DE2741914C3 - Vorrichtung zum Eichen eines spektralselektiven, eine Lichtleitersonde aufweisenden photometrischen Meßsstems - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Solche Eichvorrichtungen werden zum Beispiel zum Eichen von Katheter-Oximetern verwendet, fnit denen die Sauerstoffsättigung des Blutes eines Patienten ermittelt werden kann (The American Journal of Cardiology, Vol. 15(1965)S.672-679).

Das bekannte Oximeiersystem wird geeicht, indem die Spitze des Katheters in verschiedene Blutproben eingetaucht wird, deren Sauerstoffsättigung anhand einer anderen bewährten Meßmethode ermittelt wird.

Diese Eichtechnik weist den Nachteil auf, daß es äußerst schwierig ist, eine Sterilität des Katheters und der Blutprobe zu erreichen und beizubehaltet.. Außerdem muß die Blutprobe laufend in Bewegung gehalten werden, um ein Absetzen der roten Blutkörperchen und damit eine Verfälschung der Messung zu vermeiden. Um die mit der Verwendung von Blutstandards verbundenen Nachteile zu umgehen, ist bei dem bekannten Oximetersystem vorgesehen, daß unmittelbar vor der eigentlichen Messung eine Kalibrierung der Kathetersonde in Magnesiumoxidmilch bekannter Trübung vorgenommen wird.

Bekannt ist ferner eine Trübungsmeßeinrichtung, mit der Trübungen an Flüssigkeiten durch Streulichtmessung ermittelt werden. Zum Eichen dieser Meßeinrichtung wird anstelle des die Meßproben enthaltenden Reagenzglases ein getrübter Glaskörper in die Meßkammer des Systemes eingesetzt und das von dem Glaskörper gestreute Licht gemessen. Der Glaskörper dient als Trübungsstandard, da die in ihm erzeugte Lichtstreuung beka-mt ist, vergl. den Prospekt »Zomcss 631 /Tr.« der Fa. Zeiss, Oberkochen betreffend die »Trübungsmeßeinrichtung zum ELKO II« vom Sept. 1933.

Um die Messung verfälschender Reflexe an der Wand des Reagenzglases und des Glaskörpers zu verringern, muß die Meßkammer mit Wasser gefüllt werden.

Es ist kaum möglich, bei der bekannten Eichvorrichtung eine Sterilität zu erreichen, wie sie bei einem in die menschliche Blutbahn einzuführenden Katheter unerläßlich ist. Darüber hinaus ist die bekannte Eichvorrichtung nur zum Eichen der Trübungsmeßeinrichtung. deren Bestandteil sie ist. geeignet. F>ne Eichung fremder Meßsysteme, wie zum Beispiel eines Katheter-Oximeters. ist nicht vorgesehen und nich'. inöglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die für eine schnelle und genaue Eichung von steril zu haltenden photomeirischen Meßsystemen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelost.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in ■jo den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Dadurch, daß der als Trübungsstandard für die erfindungsgemäße Eichvorrichtung dienende Bezugskörper eine nachgiebige Oberfläche aufweist und durch eine Federeinrichtung mit vorgegebener Kraft gegen das Lichtleiterende des zu eichenden Meßsystems gedruckt wird, wird zwischen dem Lichtleiterende und dem Bezugskörper ein inniger mechanischer und optischer Kontakt erreicht, der Reflexe an der Grenzschicht weitgehend ausschaltet und damit eine unverfälschte Lichtmessung während des Eichvorgangs ermöglicht. Das Lichtleiterende des zu eichenden Meßsystems wird in Sehr einfacher Weise in der Eichvorrichtung aufgenommen, Und die Eichung kann ohne Zeitverlust durchgeführt werden. Außerdem läßt sich die Eichvorrichtung ohne weiteres sterilisieren.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert,

Es zeigt

Fig. I eine Ausführungsform der Vorrichtung in einer Schnittansicht und

F i g. 2 die Vorrichtung nach F i g. I zusammen mit einem zu eichenden photometrischen Meßsystem, in einer schematischen Gesamtansicht. i

