DE102006022854B4 - Implantable blood oxygen sensor - Google Patents

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Abstract

Beschrieben wird ein implantierbarer Blutsauerstoffsensor zum Erfassen des Blutsauerstoffes innerhalb eines menschlichen oder tierischen Blutgefässes, mit einem elastischen Mittel, das zumindest abschnittsweise unmittelbar auf einem Außenwandbereich des Blutgefässes applizierbar ist, eine elastische Dehnbarkeit aufweist, so dass das Mittel entsprechend einer blutdruckbedingten Durchmesseränderung des Blutgefässes deformiert wird, und dass am Mittel (3) wenigstens ein Sensor vorgesehen ist mit dem die Sauerstoffsättigung des Blutes im Blutgefäss optisch erfassbar ist.Described is an implantable blood oxygen sensor for detecting the blood oxygen within a human or animal blood vessel, with an elastic means which is at least partially directly applied to an outer wall portion of the blood vessel, an elastic extensibility, so that the means is deformed in accordance with a blood pressure-induced change in diameter of the blood vessel , and that at least one sensor is provided on the means (3) with which the oxygen saturation of the blood in the blood vessel is optically detectable.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf einen implantierbaren Blutsauerstoffsensor zum Erfassen des Blutsauerstoffgehaltes innerhalb der Blutbahn eines menschlichen oder tierischen Blutgefässes.The The invention relates to an implantable blood oxygen sensor for detecting the blood oxygen content within the bloodstream of a human or animal blood vessel.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 27 15 232 A1 geht ein Verfahren sowie ein Gerät zur Gewinnung von Daten über eine Blutsauerstoff-Assoziationskurve hervor, bei dem die Sauerstoffkonzentration im Blut im Wege einer extrakorporalen Blutprobenuntersuchung durchgeführt wird.From the DE 27 15 232 A1 discloses a method and apparatus for obtaining data on a blood oxygen association curve in which the concentration of oxygen in the blood is measured by extracorporeal blood sampling.

In der DE 29 20 038 A1 ist ein Messfühler zum transkutanen Messen der Blutsauerstoff-Konzentration angegeben, der unmittelbar an die Hautoberfläche aufsetzbare Messelektroden vorsieht, vermittels der im Wege einer Potentialmessung längs einer Elektrodenmembran auf die Blutsauerstoffkonzentration geschlossen werden kann.In the DE 29 20 038 A1 a sensor for transcutaneous measurement of the blood oxygen concentration is specified, which provides directly attachable to the skin surface measuring electrodes, by means of which can be closed by means of a potential measurement along an electrode membrane on the blood oxygen concentration.

Zur Bestimmung der Blut-Sauerstoffsättigung haben sich ferner optische Sensoren, die nach dem bekannten Prinzip der Pulsoximetrie arbeiten, als besonders geeignet erwiesen.to Determination of blood oxygen saturation have also optical sensors, according to the known principle the pulse oximetry work, proved to be particularly suitable.

Die Pulsoximetrie ist als ein Verfahren zur Ermittlung der Sauerstoffsättigung mittels Lichtabsorption bei Durchleuchtung der Haut (percutan). Die Messung erfolgt bekanntermaßen mit einem aufsteckbaren Sensor (Clip) an einem leicht zugänglichen Körperteil, vorzugsweise an einem Finger, Zeh oder am Ohrläppchen. Über den Clip wird neben der Sauerstoffsättigung auch der Puls in den kleinsten Blutgefässen (Kapillaren) erfasst. Der Clip weist auf der einen Seite zwei jeweils in einem definierten (Infra-)Rot-Bereich leuchtende Lichtquellen auf, auf der anderen einen für das von den Lichtquellen jeweils ausgesandte Licht sensitiven Fotosensor. Durch die unterschiedlichen Absorptionseigenschaften des mit Sauerstoff gesättigten Hämoglobins (O2Hb) und des nicht mit Sauerstoff gesättigten Hämoglobins (Hb), wird das jeweils durchstrahlende Licht abhängig von der aktuell vorliegenden Sauerstoffsättigung des Hämoglobins vom Blut unterschiedlich stark absorbiert. Der transmittierende Lichtanteil wird mit dem Fotosensor erfasst. Gemessen werden hierbei typischerweise drei Werte, die Absorption des Lichts im 660 nm-Bereich, im 940 nm-Bereich und zur Eichung ohne die Strahlung der Messlichtquellen, die Absorption nur mit Umgebungslicht. Anhand eines Vergleichs der Messergebnisse mit Referenzwerten kann letztlich die Blut-Sauerstoffsättigung, d.h. der prozentuale Anteil des mit Sauerstoff gesättigten Hämoglobins im Blut, ermittelt werden. Übliche Werte liegen beim gesunden Menschen zwischen 96% und 98%.Pulse oximetry is a method of determining oxygen saturation by light absorption on transillumination of the skin (percutaneous). The measurement is carried out, as is known, with an attachable sensor (clip) on an easily accessible body part, preferably on a finger, toe or earlobe. In addition to the oxygen saturation, the pulse in the smallest blood vessels (capillaries) is also recorded via the clip. On one side, the clip has two light sources, each illuminated in a defined (infrared) red area, and on the other, a photosensor sensitive to the light emitted by the light sources. Due to the different absorption properties of oxygen-saturated hemoglobin (O 2 Hb) and non-oxygen-saturated hemoglobin (Hb), the transmitted light is absorbed differently depending on the currently available oxygen saturation of hemoglobin by the blood. The transmitted light component is detected by the photo sensor. Here are typically measured three values, the absorption of light in the 660 nm range, in the 940 nm range and for calibration without the radiation of the measuring light sources, the absorption only with ambient light. Based on a comparison of the measurement results with reference values, the blood oxygen saturation, ie the percentage of oxygenated hemoglobin in the blood, can ultimately be determined. Normal values are between 96% and 98% in healthy people.

