DE2823769A1

DE2823769A1 - Messkopf mit optischen messfuehlern

Info

Publication number: DE2823769A1
Application number: DE19782823769
Authority: DE
Inventors: Albert Prof Dr Huch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-05-31
Filing date: 1978-05-31
Publication date: 1979-12-06
Also published as: SE7904681L; GB2022821A; DE2823769C2; DK210779A; CH636763A5; FR2427083B1; GB2022821B; FR2427083A1; SE446591B

Description

OR. HA^S W. HOFMANN

Patentanwalt Hau'oerissorstraße

Postfach 33 26 28 '< -^ /69

6200 Wiesbaden Tolefon (0 6121) 7614

Datum: ' ' . "■ :,' !

Ihr Zoichen:

Mein Zeichen: 8 0 21 HU Botreff;

¹¹ Messkopf mit optischen Messfühlern"

Anm. HUCH

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BESCHREIBUNG.

NAOHQERBOHT

Die Erfindung betrifft einen Messkopf mit thermischer Stabil i sierung zur gleichzeitigen transkutanen Messung der Konzentration von Blutgasen sowie der Durchströmung des Messobjektes mit Blut.

Bei Anordnungen der vorbeschriebenen Art, wie sie beispielsweise in der DAS 22 55 879 vorgeschlagen ist, kann die Möglichkeit entstehen, dass neben der Messung der Sauerstoffkonzentration des Blutes diejenige gemessen werden soll, die durch chemische Bindung allein an das Hämoglobin vorliegt. Weiterhin interessiert klinisch auch die Konzentration des Hämoglobins selbst. Von Interesse ist auch die Verlaufskurve des Pulses oder die Kapillardurchströmung bezw.die Elastizität

15der blutdurchströmten Kapillaren.

Solche zusätzlichen Messungen werden dadurch ermöglicht, dass nach der Erfindung die dem Messobjekt zugewendete Seite des Messkopfes Mittel zur Aussendung und zum Empfang von Licht aufweist, wobei der Weg des Lichtes vom Mittel zur Aussendung zum Mittel von Empfang von Licht allein über das Messobjekt führt. Die Vorteile einer solchen Anordnung bestehen darin, dass dadurch , dass das Licht, das durch die Haut und damit durch das Kapillarnetz hindurch von der

25Quelle zu Empfänger geleitet wird, dort wesentliche Veränderungen erfährt.

So decken die Kapillaren den Lichtweg im Rhythmus des Pulsschlages ab , sodass durch eine

Intensitätsmessung der Verlauf der Pulskurve bestimmt

30werden kann.

Mit Hilfe der fotometrischen Bestimmung von Konzentrationsverhältnissen durch Messung von fünf verschiedenen Wellenlängen nach DOS 23 43 097 ist es möglich, auch das Verhältnis von oxygeniertem und deoxygeniertem Hämoglobin zu bestimmen.

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. Dadurch 1st es weiterhin möglich, den Bestandteil von physikalisch gelöstem Sauerstoff im Blut zu bestimmen. Wird nämlich der Sauerstoffpartialdruck durch polarograph!sehe Messung bestimmt, die den Gesamtbetrag an im Blut mitgeführtem Sauerstoff misst, und durch Spektroskopisehe Bestimmung der chemisch gebundene Teil gemessen, wie nach der Methode der Messung bsi fünf Wellenlängen, dann ist die Differenz aus beiden Werten der in der Blutflüssigkeit physikalisch gelöste Sauerstoff.

10Aus dem Betrag der Abdeckung des Lichtweges durch den Füllungszustand der Kapillaren kann nicht nur die Pulskurve und damit auch die Gefässelastΐzitat sondern durch Mittelbi!dung bei bekannter Sauerstoffsättigung auch die Hämoglobinkonzentration bestimmt werden.

