DE202023106470U1 - Verwendung einer Anordnung zur Charakterisierung von Körperflüssigkeiten - Google Patents

Abstract

Verwendung einer Anordnung, die zur nicht-invasiven Charakterisierung des Liquor cerebrospinalis vorgesehen ist,• mit einem Sensorkopf,◯ der einen Emitter aufweist, welcher im Gebrauch eine Terahertz-Strahlung aussendet,◯ und der einen dazu komplementären Receiver aufweist, welcher im Gebrauch Reflexionen der Terahertz-Strahlung empfängt,◯ und der dazu bestimmt ist, im Gebrauch dem Schädel eines Patienten in der Art anzuliegen, dass die Terahertz-Strahlung in den Liquor cerebrospinalis einstrahlt,• und mit einer Einrichtung zur Energieversorgung des Sensorkopfes,• und mit einer elektronischen Auswertungsschaltung,◯ welche dazu eingerichtet ist, im Gebrauch anhand der vom Sensorkopf ausgesendeten und empfangenen Strahlung Messdaten automatisch zu berechnen,◯ wobei die Auswertungsschaltung derart ausgestaltet ist, dass sie automatisch anhand der ausgesendeten und der empfangenen Strahlung die Extinktion verschiedener Wellenlängen ermittelt und daraus die Konzentration verschiedener Substanzen im Liquor cerebrospinalis berechnet,• und mit einer Anzeige zur optischen Darstellung der durch die Auswertungsschaltung berechneten Daten als Ergebnisse,zur nicht-invasiven Charakterisierung von anderen Körperflüssigkeiten als dem Liquor cerebrospinalis,wobei der Sensorkopf im Gebrauch einem Patienten in der Art angelegt wird, dass die Terahertz-Strahlung in die Körperflüssigkeit einstrahlt,und wobei die Auswertungsschaltung derart ausgestaltet ist, dass sie automatisch anhand der ausgesendeten und der empfangenen Strahlung die Extinktion verschiedener Wellenlängen ermittelt und daraus die Konzentration verschiedener Substanzen in der Körperflüssigkeit berechnet.

