DE2823769A1 - Messkopf mit optischen messfuehlern - Google Patents
Messkopf mit optischen messfuehlernInfo
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Description
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
9098A9/0206
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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28237Ö9
. 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.
ORIGINAL INSPECTED 909849/0206
-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.
909849/0206
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.
909849/0206
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
909849/0206
Claims (12)
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.
909849/0206 OR/qimal iNSPECTED
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.
20
20
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.
909849/0206 ORIGINAL
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