DE2560064C3

DE2560064C3 - Verfahren zur optischen Messung von Blutgasen

Info

Publication number: DE2560064C3
Application number: DE19752560064
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl.-Phys. 4600 Dortmund Opitz
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority date: 1975-02-28
Filing date: 1975-02-28
Publication date: 1983-12-01

Description

Eine Intensitätserhöhung der Anregungsstrahlung ist dann erreichbar, wenn der Boden 61 der Durchflußkammer 6 verspiegelt ist, weil dann die Monochromatorstrahlung die Optode zweimal durchsetzt. Das ist dann ein Vorteil, wenn geringe Spaltbreiten des Mionochromators oder in dichroitische Schichten eingelagerte Indikatoren verwendet werden sollen.
Steht andererseits hinreichend Strahlungsenergie zur Erregung der Fluoreszenzstrahlung zur Verfügung. dann kann der Boden 61 geschwärzt sein. Dadurch verringert sich der Anteil der Streustrahlung, und es wird im wesentlichen nur die von der Optode ausgehende Strahlung gemessen.
Sollen Flächenverteilungen von Konzentrationen gemessen werden, wird an Stelle der Durchflußkammer eine Flächenoptode verwendet.
Sollen hingegen Optoden in Form kleiner Trägerteilchen verwendet werden, in die der Indikator eingesiegelt ist, dann werden die Trägerteilchen einer Trãgerflüssigkeit beigegeben und diese durch die Durchfluß kammer 6 geleitet. Die Verfärbung der Trägerpartikel im Erregungslicht wird sodann durch die durchstrahlte Fläche 60 gemessen. Indikatorraum 100 und Membran 105 sind dann entbehrlich.
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Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur optischen Messung von Blutgasen mit einem in einer lichtdurchlässigen und für Blutgase durchlässigen Hülle befindlichen Fluoreszenzindikator, der durch monochromatisches Licht angeregt wird, während die Hülle mit einem das Blutgas enthaltenden Medium in Verbindung steht, wobei das Fluoreszenzlicht gemessen wird, d a durch gekennzeichnet, daß als Indikator beta-Methylumbelliferon zur Bestimmung des pH-Wertes verwendet ist.
2. Verfahren zur optischen Messung von Blutgasen mit einem in einer lichtdurchlässigen und für Blutgase durchlässigen Hülle befindlichen Fiuores zenzindikator. der durch monochromatisches Licht angeregt wird, während die Hülle mit einem das Blutgas enthaltenden Medium in Verbindung steht, wobei das Fluoreszenzlicht gemessen wird, dadurch gekennzeichnet. daß als Indikator zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdruckes Pyrenbuttersäure verwendet ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Messung von Blutgasen mit einem in einer lichtdurchlässigen und für Blutgase durchlässigen Hülle befindli. chen Fluoreszenzindikator, der durch monochromatisches Licht angeregt wird, während die Hülle mit einem das Blutgas enthaltenden Medium in Verbindung steht. wobei das Fluoreszenzlicht gemessen wird.

Es is: bekannt, In optische Meßanordnungen Testküvetten einzulegen. in denen ein fluoreszierender lndikator mit dem Stoff in Verbindung steht, dessen Konzentration zu messen ist. Das monochromatische Anre gungslicht beleuchtet dabei den Indikator und die durch Konzentrationsänderung entstehenden Intensitätsänderungen des Fluoreszenzlichtes werden mit der Lichtmeßeinrichtung gemessen. Fluoreszierende Indikatoren werden deshalb bevorzugt, weil es relativ einfach ist. die Anregungsstrahlung vor der Lichtmeßein. richtung durch Filter auszuschalten, und nur die Fluoreszenzstrahlung zu messen, so daß ein gutes Signalrauschverhältnis ermöglicht ist. Solche Anordnungen sind zur Messung von Blutbestandteilen, insbesondere von Blutgasen nicht verwendbar, weil sich beispielsweise Bluteiweiße und die Indikatoren gegenseitig stören.

