DE102010014592A1

DE102010014592A1 - Messeinrichtung zur Erhebung von Messsignalen aus vitalem Gewebe

Info

Publication number: DE102010014592A1
Application number: DE102010014592A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Mbr Optical Systems & Co KG GmbH; MBR OPTICAL SYSTEMS GmbH and CO KG
Current assignee: KA Schmersal GmbH and Co KG
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2011-10-13
Also published as: WO2011124397A1; EP2556367A1; JP2013540256A; US20130144138A1; CN103109177A

Abstract

Messeinrichtung mit einer Lichtquelleneinrichtung, einer Spektrometereinrichtung und einer Messkopfstruktur, wobei die Messkopfstruktur mit der Lichtquelleneinrichtung über einen ersten Lichtleiter und einen zweiten Lichtleiter sowie mit der Spektrometereinrichtung über einen dritten Lichtleiter gekoppelt ist, wobei diese Lichtleiter in eine durch die Messkopfstruktur bereitgestellte Aufsatzfläche münden, und wobei die Mündungspositionen der Lichtleiter derart aufeinander abgestimmt sind, dass sich die Abstände der Mündungspositionen der ersten und zweiten Lichtleiter von der Mündungsposition des dritten Lichtleiter unterscheiden. Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Messeinrichtung zu schaffen die sich durch eine hohe Unempfindlichkeit gegenüber Störeinflüssen auszeichnet die aufgrund ungleichmäßiger Streuwirkung von Zellstrukturen bei vitalen Gewebesystemen präsent sind.