Alle vorgenannten Messungen können durch die thermische Stabilisierung des auf die Haut aufzusetzenden Messkopfes auch bei Hyperämisierung,insbesondere durch Überwärmung erzeugt, vorgenommen werden. Das ist deshalb von besonderer Bedeutung, als damit physiologische Verhältnisse in der Haut vorliegen, die etwa den Verhältnissen im» Körperkern entsprechen. Auch die Durchflussmenge des Blutes lässt sich aus dem mittleren Betrag der Abdeckung des Lichtweges bestimmen, wenn der Blutdruck bekannt ist, weil ein eindeutiger Zusammenhang zwischen Druck und Quei— schnitt und der Durchflussmenge besteht. Die Ausführung der Erfindung kann im einzelnen unter unterschiedlichen Gesichtspunkten erfolgen. So können

3OaIs Lichtquellen lichtemittierende Dioden verwendet sein, wenn der Spektral bereich dazu geeignet ist. Erwärmungen, die bei eine solchen Betrieb auftreten sind deshalb nicht von grosser Bedeutung, weil die thermische Stabilisierung die entstehende Wärme ableitet.

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-G-

• Sollen stärkere Lichtquellen oder solche mit verbesserter MonochromasIe verwendet werden, Ist es zur Vermeidung von Gewichtsbildung angebracht, mit Lichtquellen verbundene Lichtleiter zu verwenden. Auch mit Lichtquellen verbundene Bohrungen Im Me.ss-

-* kopf sind zur Hinleitung von Licht zum Objekt geeignet. Ebenso ist es möglich., je nach dem vorliegenden Messproblem, Bohrungen oder Lichtleiter zur Ableitung des Lichtes vom Messobjekt zu einem oder mehreren Empfängern zu verwenden.

"Der Lichtweg Im Messobjekt kann dadurch verkürzt werden, dass dIeLIchtwege, Lichtleiter oder Bohrungen, gegen die Senkrechte der dem Messobjekt zugewendeten Seite des Messkopfes geneigt sind.

In dieser Fortentwicklung der Erfindung kann die 15Vorrichtung dahingehend weiterentwickelt werden, dass der Lichtweg von der Lichtquelle und der Lichtweg zu dem Empfänger In der selben Fläche enden.

Dadurch Ist es möglich, In Reflexion zu messen. Das ist insbesondere deshalb von Bedeutung, well es einige Bereiche der Reflexion gibt, In denen die versch I edenen Pigmentierungen der Haut nicht In Erscheinung treten.

25welterhin ist es von Vorteil, wenn In dieser Fortentwicklung der Erfindung eine lichtdichte Blende zwischen dem Lichtweg von der Lichtquelle zu dem Lichtweg zu dem Empfänger einfügbar Ist.

30insbesondere, wenn diese Blende frei beweglich ist, also je nach Belleben eingefügt und ausgebracht werden kann, Ist es möglich , hintereinander in Transmission und In Reflexion zu messen.

35vortellhaft kann die Blende auc'i periodisch bewegt werden.

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In der Zeichnung, anhand derer die Erfindung im Folgenden erläutert werden wird, sind weitere Einzelheiten der Erfindung schematisch dargestellt.

Ein Messkopf 10, der in einem Gehäuse 20 angeordnet ist und der aus einer Referenzelektrode 100 und einer Messelektrode 102 zur polarografisehen Bestimmung von Sauerstoff besteht, die mit einer, einen Elektrolyten abdeckenden Membran 103 abgeschlossen ist, weist Bohrungen 104 und 105 auf.

igln der Bohrung 104 ist beispielsweise eine lichtemittierende Diode 106, in der Bohrung 105 ein Empfänger 107 angeordnet .Etwas geneigte Bohrungen 104,105 enden In dem gezeichneten Beispiel in dem Teil 108 der dem Messobjekt, zugewendeten Fläche 112. Die Fläche 108 wird in

•j jMesspos i t Ion durch das Objekt 1000 abgedeckt.

Zur Messung In Transmission ist eine, vorzugsweise von aussen zugängliche Blende 110 bis zum Objekt 1000 abgesenkt, zur Messung In Reflexion ist die Blende 110 bis zur Stellung R zurücknesetzt.

