DE3313601A1

DE3313601A1 - Spektrophotometrische messanordnung

Info

Publication number: DE3313601A1
Application number: DE19833313601
Authority: DE
Inventors: Frans F. Jöbsis; Hans H. Keizer; Ronald F. Durham N.C. Overaker
Original assignee: Duke University; Duke University Inc
Current assignee: Duke University; Duke University Inc
Priority date: 1983-01-24
Filing date: 1983-04-14
Publication date: 1984-07-26
Also published as: AU563806B2; JPH0320248B2; CA1192416A; FR2539613A1; GB8308469D0; GB2135074B; FR2539613B1; JPS59141932A; AU1290983A; GB2135074A

Description

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Spektrophotometrische Meßanordnung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine spektrophotometrische Meßanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind bereits spektrophotometrische Meßanordnungben bekannt (siehe beispielsweise US-PS 4 223 680, 4 281 645 und 4 321 930) , mit welchen in einer nicht eindringenden, kontinuierlichen,atraumatischen,in vivo und in situ durchgeführter Weise der Metabolismus innerhalb eines Körperorgans überwacht werden kann. Dabei wird unter Einsatz eines Meß- und Referenzsignals im nahen Infrarotbereich, d.h. zwischen 700 und 1300 nm, der oxidative Metabolismus überwacht, indem der Sauerstoffbedarf eines inneren Organs, beispielsweise des Gehirns eines menschlichen oder tierischen Körpers,überprüft wird. Dabei wird die kritische Eigenschaft des zellularen Enzymcytochrom a, a₃ - ebenfalls als Cytochrom c Oxidase > unter der Bezeichnung EC 1.9.3.1. - ausgenützt. Die Messung erfolgt dabei mit Hilfe eines optischen Pfades, wobei der von dem jeweiligen Organ abgestrahlte Teil zur

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Absorbierung der jeweils gewählten Wellenlänge verwendet wird. Innerhalb desselben festgelegten Infrarotbereiches wird dabei die Lichtmenge der gemessenen Wellenlänge sowie wenigstens einer Referenzwellenlänge bestimmt. Die in diesem Zusammenhang zum Einsatz gelangenen Lichtmengen sind dabei auf einem niedrigen ungefährlichen Wert, wobei die Messung am Ende eines relativ langen Durchleuchtungs- oder Reflexionspfades von einigen Zentimetern Länge durchgeführt wird, wobei dieser Pfad eine erhebliche Menge von Knochen wie auch Weichmaterial und Haut umschließen kann. Während der Messung können dabei metabolische Veränderungen und Kreislaufparameter erkannt werden. Durch geeignete Wahl der Wellenlängen der zum Einsatz gelangenden Geräte und des Verfahrens können auf diese Weise Veränderungen des Blutvolumens innerhalb des zu überwachenden Organs kompensiert werden, um auf diese Weise kontinuierlich die Hämoglobinoxidation und das Blutvolumen überwachen zu können. In ähnlicher Weise sind ebenfalls eine überwachung der Blutströmungsgeschwindigkeit, die Hautdurchblutung und Veränderungen der abgegebenen Lichtmenge, beispielsweise der Laserdiode, feststellbar.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich vor allem mit der Ausbildung der Lichtquelle und der Lichtdetektorstruktur im Bereich der Befestigung am Körper sowie mit der Art und Weise, wie die jeweilige Detektorstruktur an dem Körper befestigt ist. Als Stand der Technik wird in diesem Zusammenhang zusätzlich auf die üS-PSen 3 527 932; 3 674 008? 3 638 640; 3 704 703; und 4 077 verwiesen. Dabei haben weitere Entwicklungen und Versuche mit den beschriebenen spektrophotometrischen Meßanordnungen die Notwendigkeit einer verbesserten Befestigung und Abschirmung der verwendeten Lichtquellen

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und Detektoren im angelegten Zustand an den jeweiligen Körper gezeigt. Eine derartige verbesserte Halterung ist dabei beispielsweise in der US-PS 4 321 9 30 beschrieben.

Unter Berücksichtigung dieses Standes der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine spektrophotome-; trische Meßanordnung zu schaffen, bei welcher die Lichtquellen/Detektorstruktur derart einfach ausgebildet ist, daß sie als Wegwerfartikel angesehen werden kann, was insbesondere im Fall von chirurgischen Operationen und Unfallsituationen von Bedeutung ist.

Erfindungsgemäß wird dies durch Vorsehen der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale erreicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich anhand der Unteransprüche.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist eine spektrophotome trische Meßanordnung geschaffen worden, bei welcher die Halterung für die Lichtquelle und den Detektor derart ausgebildet ist, daß sie auch in jenen medizinischen und chirurgischen Fällen verwendet werden kann, bei welchen der Kopf des Patienten nach rückwärts geneigt werden muß, um dabei entweder eine mediziniche überprüfung durchzuführen, chemische Substanzen einzugeben oder Instrumente in den Rachen des Patienten einführen zu können. Dabei ergibt sich eine Verbesserung für die Ausrichtung der Lichtquelle und des Detektors in bezug auf den zu untersuchenden Körper sowie eine verbesserte Halterung und Befestigung an demselben, während zusätzlich eine bessere Abschirmung von Außenlicht gegenüber * der Befestigungspunkte für Lichtquelle und Lichtdetektor

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erreicht werden kann. Um auf diese Weise mit Hilfe eines entfernt angeordneten spektrophotometrischen Meßgerätes den örtlichen Metabolismus in einer nicht eindringenden, atraumatis.chen Weise in vivo bestimmen zu können.

Die erfindungsgemäße Meßanordnung kann in gewünschter Weise an den jeweiligen Körper bzw. den Kopf, ein Glied oder den Rumpf befestigt werden, wodurch Information bezüglich bestimmter Parameter der Sauerstoffsuffizienz innerhalb von Geweben oder eines bestimmten Organs in vivo abgeleitet werden kann. Dabei ist es ebenfalls möglich, den Oxidationszustand des zugeführten Blutes, das Blutvolumen und die Blutströmungsmenge in dem jeweils überwachten Teil des Körpers zu bestimmen, wobei diese Bestimmung in einer nicht eindringenden,atraumatischen Weise durchgeführt werden kann.

Im Gegensatz zu der Ausbildung der im nahen Infrarotbereich strahlenden Lichtquellen,der zeitlichen Steuerung, der Ausgestaltung der Detektoren und der Verarbeitungskreise, so wie sie im erwähnten Stand der Technik erläutert werden, befaßt sich die vorliegende Erfindung vor allem mit der Verbesserung der an dem Körper befestigten Komponenten für die Lichtabgabe und die Lichtfeststellung sowie mit Verbesserungen der lösbaren Befestigung und Lichtabschirmung und Ausrichtung dieser Komponenten in bezug auf den jeweiligen Körper und die Art und Weise zur Vermeidung örtlicher Überdrücke und fehlerhafter Signalbedingungen.