Vorstehend, so genannte in vitro durchzuführende Messverfahren eignen sich zur ambulanten und somit kurzfristig durchzuführenden Blutuntersuchung, sind jedoch systembedingt mit dem Nachteil einer Blutentnahme oder dem Tragen bzw. der Applizierung einer extrakorporal anzubringenden Messsonde für den Patienten verbunden.above so-called in vitro to be performed Measuring methods are suitable for outpatient and thus short-term Blood test, however, are systemic with the disadvantage of a Taking blood or carrying or applying an extracorporeal to be mounted probe for connected to the patient.

Der US 6 106 477 A ist ein implantierbarer Blutsauerstoffsensor zum Erfassen des Blutsauerstoffes innerhalb eines Blutgefäßes zu entnehmen, in dem ein optischer Sensor zur Erfassung des Blutsauerstoffes enthalten ist. Die implantierbare Sensorvorrichtung ist hülsenartig aus starrem Material gefertigt, die ein zu untersuchendes Blutgefäss umschließt.Of the US 6 106 477 A an implantable blood oxygen sensor for detecting the blood oxygen is to be taken within a blood vessel, in which an optical sensor for detecting the blood oxygen is included. The implantable sensor device is sleeve-like made of rigid material, which encloses a blood vessel to be examined.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen implantierbaren Blutsauerstoffsensor zum Erfassen der Blutsauerstoffkonzentration innerhalb eines menschlichen oder tierischen Blutgefässes derart anzugeben, dass einerseits eine zuverlässige Konzentrationsbestimmung des Blutsauerstoffs ermöglicht wird, andererseits jedoch ein mit der implantierten Messweise für den Patienten erhöhtes Gefahrenpotential weitgehend ausgeschlossen werden kann.Of the Invention is based on the object, an implantable blood oxygen sensor for detecting the blood oxygen concentration within a human or animal blood vessel specify such that on the one hand a reliable concentration determination the blood oxygen is allowed on the other hand, however, with the implanted measurement method for the patient increased Risk potential can be largely excluded.

Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung insbesondere unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen.The solution the object underlying the invention is specified in claim 1. The concept of the invention advantageously further-forming features Subject of the dependent claims and the description in particular with reference to the embodiments refer to.

Lösungsgemäß weist der implantierbare Blutsauerstoffsensor zum Erfassen des Blutsauerstoffes innerhalb eines menschlichen oder tierischen Blutgefässes ein elastisches Mittel auf, das zumindest abschnittsweise unmittelbar auf einem Außenwandbereich des Blutgefässes applizierbar ist und zudem über eine elastische Dehnbarkeit verfügt, so dass das Mittel entsprechend einer blutdruckbedingten Durchmesseränderung des Blutgefässes deformiert wird. Ferner ist am Mittel wenigstens ein Sensor vorgesehen, mit dem die Sauerstoffsättigung des Blutes im Blutgefäss optisch erfassbar ist.According to the solution the implantable blood oxygen sensor for detecting the blood oxygen within a human or animal blood vessel elastic means, the at least partially directly on an exterior wall area of the blood vessel is applicable and also over has elastic extensibility, such that the agent corresponds to a blood pressure-induced change in diameter of the blood vessel is deformed. Furthermore, at least one sensor is provided on the means, with that the oxygen saturation of the blood in the blood vessel is optically detectable.

In besonders vorteilhafter Weise verfügt das elastische Mittel über eine elastische Dehnbarkeit, die weitgehend der elastischen Dehnbarkeit der Blutgefässwand entspricht oder sogar größer ist, so dass das Blutgefäss weitgehend keinem äußeren mechanischen Zwang ausgesetzt ist, um letztlich auch zu gewährleisten, dass sich in Folge des implantierten Blutsauerstoffsensors möglicherweise auftretende und ungünstig auswirkende physiologische Effekte auf die Blutströmung ausgeschlossen werden können.In a particularly advantageous manner, the elastic means has an elastic extensibility, which corresponds to the elastic extensibility of the blood vessel wall largely or even greater, so that the blood vessel is exposed to no external mechanical constraint, to ultimately ensure that, as a result of the implanted Blood oxygen sensor possibly occurring and unfavorable physiological effects can be excluded on the blood flow.