Gemäß Fig. 1 enthält ein Gehäusekörper 9 eine Apertur 10 an einem Ende zur Aufnahme eines optischen Katheters 12 sowie eine Längsbohrung 13, die mit der Apertur 10 ausgerichtet ist In der Bohrung 13 befindet sich ein Kolben 15 mit einem daran befestigten Referenzelement 17, welches nachfolgend beschrieben wird. Der Kolhen 15 und das daran befestigte Referenzelement 17 sind zur axialen Bewegung in der Bohrung 13 in Richtung auf ein Ende 21 des Katheters 12 angeordnet, der sich in der Bohrung 13 befindet. Zwischen dem Ende des Gehäusckörpers 9 und dem Kolben 15 befindet sich eine Feder 19, um das Referenze'rement 17 in Richtung auf das Ende 21 des Katheters 12 zu schieben. Der Kolben 15 wird daran gehindert, sich unter dem Einfluß der Feder 19 zu dem Ende 21 des Katheters 12 zu bewegen, und zwar durch einen manuel! betätigbaren Verriegelungsmec' anismüs 25, der zur Drehung um eine Achse 27 drehbar angelenkt ist und einen Klemmblock 31 aufweist, der am anderen Ende des Verriegelungsmechanismus 25 befestigt ist.

Im Betrieb wird der optische Katheter 12 in den Gehäusekörper 9 gemäß Fig. 1 eingebracht und durch den Kiemmblock 31 leicht geklemmt festgehalten. Um die photometrische Referenzmessung auszuführen, muß das Referenzelement 17 in engen optischen Kontakt mit dem Ende 21 des optischen Katheters 12 gebracht werden. Hierzu wird manuell der Bereich 33 des Verriegelungsmechanismus 25 betätigt, wodurch gleichzeitig das Ende des Verriegelungsmechanismus außer Eingriff mit einem Halteelement 34 in dem Kolben 15 gelangt, so daß das Referenzelement 17 in engen optischen Kontakt mit dem distalen Ende 21 des optischen Katheters 12 durch die Feder 19 gedrückt wird.

Die Bewegung des Bereichs 33 des Verriegelungsmechanismus 25 bewirkt auch, daß eine Stufe 54 ein Sperrglied 55 erfaßt, welches an dem Gehäusekörper 9 befestigt ist. wodurch die Kraft auf den federnden Klemmblock 31 aufrechterhalten und der Katheter 12 sicher an Ot und Stelle gegenüber der Längskraft gehalten wird, die auf diesen durch die Feder 19. den Kolben 15 und das Referenzelement 17 ausgeübt wird. Auf der Oberfläche 53 kann eine geeignete Markierung vorgesehen werden, um aufzeigen, daß der Kolben 15 sich in der oberen axialen Position für den Eichvorgang befindet. Semit kann dit in Fig. 1 dargestellte Einrichtung manuell betätigt werden, um die erforderlichen Bedingungen für die Eichung einer angeschlossenen photometrischen Meßeinrichtung 35 zu schaffen. die an dem nahen Ende des Katheters 12 befestigt sein kann. In der Praxis kann die optische Kopplung eines Katheters 12 an eine photometrische Meßeinrichtung 35 durch optische Verbindungsglieder 37 und 37' gemäß F i g. 2 erfolgen.

Nachdem die photomelrischen Referenzmessungen ausgeführt worden sind und das photometrische Meßsystem somit standardisiert worden ist, kann der Katheter verwendet und aus der Apertur 10 in dem Gehäusekörper 9 entnommen werden. Dieses erfolgt, indem der Katheter 12 aus dem Gehäusekörper 9 herausgezogen wird, Wodurch der Kiemmblock 31, der eine federnd mit einem Fortsatz 29 im Eingriff stehende Aussparung aufweist, hinreichend verschoben wird, um die Entnahme des Kaiheters 12 zu ermöglichen. Der Katheter 12 ist dann zusammen mit der photometrischen Meßeinrichtung 35 fertig für den Gebrauch in einem Patienten.