Es besteht demnach die Aufgabe, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem sich Blutbestandteile rückwirkungsfrei messen lassen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß als Indikator beta-Methylumbelliferon zur Bestimmung des pH-Wertes verwendet ist.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Konzentration der Wasserstoffionen selektiv gemessen werden kann und die anderen elektrisch geladenen Partikel, wie beispielsweise Na-, K-. Ca- oder Mg-Ionen, die jeweils mit ihren spezifischen Indikatoren gemessen werden, den pH-Wert des Blutes nicht verfälschen. Das ist beispielsweise erforderlich, wenn aus der pH-Konzentration, etwa monografisch. die CO2 Konzentration des Blutes berechnet werden soll.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Anordnungen, nämlich flache, abgegrenzte Indikatorråume, im weiteren als "Optode« bezeichnet, ermöglicht werden. so daß sich der Indikator schnell auch mit sehr geringen Mengen der zu messenden Partikel ins Gleichgewicht setzt, insbesondere wenn der Indikatorraum als eine wenige um dünne Schicht ausgebildet ist.

Zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdruckes pO wird vorteilhaft Pyrenbuttersäure verwendet.

In der nachfolgenden Zeichnung, an Hand derer die Erfindung erläutert wird, tritt das Licht einer Lichtquelle 230 durch ein Dispersionselement 231. Dabei wird es in seine spektralen Bestandteile zerlegt und durch optische Elemente 232 auf einen Austrittsspalt 233 abgebildet. Durch Drehen einer Schraube 234 wird die gesamte. einen Monochromator 2 darstellende Anordnung gedreht und dabei die gewünschte Wellenlänge auf dem Spalt 233 abgebildet. Ein Modulator 4 moduliert das den Austrittspalt 233 verlassende Lichtbündel 20. das auf eine durchstrahlbare Fläche 60 einer Durchflußkammer 6 fällt. auf deren nach innen gewendeter Seite durch eine auf die durchstrahlbare Fläche 60 flüssigkeitsdicht aufgelegte und für den zu messenden Blutbestandsteil seselektiv durchlässige Membran 105 ein Indikatorraum 100 gebildet ist. Die aus der Membran 105. dem mit Indikator gefüllten Indikatorraum 100 und der durchstrahlbaren Fläche 60 gebildete Einheit 1 wird als »Optode« bezeichnet.

Wenn das Licht 20 den Indikator im Indikatorraum 100 trifft. beginnt der Indikator zu fluoreszieren und das entstandene Fluoreszenzlicht 22 wird nach Filterung durch ein das reflektierte Strahlenbündel von tnregungslicht abhaltendes Filter 221 über ein optisches Element 222 auf ein Fotoelement 223 abgebildet und nach Verstärkung in einem Verstärker 3 einem Anzeigeinstrument 31 zugeführt. Dabei kann die bekannte phasenempfindliche Gleichrichtung zur Anwendung kommen Wenn sich nun die Konzentration des zu messenden Butbestandteils in der Durchflußkammer 6 ändert, dann setzt sich diese Änderung durch die für diesen Blutbestandteil selektiv durchlässige Folie 105 in den Indikatorraum 100 fort, und damit ändert sich die Stärke der Fluoreszenzstrahlung 22, wenn der Indikator so gewählt ist, daß sich die Stärke der Fluoreszenzstrahlung bei konstanter Anregungsstrahlung mit der Konzentration des zu messenden Blutbestandteils ändert. Damit ist ein der Konzentration entsprechepdes Meß-Signal am Anzeigeinstrument 31 gewonnen.

Sollen gleichzeitig mehrere monochromatische Anregungsstrahlungen verwendet werden, dann können mehrere Modulatoren mit verschiedenen Modulationsfrequenzen im Strahlengang angeordnet sein, so daß jeder Anregungswellenlänge eine Modulatorfrequenz entspricht. Die Einzelkomponenten sind nach hinreichender Verstärkung elektrisch wieder trennbar und anzeigbar.

Für Fälle, in denen eine Temperaturbeeinflussung des Meßobjektes erforderlich ist, kann das Meßgut durch eine der in der Technik bekannten Vorrichtungen 1000 geheizt oder gekühlt werden. Wird die zur Temperaturänderung eines perfundierten Gewebes. beispielsweise der Haut erforderliche Heizleistung gemessen, dann ist in bekannter Weise daraus auch die Perfusionsrate bestimmbar.