Zur Bestimmung der Blut-Sauerstoffsättigung im Blut basiert das implantierbare lösungsgemäße Sensorkonzept auf dem bereits vorstehend erläuterten Konzept der Pulsoximetrie.to Determination of blood oxygen saturation In the blood, the implantable solution-based sensor concept based on the already explained above Concept of pulse oximetry.

Im vorliegen Fall wird das Prinzip der Pulsoximetrie allerdings intrakorporal angewendet. Hierzu sind an einem aus lichttransparentem, elastischen, bioverträglichem Material bestehenden ringförmigen Mittel zwei nebeneinander liegende lichtemittierende Dioden (LED's) sowie dazu diametral gegenüberliegend ein Lichtdetektor jeweils nahe oder an der Ringinnenfläche des Mittels angebracht. Eine erste Diode sendet Licht mit Wellenlänge von 660 nm (rot) und eine zweite Diode Licht mit einer Wellenlänge von 940 nm (infrarot) aus und der Lichtdetektor ist für diese Wellenlängen sensitiv. Die von einer Steuereinheit angesteuerten Dioden arbeiten im Pulsbetrieb bei einigen Hundert Hertz, so dass am Lichtdetektor nur jeweils die Intensität des durch das Blutgefäss transmittierten Lichtanteils einer Wellenlänge detektiert wird. Das Lichtdetektorsignal wird anschließend an eine Auswerteinheit übermittelt, die vorzugsweise ebenfalls in dem ringförmigen Mittel integriert ist und dort ausgewertet. Aus dem Verhältnis der variablen Intensitätsanteile für beide Wellenlängen ermittelt die Auswerteeinheit in bekannter Weise die Anteile der zwei Hämoglobin-Fraktionen (O2Hb und Hb), und daraus schließlich die Blut-Sauerstoffsättigung.In the present case, however, the principle of pulse oximetry is applied intracorporeally. For this purpose, two light emitting diodes (LED's) lying next to one another are provided on an annular means consisting of light-transparent, elastic, biocompatible material, as well as diametrically opposite a light detector near or on the ring inner surface of the means. A first diode emits light of 660 nm wavelength (red) and a second diode emits light of 940 nm (infrared) wavelength and the light detector is sensitive to these wavelengths. The diodes controlled by a control unit operate in pulse mode at a few hundred hertz, so that only the intensity of the light component of a wavelength transmitted through the blood vessel is detected at the light detector. The light detector signal is then transmitted to an evaluation unit, which is preferably also integrated in the annular means and evaluated there. From the ratio of the variable intensity components for both wavelengths, the evaluation unit determines in a known manner the proportions of the two hemoglobin fractions (O 2 Hb and Hb), and finally the blood oxygen saturation.

Aus den Messdaten des Sensors zur Erfassung der Blut-Sauerstoffsättigung kann zudem jeweils die Herzfrequenz (Puls) bestimmt werden.Out the measurement data of the blood oxygen saturation sensor In addition, the heart rate (pulse) can be determined in each case.

Mittels des lösungsgemäß ausgebildeten Blutsauerstoffsensors ist eine Langzeituntersuchungsplattform geschaffen, die eine Dauerüberwachung von Patienten erlaubt, insbesondere von kardiovaskulären Risikopatienten, wodurch eine deutliche Verbesserung entsprechender Diagnose- und Therapiemöglichkeiten ermöglicht wird. Im Rahmen von Langzeitüberwachungen bietet der Blutsauerstoffsensor einen erhöhten Lebenskomfort und ein geringeres Risiko der Fehldiagnose aufgrund von Messartefakten. Die patientengerechte Langzeitüberwachung des Vitalparameters der Blutsauerstoffsättigung sowie der Herzfrequenz, die aus den Messdaten gleichfalls abgeleitet werden kann, ist insbesondere bei geplanter Herztransplantation, schwerster Herzinsuffizienz und pulmonaler Hypertonie medizinisch relevant.through the solution according trained blood oxygen sensor is a long-term study platform created that provides continuous monitoring patients, especially cardiovascular risk patients, whereby a clear improvement of appropriate diagnostic and therapeutic options allows becomes. In the context of long-term monitoring The blood oxygen sensor offers increased comfort and a lower Risk of misdiagnosis due to measurement artifacts. The patient-friendly Long-term monitoring the vital parameter of the blood oxygen saturation and the heart rate, which can also be derived from the measured data is, in particular in planned heart transplantation, severe heart failure and pulmonary hypertension medically relevant.

Ein derartiger implantierbarer Blutsauerstoffsensor ist insbesondere dann einfach einsetzbar, wenn ein Patient ohnehin operiert werden müsste, etwa beim Anlegen von Bypässen oder der Implantation von Herzschrittmachern. Bei Patienten, bei denen der Blutsauerstoffsensor nicht bei einer ohnehin geplanten Operation eingesetzt werden kann, könnte dieses an einer leicht zugänglichen Stelle, etwa der Hals- oder der Beinarterie eingesetzt werden.One such implantable blood oxygen sensor is in particular then easy to use if a patient is operated on anyway would have to, about when creating bypasses or the implantation of cardiac pacemakers. In patients, at which the blood oxygen sensor is not at an already planned Operation could be an easy one accessible Place, about the cervical or leg artery to be used.