Die an dem Körper befestigbare Anordnung gemäß der Erfindung wird in Verbindung mit im nahen Infrarotbereich strahlenden Lichtquellen sowie Schaltkreisen zur zeitlichen Steuerung, zur Feststellung und Signalverarbei-

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tung verwendet, so wie sie in den genannten Patentschriften Erwähnung finden. Unter Bezugnahme auf die Gegenstände dieser Patentschriften ergibt sich, daß die erfindungsgemäße spektrophotometrische Meßanordnung die Durchführung einer kontinuierlichen,nichteindringenden in— vivo und In-situ-überwachung des Redoxzustands von Zytochrom a, a-, in dem zu untersuchenden Körperbereich erleichtert, indem ein Reflektions- oder Transeliminationsverfahren mit tiefem,diffusem und mehrfach gestreutem Licht Verwendung findet und eine im nahen Infrarotbereich liegende Strahlung im Bereich zwischen 7.00 und 1300 nm benützt wird, so wie dies in den beschriebenen Patentschriften ausgeführt wird· Wenn beispielsweise die erfindungsgemäße Meßanordnung an dem Kopf angelegt wird, befinden sich die Lichtquelle und der Lichtdetektor in einem gewissen Abstand auf derselben Seite des Kopfes, wobei das reflektierte und zurück zu der Lichtquelle gestreute Licht gemessen wird, um auf diese Weise unter Einsatz entsprechender Verarbeitungskreise entsprechend dem Stand der Technik eine Korrektur für Veränderungen des Hautblutvolumens durchführen zu können. Die vorliegende Erfindung ist dabei insbesondere vorteilhaft, indem Lichtverluste klein gehalten werden, während auf der anderen Seite das Auftreten örtlicher Druckstellen vermieden werden kann, was wiederum zur Vermeidung von fehlerhaften Signalbedingungen führt. Die erfindungsgemäße Meßanordnung verbessert fernerhin die Fähigkeit, eine Unterscheidung zwischen an den Grauteilen und an den Weißteilen des Gehirns gestreuten Lichtes zu erreichen, um auf diese Weise ein Signal abzuleiten, welches der Anzeige der Sauerstoffsuffizienz innerhalb der Grauteile des Gehirns dient.

Unter Bezugnahme aufdie tatsächliche Struktur der Halteeinrichtung für Lichtquelle und Detektor werden im Rah-

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men der vorliegenden Erfindung zwei verschiedene Ausführungsformen vorgeschlagen. Bei der ersten Ausf-ührungsform ist ein Band vorgesehen, welches um einen bestimmten Teil des Körpers, beispielsweise den Kopf, ein Glied oder den Rumpf geschlungen wird, wobei die Bandenden lösbar miteinander verbunden werden, um auf diese Weise die Lichtquelle, den Lichtdetektor, die Lichtabschirmung sowie die Glasfaseroptik und Kabelanschlüsse zu halten.Das betreffende Band besitzt dabei im mittleren Bereich einen Block bzw. einen Abschnitt aus elastischem Material, welches sich an die jeweilige Körperoberfläche anpassen kann. Das jeweilige elastische Material dient ebenfalls als Gehäuse für ein Paar von optischen Modulen, deren Endflächen die Lichtquelle und den Lichtdetektor darstellen. Diese Endflächen können dabei mit Hilfe von Schnellöskupplungen an Kabel angeschlossen werden, um auf diese Weise Licht bzw. lichtbezogene Signale zwischen der an dem Körper befestigten Anordnung und einem entfernt angeordneten Gerät hin- und herzuleiten wobei letzteres die eigentlichen Lichtquellen, die zeitliche Steuerung, die eigentlichen Detektoren und die Verarbeitungskreise enthält, um auf diese Weise die gewünschten spektrophotoinetrischen Messungen entsprechend den beschriebenen Verfahren durchführen zu können. Im Vergleich zum Gegenstand der US-PS 4 321 930 ergeben beide Ausführungsformen gemäß der Erfindung eine vereinfachte Halterung. Zusätzlich ergibt sich eine Verbesserung aufgrund der Tatsache, daß die Lichtquelle und die Detektorelemente als getrennt befestigbare Module ausgebildet sind. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ergibt sich fernerhin eine verbesserte Lichtabschirmung, indem um die jeweiligen

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optischen Flächen herum ringförmige beidseitig klebende Streifen Verwendung finden, um auf diese Weise sowohl die Lichtabschirmung wie auch die Körperbefestigung zu verbessern. Im Rahmen der ersten Ausführungsform ergibt sich dabei noch die Möglichkeit einer Vakuumabdichtungsanordnung in Verbindung mit der Bandanordnung, um auf diese Weise die Befestigung der Elemente für Lichtquelle und Detektor an dem Körper zu verbessern, und zwar unabhängig davon, ob eine Glasfaseroptik oder eine elektronische übertragung durchgeführt wird.

Bei der zweiten Ausführungsform werden unter Vermeidung eines Bandes die Module für Lichtquelle und Lichtdetektor mit Hilfe eines Klebekissens unter Vorgabe eines genauen Abstandes und einer guten Lichtabschirmung befestigt. Dies ist insbesondere in jenen medizinischen oder chirurgischen Fällen von Bedeutung, bei welchen der Patient auf dem Bauch liegt und der Körper desselben nach rückwärts geneigt werden muß, um entweder eine medizinische Überprüfung durchführen oder Substanzen oder Instrumente in den Rachen des Patienten einführen zu können.

Beide Ausführungsformen gemäß der Erfindung erlauben eine Feststellung des reflektierten und zurückgestreuten Lichtes sowohl an der Stelle des Eintretens in den Körper als auch an einem davon im Abstand angeordneten Punkt. Die erfindungsgemäße Meßanordnung ergibt fernerhin eine verbesserte Lichtabschirmung, um auf diese Weise das Eindringen von Außenlicht oder anderer Störlichtquellen zu verhindern, während auf der anderen Seite verhindert wird, daß störende Druckbeaufschlagungen an jenen Punkten auftreten, wo das Licht eingeführt oder festgestellt wird. Bei allen Ausführungs-

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formen ergibt sich dabei eine Korrekturmöglichkeit für Volumensänderungen des in der Haut befindlichen Blutes, indem entsprechend der Lehre des Standes der Technik die zurückreflektierte Lichtmenge sowohl an der Speisestelle wie auch an einem davon im Abstand angeordneten Punkt gemessen wird.

Bei beiden Ausführunsformen wird das Licht über ein ; optisches Glasfaserkabel zugeführt, das mit dem jeweiligen Lichtquellenelement der am Körper zu befesti- j genden Anordnung verbunden ist. Die Rückleitung des reflektierten und zurückgestreuten Lichtes sowohl an der Stelle der Lichteinspeisung wie auch in einem gewissen Abstand davon erfolgt ebenfalls mit Hilfe von optischen Glasfaserbündeln. Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verwendende Reflexionsverfahren sollte vor allem ein tiefes Reflexionsverfahren sein, so wie es in der US-PS 4 321 930 beschrieben ist.

Einzelheiten der Erfindung sollen nunmehr näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßanordnung,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht eines otpischen Moduls der Meßanordnung von Fig. 1,

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Fig. 4 bis 6 Ansichten, teilweise im Schnitt, entlang der Linien 4-4, 5-5 und 6-6 von Fig. 3,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Abwandlung der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßanordnung unter Verwendung eines Vakuumanschlusses,

Fig. 8 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 8-8 von Fig. 7,

Fig. 9 eine Draufsicht eines optischen Moduls, so wie es in Verbindung mit der Meßanordnung
von Fig. 7 verwendbar ist,

Fig. 10 bis 12 Ansichten entlang der Linien 10-10, 11-11 und 12-12 von Fig. 9,

Fig. 13 eine Drausicht einer abgewandelten Ausführungsform eines optischen Moduls zur Verwendung bei einer Meßanordnung gemäß Fig. 7,

Fig. 14 eine Draufsicht eines ringförmigen Klebebandes, so wie es in Verbindung mit den
optischen Moduln der Erfindung verwenbar ist,

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßanordnung, welche in dem betreffenden Fall an der Stirn eines Patienten für die Durchführung einer Gehirnüberwachung befestigt
ist,

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Fig. 16 bis 18 eine Draufsicht, eine Seitenansicht und

eine Unteransicht des Lichtdetektormoduls, so wie er in Verbindung mit der Meßanordnung von Fig. 15 verwendbar ist,

Fig. 19 bis 21 eine Draufsicht, eine Seitenansicht und eine Unteransicht des Lichtquellenmoduls, so wie er in Verbindung mit der Meßanordnung von Fig. 15 verwendbar ist,

Fig. 22 bis 24 eine seitliche Ansicht,eine Draufsicht ' und eine Unteransicht einer Modulhalterung, so wie sie in Verbindung mit der Meßanordnung von Fig. 15 verwendbar ist,

Fig. 25 und 26 seitliche Ansichten des Lichtdetektormoduls von Fig. 17 in Verbindung mit der Modulhalterung von Fig. 22 im getrennten und zusammengebauten Zustand,

Fig. 27 und 28 eine Draufsicht sowie eine seitliche Ansicht des Lichtabschirmungskissens, welches · in Verbindung mit der Meßanordnung von Fig. 15 verwendbar ist, und

Fig. 29 und 30 verkleinerte Draufsichten der Lichtdetektor- und Lichtquellenmodule von Fig. 16 und 19 nach Einbau in den entsprechenden Modulhalterungen zur Erläuterung der Art und Weise, wie der gewünschte Abstand der optischen Module eingehalten werden kann.