Das in Fig. 1 dargestellte Referenzelement 17 kann hergestellt werden, indem Teilchen 36 gleichförmig in einem flüssigen Medium verteilt werden, das zu einer im wesentlichen festen Masse aushärten kann. Die Teilchen 36 sollten Abmessungen im Bereich zwischen 0,02 und 20 μ haben und gleichförmig innerhalb der festen Masse verteilt sein. Die feste Masse sollte im wesentlichen lichtdurchlässig, duktil an der Oberfläche 14 und nicht-kompressibel sein. Die Konzentration der Teilchen in dieser Masse sollte die gleiche in jeder der Massen aller Referenzelemente 17 in einer Menge von Referenzelementen sein und sollte eine solche Größenordnung haben, daß während der Ausführung der photometrischen Referenzmessungen Signale mittels dieser Masse erzeugt werden, welche die gleiche Größenordnung wie die während der Messung der zu untersuchenden Materialien erzeugten Signale haben.

Bei Referenzelementen, welche zusammen mit optischen Kathetern bei der Messung des Sauersu/fgehaltes von Blut verwendet werden, können die Teilchen 36 Titandioxyd in einem Konzentrations-Bereich zwischen etwa 0,001 und 1,0 Gewichtsprozent enthalten. Andere das Licht streuende Teilchen wie Oxyde. Sulphate und Karbonate von Magnesium, Barium und Kalzium oder dergleichen können ebenfalls verwendet werden. Silikonharze, weiche zu einer im wesentlichen transparenten, formbaren und nicht-kompressiblen festen Masse aushärten, sind ebenfalls dazu geeignet, die Teilchen in einer im wesentlichen gleichförmigen Dispersion zu halten. Die Masse des Referenzelementes 17 sollte wenigstens an der Oberfläche 14 duktil sein, um einen engen optischen Kontakt der Oberfläche 14 des Referenzelementes 17 mit den Enden oder Aperturen der optischen Fasern sicherzustellen, welche an der distalen Spitze 21 des Katheters 12 herausragen. Da die Masf° nicht »kompressibe!« ist, werden Änderungen der Konzentration der gleichförmig verteilten Teilchen 36 innerhalb dieser Masse vermieden. Auch ist die Transparenz der Masse wünschenswert um iicherzustellen, daß die Intensität des von der. gleichförmig dispergieren Teilchen 36 zurückgeworfenen Lichtes nicht unterschiedlich durch die photometrischen Signale bei den verschiedenen Wellenlängen beeinflußt wird. Die für die Masse der Referenzelemente 17 gewünschte Transparenz, welche mit den optischen Kathetern bei der Messung der Sauerstoffsättigung verwendet werden sollen, seilte in der Größenordnung der optischen Transparenz des untersuchten Blutes liegen.

Mus r i g. 2 geht schematisch der Katheter 12 hervor, dessen distales Ende 7.1 sich innerhalb des G^häusekorpers 9 der Anordnung gemäß Fig. 1 befindet und dessen nahes Ende an einem Abschnitt 37' eines optischen Kopplers befestigt ist. Diese Anordnung befindet sich innert- Jb eines flexiblen und transparenten ersten Hüllkörpers 39. der den optischen Katheter 12 mit Ausnahme des optischen Kopplers 37' umgibt. Die gesamte Anordnung einschließlich des Hüilkörpers 39 und des optischen Kopplers 37' sowie ein Träger 43 für diesen befinden sich iri eitlem zweiten Hüllkörper 45, der vollständig abgedichtet ist, um eine undurchlässige Sperrschicht für Mikroorganismen zu bilden. Die Hüllkörper 39 und 45 können aus einem geeigneten Material, beispielsweise einem Film aus Polyäthylen,

hergestellt werden. Die gesamte Anordnung kann in herkömmlicher Weise, beispielsweise durch Bestrahlung oder Äthylenoxydgas, sterilisiert werden.