Zur Verarbeitung der seitens des am elastischen Mittel vorgesehenen Sensors erfassten Messdaten sieht eine bevorzugte Ausführungsform eine gleichfalls implantierbare Auswerteeinheit vor, die mit dem Sensor zur Sensordatenübertragung verbunden ist und zugleich über eine Energiequelle und vorzugsweise über eine zusätzliche Speichereinheit der erfassten Sensordaten verfügt. Je nach Ausgestaltung der Auswerteeinheit, der Energiequelle sowie auch der Speichereinheit können optional die intrakorporal erfassten Sensorwerte telemetrisch mit Hilfe eines extrakorporal vorgesehenen Auslesegerätes abgefragt werden. So bietet es sich beispielsweise an, die Energiequelle als Impedanz auszubilden, die mit einer extrakorporalen Impedanz wechselwirkt und über die einerseits der intrakorporal vorgesehenen Energiequelle kontaktlos Energie zugeführt werden kann und über die andererseits die intrakorporal erfassten Sensordaten direkt nach außen abfragbar sind.to Processing on the part of the elastic means provided Sensors detected measurement data provides a preferred embodiment a likewise implantable evaluation before, with the Sensor for sensor data transmission is connected and at the same time over an energy source, and preferably an additional one Memory unit of the detected sensor data has. Depending on the design of the Evaluation unit, the energy source as well as the storage unit can Optionally telemetric with the intracorporally recorded sensor values Help queried an extracorporeal readout device become. For example, it makes sense to use the energy source as Impedance, which interacts with an extracorporeal impedance and on the on the one hand the intracorporeally provided energy source contactless Energy supplied can be and over the other hand, the intracorporeal recorded sensor data directly outward are queriable.

Wie die weiteren Ausführungen zeigen, sieht eine bevorzugte Ausführungsform als elastisches Mittel, das an der Blutgefässaußenwand appliziert wird und in der Lage ist, den Blutdruck abhängigen Durchmesserschwankungen des Blutgefässes möglichst widerstandsfrei, d.h. ohne nennenswerte Druckausübung auf das Blutgefäss, zu folgen, eine ringförmig ausgebildete Geometrie vor, mit einer dem Blutgefäss zugewandten Ringinnenseite, deren Innendurchmesser im nicht deformierten Zustand in etwa dem Außendurchmesser des Blutgefässes im entspannten Zustand entspricht. Das ringförmig ausgebildete elastische Mittel ist im einfachsten Fall bandförmig ausgebildet und umschliesst das Blutgefäss in einem Teilbereich längs seines vollständigen Umfangsrandes. Selbstverständlich ist das Material, aus dem das elastische Mittel ausgebildet ist, aus biokompatiblem, elastischem Kunststoff gewählt, beispielsweise aus biokompatiblem Silikonmaterial, dessen Materialdicke und Konsistenz in geeigneter Weise zu wählen sind, um die geforderten an die Blutgefässwand angepaßten elastischen Dehnungseigenschaften zu erhalten. Durch die Wahl der Dehnbarkeit kann gewährleistet werden, dass stets ein inniger Kontakt zwischen der Ringinnenseite des Mittels und der Blutgefäßaußenwand erhalten bleibt, was eine wesentliche Bedingung für die Funktionsfähigkeit des optischen Sensors darstellt. Nur so kann das seitens der Leuchtdioden emittierte Licht möglichst verlustfrei in die Blutbahn eingekoppelt und vom Lichtdetektor mit einem annehmbaren Signal-/Rauschverhältnis erfasst und ausgewertet werden.As the other versions show a preferred embodiment as an elastic means, the at the blood vessel outer wall is applied and is capable of blood pressure dependent diameter fluctuations of the blood vessel preferably resistance-free, i. without significant pressure on the blood vessel to follow, a ring-shaped trained geometry before, with a blood vessel facing Ring inside, the inner diameter in the undeformed state in about the outer diameter of the blood vessel in the relaxed state corresponds. The ring-shaped elastic Means is formed in the simplest case band-shaped and encloses the blood vessel in a partial area along its full peripheral edge. Of course is the material of which the elastic means is made selected from biocompatible, elastic plastic, for example from biocompatible Silicone material, its material thickness and consistency in a suitable manner to choose are to the required adapted to the blood vessel wall elastic To obtain elongation properties. By the choice of elasticity can be guaranteed be that always an intimate contact between the ring inside the agent and the blood vessel outer wall is maintained, which is an essential condition for its functioning represents the optical sensor. This is the only way that can be done by the light emitting diodes emitted light as possible lossless coupled into the bloodstream and the light detector with an acceptable signal-to-noise ratio is detected and evaluated become.