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Wenn das Tiefreflexionsverfahren durchgeführt wird, so wie es in der US-PS 4 321 930 beschrieben ist, dann sind zur Erzielung zufriedenstellender Meßresultate" jene Einrichtungen von besonderer Bedeutung, mit welchen die Meß- und Referenzsignale im nahen Infrartobereich in den Körper eingeleitet werden und mit welchen diese Signale nach direkter Reflexion bzw. im Anschluß an eine das tiefe Eindringen und Streuung und Reflexion von dem betreffenden Organ, beispielsweise dem Gehirn oder einem anderen zu untersuchenden Körperteil erneut -_{ aufgefangen werden. Dabei ist es beispielsweise wünschenswert, daß die an dem Körper befestigte Lichtquellen/ Detektoranordnung sich den verschiedenen Formen des Körpers, beispielsweise dem Kopf, einem Glied oder dem Rumpf eines menschlichen oder tierischen Körpers anpaßt. Es ist fernerhin von großer Wichtigkeit, daß die vorgenommene Lichtabschirmung der betreffenden Anordnung gegenüber Licht im nahen Infrarotbereich und im Sehbereich wirksam ist, so daß das in den Körper eingeleitete Licht und das von dem Körper her gemessene Licht nur auf jene Wellenlängen und Lichtquellen beschränkt ist, welche zur Durchführung der Messungen verwendet werden. Es ist somit wünschenswert, daß die von außen her der Meßstelle zugeführten Photonen von der Lichtquellen/Detektoranordnung der Erfindung absorbiert werden, so daß sie nicht in den Körper eindringen und die Messungen beeinflussen können.

Es hat sich fernerhin gezeigt, daß die an dem Körper zu befestigende Lichtquellen/Detektoranordnung derart ausgebildet sein muß, daß in dem zu beobachtenden Bereich die örtliche Blutströmung und andere Gewebefunktionen nicht beeinträchtigt werden, um auf diese Weise das Auftreten fehlerhafter Signale zu vermeiden.

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Es hat sich fernerhin als wünschenswert erwiesen, daß die Lichtquellen/Detektorelemente eine verbesserte Anordnung zur Körperbefestigung aufweisen, um auf diese Weise nicht nur äußere Lichtquellen abzuschirmen, sondern auch um die betreffenden Elemente zu schützen, wenn im Hinblick auf eine Anpassung an die jeweilige Körperoberfläche die Befestigung der betreffenden Anordnung vorgenommen wird. Es hat sich schließlich noch als sehr wesentlich erwiesen, daß der relative Abstand zwischen der Lichtquelle und den Detektorelementen während der Messungen genau konstant gehalten wird und nicht durch physikalische Veränderungen der Körpergeometrie, beispielsweise durch Atmen, durch Bewegungen des Körpers, durch äußere Gewalteinwirkung und dergleichen, verändert wird. Die an dem Körper befestigte Lichtquellen/Detektoranordnung sollte fernerhin so ausgebildet sein, daß ein sehr rasches An- und Abkoppeln zu den in einem gewissen Abstand von 1 bis 2 Metern angeordneten Zeitsteuerungs-, Lichtquellen/Detektor- und Verarbeitungskreisen möglich ist.

Als sehr wünschenswert hat es sich erwiesen, daß die an dem Körper zu befestigende Lichtquellen/Detektoranordnung sehr wirtschaftlich herstellbar ist, so daß dieselbe als ein Wegwerfartikel für einmalige Verwendung angesehen werden kann.

Im Hinblick auf die Schwierigkeiten und Kosten des Waschens und Sterilisierens und der Gefahr der übertragung von Krankheiten und der insbesondere bei Operationen und Unfällen sich ergebenden Verschmutzungen erscheint die Verwendung von Lichtquellen/Detektoran-

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Ordnungen sehr zweckmäßig, welche als vorgepackte, sterilisierte, einmal zu benützende Wegwerf artikel,, ausgebildet sind.

In dem folgenden sollen zuerst zwei Ausführungsvarianten einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtquellen/Detektoranordnung beschrieben werden, bei welchen die Befestigung an dem Körper mit Hilfe ;

eines Bandes erfolgt, wobei bei der einen Ausführungsvariante zusätzlich ein Vakuumanschluß vorgesehen ist. / In dem folgenden soll dann eine zweite Ausführungsform >' beschrieben werden, bei welcher anstelle einer Bandbefestigung die Befestigung mit Hilfe eines Klebekissens vorgenommen wird, wobei jedoch ähnliche Lichtquellen und Detektormodule verwendet werden.

Fig. 1 bis 6 zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung mit einer Lichtquellen/Detektoranordnung 20, welche mit einem Halteband 30, einem Modulträger·35, einem Lichtquellen/Detektormodul 50 und einem Detektormodul 60 versehen ist, wobei die beiden Module 50, 60 innerhalb des Modulträgers 35 angeordnet sind.

Das Halteband 30 besteht vorzugsweise aus einem eng gewobenen elastischen Gewebe, so wie es beispielsweise bei elastischen Bändern, dehnbaren Gürteln, dehnbaren Geweben u.dgl. Verwendung findet. Dieses Halteband 30 sollte vorzugsweise sowohl dehnbar wie auch biegsam sein, um ein gutes Anliegen an dem Kopf, ein Glied oder den Rumpf eines menschlichen oder tierischen Körpers zu gewährleisten. Alle Oberflächen des Haltebandes 30 sollten fernerhin vorzugsweise schwarz gefärbt sein, damit von außen her zugeführte Photonen von der ■Beobachtungsstelle abgehalten werden. Das Anlegen und

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des Haltebandes an dem jeweiligen Körper und die erneute Entfernung wird durch Klettenstreifen 4 0 bis 43 (Velcro-Bänder) erleichtert, welche auf den gegenüber l-iegenden Oberflächen des Haltebandes derart befestig sind, daß das jeweilige Halteband 30 sich sehr einfach der Größe und Körperform an jener Stelle anpassen kann, wo die Lichtquellen/Detektoranordnung 20 für die Durchführung der Messungen angesetzt werden soll.

Das Halteband 30 besitzt einen Zwischenbereich 30', welcher an der äußeren Oberfläche des Modulträgers 35 befestigt ist. Zu diesem Zweck, wird ein beidseitig klebender, auf Druck ansprechender Klebestreifen 36 verwendet, um einerseits eine gute Befestigung zu erreichen, andererseits die Entfernung des Modulträgers 35 zu erlauben, wenn derselbe ersetzt werden muß.

Der Modulträger 35 ist vorzugsweise aus einem Material gefertigt, daß sowohl elastisch wie auch deformierbar ist, um im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden zu können. Zu diesem Zweck erscheint ein Schaumstoff, beispielsweise aus Silikongummi, geeignet, der mit unterschiedlichen elastischen Eigenschaften erhältlich ist. Der Modulträger 35 ist vorzugsweise mit vorgefertigten Hohlräumen versehen, innerhalb welcher die beiden optischen Module 50, 60 unter leichtem Klemmsitz eingesetzt werden können, so daß diese Module 50, 60 mit Hilfe des Modulträgers 35 an dem Halteband 30 befestigt sind.