Description

• Das deutsche Gebrauchsmuster 20 2023 104 307 betrifft eine Anordnung zur Charakterisierung der Hirn- und Rückenmarksflüssigkeit „Liquor cerebrospinalis“, nachfolgend kurz als „Liquor“ bezeichnet. Die Anordnung weist die folgenden vier Komponenten auf:
• • einen Sensorkopf, der eine Terahertz-Strahlung aussendet und Reflexionen der Terahertz-Strahlung empfängt,
• • eine elektronische Auswertungsschaltung, welche die Konzentration verschiedener Substanzen berechnet,
• • und eine Anzeige zur optischen Darstellung der Ergebnisse in einer Darstellung, die nicht bildgebend ist, z. B. in Form von
• Zahlen, (Balken-)Diagrammen oder dergleichen.
• Diese Komponenten können in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein und somit ein Gerät bilden, sie können jedoch auch verteilt angeordnet sein und funktional zusammenwirkend miteinander verbunden sein, drahtgebunden und / oder drahtlos.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Charakterisierung von Körperflüssigkeiten anzugeben, die eine für den Behandler und den Patienten möglichst einfache und risikoarme Untersuchung der jeweiligen Körperflüssigkeit ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird durch eine Verwendung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
• Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, die bekannte Anordnung, die zur Untersuchung des Liquor cerebrospinalis vorgesehen ist, zur Untersuchung von anderen Körperflüssigkeiten als dem Liquor zu verwenden. Die Funktionsweise der Anordnung ist in dem Gebrauchsmuster 20 2023 104 307 beschrieben und gilt mutatis mutandis auch für die Untersuchung anderer Körperflüssigkeiten, so dass die Funktionsweise der Anordnung daher hier nicht explizit wiederholt zu werden braucht. Erforderliche Anpassungen betreffen z. B., dass der Sensorkopf nicht an den Schädel, sondern an andere geeignete Körperstellen des Patienten angelegt wird, so dass ein Teil der elektromagnetischen Strahlung nicht in das Hirnwasser, sondern in eine andere Körperflüssigkeit eindringt. Dementsprechend werden in anderen Körperflüssigkeiten möglicherweise die Konzentrationen der gleichen, aber möglicherweise auch die Konzentrationen anderer in der jeweiligen Flüssigkeit enthaltener Substanzen bestimmt, z.B. in dem Liquor die Konzentrationen von Blut, Eiweiß, Leukozyten und Laktat, während im Blut die Konzentration von beispielsweise roten und weißen Blutkörperchen sowie die Hb- und HTC-Werte bestimmt werden können.
• Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass eine Untersuchung auch anderer Körperflüssigkeiten durchgeführt werden kann, indem der Sensorkopf außen an die Haut eines menschlichen oder tierischen Patienten angelegt wird, z. B. bei einer Untersuchung von Blut oder Urin, indem der Sensorkopf dort an die Haut eines Patienten angelegt wird, wo unterhalb der Haut eine Ader verläuft oder sich der Magen, die Blase oder ein anderes, mit Blut oder einer anderen Flüssigkeit gefülltes Körperteil befindet, wobei auch in diesen Fällen die Terahertzstrahlung ausgesendet wird und ihre Reflexionen empfangen werden, so dass sie anschließend ausgewertet werden können. Die Anwendung einer erfindungsgemäßen Anordnung ist insbesondere zur Untersuchung der erwähnten Körperflüssigkeiten Liquor und Blut, und erwartungsgemäß auch von Urin oder anderen Flüssigkeiten gut geeignet, da sich diese Flüssigkeiten jeweils in einem ausreichend geringen Abstand von der Epidermis befinden, so dass die Untersuchung mit einer den Pateienten schonenden, geringen Strahlungsintensität durchgeführt werden kann, indem der Sensorkopf außen an die Epidermis oder ggf. an die Kopfbehaarung angelegt wird. Da diese Art der Untersuchung ausschließlich nicht-invasiv erfolgt, sind die mit einer invasiven Untersuchung verbundenen Risiken eliminiert. Aspekte von invasiven Untersuchungsverfahren, z. B. hinsichtlich der erforderlichen Eindringtiefe in den Körper, lassen sich erwartungsgemäß annähernd auf die Anwendung der Terahertzstrahlung übertragen, wobei jedoch beispielsweise die jeweiligen Absorptionseinflüsse
• Zur Energieversorgung des Sensorkopfes kann ein Netzteil dienen, so dass die Betriebsbereitschaft des Sensorkopfes stets zuverlässig sichergestellt ist - ein stabiles, ausfallsicheres öffentliches Strom- oder Spannungsnetz vorausgesetzt.
