten der Stoffwechselregulation und Änderung des Stoffwechselzustandes definieren, verglichen werden und durch Zufuhr oder Hemmung spezifischer Substanzen auch gezielt regulatorisch beeinflußt werden.Method for the complex analysis as non-invasive (and / or invasive) measurement of control and regulatory processes of plant, animal or human metabolism for the control of disturbances as well as for the determination of physical or chemical factors influencing the reaction conditions, characterized in that metabolically relevant substances, preferably, ATP (adenosine triphosphate), GTP (guanosine triphosphate), FAD (nicotinic adenine dinucleotide, reduced), NDAP (nicotinic adenine dinucleotide phosphate, oxidized), kynurenine, orotic acid, thromboxane and tryptophan, the during the metabolic processes arise with each other react, transform each other and / or each other in theirs Concentration and responsiveness affect ways influence the material implementation decisively and the one (endogenous) Autofluorescence, about their fluorescence intensity and thus determined indirectly in their concentration next to each other be, according to molecular biological and biochemical requirements and Dependencies set in mathematical relationship to each other and (with indication related glitch models, the different Possibilities of metabolic regulation and change of the metabolic state can be compared and compared Supply or inhibition of specific substances also targeted regulatory to be influenced. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Störmodelle beispielsweise verschiedene berechnete Kombinationen vorzugsweise durch mathematische Verknüpfungen wie Quotienten, Produkte, Summen, Differenzen oder komplexe Formeln aus den Fluoreszenzintensitäten berechnet werden und den unter 1. genannten stoffwechselrelevanten Substanzen in Mengenverhältnissen entsprechen, die bei verschiedenen Stoffwechselstörungen sehr unterschiedlich sind, solchen realen gestörten Stoffwechselzuständen entsprechen und als sogenannte Thermografen dargestellt werden. Diese Thermografen (mindestens 13) erlauben in statistisch gesicherten unterschiedlichen Kombinationen Aussagen zu verschiedenen Regulationsbereichen der Lebensfunktionen von allen Organismen als Statusaussage, darunter vorzugsweise Schutz vor Übersäuerung, Immunabwehr, Stoffumsatzqualität, Bindegewebszustand, Entzündungsprozesse, Trainingszustand, Schutz vor oxidativem Streß, mentale Belastbarkeit, allergische Aktivierung, Schutz vor infektiösen Prozessen, Zellneubildungs- und Zelldegenerationsprozesse sowie die physische und psychische Leistungsfähigkeit und ermöglichen die Feststellung deren Störung.Method according to claim 1, characterized in that that the sturgeon models, for example, different calculated combinations preferably by mathematical links like quotients, products, sums, differences or complex formulas be calculated from the fluorescence intensities and the under 1. metabolically relevant substances in proportions which are very different for various metabolic disorders are different, such real disturbed metabolic states correspond and are represented as so-called thermographers. These thermographers (at least 13) allow in statistically secured different combinations statements about different regulatory areas of the Life functions of all organisms as a status statement, including preferably protection against hyperacidity, immune defense, Metabolic quality, connective tissue condition, inflammatory processes, Training condition, protection from oxidative stress, mental capacity, allergic activation, protection against infectious processes, Cell regeneration and cell degeneration processes as well as the physical and mental capacity and enable the determination of their disorder. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Fluoreszenzintensitäten im Wellenlängenbereich von 287 nm bis 800 nm, vorzugsweise von 340 nm bis 600 nm, für stoffwechselrelevante Substanzen, deren Emissionswellenlängen bekannt sind, vorzugsweise ATP, GTP, FAD, NADH, NADP, Kynurenin, Orotsäure, Thromboxan und Tryptophan, wie unter 1. genannt, gemessen werden.Method according to claims 1 and 2, characterized by that the fluorescence intensities in the wavelength range from 287 nm to 800 nm, preferably from 340 nm to 600 nm, for Metabolically relevant substances whose emission wavelengths are known preferably ATP, GTP, FAD, NADH, NADP, kynurenine, orotic acid, Thromboxane and tryptophan, as mentioned under 1., are measured. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß biologisch aktive Substanzen und Stoffwechsel-Intermediate, als stoffwechselrelevante Substanzen, wie unter 1 genannt, die eine Autofluoreszenz zeigen, im zellulären und interzellulären (interstitiellen) Bereich mit Licht einer Exzitationswellenlänge von 287 nm bis 340 nm, vorzugsweise 340 nm zur Emission angeregt werden.Method according to claims 1 to 3, characterized by that biologically active substances and metabolic intermediates, as metabolically relevant substances, as mentioned under 1, the one Show autofluorescence in the cellular and intercellular (interstitial) region with light of an excitation wavelength from 287 nm to 340 nm, preferably 340 nm excited to emission become. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Messung der Fluoreszenzintensitäten zu einem beliebigen Zeitpunkt und/oder in festgelegten zeitlichen Abständen erfolgt, so daß durch diese Verlaufsmessungen Steuer- und Regelungsprozesse erkannt werden.Method according to claims 1 to 4, characterized by that the measurement of the fluorescence intensities to at any time and / or at specified intervals takes place, so that by these historical measurements control and Control processes are detected. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß zu einem beliebigen Zeitpunkt der Messung definierte physikalische, chemische oder kombinierte Störeinflüsse oder Schädigungseinwirkungen auf künstliche oder natürliche Testobjekte ausgelöst werden, die Fluoreszenzintensitäten vor und nach der Belastung mehrmals gemessen werden und der Einfluß auf die Regulation im Stoffwechsel bestimmt wird.Method according to claims 1 to 5, characterized by that defined the measurement at any time physical, chemical or combined interference or damage effects on artificial or Natural test objects are triggered, the fluorescence intensities be measured several times before and after the load and the influence on the regulation in the metabolism is determined. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Störungen der Regulationsbereiche durch Wirkstoffe vorzugsweise durch alle Vitalstoffe Jod, Selen, Calcium, Kalium, Magnesium, Chrom, Vanadium, Kupfer, Molybdän, L-Methionin, L-Cystein, Coenzym Q10, Quercetin, Cholin, L-Carnitin, d-alpha-Tocopherol, Retinol, Cholecalciferol, Ascorbinsäure, Thiamin, Riboflavin, Niacin, Pantothensäure, Pyridoxin, Inositol, Folsäure, Cobalamin, Biotin, Pangaminsäure, Carotinoide, 3-Epigallocatechin-Gallat, Omega-3-Fettsäuren, Vitamin E, Alphaliponsäure, Glutathion, Zink, Eisen, Taurin, Colamin, Lutein, Lycopin ausgeglichen werden können, indem die Abweichungen jeder Statusaussage zum Idealwert berechnet werden (100% oder 0% je nach Aussagetyp). Wenn sich die Statusaussage dem Idealwert annähert, verringert sich der individuelle Bedarf an spezifischen Wirkstoffen.Method according to claim 6, characterized in that that the disturbances of the regulation areas by Active substances preferably by all vital substances iodine, selenium, calcium, Potassium, magnesium, chromium, vanadium, copper, molybdenum, L-methionine, L-cysteine, coenzyme Q10, quercetin, choline, L-carnitine, d-alpha-tocopherol, Retinol, cholecalciferol, ascorbic acid, thiamine, riboflavin, Niacin, pantothenic acid, pyridoxine, inositol, folic acid, Cobalamin, biotin, pangaminic acid, carotenoids, 3-epigallocatechin gallate, Omega-3 fatty acids, vitamin E, alpha-lipoic acid, Glutathione, zinc, iron, taurine, colamine, lutein, lycopene balanced can be by the deviations of each status statement to the ideal value (100% or 0% depending on the type of statement). When the status statement approaches the ideal value, it decreases the individual need for specific active ingredients. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß der gewichtete Mittelwert aus den Abweichungen der Statusaussagen zum Idealwert den mathematischen Ansatz darstellt, für eine individuelle Aussage zu den für die Korrektur erforderlichen Wirkstoffqualitäten und Quantitäten. Dabei wird der mathematische Zusammenhang zwischen den gesuchten Mengenverhältnissen und den spezifischen Erfordernissen an Wirkstoffen und den gegebenen Abweichungen der Statusaussagen durch eine Korrekturmatrix, bestehend aus 22 Zeilen für je einen Korrektur-Wirkstoff und aus 13 Spalten für 13 Statusaussagen, hergestellt.Method according to Claim 7, characterized in that the weighted mean value from the deviations of the status statements to the ideal value represents the mathematical approach, for an individual statement on the active substance qualities and quantities required for the correction. The mathematical relationship between the desired proportions and the specific Er is calculated Requests for active substances and the given deviations of the status statements by a correction matrix, consisting of 22 lines for each correction drug and 13 columns for 13 status statements produced. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Korrekturmatrix spezielle Koeffizienten ausweist als Wichtungsfaktoren für den Zusammenhang zwischen dem Korrektur-Bedarf und den Statusaussagen.Method according to claim 8, characterized in that that the correction matrix identifies special coefficients as weighting factors for the relationship between the Correction needs and status statements. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, daß durch eine multivariate Regression die bestmögliche Übereinstimmung der Aussagen zum Korrekturbedarf aus zwei unabhängigen Meßverfahren hergestellt wird, insbesondere durch den Bezug auf die Korrekturempfehlung als Ableitung aus der Komplexen Serum-Redoxdifferenz-Provokationsanalyse und der nichtinvasiven Methode durch die Messung der spezifischen Fluoreszenz-Intensitäten.Method according to claim 9, characterized in that that by a multivariate regression the best possible match the statements about the need for correction from two independent ones Measuring method is produced, in particular by reference to the correction recommendation as derivation from the complex serum redox difference provocation analysis and the non-invasive method by measuring the specific Fluorescence intensities. Verfahren nach den Ansprüchen 1–10, gekennzeichnet dadurch, daß zum Zwecke der Anregung das erforderliche monochromatische Licht durch eine Lichtquelle (1), vorzugsweise einen Laser oder durch eine Xenon-Blitzlampe mit optischem Filter (4) erzeugt und über ein Lichtleitkabel (2) sowie eine Messsonde (3) an den Messort des Objektes (6) geleitet wird.Process according to claims 1-10, characterized in that, for the purpose of excitation, the required monochromatic light is emitted by a light source ( 1 ), preferably a laser or by a xenon flash lamp with optical filter ( 4 ) and via a light guide cable ( 2 ) as well as a measuring probe ( 3 ) to the measuring location of the object ( 6 ). Verfahren nach den Ansprüchen 1–7 gekennzeichnet dadurch, daß durch nichtinvasive Messungen von Änderungen der Verhältnisse wesentlicher Stoffwechsel-Parameter (wie unter 1. bzw. 2. beschrieben) Störungen von Funktionen der Organismen ausgesagt oder vorhergesagt werden können, um durch Einsatz vorzugsweise antioxidativer Schutzstoffe, wie unter 7. beschrieben, Schädigungen vorzubeugen.Process according to claims 1-7 characterized in that by non-invasive measurements of changes in the ratios of essential metabolic parameters (as described under 1. or 2.) Disturbance of functions the organisms can be predicated or predicted to by using preferably antioxidant protective substances, such as 7. described to prevent damage. Verfahren nach den Ansprüchen 7–10, gekennzeichnet dadurch, daß die Auswertung in den Rechnerstrukturen mittels neugefundener mathematischer Modelle, voneinander im Stoffwechsel abhängiger Parameter im Stoffwechsel biologischer Regulationssysteme und/oder selbstlernender Systeme erfolgt.Process according to claims 7-10, characterized in that the evaluation in the computer structures using new found mathematical models, from each other in the metabolism dependent parameter in the metabolism of biological regulatory systems and / or self-learning systems. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1–13, gekennzeichnet dadurch, daß sie aus einer Lichtquelle (1), vorzugsweise einem Laser oder Xenon-Blitzlampe mit optischem Filter (4), besteht, daß Lichtquelle (1) über ein Lichtleitkabel (2) mit Meßsonde (3) verbunden ist, daß erforderliche optische Filter (4) vorgesehen sind, die zwischen der Lichtquelle (1) und dem Messort (6) angeordnet sind.Device for carrying out the method according to claims 1-13, characterized in that it consists of a light source ( 1 ), preferably a laser or xenon flash lamp with optical filter ( 4 ), that light source ( 1 ) via a light guide cable ( 2 ) with measuring probe ( 3 ), that required optical filters ( 4 ) provided between the light source ( 1 ) and the measuring location ( 6 ) are arranged. Einrichtung nach den Ansprüchen 11 und 13, gekennzeichnet dadurch, daß optische Filter (4) eine Kombination aus Sperrfilter (mit spezifischer Bedampfung) und Bandpassfilter in einer festgelegten Reihenfolge ohne Zwischenringe darstellen.Device according to claims 11 and 13, characterized in that optical filters ( 4 ) represent a combination of barrier filter (with specific vapor deposition) and bandpass filter in a fixed order without intermediate rings. Einrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, daß ein optischer Sperrfilter mit zweiseitiger Sperrschicht nach Abschleifen der ursprünglich aufgedampften Reflexionsschicht zum Erreichen besserer Transmissionsergebnisse vorgesehen ist.Device according to claim 12, characterized in that that an optical barrier filter with two-sided barrier layer after grinding the originally deposited reflection layer is intended to achieve better transmission results. Einrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 13, gekennzeichnet dadurch, daß zum Zwecke der Auswertung des emittierten Lichtes der Autofluorophore ein Miniaturspektrometer (5) mit einem CCD-Zeilensensor oder mit einem akustooptischen Monochromator und Photomultiplyer und geeigneten Rechnerstrukturen vorgesehen ist.Device according to Claims 11 to 13, characterized in that, for the purpose of evaluating the emitted light of the autofluorophore, a miniature spectrometer ( 5 ) is provided with a CCD line sensor or with an acousto-optical monochromator and photomultiplier and suitable computer structures.
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