In dem folgenden sollen die beiden optischen Module 50 und 60 unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 6 beschrieben werden, welche zwar unterschiedliche Funktionen ausführen, jedoch ähnlicher Konstruktion sind. So weist

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der Modul 50 beispielsweise ein kreisförmiges Gehäuse 70 auf, dessen hintere Abdeckplatte 71 schwarz gefärbt ist, während die Vorderplatte 72 geringfügig konisch oder abgerundet ausgebildet ist und in der Mitte mit einer mittigen öffnung 7 3 versehen ist. Ein mit einer Schnellkupplung 76 versehenes Glasfaserbündel 75 weist ein L-förmiges Endstück 79 auf, dessen geschliffene optische Endfläche 78 innerhalb der Öffnung 73 zu liegen gelangt. Der das L-förmige Endstück 79 umgebende leere Raum /

innerhalb des Gehäuses 70 ist mit einer härtenden Verbindung, beispielsweise Epoxyharz, gefüllt, um auf diese / Weise die Befestigung des Endstückes 7 9 innerhalb des Gehäuses 70 zu erleichtern, worauf in der Folge die hintere Abdeckplatte 71 beispielsweise durch Festkleben befestigt wird.

Das Endstück 7 9 des Glasfaserbündels 75 bildet sowohl das Endstück der im nahen Infrarotbereich liegenden Lichtquelle als auch das Endstück des Korrekturdetektors, indem bestimmte Glasfasern verwendet werden, um Licht der jeweiligen Endstelle zuzuführen, während andere willkürlich verteilte Glasfasern dazu eingesetzt werden, um direkt reflektiertes Licht in der Nähe der jeweiligen ' · ^; Speisestelle (1 bis 3 mm) einzusammeln. Die Art und Weise der Einspeisung von Licht und der Ableitung eines Korrektursignals wird in den bereits erwähnten Patentschriften näher erläutert.

Der Modul 60 ist ähnlich wie der Modul 50 aufgebaut, wobei" in diesem Fall ein mit einer Schnellkupplung 81 versehenes Glasfaserbündel 80 mit einem L-förmigen Endstück versehen ist, das an seinem Ende mit einer geschliffenen optischen Endfläche 83 versehen ist. Mit Hilfe des Glasfaserbündels 80 wird das gemessene reflek-

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tierte Licht zur Verarbeitung abgeleitet, so wie dies in den bereits erwähnten Patentschriften beschrieben wird. Während des Lichtmeßvorgangs befinden sich die beiden Module 50 und 60 innerhalb des Modulträgers 35, wobei die Lichtquellen/Detektoranordnung 20 derart ausgebildet ist, daß ein gleichbleibender Abstand S zwischen den beiden Modulen 50 und 60 aufrecht erhalten wird.

Eine Abschirmung gegenüber äußerem Licht ist insbesondere in jenen Fällen wichtig, wenn metabolische Zustandsänderungen überwacht werden und die zu beobachtenden Unterschiede signifikant, jedoch klein sind. Eine derartige Abschirmung ergibt sich mit Hilfe einer Lichtabschirmungsschicht 90, welche an dem Modulträger 35 festgeklebt wird, wobei, wie dargestellt, geeignete öffnungen 91, 92 vorgesehen sind, um auf diese Weise ein Abdecken der optischen Endflächen 78, 83 zu vermeiden.

Gemäß der Erfindung sind fernerhin zwei Scheibenringe 100, 101 aus einem doppelseitig klebenden Klebestreifen vorgesehen, um auf diese Weise eine weiterverbesserte Lichtabschirmung zu gewährleisten. Diese Scheibenringe 100, 101 weisen die in Fig. 14 dargestellte Form auf und sind vorzugsweise mit Schutzfolien versehen, welche nach der Entfernung eine Befestigung der Scheibenringe 100, 101 an den jeweiligen Modulen 50, 60 gewährleisten, während die andere Seite dieser Scheibenringe 100, eine Befestigung an der jeweiligen Körperoberfläche, und zwar im Bereich der optischen Endflächen 78, 8 3 erlaubt.

Bei Verwendung der Lichtquellen/Detektoranordnung 20 wird ein optisches Gel auf die optischen Endflächen 78,

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83 gestrichen und das Halteband 30 auf dem gewählten Teil des Körpers so befestigt, daß der Modulträger 35 leicht angedrückt wird, wobei die entsprechenden optischen ·

Flächen 78, 83 mit den entsprechenden klebenden Scheibenringen 100, 101 in Berührung mit der jeweiligen Körper- j Oberfläche gebracht werden, um auf diese Weise einen _' möglichst guten Kontakt herzustellen, während gleich- ^:

zeitig das Eindringen von Licht weitgehend verhindert /

wird. Die geringfügig konisch oder abgerundeten Ober- /

flächen der Vorderplatten 72 der Module 50 und 60 er- / weisen sich bei manchen Anwendungen als nützlich, um ; auf diese Weise bei den verschiedensten Körperoberflächen einen guten Kontakt zu erleichtern. Sobald die Lichtquellen/Detektoranordnung 20 in gewünschter Weise befestigt worden ist, werden in bekannter Weise optische und elektronische Stromkreise in Betrieb gesetzt, so daß die Messungen durchgeführt werden können, so wie sie in den bereits erwähnten Patentschriften beschrieben sind.

Ein wesentlicher Vorteil der beschriebenen Lichtquellen/ Detektoranordnung 20 besteht in der Tatsache, daß die beiden optischen Module 50 und 60 zuvor herstellbar sind und in der Folge in den Modulträger 35 eingesetzt werden können, worauf dann eine sehr rasche Befestigung an dem Halteband 30 vornehmbar ist. Die gesamte Lichtquellen/Detektoranordnung 20 kann dann unter Einsatz der Schnellkupplungen 76, 81 sehr schnell an den Rest der Meßapparatur angeschlossen werden. Die Module 50 und 60 können dabei entweder aus Metall oder Plastikmaterial,durch Gießen oder Bearbeitung hergestellt werden. Die Herstellung der L-förmigen Endstücke der Glasfaserbündel 75, 80 sowie deren Befestigung innerhalb der optischen Module 50, 60 kann ebenfalls

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beliebig vorgenommen werden, solange die Position der optischen Endflächen 78, 83 genau gegenüber den Moduln 50, 60 eingehalten werden kann.

In dem folgenden soll auf die Fig. 7 bis 13 Bezug genomen werden, welche eine Abwandlung der ersten Ausführungsform zeigt, in welchem Fall im Hinblick auf eine Verbesserung der Halterung der optischen Module ein Unterdruckanschluß / vorgesehen ist. In Übereinstimmung mit der zuerst beschriebenen Ausführungsvariante weist die Lichtquellen/ / Detektoranordnung 140 ein Halteband 150 auf, an welchem ein Modulträger 155 befestigt ist, der mit einer lichtabschirmenden Schicht 156 mit geeigneten Öffnungen versehen ist. Innerhalb des Modulträgers 155 sind zwei optische Module 170, 180 eingesetzt, welche,ähnlich wie die Module 50 und 60 der zuvor beschriebenen Ausführungsvariante, ausgebildet sind, jedoch zusätzlich mit Unterdruck anschlüssenfür eine bessere Befestigung an dem Körper versehen sind.