Auch ist es möglich, die Blutsauerstoffmessvorrichtung ausschließlich zu Zwecken einer kurzfristigen Sensoraktivierung und gleichzeitigen Sensordatenabfrage auszubilden, ohne das Vorsehen einer implantierbaren Auswerte- und Speichereinheit, sondern lediglich mit einem mit dem elastischen Mittel verbundenen resistivem, kapazitivem oder induktivem Sensor, der mit wenigstens einer Kapazität und/oder Induktivität verbunden ist, die mit Hilfe einer extrakorporal vorgesehenen elektromagnetischen Impedanz aufladbar ist, wobei der Sensor ausschließlich in Gegenwart einer extrakorporal vorgesehenen elektromagnetischen Impedanz aktivierbar ist. Zugleich dient die extrakorporal vorgesehene elektromagnetische Impedanz als Auslesegerät für die am Sensor anfallenden Sensorsignale bzw. Daten, die im Weiteren extrakorporal nach vorheriger entsprechender Kalibrierung mit Blutsauerstoffwerten korreliert werden können.Also Is it possible, the blood oxygen measuring device exclusively for the purpose of a short-term Train sensor activation and simultaneous sensor data interrogation, without the provision of an implantable evaluation and storage unit, but only with one connected to the elastic means resistive, capacitive or inductive sensor provided with at least a capacity and / or inductance connected by means of an extracorporeal electromagnetic impedance is rechargeable, with the sensor exclusively in the presence of an extracorporeal provided electromagnetic impedance is activated. at the same time serves the extracorporeal provided electromagnetic impedance as a reader for the at the sensor resulting sensor signals or data, which in the following Extracorporeal after previous appropriate calibration with blood oxygen values can be correlated.

Mittels der neuartigen implantierbaren Blutsauerstoffmesseinrichtung ist es erstmals möglich, die Konzentration des Blutsauerstoffs über einen langen Zeitraum zu überwachen und gegebenenfalls zu protokollieren, ohne dabei unangenehm für den jeweiligen Patienten in Erscheinung zu treten. Im Gegensatz zu intraarteriell implantierten Sensoren und deren erhöhtem Gefahrenpotential belässt der lösungsgemäß vorgeschlagene implantierbare Blutsauerstoff die Blutbahn innerhalb des Blutgefässes vollkommen unbeschadet. Darüber hinaus kann der lösungsgemäße Blutsauerstoffsensor an einer leicht zugänglichen Stelle am Körper implantiert werden, vorzugsweise während einer ohnehin durchzuführenden Operation.through the novel implantable blood oxygen measuring device is it possible for the first time, the Monitor blood oxygen concentration over a long period of time and, if necessary, log, without being unpleasant for the respective Patients to appear. Unlike intraarterial implanted Sensors and their increased Danger potential remains the solution proposed implantable blood oxygen makes the bloodstream within the blood vessel perfect without prejudice. About that In addition, the solution according to the blood oxygen sensor on an easily accessible Place on the body implanted, preferably during an already performed Surgery.

Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigt:The Invention will be described below without limiting the general inventive concept an embodiment described by way of example with reference to the drawing. It shows:

1 perspektivische Ansicht durch einen um ein Blutgefäss ringförmig ausgebildeten und angeordneten Blutsauerstoffsensor mit zwei Leuchtdioden und einem Lichtdetektor. 1 Perspective view through an annular blood-shaped and arranged around a blood vessel blood oxygen sensor with two light-emitting diodes and a light detector.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche VerwendbarkeitWays to carry out the invention, industrial usability

1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen lösungsgemäßen Blutsauerstoffsensor, der ein Blutgefäss 1 umschliesst, mit einem ringförmigen elastischen Mittel 3, in dem ein optischer Sensor zur Erfassung der Blut-Sauerstoffsättigung integriert ist. 1 shows in perspective a solution according to the invention blood oxygen sensor, a blood vessel 1 encloses, with an annular elastic means 3 in which an optical sensor for detecting the blood oxygen saturation is integrated.

Das ringförmig ausgebildete Mittel 3 besteht aus einem elastischen Material, dessen elastische Dehnbarkeit derart gewählt ist, dass sie gleich oder größer der elastischen Dehnbarkeit des Blutgefässes 1 ist. Auf diese Weise soll sichergestellt werden, dass das eng an der Blutgefässaußenwand 2 anliegende elastische Mittel 3 den durch den im Inneren des Blutgefässes 1 vorherrschenden Blutdruck aufgeprägten Blutgefässdurchmesser nicht oder nicht wesentlich verändert, d.h. die sich durch den inneren Blutdruck ergebende äußere Form des Blutgefässes 1 soll durch das außenwandig aufsitzende elastische Mittel 3 nicht oder nicht wesentlich beeinträchtigt werden. Andererseits gilt es, das elastische Mittel 3 in Form und nach entsprechender Materialwahl so auszubilden, dass eine durch Blutdruckänderung hervorgerufene Blutgefässdurchmesseränderung gleichfalls vom elastischen Mittel 3 mit ausgeführt wird.The ring-shaped means 3 consists of an elastic material whose elastic extensibility is chosen such that it is equal to or greater than the elastic extensibility of the blood vessel 1 is. In this way, it should be ensured that this is close to the outer wall of the blood vessel 2 fitting elastic means 3 through the inside of the blood vessel 1 prevailing blood pressure impressed blood vessel diameter not or not significantly changed, ie, resulting from the internal blood pressure outer shape of the blood vessel 1 should by the externally seated elastic means 3 not or not materially affected. On the other hand, it is the elastic means 3 in the form and appropriate choice of materials in such a way that caused by blood pressure change blood vessel diameter change also from the elastic means 3 with running.

