DE2204433A1 - Mit einem Katheter verbundenes Mehrfach-Photometer - Google Patents

Mit einem Katheter verbundenes Mehrfach-Photometer

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DE2204433A1 DE19722204433 DE2204433A DE2204433A1 DE 2204433 A1 DE2204433 A1 DE 2204433A1 DE 19722204433 DE19722204433 DE 19722204433 DE 2204433 A DE2204433 A DE 2204433A DE 2204433 A1 DE2204433 A1 DE 2204433A1
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    • G01N21/8507—Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample

Description

Patentanwalt E. S P E I D E L
D 8035 GAUTiNG „n//„
WALDPROMENADE 26 L l\J H k J
Boris Rybak, Caen, Frankreich
Mit einem Katheter verbundenes Mehrfachphotomater
Die Erfindung.bezieht sich auf ein mit einem Katheter verbundenes Mehrfaehphotometer für Untersuchungen auf industriellem, künstlerischem, häuslichem^ biologischem, physikalischem, chemischem und biochemischem Gebist.
In der französischen Patentschrift 1 526 973 ist ein photometrischer Fühler mit einem offenen Fenster, einer stirnseitig angebrachten Mikrolampe und einer Photodiode beschrieben, der an der Spitze eines Katheters angeordnet ist und den Lichtstrom der Lampe oder einen durch ein Farbfilter gefilterten Lichtstrom unmittelbar verwenden kann.
Diese kolometrische Vorrichtung ermöglicht insbesondere eine kontinuierliche Bewertung bzw. Messung der Farbänderungen des Blutes "in situ" wie "in vitro"a in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt des roten Blutfarbstoffes. Außerdem läßt diese Vorrichtung besonders auch die kontinuierliche Bestimmung der zirkulierenden Blutmenge zu» und zwar mit Hilfe von aus dem Blutstrom nicht schnell entfernba,s?@n Farbindikatoren, unter Benützung von Membranen unterschiedlicher Selektivität, die auf den Fenstern der Kapsel befestigt werden, sowie von Produkten, die mit gewissen Substanzen Farbreaktionen ergeben und zwischen die Photodiode und die Mikrolampe eingesetzt werden, ermöglicht diese Vorrichtung auch die kontinuierliche
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Bestimmung, insbesondere des Arainoniakgehaltes., des Blutzuckergehaltes usw. "in situ".
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde 3 eine Sonde zu schaffen, die einerseits absolute photometrisehe Messungen3 insbesondere des Gehalts an oxydiertem Haemoglobin in Abhängigkeit vom Gehalt des reduzierten Haemoglobins und von physikalischen Werten, wie z.B. die unmittelbare, kontinuierliche Bestimmung "in situ" des Druckes und auch der Geschwindigkeit dx/dt des Blutes in einem Gefäß mit geeignetem Innendurchmesser oder jeder anderen kanalisierten oder nichtkanalisierten Flüssigkeit ermöglicht.
Die Erfindung umfaßt auch die in der zitierten Patentschrift erwähnten Anwendungen zur Messung anderer physikalischer Werte, wie der Blutmenge, oder anderer chemischer Charakteristik, wie oben beispieleweise erwähnt. Die Erfindung ist auch nicht auf die Gefäßkathetarisierung von Mensch und Tier beschränkt, da die erfindungsgemäße Vorrichtung in jedem durchdringbaren Medium (allen hohlen Organen, Gelen, Gasen, verschiedenen Flüssigkeiten, kosmischen Räumen) oder auch für jede, die Trübungsmessung umfassende photometrische Messung (s.B. der Opalessenz von ehemischen Reaktionen oder des Mikrobenwachstums) verwendbar ist.
Die erfindungsgemäße Sonde besteht im wesentlichen aus mindestens zwei photometrischen Vorrichtungen, vorteilhafterweise von der im eingangs erwähnten französischen Patent beschriebenen Art, deren Anordnung längs des Katheters in dessen in die Meßzone eindringenden Teil verschieden let, je nachdem, ob man vor allem die Geschwindigkeit der Flüssigkeit - insbesondere des Blutes - zu messen wünscht oder ob andere physikalische Charakteriatika und/oder die physikochemischen Eigenschaften des Mediums, wi· der Oxyhaemoglobingeialt photometrisch bestimmt werden sollen.