So weist beispielsweise der Modul 170 ein Gehäuse 181 auf, in das ein Glasfaserbündel 185 mit einem L-förmigen . Endstück 186 hineinführt. Das Endstück 186 ist dabei mit einer Schnellkupplung 187 versehen und besitzt eine geschliffene optische Endfläche 190, welche fluchtend innerhalb einer mittigen Öffnung 191 der geringfügig gerundeten oder konsichen Vorderfläche 192 des Gehäuses 181 zu liegen gelangt. Das Gehäuse 181 ist in diesem Fall als luftdichte Kammer ausgebildet, welche nach hinten hin durch eine hintere Abdeckplatte 93 begrenzt ist. Zusätzlich sind geeignete Maßnahmen vorgesehen, um das Glasfaserbündel 185 und die optische Endfläche 190 gegenüber Undichtigkeitsstellen abzudichten.Die durch das Gehäuse 181 gebildete luftdichte Kammer ist über eine Schnell-

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kupplung 195 an einen Unterdruckschlauch 194 angeschlossen, der mit einer geeigneten Unterdruckquelle verbunden ist. Die Vorderfläche 192 des Gehäuses 181 ist mit vier elliptischen (nierenförmigen) Ausnehmungen 200 versehen, welche über entsprechende Bohrungen 101 mit dem Innern des Gehäuses 181 und damit mit dem Unterdruckschlauch in Verbindung stehen.

Bei einer in Fig. 13 dargestellten abgewandelten Ausführungsform sind die einzelnen Ausnehmungen 200 über Kanäle 202 miteinander verbunden,um auf diese Weise die dem Unterdruck ausgesetzte Gesamtoberfläche zu vergrößern.

Der in entsprechender Weise aufgebaute Modul 180 dient der Halterung eines L-förmigen Endstückes mit einer optischen Endfläche 210, welches über eine Schnellkupplung 206 mit einem optischen Glasfaserbündel 205 verbunden ist. Der Modul 180 ist ebenfalls über .eine Schnellkupplung an einen Unterdruckschlauch 215 angeschlossen, der an derselben Unterdruckquelle wie der Unterdruckschlauch angeschlossen ist. Das Glasfaserbündel 185 dient, dabei derselben Funktion wie das Glasfaserbündel 75 der ersten Ausführungsvariante, während das Glasfaserbündel 205 die Funktion des Glasfaserbündels 80 der ersten Ausführungsvariante übernimmt.

Bei Verwendung der Lichtquellen/Detektoranordnung 140 der zweiten Ausführungsvariante werden zuerst die erforderlichen optischen übertragungs- und Vakuumkreise in Betrieb genommen und ein optisches Gel auf die optischen Endflächen 190, 210 aufgetragen. Das Halteband 150 wird dann derart an dem Körper befestigt, daß die Gehäusevorderflächen, beispielsweise die Vorderfläche 192, mit den optischen Endflächen 190, 210 in Körperkontakt

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gelangen, wobei die dem Unterdruck ausgesetzten Ausnehmungen 200 um die Einleit- bzw. Abnahmestellen herum zu liegen gelangen. Falls aufgrund der jeweiligen Körperoberfläche ein stärkerer Unterdruckeffekt gewünscht wird, kann derselbe durch Verwendung der Ausführungsvariante von Fig. 13 verstärkt werden, um auf diese Weise eine bessere Haftung an der Körperoberfläche zu erreichen. Neben der elastischen Druckbeaufschlagung mit Hilfe des Haltebandes 150 und des Modulträgers ist somit eine unterdruckunterstützte Einrichtung vorgesehen, um auf diese Weise eine verbesserte Lichtabschirmung und Befestigung der Lichtquellen/Detektoranordnung 140 zu erlangen. In Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsvariante ermöglicht das elastische und deformierbare Material des Modulträgers 155 ein Zusammendrücken desselben, sobald das betreffende Halteband 50 unter Einsatz entsprechender Klettenbandstreifen 220 bis 223 (Velcro-Streifen) an dem Körper befestigt wird. Wenn auf diese Weise der Modulträger elastisch zusammengedrückt wird und ein optisches Gel auf den optischen Endflächen 190, 210 aufgestrichen ist, und zudem die betreffenden Module 170 und 180 an eine Unterdruckquelle angeschlossen sind, ergibt sich ein verbesserter Anschluß an den jeweiligen Körper. In Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsvariante können die optischen Module 170, 180 vorfabriziert sein, worauf dieselben in entsprechende Ausnehmungen des Modulträgers 155 eingesetzt werden, so daß dann in der Folge ein schneller Anschluß an eine Lichtquelle, das Auswertgerät und die Unterdruckpumpe möglich ist. Zudem können die bereits erwähnten Scheibenringe aus einem doppelseitigen Klebeband im Bereich der optischen Flächen verwendet werden, um die Befestigung zu verbessern, falls

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der betreffende Unterdruck nicht verwendet wird. Die Vakuumbefestigung erweist sich jedoch insbesondere vorteilhaft, wenn feuchte Oberflächenbereiche des Körpers untersucht werden, so wie dies beispielsweise bei Herzoperationen der Fall ist.

Obwohl dies nicht besonders dargestellt ist, so ist es doch einleuchtend, daß die betreffenden optischen Module ebenfalls mit kontinuierlichen Glasfaserbündel versehen sein können, welche unter Vermeidung von Schnellkupplungen direkt mit der Lichtquelle und dem Verarbeitungskreis verbunden sind. Es ist fernerhin einleuchtend, daß die beschriebene Unterdruckanordnung ebenfalls in Verbindung mit optischen Modulen verwendet werden kann, welche mit einem Photodetektor versehen sind, in welchem Fall es sich um elektronische Lichtsensoren handelt, so wie sie in der US-PS 4 321 930 beschrieben sind. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ergibt sich somit eine neuartige und verbesserte Art der Befestigung unter Einsatz von Unterdruck.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ergibt sich unter Bezugnahme auf Fig. 2, an welcher erkennbar ist, daß die Dicke T des Modulträgersmaterials· absichtlich größer als die in Fig. 4 dargestellte Gesamtdicke X der optischen Module gewählt wird. Dies ermöglicht, daß das Schaumstoffmaterial des Modulträgers 35 gegenüber den optischen Module während dem Anlegen an den Körper geringfügig zusammengedrückt werden kann, wodurch die Halterung der betreffenden Module an dem Körper unterstützt wird.

In dem folgenden soll eine zweite Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 15 bis 30 beschrieben werden, bei welcher die Grundkonstruktion der optischen Module aufrecht erhalten wird, nicht jedoch

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die Art und Weise der Verwendung eines Haltebandes für die Durchführung der Befestigung an dem Körper.

Zum besseren Verständnis der betreffenden Ausführungsform sei erwähnt, daß bei manchem chirurgischen Verfahren, bei welchem die Sauerstoffsuffizienz des Körpers überwacht wird, der Kopf des Patienten nach rückwärts geneigt werden muß, um verschiedene Instrumente oder / Substanzen in den Rachen einzuführen oder um gewisse chirurgische oder medizinische Vorgänge durchführen zu ; können. Bei anderen medizinischen oder chirurgischen Verfahren, bei welchen ebenfalls die Sauerstoffsuffizienz im Gehirn überwacht wird, ist jedoch ein Zurückneigen des Kopfes des Patienten nicht erforderlich. Wenn jedoch der Kopf des Patienten zurückgeneigt wird, dann hat die in den Fig. 1 bis 14 beschriebene Anordnung mit dem Halteband gewisse Nachteile, indem genau beobachtet werden muß, daß die Lichtquellen/ Detektoranordnung durch das Zurückneigen des Kopfes des Patienten nicht verschoben oder versetzt wird. In all jenen Fällen jedoch, in welchen der Kopf des Patienten nicht zurückgeneigt wird, hat sich die in den Fig. 1 bis 14 beschriebene Ausführungsform mit dem Halteband als zufriedenstellend erwiesen. Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung ergibt sich somit eine verbesserte Lichtquellen/Detektoranordnung, bei welcher alle wünschenswerten Eigenschaften der ersten Ausführungsform aufrecht erhalten werden, während sich jedo eine verbesserte Halterung, insbesondere bei Befestigung an dem Kopf zur Gehirnüberwachung ergibt, falls der Kopf des Patienten je nach dem medizinischen oder chirurgischen Vorgang nach hinten geneigt werden muß oder nicht.