2Qln Transmission durchdr ingt das Licht 111 der Lichtquelle 106 die Oberhaut 1001 bis zu dem Kapillargeflecht 1002 vor und wird dann durch Leitung, Streuung und Reflexion an tieferen Schichten über die Bohrung 105 dem Empfänger 107 zugeleitet.

Wird in Reflexion gemessen, ist die Blende 110 zurückgesetzt bis zur Position R und das Licht wird dann bereits von der Oberfäche der Haut 1003 auf den Empfänger zurückgeworfen.

Die gesamte Anordnung ist durch eine elektronisch durch einen nicht gezeichneten Regler über einen Temperaturfühler 11 gesteuerte elektrische Heizung thermisch stabilisiert.

35EIn mechanischer Schwinger 30 kann die Blende periodisch bewegen, wenn zwischen Reflexion und Transmission gewechselt werden soll.

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ORIGINAL INSPECTED

. Da die Heizleistung nach der Methode

von HENSEL zur Bestimmung der Gewebedurchströniung verwendbar ist,kann zwischen der Gesamtdurchströmung Cnach HENSEL) und der Durchströniung des Kapillarsystems allein (durch fotoelektrische Plethysmographie, 5wie oben beschrieben!) der Durchfluss ausserhalb des Kapillarsystems bestimmt werden.

Zweckmässlg wird bei Messung in Reflexion und in Transmission bei Wellenlängen von etwa 1,2 <um gemessen, 10 weil das Hämoglobin dort einen isobestisehen Punkt hat und die Hautpigmentierung keinen wesentlichen Einfluss mehr hat.

Insgesamt Ist die Anwendbarkeit der ηichtinvasiven 15 Messmethode zur Bestimmung von Blutgaskonzentrationen durch die beschriebenen Massnahmen wesentlich erweitert

'ORIGINAL INSPECTED

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Claims

28:3769 MESSKOPF MIT OPTISCHEN MESSFÜHLERN. PATENTANSPRÜCHE.

1. Messkopf mit thermischer Stabilisierung zur gleichzeitigen transkutanen Messung der Konzentration von Blutgasen sowie der Durchströmung des Messobjektes mit Blut, d ?i d u r c h ^j e k e η η zeichnet, dass d i e^-deoL Messob j ekr-zugewendete Se i te^des Messkopf es^-ri i tte Γ zur Aussendung und zum Empf afig von L i chv-Bufwe i st, die derart angeordnet

um

ic sind, dass der Weg des L i chte^-vom Mittel zur Ausweis) m) sendung^-ium Mittel zum Empfang°von Licht allein über das Messobjekr^TÜhrt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Aussendung des

Lichtes lichtemittierende Dioden verwendet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Aussendung des Lichtes mit Lichtquellen verbundene Lichtleiter verwendet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Aussendung des Lichtes mit Lichtquellen verbundene Bohrungen verwendet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche λ-¹*, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere mono chromatische Lichtquellen und Empfänger verwendet sind.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Empfang von Licht mit einem Lichtleiter mit der dem Messobjekt zugewendeten Seite des Messkopfes verbunden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Empfang von Licht durch eine Bohrung mit der dem Messobjekt zugewendeten Seite ces Messkopfes verbunden sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche

1~7, dadurch gekennzeichnet, dass die MitteV-^zur Aussendung und zum Empfang von Licht gegen die -^ Senkrechtester dew Messobjekt zugewendeten Seite des Messkopfes geneigt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch

gekennzeichnet, dass der L ichtweg von der Lichtquelle^

Qös) und der Lichtweg zu dem Empfänger^in derselben

Fl scheuenden.
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10. Vorrichtung nach Anspruch 9.dadurch gekennzeichnet, dass eine lichtdichte Bl ende^w i sehen

dem Lichtweg von der Lichtguei 1 e^u dem Lichtweg zu dem Empfänger einfügbar^lst.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10. dadurch

gekennzeichnet, dass die Blendjßrrei beweglich Ist.

12. Vorrichtung nach Anpruch 11, dadurch

gekennzeichnet, dass die Blende periodisch beweglich 1st.

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