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Messeinrichtung zur Erhebung von Messsignalen aus vitalem Gewebe, insbesondere zur Ermittlung der Stoffzusammensetzung von Körperflüssigkeiten sowie auch von ggf. nur temporär gefäßgebundenen Substanzen.
Es sind mobile Spektrometer bekannt, durch welche eine Analyse von temporär gefäßgebundenen Substanzen bewerkstelligt werden kann, indem diese Spektrometer an einen entsprechenden Gewebebereich eines zu untersuchenden Lebewesens angesetzt und über dieses mobile Spektrometer das Spektrum von aus dem Gewebe austretendem Remissionslicht aufgezeichnet wird. Anhand des so aufgezeichneten Spektrums können verschiedenste in dem untersuchten Gewebebereich vorhandene Substanzen erkannt werden. Diese Spektrometer können als klassische Spektrometer aufgebaut sein, bei welchen eine Zerlegung des einfallenden Lichtes durch optische Mittel bewerkstelligt wird und die Intensität des zerlegten Lichtes unter Zuordnung zur Wellenlänge gemessen wird. Zur Vermeidung von beweglichen Teilen können die Spektrometer so gestaltet sein, dass das nach seiner Wellenlänge zerlegte Licht auf ein CCD-Array aufgeleitet und durch dieses analysiert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen, durch welche im Wege einer spektrometrischen Messung Messwerte generiert werden können, die sich durch eine besonders hohe Aussagekräftigkeit auszeichnen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Messeinrichtung mit einer Lichtquelleneinrichtung, einer Spektrometereinrichtung und einer Messkopfstruktur, wobei die Messkopfstruktur mit der Lichtquelleneinrichtung über einen ersten Lichtleiter und einen zweiten Lichtleiter sowie mit der Spektrometereinrichtung über einen dritten Lichtleiter gekoppelt ist, wobei diese Lichtleiter in eine durch die Messkopfstruktur bereitgestellte Aufsatzfläche münden, und wobei die Mündungspositionen der Lichtleiter derart aufeinander abgestimmt sind, dass sich die Abstände der Mündungspositionen der ersten und zweiten Lichtleiter von der Mündungsposition des dritten Lichtleiter unterscheiden.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Messeinrichtung zu schaffen die sich durch eine hohe Unempfindlichkeit gegenüber Störeinflüssen auszeichnet die aufgrund ungleichmäßiger Streuwirkung von Zellstrukturen bei vitalen Gewebesystemen präsent sind.
Vorzugsweise ist die Messkopfstruktur derart gestaltet, dass die Lichtleiter im wesentlichen senkrecht von hinten in die Aufsatzfläche münden.
Der Abstand der Mündungsposition des ersten Lichtleiters von der Mündungsposition des dritten Lichtleiters ist vorzugsweise größer als der Abstand der Mündungsposition des zweiten Lichtleiters von der Mündungsposition des dritten Lichtleiters.
Der Abstand der Mündungsposition des ersten Lichtleiters von der Mündungsposition des dritten Lichtleiters entspricht vorzugsweise dem Abstand der Mündungsposition des ersten Lichtleiters zur Mündungsposition des zweiten Lichtleiters.
Die Messkopfstruktur kann so gestaltet sein, dass die Mündungspositionen der Lichtleiter die Eckpunkte eines Dreiecks darstellen, wobei ein zwischen den auf die Mündungsposition des dritten Lichtleiters zulaufenden Schenkeln definierter Innenwinkel im Beriech von 79°–94°, vorzugsweise bei 89° liegt.
Eine für Messungen an vitalem Humangewebe besonders vorteilhafte Gestaltung der Messkopfstruktur ist derart getroffen, dass der Abstand der Mündungsposition des ersten Lichtleiters von der Mündungsposition des dritten Lichtleiters 3.6 mm beträgt. Der Abstand der Mündungsposition des zweiten Lichtleiters von der Mündungsposition des dritten Lichtleiters beträgt hierbei vorzugsweise 2,3 mm.
Die Lichtquelleneinrichtung ist gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung derart gestaltet, dass diese zwei separate LED-Lichtquellen umfasst die jeweils einem der Lichtleiter zugeordnet sind. Die Lichtleiter sind vorzugsweise als eisenfreie Multifilamente ausgeführt.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine Skizze zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen mobilen Messeinrichtung.
1 zeigt eine mobile Messeinrichtung mit einer Lichtquelleneinrichtung Q1, Q2, einer Spektrometereinrichtung 1 und einer Messkopfstruktur 2, wobei die Messkopfstruktur 2 mit der Lichtquelleneinrichtung Q1, Q2 über einen ersten Lichtleiter L1 und einen zweiten Lichtleiter L2 sowie mit der Spektrometereinrichtung 1 über einen dritten Lichtleiter L3 gekoppelt ist, wobei diese Lichtleiter 1, L2, L3 in eine durch die Messkopfstruktur 2 bereitgestellte Aufsatzfläche A münden, und wobei die Mündungspositionen der Lichtleiter L1, L2, L3 derart aufeinander abgestimmt sind, dass sich die Abstände der Mündungspositionen der ersten und zweiten Lichtleiter L1, l2, von der Mündungsposition des dritten Lichtleiter L3 signifikant, vorzugsweise um wenigstens 0,4 mm unterscheiden.
Die Lichtleiter L1, L2 und L3 sind derart in die Messkopfstruktur 2 eingebunden, dass diese im wesentlichen senkrecht von hinten in die Aufsatzfläche A münden. Die Aufsatzfläche A oder auch die Mündungsfenster der Lichtleiter L1, L2, L3 können mit einer Versigelung oder dünnen Fensterstruktur versehen sein, so dass die Lichtleiter zwar optisch zugänglich, jedoch nicht mechanisch geschützt sind.
Der Abstand der Mündungsposition des ersten Lichtleiters L1 von der Mündungsposition des dritten Lichtleiters L3 ist größer als der Abstand der Mündungsposition des zweiten Lichtleiters L2 von der Mündungsposition des dritten Lichtleiters L3. Der Abstand der Mündungsposition des ersten Lichtleiters L1 von der Mündungsposition des dritten Lichtleiters L3 entspricht hier in etwa dem Abstand der Mündungsposition des ersten Lichtleiters L1 zur Mündungsposition des zweiten Lichtleiters L2.
Die Mündungspositionen der Lichtleiter L1, L2, L3 bilden hier die Eckpunkte eines Dreiecks wobei ein zwischen den auf die Mündungsposition des dritten Lichtleiters L3 zulaufenden Schenkeln definierter Innenwinkel α im Beriech von 79°–94°, vorzugsweise bei 89° liegt.
Der Abstand der Mündungsposition des ersten Lichtleiters L1 von der Mündungsposition des dritten Lichtleiters L3 beträgt im konkreten Ausführungsbeispiel vorzugsweise 3.6 mm. Der Abstand der Mündungsposition des zweiten Lichtleiters L2 von der Mündungsposition des dritten Lichtleiters L3 beträgt dann vorzugsweise 2,3 mm.
Die Lichtquelleneinrichtung umfasst zwei separate LED-Lichtquellen Q1, Q2 die jeweils einem der Lichtleiter L1, L2 zugeordnet sind. Die Lichtleiter L1, L2 sind als eisenfreie Multifilamente ausgeführt und in eine hier nicht näher dargestellte Ummantelung mit Zugentlastung eingebunden. Die Spektrometereinrichtung umfasst ein CCD-Array 7 durch welches die spektrale Verteilung der Intensität des über den dritten Lichtleiter L3 erfassten Lichtes unter Zuordnung zur Wellenlänge erfasst werden kann.
Die Aufsatzfläche ist vorzugsweise als im wesentlichen kreisrunde oder schwach elliptische Fläche ausgebildet. Die Mündungspositionen der Lichtleiter L1, L2, L3 sind vorzugsweise so festgelegt, dass der Flächenschwerpunkt eines entsprechend durch diese Mündungspositionen definierten Dreick im wesentlichen mit dem Flächenschwerpunkt der Aufsatzfläche übereinkommt.