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Bei den beiden Ausführungsformen werden ein Lichtquellenmodul und ein Detektormodul verwendet. Bei der zweiten-Ausführungsform ist jedoch für die beiden Module jeweils eine Fassung vorgesehen, innerhalb welcher die jeweiligen Module eingesetzt werden, wobei zudem nach außen sich erstreckende biegsame Ansätze vorgesehen sind, welche durch Verklebung an der Körperoberfläche befestigt werden. Die Länge der jeweiligen Ansätze ist dabei derart gewählt, daß jeweils ein Paar von die einzelnen Module tragenden Fassungen genau im gewünschten Abstand befestigt werden können, .' um auf diese Weise den bekannter optischen Überwachungsvorgang durchführen zu können. Im Rahmen der zweiten Ausführungsform ist dann ebenfalls ein biegsames Lichtabschirmungskissen vorgesehen, welches mittels Klebung auf dem Körper derart befestigt wird, daß die Befestigungsansätze der Fassungen für die beiden Module überdeckt werden, während die eigentlichen Fassungen von dem jeweiligen Kissen nach außen ragen und entsprechende optische Kabel von dem jeweiligen Kissen zu der Lichtquelle und den Verarbeitungskreisen führen. Nachdem die optischen Module und. ihre Fassungen in der gewünschten Weise befestigt worden sind und durch das erwähnte Lichtabschirmungskissen abgedeckt wurden, wird über das erste Kissen ein etwas größeres zweites Abdichtungskissen gebreitet, wodurch das erste Abdichtungskissen die Fassungen und Teile der optischen Leiter im Bereich der Fassungen abgedeckt werden. Das zweite Lichtabschirmungskissen wird dabei mit Hilfe eines entlang des Randes geführten doppelseitigen Klebestreifens an dem Körper befestigt. Als eine letzte Licht- ^abschirmungsmaßnahme wird ein lichtundurchlässiges Abschirmtuch, ähnlich wie im Fall der ersten Ausführungsform, über jenen Teil des Körpers des Patienten ausgebreitet, auf welchen die optischen Module,die Fassungen und die Lichtabschirmungskissen befestigt worden sind, um auf

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diese Weise sowohl die Lichtquelle wie auch die Module von dem. Außenlicht abzuschirmen.

Gemäß Fig. 15 bis 30 weist die zweite Ausführungsforra der Erfindung eine Lichtquellen/Detektoranordnung 320 auf, welche im wesentlichen aus einem biegsamen, lichtabschirmenden un selbst-klebenden Trägerkissen 330, einem Paar von Modulhaltern 335 und 336, einem Lichtquellenmodul 350, einem Detektormodul 360, einem Hilfsabschirmungskissen 340 und einer Gesamtabdeckung 345 besteht.

Das Trägerkissen 330 besteht vorzugsweise aus einem dichten nichtelastischen ,schwarz beschichteten Stoff, beispielsweise einem schwarz beschichteten Naugahyd-Stoff, so wie er beispielsweise für Automobilsitze, Polstersitze u.dgl. verwendet wird. Dieser Stoff sollte vorzugsweise eine ausreichende Flexibilität besitzen, um sich der Form des Kopfes oder einem anderen Teil des Körpers bei Mensch oder Tier anpassen zu können. Alle Oberflächen des Kissens 330 sollten fernerhin schwarz sein, um im Beobachtungsbereich eine Photonenabsorption durchführen zu können. Die Befestigung des Kissens 330 an der Körperoberfläche wird mit Hilfe von druckempfindlichem Klebstoff 338 erleichtert, ' ^: welcher über die gesamte dem Körper zugewandte Seite des Kissens 330 ausgebreitet ist. über dieser Klebeschicht befindet sich zweckmäßigerweise eine abziehbare Schutzfolie.

Die Modulhalter 335 und 336 sind vorzugsweise aus geformtem Plastikmaterial hergestellt, welches sowohl elastisch wie auch in einem gewissen Maß deformierbar ist. Die beiden Modulhalter 335, 336 besitzen elastische Gehäusewandungen mit einer offenen Basisfläche und einer geschlossenen"Endfläche, um auf diese Weise die beiden Module 350 und 360 aufnehmen zu können. Der Innendurchmesser D und die Innenhöhe L der beiden Modulhalter 335 und 3 35 sind dabei

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ähnlich wie der Außendurchmesser D¹ und die Außenlänge L¹ der Module 350 und 360 standardisiert. So wie sich dies insbesondere anhand der Fig. 15, 22 und 26 ergibt, weisen die Modulhalter 335 und 336 seitlich einen Schlitz 337 auf, innerhalb welchem die von den optischen Module 350, 360 weggeführten optischen Glasfaserbündel 351 und 361 zu liegen gelangen. In die einzelnen Modulhalter 335 und werden somit die optischen Module 350 bzw. 360 eingesetzt, so wie dies beispielsweise bezüglich des Einbaus des Detektormoduls 360 innerhalb des Modulhalters 336 in den Fig. 25 und 26 gezeigt ist. Die optischen Glasfaserbündel 351, 361 können zweckmäßigerweise direkt zu der Lichtquelle und den Verarbeitungskreisen 355 ohne dazwischengeschaltete optische Kupplungen führen, um auf diese Weise Lichtverluste gering zu halten. In manchen Fällen kann es jedoch wünschenswert sein, daß die Lichtquellen/Detektoranordnung 320 im befestigten Zustand an dem Körper rasch optisch angekoppelt und abgekoppelt werden kann. Zu diesem Zweck können zusätzlich Schnellkupplungen 352 und 353 vorgesehen sein.

Die einzelnen Modulhalter 335 und 336 sind im Bereich ihrer offenen Basis mit drei radial nach außen sich erstreckenden biegsamen Ansätzen 339 versehen, welche vorzugsweise eine gleichförmige Größe und gleichförmige Länge T besitzen. Auf der Unterseite dieser Ansätze 339 sind beidseitig klebende Klebestreifen 341 vorgesehen, um auf diese Weise die Modulhalter 335 und 336 an der Körperoberfläche befestigen zu können. Diese Klebestreifen 341 sind dabei zweckmäßigerweise mit abziehbaren Schutzfolien versehen. Der für die Messung wichtige Abstand M zwischen den beiden Modulen 350 und 360 kann dabei durch gegenseitige Überlappung eines Paares von Ansätzen 339 eingestellt werden, wo-

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bei die Länge T entsprechend Fig. 29 als Bezugsgröße herangezogen wird. Gemäß Fig. 27 ist das Abschirmkissen

330 mit zwei Schlitzen 331 und 332 versehen, welche

zu runden öffnungen 333 und 334 führen, welche der Aufnahme der Modulhalter 335 und 336 dienen. Diese öffnungen 333 und 334 sind dabei in einem derartigen Abstand angeordnet, daß derselbe kritische Abstand M eingehalten wird. Der Abstand M entspricht dabei dem kritischen Abstand S der beiden Module bei der Ausführungsform der Fig. 1 und 7. Der Abstand zwischen den beiden Schlitzen

331 und 332 kann somit als Referenzgröße herangezogen werden. Die Schlitze 331 und 332 erleichtern ebenfalls das Aufsetzen des Abschirmkissens 330 auf den entsprechenden Modulhaltern 335 und 336, nachdem die betreffenden Module 350 und 360 in die betreffenden Modulhalter

335 und 336 eingesetzt worden sind und die Glasfaserbündel 351, 362 mit den Schnellverschlüssen 352 und durch die Schlitze 331 und 332 der Modulhalter 335 und

336 hindurchgeführt worden sind und über das Abschirmkissen 330 während des Auflegens desselben auf den Modul-' haltern 335 und 336 hinweggeleitet werden.