Das ringförmig elastische Mittel 3 umfasst das Blutgefäss 1 bandförmig und weist eine dem Blutgefäss 1 zugewandte Innenfläche 31 auf. Die Innenfläche 31 des elastischen Mittels 3 liegt bündig an der Außenwand 2 des Blutgefässes 1 auf. Das ringförmig ausgebildete elastische Mittel 3 weist zumindest in jenen Bereichen, in denen Sensoreinheiten vorgesehen sind eine Banddicke auf, die groß genug gewählt ist, um im Inneren des bandförmig ausgebildeten Mittels 3 eine Sensoreinheit zu integrieren, mit der es möglich ist, die Blutsauerstoffkonzentration auf optischem Wege zu erfassen. Eine vollständige Integration der Sensoreinheit innerhalb des aus biokompatiblen Material gefertigten elastischen Mittels 3 hat den Vorteil, dass die Sensoreinheit selbst aus nicht biokompatiblem Materialien gefertigt sein muss, zumal sie vollständig innerhalb des elastischen Mittels 3 gekapselt ist.The annular elastic means 3 includes the blood vessel 1 band-shaped and has a blood vessel 1 facing inner surface 31 on. The inner surface 31 of the elastic agent 3 lies flush with the outer wall 2 of the blood vessel 1 on. The annular elastic means 3 has at least in those areas in which sensor units are provided a band thickness which is large enough to be in the interior of the band-shaped means 3 to integrate a sensor unit, with which it is possible to detect the blood oxygen concentration by optical means. A complete integration of the sensor unit within the made of biocompatible material elastic means 3 has the advantage that the sensor unit itself must be made of non-biocompatible materials, especially since they are completely within the elastic means 3 is encapsulated.

Die optische Sensoreinheit besteht aus einer ersten Diode 11, die Licht mit Wellenlängen von 660 nm aussendet, einer zweiten Diode 12, die Licht mit Wellenlängen von 940 nm aussendet sowie einem den Dioden 11,12 gegenüberliegenden Lichtdetektor 13. Der Detektor und die Dioden sind derart am ringförmigen Mittel 3 angeordnet, dass der Detektor 13 jeweils von den Dioden 11, 12 ausgesandtes und durch das Blutgefäss 1, bzw. durch das im Blutgefäss fließende Blut, transmittierte Licht erfassen kann. Der Lichtdetektor 13 ist mit der Auswerteeinheit 5 verbunden, die ebenfalls im Mittel 3 integriert ist. Die Leuchtdioden 11, 12 sind zudem mit einer Steuereinheit 6 (mit der Auswerteeinheit kombiniert) verbunden und werden von dieser alternierend, d.h. im Pulsbetrieb, mit einer Frequenz von bspw. 400 Hz zur Aussendung von Licht angeregt. Zudem ist eine Energiequelle 7 in dem Mittel integriert.The optical sensor unit consists of a first diode 11 that emits light with wavelengths of 660 nm, a second diode 12 , which emits light with wavelengths of 940 nm and one of the diodes 11 . 12 opposite light detector 13 , The detector and the diodes are so on the annular means 3 arranged that the detector 13 each of the diodes 11 . 12 sent out and through the blood vessel 1 , or by the blood flowing in the blood vessel, transmitted light can detect. The light detector 13 is with the evaluation unit 5 connected, which is also on average 3 is integrated. The light-emitting diodes 11 . 12 are also equipped with a control unit 6 (Combined with the evaluation unit) and are excited by this alternately, ie in the pulse mode, with a frequency of, for example. 400 Hz for emitting light. It is also an energy source 7 integrated in the agent.

Das von den Dioden ausgesandte Licht tritt dabei, wie vorstehend beschrieben, auf seinem Weg durch das Blutgefäss, insbesondere mit dem Hämoglobin im Blut in Wechselwirkung und wird dadurch in seiner Intensität in Abhängigkeit von der Sauerstoffsättigung des Hämoglobins geschwächt und schließlich vom Lichtdetektor 13 erfasst. Das elastische ringförmige Mittel 3 besteht im vorliegenden Fall aus einem für das von den Dioden ausgesandte Licht biokompatiblen, transparenten Elastomer. Die Dioden 11, 12 sowie der Detektor 13 sind im Mittel 3 vollständig eingebettet, so dass weder die Dioden noch der Detektor in unmittelbaren Kontakt zum Blutgefäss treten und daher deren Biokompatibilität unkritisch ist. Wesentlich bei der Materialwahl als auch bei der Zusammenstellung aller Komponenten ist lediglich, dass sowohl die Lichtemission als auch der Lichtnachweis durch das transparente Elastomer nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt werden.As described above, the light emitted by the diodes interacts on its way through the blood vessel, in particular with the hemoglobin in the blood, and as a result it becomes more intense as a function of the oxygen saturation of hemoglobin weakened and finally by the light detector 13 detected. The elastic annular means 3 consists in the present case of a biocompatible, transparent elastomer for the light emitted by the diodes. The diodes 11 . 12 as well as the detector 13 are on average 3 completely embedded, so that neither the diodes nor the detector come into direct contact with the blood vessel and therefore their biocompatibility is not critical. Essential in the choice of material as well as in the compilation of all components is merely that both the light emission and the light detection by the transparent elastomer are not or only slightly affected.