Claims

Messeinrichtung mit: – einer Lichtquelleneinrichtung, – einer Spektrometereinrichtung, und – einer Messkopfstruktur, – wobei die Messkopfstruktur mit der Lichtquelleneinrichtung über einen ersten Lichtleiter und einen zweiten Lichtleiter sowie mit der Spektrometereinrichtung über einen dritten Lichtleiter gekoppelt ist, – wobei diese Lichtleiter in eine durch die Messkopfstruktur bereitgestellte Aufsatzfläche münden, und – wobei die Mündungspositionen der Lichtleiter derart aufeinander abgestimmt sind, dass sich die Abstände der Mündungspositionen der ersten und zweiten Lichtleiter von der Mündungsposition des dritten Lichtleiter unterscheiden.
Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiter im wesentlichen senkrecht von hinten in die Aufsatzfläche münden.
Messeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Mündungsposition des ersten Lichtleiters von der Mündungsposition des dritten Lichtleiters größer ist als der Abstand der Mündungsposition des zweiten Lichtleiters von der Mündungsposition des dritten Lichtleiters.
Messeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Mündungsposition des ersten Lichtleiters von der Mündungsposition des dritten Lichtleiters dem Abstand der Mündungsposition des ersten Lichtleiters zur Mündungsposition des zweiten Lichtleiters entspricht.
Messeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungspositionen der Lichtleiter die Eckpunkte eines Dreiecks darstellen, und dass ein zwischen den auf die Mündungsposition des dritten Lichtleiters zulaufenden Schenkeln definierter Innenwinkel im Beriech von 79°–94°, vorzugsweise bei 89° liegt.
Messeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Mündungsposition des ersten Lichtleiters von der Mündungsposition des dritten Lichtleiters 3.6 mm beträgt. dass der Abstand der Mündungsposition des zweiten Lichtleiters von der Mündungsposition des dritten Lichtleiters 2,3 mm beträgt.
Messeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelleneinrichtung zwei separate LED-Lichtquellen umfasst die jeweils einem der Lichtleiter zugeordnet sind.
Messeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiter als eisenfreie Multifilamente ausgeführt sind.