Obwohl die beiden Module 350 und 360 verschiedene Funktionen ausführen, so sind sie doch bezüglich Größe und Konstruktion sehr ähnlich gebaut. Unter Bezugnahme auf die Fig. 16 bis 21 soll in dem folgenden beispielsweise der Modul 350 beschrieben werden, welcher ein kreisförmiges Gehäuse 370 mit einer hinteren Abdeckplatte 371 und einer flachen Vorderplatte 372 aufweist, wobei letztere mit einer mittigen öffnung 373 versehen ist. Das mit einer Schnellkupplung 352 versehene Glasfaserbündel 351 endet in einem rechtwinklig abgebogenen Endstück 379, dessen geringfügig vorspringender Teil mit

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einer geschliffenen optischen Fläche 380 innerhalb der Öffnung 373 zu liegen gelangt. Der das Endstück 379 umgebende Leerraum des Gehäuses 370 ist mit einer härtbaren Verbindung, beispielsweise Epoxyharz, gefüllt, um die Befestigung des Endstückes 379 gegenüber dem Gehäuse

370 zu erleichtern, während die rückwärtige Deckplatte ι

371 nach dem Zusammenbau, beispielsweise durch Verklebung,

an der jeweiligen Anordnung befestigt wird. /

Das Endstück 379 des Glasfaserbündels 351 bildet dabei / das Ende der im nahen Infrarotbereich strahlenden Lichtquelle und gleichzeitig die Endfläche des Korrekturdetektors, indem bestimmte Glasfasern für die Zuleitung des Lichts an dem betreffenden Punkt verwendet werden, während andere willkürlich verteilte Glasfasern herangezogen werden, um direkt oder im Nahbereich von 1 bis 3 mm von der Speisestelle reflektiertes Licht zu ..sammeln und abzuleiten. Die Art und Weise der Zufuhr des Lichtes und der Ableitung des Korrektursignals ist dabei in den erwähnten Patentschriften beschrieben.

Der Modul 360 ist in ähnlicher Weise wie der Modul 350 - : gebaut und dient der Halterung eines mit einer Schnellkupplung 353 versehenen Glasfaserbündels 361, das an seinem Ende ein rechtwinklig abgewinkeltes Endstück 382 aufweist, dessen geringfügig vorspringender Teil mit einer geschliffenen optischen Fläche 383 versehen ist. Das Glasfaserbündel 361 wird zum Aufsammeln und Ableiten des gemessenen reflektierten Lichtes zur Signalverarbeitung verwendet, so wie dies in den erwähnten Patentschriften beschrieben ist. Während des Lichtmeßvorgangs befinden sich die Module 350 und 360 innerhalb der Modul-halter 335 und 336 und sind an dem Körper angelegt, wobei ein gleichförmiger Abstand M zwischen diesen Moduln aufrechterhalten wird.

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Eine gute Abschirmung gegen Außenlicht erweist sich insbesondere dann wichtig, wenn metabolische Zustandsänderungen überwacht werden und die beobachtbaren diskreten Veränderungen signifikant, jedoch relativ klein sind. Wenn demzufolge die betreffenden Module 350 und 360 in den entsprechenden Modulhaltern 335, 336 eingesetzt worden sind und entsprechend Fig. 15 das Abschirmkissen 330 aufgelegt worden ist, welches klebend über die entsprechenden Ansätze 339 der Modulhalter 335, 336 ausgebreitet ist, wird eine zusätzliche Abschirmung durch Einsatz des Hilfsabschirmkissens 340 vorgesehen, welches mit beidseitig klebenden Streifen 344 versehen ist, um auf diese Weise durch Befestigung des Hilfsabschirmkissens 340 eine gewünschte Lichtabschirmung der innerhalb der entsprechenden Modulhalter 335, 336 mit den darin befindlichen Moduln 350 und 360 entsprechend Fig. 15 zu erreichen. Die entsprechenden optischen Kabel 351, 361 führen dabei unterhalb des Hilfsabschirmkissens 340 seitlich nach außen und sind vorzugsweise mit einem schwarzen Filzband 348 an jener Stelle umwickelt, an welcher diese Lichtleitungskabel 351, 361 unterhalb des Hilfsabschirmkissens 340 .nach außen geleitet werden, um auf diese Weise eine zusätzliche Abschirmung zu erreichen. Eine schwarze, stark biegsame Neopren-Gummifolie mit einer Dicke von etwa 0,4 mm, hat sich in diesem Zusammenhang für die Herstellung des Hilfsabschirmkissens 340 für zweckmäßig erwiesen.

Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Verwendung eines Paares von dünnen, beidseitig klebenden Ringscheiben 400, 401, in Verbindung mit den Moduln 350 und 360, um auf diese Weise die gewünschte Lichtabschirmung im Bereich der optischen Endflächen

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380 und 383 zu erreichen. Die Ringscheiben 400 und 401 besitzen dabei die in Fig. 14 dargestellte Form und sind mit entfernbaren Schutzfolien versehen, welche nach ihrer Entfernung die Befestigung auf der einen Seite an den Moduln 350 und 360 erlaubt, während die gegenüberliegenden Klebeflächen der Befestigung an den Körperoberflächen um die optischen Endflächen 380, 383 herum erlaubt.

Bei Verwendung der Lichtquellen/Detektoranordnung 320 wird zuerst ein optisches Gel auf die optischen Endflächen 380, 383 gestrichen und die selbstklebenden Ringscheiben 400, 401 um die optischen Endflächen 380, 383 herum angeordnet. Die Module 350 und 360 werden dann in die entsprechenden Modulhalter 335 bzw. 336 eingepaßt. Um den gewünschten Abstand M zwischen den beiden Moduln 350 und 360 zu erreichen, werden die Ansätze 339 der Modulhalter 335, 336 vor der Verklebung auf der Körperoberfläche entsprechend Fig. 29 so ausgerichtet, daß die Länge T der Ansätze 339 den richtigen Abstand M gewährleistet. Bei dieser Art von Befestigung nach dem Einschieben der optischen Module 350 und 360 in die entsprechenden Modulhalter 335 und 336 entsprechend Fig. und 26 werden die Schutzfolien der Klebestreifen 341 von den Ansätzen 339 der Modulhalter 335, 336 und von den selbstklebenden Ringscheiben 400, 401 abgezogen und die Module 350, 360 entsprechend in der in Fig. 29 dargestellten Anordnung auf dem Körper zu Anheften gebracht. Danach wird die Schutzfolie des Abschirmkissens 3 30 entfernt und dasselbe über die Modulhalter 335, 336 mit den darin angeordneten Moduln 350, 360 ausgebreitet, wobei die Schlitze 331, 332 verwendet werden, um auf diese Weise entsprechend Fig. 15 und 30 die optischen Leiter 351, 361 seitlich von dem Abschirmkissen 330 wegzuleiten.

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Eine andere Art der Aufbringung dieser Teile besteht darin, daß die Module 350 und 360 zuerst in die einzelnen Modulhal.ter 335, 336 eingeschoben werden, worauf dann Siese Modulhalter entsprechend Fig. 30 innerhalb des Abschirmkissens 330 eingesetzt werden. In diesem Fall werden die Schutzfolien der Klebestreifen 341 der Ansätze 339, die Schutzfolien der selbstklebenden Ringscheiben 400 und und die Schutzfolien des Abschirmkissens 330 erst dann entfernt, wenn die Modulhalter 335, 336 mit den eingesetzten Moduln350, 360 in der in Fig. 30 dargestellten Art und Weise bereits zusammengefügt worden sind. Die in dieser Figur dargestellte, aus Modulen und Abschirmkissen bestehende Anordnung kann dann in ihrer Gesamtheit auf dem Körper befestigt werden, indem die klebenden Oberflächen der Ringscheiben 400, 401, der Ansätze 339 der Modulhalter 335 und 336 und des Abschirmkissens verwendet werden. In der Folge wird dann das Hilfsabschirmkissen340in derbeschriebenen Weise aufgebracht, worauf dann zudem eine Gesamtabdeckung 345 über den Kopf und jene Teile der optischen Lichtleiter im Bereich der Lichtquellen/Detektoranordnung 320 ausgebreitet wird, um auf diese Weise eine zusätzliche Abschirmung gegen Außenlicht zu erreichen.