• Alternativ dazu kann jedoch auch eine Batterie, ein Akkumulator oder ein ähnlicher Energiespeicher zur Energieversorgung des Sensorkopfes dienen. Dies ermöglicht mehrere Vorteile: erstens kann auch bei Ausfällen des öffentliches Strom- oder Spannungsnetzes der Sensorkopf betrieben werden und der Energiespeicher kann zu anderer Zeit aufgeladen werden, wenn die öffentliche Strom- oder Spannungsversorgung dies ermöglicht. In einer Ausgestaltung weist der Sensorkopf einen Datenspeicher für die erfassten Messwerte auf, so dass diese im Sensorkopf zwischengespeichert und später weiterverarbeitet werden können. Alternativ können auch andere Komponenten der Anordnung netzunabhängig mittels eines geeigneten Energiespeichers betreibbar sein, z. B. ein Datenspeicher außerhalb des Sensorkopfes, eine Auswertungsschaltung, ein Signalverstärker und / oder eine Anzeige, so dass diese Komponenten - und ggf. die gesamte Anordnung - netzunabhängig betrieben werden können.
• Zweitens kann für den Fall, dass der Sensorkopf nicht über ein Kabel mit einem externen Energiespeicher verbunden ist, sondern dass der Energiespeicher in den Sensorkopf intergiert ist, eine Kabelanbindung des Sensorkopfes auf geringe Kabelquerschnitte begrenzt sein, da keine elektrische Leistung zum Betrieb des Sensorkopfes, sondern ausschließlich Informationssignale übertragen werden müssen, als zum Sensorkopf eingehende Signale zur Steuerung des Sensorkopfes wie z. B. zur Einstellung von Frequenz und Amplitude der auszusendenden Terahertzstrahlung, sowie als vom Sensorkopf ausgehende Signale zur Übertragung der empfangenen Messsignale an eine Auswertungsschaltung, einen Signalverstärker oder zu einer Anzeige.
• Durch die geringen Kabelquerschnitte ergibt sich eine freiere Beweglichkeit bei der Handhabung des Sensorkopfes. Insbesondere wenn der Sensorkopf dazu eingerichtet ist, dass auch die Signalübertragung drahtlos erfolgt, ist die Handhabung des Sensorkopfes optimal frei möglich. Da der Sensorkopf nicht zur Durchführung eines bildgebenden Verfahrens dient, ist grundsätzlich keine Beweglichkeit entlang dem Körper eines Patienten während der Untersuchung erforderlich. Die freie Beweglichkeit aufgrund geringer Kabelquerschnitte oder gänzlich fehlender Kabel erleichtert jedoch die Positionierung des Sensorkopfes an einer bestimmten Stelle sowie in einer bestimmten Ausrichtung am Körper des Patienten. Insbesondere wenn der Sensorkopf nicht von Hand geführt, sondern in einem Halter angeordnet ist, welcher dem Patienten angelegt wird, können Störeinflüsse vermieden werden, die ansonsten durch eine Kollision des Kabels mit dem Halter verursacht werden können, sowie Störeinflüsse, die durch unbeabsichtigte Kontakte mit dem Kabel während der Untersuchung verursacht werden können.
• Die netzunabhängige Ausgestaltung des Sensorkopfes und gegebenenfalls einer oder mehrerer weiterer Komponenten der Anordnung kann auch dann vorgesehen sein, wenn die Anordnung wie ursprünglich vorgesehen und in dem deutschen Gebrauchsmuster 20 2023 104 307 beschrieben zur Charakterisierung des Liquor cerebrospinalis verwendet wird.
• Grundsätzlich ist die Anordnung so ausgestaltet, dass eine Terahertzstrahlung im Bereich von 0,1 bis 10 THz verwendet wird. Bei einer Frequenz von 10 THz ist eine strahlungsbedingte Temperaturbelastung eines Patienten im Bereich von etwa 13°C bis 14°C zu erwarten, was weit unterhalb einer kritischen Temperaturbelastung liegt, die ggf. gesundheitlich bedenklich sein könnte, z. B. indem sie zu einer Denaturierung von Eiweiß führen könnte. In einer Ausgestaltung der Anordnung ist diese so ausgestaltet, dass eine Terahertzstrahlung im Bereich von 0,1 bis 3 oder bis 4 Terahertz verwendet wird.
• Der Sensorkopf wird nicht invasiv gehandhabt, sondern lediglich von außen an den Schädel bzw. die Haut des Patienten angelegt. Dies kann manuell durch eine als „Behandler“ bezeichnete Person erfolgen oder auch automatisch durch einen Handhabungsroboter. In einer Ausgestaltung der Anordnung ist der Sensorkopf in einem Stirnband oder einem ähnlichen, z. B. elastischen, Band angeordnet, das einem Patienten um dessen Schädel, einen Arm, ein Bein oder den Rumpf angelegt werden kann, oder der Sensorkopf ist in oder an einem Kleidungsstück wie z. B. einer Kappe, Mütze, Handschuh, Jacke oder Hose oder einem ähnlichen Halter angeordnet, der dem Patienten angelegt werden kann, wobei die verschiedenen unterschiedlichen Ausführungsarten gemeinsam und vereinfachend als Halter bezeichnet werden. Der Halter stellt sicher, dass während der Untersuchung der Sensorkopf seine Position am Patienten beibehält, ohne dass der Sensorkopf dazu eigens - z. B. durch die erwähnte Behandler-Person - gehalten werden muss.