Um einen Katheter 12 für die Benutzung vorzubereiten, wird der äußere Hüllkörper 45 entfernt und der optische Koppler 37' freigelegt. Ohne die bakteriologische Sterilität des Restes der Anordnung zu stören, wird der optische Koppler 37' an den entsprechenden optischen Koppler 37 befestigt, der einen Teil der ßhotomelrischen Meßeinrichtung 35 bildet. Um die Referenzmessung einzuleiten, wird der Verriegelungsmechanismus 25 in dem Bereich 33 betätigt, indem auf diesen durch den Hüllkörper 39 eine Kraft ausgeübt wird.

Nach der erforderlichen Standardisierung sind die Vorrichtung 35 und der Katheter fertig zur Benutzung. Der Katheter 12 kann innerhalb des Hüllkörpers 39 verbleiben, bis er für eine Messung benötigt wird. Zu

diesem Zeitpunkt wird der Katheter 12 aseptisch von dem Hüllkörper 39 entfernt. Der Katheter 12 kann dann aus dem Gehäusekörper 9 herausgezogen Werden, wie bereits beschrieben Wurde, und das distale Ende 21 des Katheters 12 kann in das zu untersuchende Material eingeführt werden.

Zusammenfassend wird also ein optisch streuendes Referenzmedium aus einer Vielzahl von streuenden Teilchen gebildet, die im wesentlichen gleichförmig in einem iiri wesentlichen duktilen, nichl-kompressiblen, transparenten festen Medium dispergiert sind, welches wahlweise zum distälen Ende eines optischen Katheters bewegt wird, um mit diesem in einer sterilisierbaren, nach Gebrauch wegzuwerfenden Packung benutzt zu werden zur Ausführung von wiederholbaren photome^ irischen Messungen zur Standardisierung der photometrischen Meßeinrichtung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   U Vorrichtung zum Eichen eines spektralselektiven, eine Lichtleitersonde aufweisenden photometrischen Meßsystems mit

   a) einem Trübungsstandard, der gleichmäßig verteilte, das spektralselektive Licht streuende Teilchen enthält und der mit der Lichtleitersonde in optischen Kontakt bringbar ist,

   dadurch gekennzeichnet, daß

   b) der Trübungsstandard aus einem festen, im wesentlichen nicht kompressiblen Körper (17) besieht und

   c) dieser Körper (17) eine relativ nachgiebige Oberfläche aufweist, so daß durch Anpressen des Körpers (17) gegen das Lichtaustrittsende (21) der nur während des Eichvorgangs festgeklemmten Lichtleitersonde (12) eir» einwand/ eier optischer Kontakt herstellbar ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Klemmeinrichtung (31) zur Sicherung der Lichtleitersonde (12) gegen axiale Verschiebung sowie einen Federmechanismus (19) zur Anpressung des Körpers (17) gegen das Lichtaustrittsende (21) der Lichtleitersonde (12) «ufweist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung (31) und der Federmechanismus (19) in ein Gehäuse (9) eingebaut jind, und daT auf dem Gehäuse (9) ein Betätigungsglied (25, 33) zur Aktivierung der Funktionen der Klemmeinrichtung und des ; edermechanismus angeordnet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruc , 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (9) mitsamt der Lichtleitersonde (12) in einer ersten Hülle (39) angeordnet ist, daß die erste Hülle (39) von einer zweiten Hülle (45) unter luftdichter Durchführung der Lichtleitersonde (12) umgeben ist, und daß das Betätigungsglied (25,33) über nachgiebige Wandbereiche der beiden Hüllen (39 bzw. 45) bedienbar ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das Licht streuenden Teilchen (36) des Trübungsstandards Abmessungen im Bereich von 0.02 bis 20 μηη aufweisen.
6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das Licht streuenden Teilchen (36) des Trübungssi,r dards innerhalb des Mediums eine Dichte im Berek τ von 0.001 bis 1.0 Gewichtsprozent aufweisen.
7. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das Licht streuenden Teilchen (36) des Trübungsstandards aus Materialien bestehen, die mindestens ein Oxyd. Karbonat oder Sulfat von Titan. Magnesium. Kalzium oder Barium enthalten.