11
Blutgefässblood vessel
22
BlutgefässaußenwandBlood vessel outer wall
33
elastisches Mittelelastic medium
3131
Innenfläche des elastischen MittelsInner surface of the elastic agent
3232
Außenfläche des elastischen MittelsOutside surface of the elastic agent
44
n.nn.n
55
Auswerteeinheitevaluation
66
Speichereinheitstorage unit
77
Energiequelleenergy
11, 1211 12
Lichtemittierende Dioden (LED's)light emitting Diodes (LEDs)
1313
Lichtdetektorlight detector

Claims (17)

Implantierbarer Blutsauerstoffsensor zum Erfassen des Blutsauerstoffes innerhalb eines menschlichen oder tierischen Blutgefässes (1), mit einem elastischen Mittel (3), das zumindest abschnittsweise unmittelbar auf einem Außenwandbereich des Blutgefässes (1) applizierbar ist, eine elastische Dehnbarkeit aufweist, so dass das Mittel (3) entsprechend einer blutdruckbedingten Durchmesseränderung des Blutgefässes (1) deformiert wird, und dass am Mittel (3) wenigstens ein Sensor vorgesehen ist mit dem die Sauerstoffsättigung des Blutes im Blutgefäss (1) optisch erfassbar ist.Implantable blood oxygen sensor for detecting the blood oxygen within a human or animal blood vessel ( 1 ), with an elastic means ( 3 ), which at least partially directly on an outer wall region of the blood vessel ( 1 ) is applicable, has an elastic extensibility, so that the agent ( 3 ) corresponding to a blood pressure-induced change in diameter of the blood vessel ( 1 ) is deformed, and that on the middle ( 3 ) at least one sensor is provided with which the oxygen saturation of the blood in the blood vessel ( 1 ) is optically detectable. Implantierbarer Blutsauerstoffsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor wenigstens eine erste und wenigstens eine zweite lichtemittierende Diode (11, 12) und wenigstens einen Lichtdetektor (13) aufweist.Implantable blood oxygen sensor according to claim 1, characterized in that the at least one sensor at least a first and at least one second light-emitting diode ( 11 . 12 ) and at least one light detector ( 13 ) having. Implantierbarer Blutsauerstoffsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Dioden (11, 12) und der Lichtdetektor (13) am elastischen Mittel (3) derart gegenüberliegend angebracht sind, dass das von den Dioden (11, 12) ausgesandte und jeweils durch das Blutgefäss (1) transmittierte Licht von dem Lichtdetektor (13) erfassbar ist.Implantable blood oxygen sensor according to claim 2, characterized in that the two diodes ( 11 . 12 ) and the light detector ( 13 ) on the elastic means ( 3 ) are mounted opposite one another in such a way that that of the diodes ( 11 . 12 ) and in each case through the blood vessel ( 1 ) transmitted light from the light detector ( 13 ) is detectable. Implantierbarer Blutsauerstoffsensor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit der ersten Diode (11) Licht mit einer ersten Wellenlänge, vorzugsweise 660 nm, mit der zweiten Diode (12) Licht mit einer zweiten Wellenlänge, vorzugsweise 990 nm, im Pulsbetrieb emittierbar ist, und dass der Lichtdetektor (13) für die erste und zweite Wellenlänge sensitiv ist.Implantable blood oxygen sensor according to claim 2 or 3, characterized in that with the first diode ( 11 ) Light having a first wavelength, preferably 660 nm, with the second diode ( 12 ) Light with a second wavelength, preferably 990 nm, can be emitted in pulsed mode, and in that the light detector ( 13 ) is sensitive to the first and second wavelengths. Implantierbarer Blutsauerstoffsensor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Lichtdetektor (13) die Intensität des durch das Blutgefäss (1) transmittierten Lichts der zwei Dioden (11, 12) detektierbar ist.Implantable blood oxygen sensor according to one of claims 2 to 4, characterized in that with the light detector ( 13 ) the intensity of the blood vessel ( 1 ) transmitted light of the two diodes ( 11 . 12 ) is detectable. Implantierbarer Blutsauerstoffsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine implantierbare Auswerteeinheit (5) zumindest mit dem Sensor verbunden ist, die über eine Energiequelle (7) und/oder eine Speichereinheit (6) für die Sensordaten verfügt.Implantable blood oxygen sensor according to one of claims 1 to 5, characterized in that an implantable evaluation unit ( 5 ) is connected at least to the sensor, which via an energy source ( 7 ) and / or a storage unit ( 6 ) for the sensor data. Implantierbarer Blutsauerstoffsensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor mit der implantierbaren Auswerteeinheit (5) sowie der oder einer weiteren Energiequelle (7) verbunden ist oder in Wechselwirkung tritt.Implantable blood oxygen sensor according to claim 6, characterized in that the at least one sensor with the implantable evaluation unit ( 5 ) and the or another source of energy ( 7 ) or interacts. Implantierbarer Blutsauerstoffsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Dehnbarkeit des elastischen Mittels (3) weitgehend jener des Blutgefässes (1), d.h. der elastischen Dehnbarkeit der Blutgefässwand, entspricht oder größer ist als die des Blutgefässes (1).Implantable blood