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Im ersten Pall - d.h. bei üer Messung eier Geschwindigkeit einex' gefärbten Flüssigkeit - sind iie offenen Meßsellen \*on der in der zitierten Patesitselir-iffc beschriebenen Arts welche eine fallweise bei ca 1 bis J, Y funktionierende Mikrolasipe mit einem Durchmesse*3 von beispialswsise 1 bis 3 btbi aufweisen* und sich im Abetanä von einigen Millimetern von einem Photoelement (Photodiode. Photowicicpstanät Photoselle, Fhoto~Tran~ sistor) befinden und sie sind in einer bestimmten Entfernimg zwischen den Photosellen oder den Mkrolampen angeordnet.Diese Zellenelemente können Rühran sein, die aus einem gegenüber dem Medium korrosionsfesten Metall bestshenj was die Fenster betrifft, so können diese bei dar Herstellung des Katheters vorgeformt sein, sie !tonnen sJü&i? auch unmittelbar in den Katheter geschnitten werden. Der Aufbau entspricht desjenigen gemäß der vorerwähnten fransösisclien Patentschrift. Der Ab- · stand zwischen diesen photoelektrisohen Fühlern des gleichen oder eines unterschiedlichen Typs beträgt vo3?teilhafterweise B.B. 15 cm. Beim Betrieb der Vorrichtung wird in die strömende Flüssigkeit ein Farbstoff eingespritzts der im Fall von Blut vorteilhaft ein aus diesem rasch wieder eliminierbairer Farbstoff ißt, wie z.B. "Cardiö^Greer?", um mehrfache, rasch aufeinanderfolgende Messungen sowohl in der Klinik als auch' im Laboratorium oder im Gelände zu ermöglichen. Da jedes Zellenelement selbständig ista erfolgt die Aufzeichnung des Farbstoffstromes auf einem außen befindlichen Schreiber gemäß zwei Durchgangssignalen, die den beiden photoelektrischen Zellen entsprechen. Der Aufbau dieses doppelten Photometers entspricht demjenigen des im eingangs erwähnten Patent beschriebenen einfachen Photometers, wobei die elektrisch isolierten Anschlußleitungen der aktiven Bestandteile der vorderen Zelle - d.h. der Mikrolampe und des Phot©elements - längs des inneren Zylinders in dem beim Einbau des' Mikrolampe und des Photoelemente (5er nächsten Photometer-Einheit freigelassenen
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RssBtt verlaufen. Dieses doppelte Photometer kann seibottopefeSndlich auch zur Bestimmung z»B. der Blutsenge dienen*, wo— bei, wie beim einfachen Photometer, die ferdünnung eines im Blut lan® verbleibenden Farbstoffes„ «Ie iff.B. Evans-Blaus benutzt wird.
Im zweiten Fall kann die erfinöungsge-näße Sonde auch als absolutes Photometer au augenblicklicher* und kontinuierlichen "in situ"-Messungen, insbesondere des Säuerstoffgehaltes des roten Blutfarbstoffess dienen. Zu diesem Zweck werden mindestens zwei photoelektrische Elemente -nebeneinander vorteilhafterweise an der Spitze des Katheters derart angeordnet, daß die lichtempfindliche Fläche jedes Photoslementes ein und derselben Mikrolampe zugewandt ist, die sich zwischen den beiden Fenstern befindet, durch welche die Flüssigkeit, insbesondere das Blut, fließt. Diese Anordnung mit einer einzigen Lampe ist zugleich wirtschaftlich, kompakt und physikalisch vorteilhaft, da die beiden Photoelemente einen Lichtstrom empfangen, der von einer Lichtquelle von gleicher Temperatur und Farbe und sozusagen aus einer Quelle gleicher Qualität herrührt. Die Erfindung umfaßt jedoch auch jede andere Anordnung mehrerer Lampen oder mehrerer Photoelemente bei einem Katheter. Die Photoelemente können Photodioden, Photowiderstände, Photozellen oder Photo-Transistoren sein. Auf alle Fälle ist es vorteilhaft, mit Fhotoelementen IOeinen Durchmessers - z.B. von 2 mm - zu arbeiten. Zur Verbesserung der Vorrichtung arbeitet eines der miteinander verbundenen Photoelemente ohne Filter und nur gemäß ihrer Eigenfrequenzkurve, obwohl sie erfindungsgemäß auch für ein bestimmtes Absorptionsspektrum mit einem Filter versehen werden kann. Die andere der beiden Photozellen muß notwendigerweise eine von der ersten verschiedene Eigenfrequenzkurve aufweisen; zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, ein Filter, für das Haemoglcbinsystem z.B. ein Grünfilter, vorzusehen.