Claims (9)

1. Verwendung einer Anordnung, die zur nicht-invasiven Charakterisierung des Liquor cerebrospinalis vorgesehen ist, • mit einem Sensorkopf, ◯ der einen Emitter aufweist, welcher im Gebrauch eine Terahertz-Strahlung aussendet, ◯ und der einen dazu komplementären Receiver aufweist, welcher im Gebrauch Reflexionen der Terahertz-Strahlung empfängt, ◯ und der dazu bestimmt ist, im Gebrauch dem Schädel eines Patienten in der Art anzuliegen, dass die Terahertz-Strahlung in den Liquor cerebrospinalis einstrahlt, • und mit einer Einrichtung zur Energieversorgung des Sensorkopfes, • und mit einer elektronischen Auswertungsschaltung, ◯ welche dazu eingerichtet ist, im Gebrauch anhand der vom Sensorkopf ausgesendeten und empfangenen Strahlung Messdaten automatisch zu berechnen, ◯ wobei die Auswertungsschaltung derart ausgestaltet ist, dass sie automatisch anhand der ausgesendeten und der empfangenen Strahlung die Extinktion verschiedener Wellenlängen ermittelt und daraus die Konzentration verschiedener Substanzen im Liquor cerebrospinalis berechnet, • und mit einer Anzeige zur optischen Darstellung der durch die Auswertungsschaltung berechneten Daten als Ergebnisse, zur nicht-invasiven Charakterisierung von anderen Körperflüssigkeiten als dem Liquor cerebrospinalis, wobei der Sensorkopf im Gebrauch einem Patienten in der Art angelegt wird, dass die Terahertz-Strahlung in die Körperflüssigkeit einstrahlt, und wobei die Auswertungsschaltung derart ausgestaltet ist, dass sie automatisch anhand der ausgesendeten und der empfangenen Strahlung die Extinktion verschiedener Wellenlängen ermittelt und daraus die Konzentration verschiedener Substanzen in der Körperflüssigkeit berechnet.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Energieversorgung des Sensorkopfes ein Netzteil aufweist, welches primärseitig an eine Netzspannung anschließbar ist und sekundärseitig an den Sensorkopf anschließbar ist.
3. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Energieversorgung des Sensorkopfes einen Energiespeicher aufweist.
4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieversorgung in den Sensorkopf integriert ist.
5. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter in der Art ausgestaltet ist, dass er im Gebrauch eine Strahlung im Bereich zwischen 0,1 THz und 10 THz, insbesondere zwischen 0,1 THz und 4 THz, dabei speziell zwischen 0,1 THz und 3 THz aussendet.
6. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkopf in einem Halter angeordnet ist, wobei der Halter dazu eingerichtet ist, im Gebrauch dem Patienten anzuliegen und den Sensorkopf in einer vorbestimmten Position an dem Patienten zu halten.
7. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungsschaltung in der Art ausgestaltet ist, dass die Konzentration für eine bestimmte in der Körperflüssigkeit enthaltene Substanz automatisch wie folgt berechnet wird: $$\text{C}=\left({\text{E}}_{\mathrm{\lambda }}-\text{b}\right)/\text{m}.$$

   

   wobei E_λ = Extinktion für eine bestimmte Wellenlänge λ C = Konzentration der Substanz in mol/m³ b = Y-Achsenabschnitt m = Steigung
8. Verwendung einer Anordnung, die nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgestaltet ist, zur nicht-invasiven Charakterisierung des Blutes.
9. Verwendung einer Anordnung, die nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgestaltet ist, zur nicht-invasiven Charakterisierung des Urins.