oxygen sensor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the elastic extensibility of the elastic means ( 3 ) largely that of the blood vessel ( 1 ), ie the elastic extensibility of the blood vessel wall, is equal to or greater than that of the blood vessel ( 1 ). Implantierbarer Blutsauerstoffsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Sensor eine Energiequelle (7) in Form wenigstens einer Kapazität und/oder einer Induktivität verbunden ist, die mittels einer extrakorporal vorgesehenen elektromagnetischen Impedanz aufladbar ist.Implantable blood oxygen sensor according to one of claims 1 to 8, characterized in that with the sensor, an energy source ( 7 ) is connected in the form of at least one capacitance and / or an inductance, which is chargeable by means of an extracorporeal electromagnetic impedance. Implantierbarer Blutsauerstoffsensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass über die extrakorporal vorgesehene elektromagnetische Impedanz eine Sensorsignalauslesung erfolgt.Implantable blood oxygen sensor according to claim 9, characterized in that over the extracorporeal electromagnetic impedance provided a sensor signal readout he follows. Implantierbarer Blutsauerstoffsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Mittel ringförmig ausgebildet ist, mit einer dem Blutgefäss (1) zugewandten Ringinnenseite (31), deren Innendruchmesser im nicht deformierten Zustand in etwa dem Außendurchmesser des Blutgefässes (1) im entspannten Zustand entspricht.Implantable blood oxygen sensor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the elastic means is annular, with a blood vessel ( 1 ) facing ring inside ( 31 ), whose inner diameter in the non-deformed state is approximately the outer diameter of the blood vessel ( 1 ) in the relaxed state corresponds. Implantierbarer Blutsauerstoffsensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige, elastische Mittel (3) wenigstens eine längs des Ringumfangs befindliche Trennstelle mit zwei sich gegenüberliegenden Ringendstücken aufweist, und dass beide Ringendstücke über einen Fügemechanismus oder mittels eines Fügemittels verbindbar sind.Implantable blood oxygen sensor according to claim 11, characterized in that the annular, elastic means ( 3 ) At least one separation along the ring circumference with has two opposite Ringendstücken, and that both Ringendstücke are connectable via a joining mechanism or by means of a joining means. Implantierbarer Blutsauerstoffsensor nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige, elastische Mittel (3) bandförmig ausgebildet ist, mit einer dem Blutgefäss (1) zugewandten Innenfläche und einer dem Blutgefäss (1) abgewandten Außenfläche.Implantable blood oxygen sensor according to claim 11 or 12, characterized in that the annular, elastic means ( 3 ) is formed band-shaped, with a the blood vessel ( 1 ) facing inner surface and a blood vessel ( 1 ) facing away from the outside surface. Implantierbarer Blutsauerstoffsensor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Mittel (3) aus bioverträglichem für die Lichtwellenlänge der lichtemittierenden Dioden transparenten Material, vorzugsweise Silikonmaterial besteht.Implantable blood oxygen sensor according to claim 8 or 9, characterized in that the elastic means ( 3 ) consists of biocompatible material transparent to the light wavelength of the light-emitting diodes, preferably silicone material. Implantierbarer Blutsauerstoffsensor nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei lichtemittierenden Dioden sowie der wenigstens eine Lichtdetektor vollständig von dem bioverträglichem Material umschlossen sind.Implantable blood oxygen sensor after a the claims 11 to 14, characterized in that the at least two light-emitting Diodes and the at least one light detector completely from the biocompatible Material are enclosed. Implantierbarer Blutsauerstoffsensor nach einem der Ansprüche 6 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (5) eine Telemetrieeinheit aufweist, über die die Sensordaten drahtungebunden mit einem extrakorporalen Auslesegerät auslesbar sind.Implantable blood oxygen sensor according to one of claims 6 to 15, characterized in that the evaluation unit ( 5 ) has a telemetry unit, via which the sensor data are wirelessly readable with an extracorporeal readout device. Implantierbarer Blutsauerstoffsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Mittel (3) derart ausgebildet ist und an dem Außenwandbereich (2) des Blutgefässes anbringbar ist, so dass die natürliche blutdruckbedingte Dehnung und Verengung des Blutgefässes (1) durch das elastische Mittel (3) nicht oder weitgehend nicht beeinträchtigt wird.Implantable blood oxygen sensor according to one of claims 1 to 16, characterized in that the elastic means ( 3 ) is formed in such a way and on the outer wall area ( 2 ) of the blood vessel is attachable, so that the natural blood pressure-induced stretching and narrowing of the blood vessel ( 1 ) by the elastic means ( 3 ) is not or is not largely affected.
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