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BAD O
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Selbstverständlich tirafaßt die Erfindung aber auch die Verwendung Ton Photozellen, Pliotodioden und Photowiderständen unit Farbfiltern und gegebenenfalls mit einem wärmeabweisenden, sogenannten katathermischen Filter s das die Zelle gegenüber Infrarotstrahlen weitgehend unempfindlich macht, öeraäß der Erfindung ist es gleichgültig* ob das optische oder das thermische Filter Jeweils frontal oder subfrontal und auf oder vor der Photozelle bzw, auf oder vor der Lichtquelle angeordnet sind.
Mittels der Photowiderstände kann die erfindungsgeaäße Vorrichtung unmittelbar durch eine Stromquelle gespeist werden, deren Gleich- ©der Wechselspannung von einigen Mikrovolt bis zu mehreren hundert Volt reichen kann, je nach Verwendung und dem Typ des PhotowiderStandes. Eine Gegenstroaeinrichtung zur Feineinstellung der Arbeitsweise kann an die Vorrichtung angeschlossen werden. Die Ablesung wird durch ein in Reihe liegendes Galvanometer sichergestellt. Unter gewissen Bedingungen jedoch, die eine große Empfindlichkeit erfordern, kann der Photowiderstand über eine Wheatstone'sche Brücke abgeglichen werden.
Die photoelektrischen Elemente sind entweder getrennt geschaltet und ergeben somit zumindest zwei Aufzeichnungen, oder sie liegen in Reihe und verbinden sich so zur Erzeugung einer Aufzeichnung auf einer einzigen Leitung, z.B. wenn zwei photoelektrische Zellen mit verschiedenen angepaßten Spektren verwendet werden.
In allen Fällen werden die verschiedenen· Bestandteile - insbesondere die Mikrolampen und Photoelemente - mittels "ad hocn-Klebern und -Harzen am Katheter befestigt. Je nach der Lage der Lampe kann das System mit diffusem Licht und in gewissen
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Fällen natürlich auch mit fluoreszierenden Substanzen arbeiten·
Die erfindungsgemäße Sonde kann auch zur Druckmessung dienen. Zu diesem Zweck werden die Fenster einer oder mehrerer photometrischer Zellen mit einer feinen elastischen Membrane- wie z.B. Silicon-Gummi - hermetisch abgedeckt. Im inneren Zylinderteil dieser Membrane» - insbesondere in dem Bereich, der die größte Elastizität aufweist - ist, meistens senkrecht, eine Maske befestigt, die sich je nach der Größe des Außendrucks mehr oder weniger vor das System aus Mikrolampe und Photoselle schiebt, wobei die Änderung des Lichtstromes dann, für vorher geeichte Drücke, proportional den Drucken dieser Größenordnungen ist. Die soeben beschriebene Einrichtung entspricht demnach einer Membrane in Form eines photometrischen Keils.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann, vorteilhafterweise in die erwähnten offenen Fenster eingesetst, einen beliebigen Fühler (beispielsweise sur Messung von Pq2, pH, P(jo«)> oder rotierende bew. hin- und hergehende mechanische Einrichtungen, oder optische Einrichtungen, s.B. mit Laser, Impulsen, polarisiertem Lieht, oder auch elektronische Einrichtungen, insbesondere sur Messung von Druck und Temperatur, oder auch noch ander· Anordnungen aufweisen, die Kombinationen dieser Einrichtungen darstellen.
Auf diese Weis« ist es möglich, bei geeigneter Anordnung der Fühler an der Katheterspitze und unter gleichseitiger Ausnutsung der den offenen Fenstern entsprechenden offenen Räumen mit Hilfe eines einsigen Katheters s.B. dreizehn Werte auf einmal au «essen, wie Pq2* Ph» PcO2* Sättigungssustand des roten Blutfarbstoffes mit Sauerstoff, Blutsucker, Geschwindigkeit,
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-τ -
Henge, Durchsatz und Druck des Blutes, Elektrokardiograssa,
pMa*5 pk+» pCa*» wobe:i· ■»** p die Größen für den Teildruck (oder die Konzentration) bezeichnet werden.
Die einsige Figur zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Katheter 9, zvei lichtempfindlichen Zellen 1 und 7» zwei offenen Fenstern 4, einer Mikrolaiape 5, an diese Zellen angeschlossenenLeitungen 8, swei Filtern2,3 sowie einem Füllmaterial 6.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ißt in allen Fällen verwendbar, in denen eine Änderung der Färbung oder der Lichtundurchlässigkeit einer Flüssigkeit oder eines Gels auf genaue und kontinuierliche Weiss gemessen werden soll, ganz besonders in Laboratorien, auf dem Gebiet der Physiologie, der Mikrobiologie, der Chemie, der Physik, der Medizin und Pharmazie, an Bord eines Raumforschungsfahrzeuges, auf allen Himmelskörpern, in der Seekunde und Ozeanographie, in der Industrie für Steuerung»- (Kontroll)-, Forschungs- und Herstellungsvorgänge sowie in häuslichen und künstlerischen Bareichen.
Die Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht auf die beschriebene und dargestellte Ausführungβform, die nur als Beispiel gegeben wurde. Sie umfaßt vielmehr insbesondere alle Mittel, die technische Äquivalente für die beschriebenen Mittel darstellen, sowie deren Kombinationen, wenn sie in Sinne der Erfindung ausgeführt und im Rahmen der folgenden Ansprüche verwendet werden.
- Patentansprüche -
2Q983A/1072

Claims (1)

  1. 2204A33
    Patentansprüche
    Mit einem Katheter verbundenes Mehrfachphotometer für Untersuchungen auf industriellem, künstlerisches^ Iiäuslichem, biologischem, physikalisches^ ehemischen und biochemischem Gebiet, dadurch gekennzeichnet. daß das Mehrfachphotometer so kleine Abmessungen, insbesondere so kleine Durchmesser hat, daß es in Verladung mit einem Katheter (9) in jeden dürcMringbaren Medium, insfee~ sondere im Blut "in situ" durch Ketheterisieren sowie auch "in vitro", die kontinuierliche Messung physikalischer un& chemischer Werte mittels natürlichers unter physikalischen, chemischen, biologischen oder künstlichen Einflüssen ihr*«* Farbe verändernder Farbstoffe vornimmt und dann deren längere oder vorübergehende Anwesenheit bei ihrem Durchgang oder ihren Veränderungen in offenen oder mit halbdurchlässigen Membranen versehenen Fenstern anzeigt, und mindestens zwei in gewissem Abstand voneinander angeordnete und durch die Fenster (4) getrennte lichtempfindliche Zellen (1,7) sowie zumindest eine Mikrolampe (5) zur Erregung dieser- lichtempfindlichen Zellen aufweist.
    2. Mehrfachphotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindlichen Zellen Photodioden sind.
    3· Mehrfachphotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindlichen Zeiten Photozellen sind.
    4. Mehrfachphotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindlichen Zellen Photowiderstände sind.
    5. Mehrfachphotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindlichen Zellen Photo-Transistoren sind.
    209834/1072
    Sa Mehrfachphotoaaeter nach Anspruch I9 dadurch gekennzeichnet, da£ die lichtempfindlichen Seilen mit Färb- oder Interferenzfiltern und/oder mit wänaeabweisenden Filtern verbunden sind.
    7» Mehrfachphotometer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei in Reihe geschaltete Photometer-Einrichtungen, an die zur optimalen Einstellung ein elektrischer Stromkreis im Gegenstrom angeschlossen ist» wobei die Einrichtung eine einsige Mikrolampe und zwei lichtempfindliche Zellen aufweist und ssur Messung der absoluten Werte von natürlichen oder künstlichen Farbstoffen dient, deren Gemische spontan oder unter der Wirkung von physikalischen, ehemischen öder biologischen Mitteln erseugt sind, wobei unter Verwendung der Verdünnung eines Vergleichs-Färbstoffee die Bestimmung des Volumens öder der Masse eines flüssigen oder gelierten Stoffes ermöglicht ist.
    8· Mehrfachphotoaeter nach Anspruch 1, gekenneeichnet durch «wei gleiche oder verschiedene photoaetrisehe Einrichtungen sur Messung der Geschwindigkeit und auch der Durchflußmenge von Flüssigkeiten, Gelen oder Suspensionen.
    9· Mehrfachphotoaeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» da£ sur Messung von pH-Werten oder anderen physikalischen, chemischen oder biologischen Parametern eine Membran mit selektiver Durchlässigkeit an die Fenster (4) angebracht und außerdem «wischen der Mikrolampe (5) und den lichtempfindlichen Zellen (1,7) oder in anderen photometrisehen Einrichtungen zwischen den Lampen, den Fenstern und den lichtempfindlichen Zellen, ein geeignetes R«aktionemittel eingefügt ist.
    209834/1072
    220U33 AO
    10. Mehrfachphotometer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Druckmessung auf einem oder mehreren der Fenster eine elastische Membran mit einem innen angebrachten photosetrischen Keil befestigt ist.
    11. Mehrfachphotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster einen Meßfühler zur Messung physikalischer oder chemischer Größen bzw. eine mechanische, optische oder elektrische Einrichtung zur Messung verschiedener Werte enthalten.
    209834/1072
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