Anhand der obigen Beschreibung sind die verschiedenen Vorteile der zweiten Ausführungsform erkennbar. Ein wesentlicher Vorteil der Lichtquellen/Detektor-Ifeßanordnunq 320 besteht darin, daß dieselbe an dem Körper, insbesondere dem Kopf, für die Durchführung von Gehirnüberwachungen befestigt werden kann, ohne daß dabei ein Halteband wie bei der ersten Ausführungsform erforderlich ist. Falls somit der Kopf während eines chirur-

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gischen oder medinzinischen Vorgangs nach rückwärts geneigt werden muß, kann dies bei der zweiten Ausführungsform ohne weiteres durchgeführt werden, ohne daß dabei die Gefahr besteht, daß die Lichtquellen/Detektoranordnung 320 verschoben wird. Wenn jedoch der Kopf oder ein anderes zu überwachendes Körperteil nicht geneigt werden muß, eignet sich für diesen Zweck die zweite Ausführungsform ähnlich wie die erste.

Die Modulhalter 335, 336 können aus einem geeigneten Plastikmaterial hergestellt sein, so daß sie als billige Wegwerfartikel verwendet werden können. Das Abschirmkissen 330 kann ebenfalls ein nur einmal zu verwendender Artikel sein, was gleichfalls für das Hilf sabschirmkissen 340 gilt. Durch Ausbildung dieser Komponenten als Einwegartikel ergeben sich somit erhebliche Arbeitseinsparungen durch Vermeidung von Wasch- und Sterilisationsvorgängen, so wie sie im Anschluß an chirurgische oder medizinische Vorgänge notwendig sind. Die erfindungsgemäße Lichtquellen/Detektoranordnung ergibt fernerhin einen wesentlichen Fortschritt bei der Lichtabschirmung, indem zu diesem Zweck die selbstklebenden Ringscheiben 400, 401 im Bereich der optischen Flächen 380, 383 der Module 350, 360 in Verbindung mit den Abschirmungseigenschaften des Abschirmungskissens 330 ausgenützt werden, welches mit Hilfe von Klebestreifen 338 fest an der Körperoberfläche befestigt werden kann. Eine zusätzliche Abschirmung ergibt sich dann fernerhin aufgrund der Verwendung des mit Klebestreifen 344 versehenen Hilfsabschirmkissens 340.

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Claims

Patentansprüche :

kontinuierlichen Messung einer bestimmten Aktivität eines Körperteils, wobei diese Aktivität in meßbarer Beziehung zu der Absorptionscharakteristik eines bestimmten WeI-' lenlängenbereiches steht, bestehend aus

a) einer Lichtquellenanordnung mit einer Mehrzahl von im nahen Infrarotbereich strahlenden Lichtquellen, welche außerhalb des Körpers angeordnet sind und innerhalb eines vorgegebenen Spektralbereiches auf verschiedenen Wellenlängen strahlen, wobei die Strahlungsintensität unterhalb jenes Wertes liegt, bei welchem eine Schädigung des Körpers eintritt, während auf der anderen Seite ein ausreichender Teil der Strahlung nach übertragung über den optischen übertragungsreflexionspfad mit dem zu überwachenden Körperteil mit Hilfe eines Lichtsensors feststellbar ist, vobei die Lichtzufuhrstelle und die Lichtableitungsstelle an dem zu untersuchenden Kör-

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perteil einige Zentimeter voneinander angeordnet sind und innerhalb des jeweiligen Körperteils eine Lichtstreuung und Reflexion zustandekommt,

b) eine mit den Lichtquellen in Verbindung stehende Einrichtung zur Erzeugung von Emissionen entspre-

- chend innerhalb des vorgegebenen Spektralbereiches wenigstens einem Meßsignal und wenigstens einem Referenzsignal/ welche über den Übertragungspfad zu dem jeweiligen Körperteil geleitet werden, wobei die Wellenlänge des Meßsignals derart gewählt ist, daß der gewählte Körperteil die gewünschte Absorption aufweist und die Größe dieser Absorption von dem jeweiligen Zustand der zu messenden Aktivität abhängt,

c) einem ersten Glasfaserbündel, bei welchem ein Teil der Glasfasern der übertragung des Lichts der Lichtquellen und ein Teil der übertragung des Referenzsignals dienen,

d) einem zweiten Glasfaserbündel zur übertragung des von dem gewählten Körperteil reflektierten und gestreuten Lichtes an eine Verarbeitungseinrichtung, und

e) eine mit der Lichtquelleneinrichtung verbundene Verarbeitungseinrichtung, welche in Abhängigkeit der von den beiden Glasfaserbündeln abgegebenen Ausgangssignale ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, welches der Differenz der Absorption des Meß- und des Referenzsignals an dem betreffenden Körperteil in Abhängigkeit des Aktivitätszustands

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abgibt und das betreffende elektrische Ausgangssignal in ein Signal umwandelt, welches ein im wesentlichen kontinuierliches und rasches Maß für die jeweilige Aktivität ist, dadurch gekennzeichnet , daß eine Lichtquellen/Detektoranordnung (20, 140, 320) vorgesehen ist, welche über die beiden Glasfaserbündel (75, 80, 185, 205, 351, 361) mit der Lichtquelle und dem Verarbeitungsgerät (355) verbunden ist, wobei die / Lichtquellen/Detektoranordnung aus folgenden Elementen /

besteht: /

a) einem biegsamen länglichen Trägerelement (30, 150, 330)/ welches an dem jeweiligen Körperteil befestigbar ist und eine Lichtabschirmung in dem jeweiligen Bereich ergibt,

b) eine an dem Trägerelement befestigbare Modulhaiterung

(35, 155, 335, 336), welche mit Hilfe des Trägerelementes an dem jeweiligen Körperteil gehalten ist und dabei ebenfalls eine Lichtabschirmung durchführt, und

c) zwei innerhalb der Modulhalterung in einem vorgegebene] Abstand angeordnete Module (50, 60, 170, 180, 350, mit einem äußeren Gehäuse, durch welches das abgewinkelte Ende des jeweiligen Glasfaserbündels hindurchgeführt ist, wobei die optische Endfläche des Glasfaserbündels innerhalb einer mittigen Öffnung der Vorderfläche des jeweiligen Gehäuses zu liegen gelangt
2. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß um die mittige Öffnung der Vorderfläche (192) der beiden Module (170, 180) Öffnungen (201) vorgesehen sind und daß das Innere des betreffenden Ge-

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häuses über einen entsprechenden Unterdruckschlauch (194, 215) mit einer Unterdruckquelle verbunden ist.
3. Meßanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Modulträger (35, 155, 334, 335) lösbar an dem länglichen Tragelement (30, 150, 330) befestigt ist.
4. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennze ichnet, daß das längliche Trägerelement ein biegsames Abschirmkissen (330) ist, welches mit Hilfe von Klebeflächen an dem jeweiligen Körperteil befestigbar ist₍und daß die Modulhalterung aus zwei der Aufnahme der einzelnen Module (350, 360) dienenden Modulhalteren (335, 336) besteht, welche mit radial angesetzten klebenden Ansätzen (339) versehen sind, die unterhalb des Abschirmkissens (330) zu liegen gelangen.
5. Meßanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zusätzlich wenigstens ein weiteres Lichtabschirmungselement (340, 345) vorgesehen ist, welches bei der Durchführung der Messungen auf dem länglichen Trägerelement zum Aufliegen gelangt.
6. Meßanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das eine Glasfaserbündel bestimmte Glasfasern aufweist, über welche das Licht zugeführt wird, während mittels anderer Glasfasern eine Weiterleitung von direkt an der Haut an Knochen oder Gewebe innerhalb eines Bereiches von einigen Millimetern reflektierten Lichts erfolgt.

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7. Meßanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Abschirmkissen (330) zwei in einem vorgegebenen Abstand angeordnete öffnungen (333, 334) aufweist, innerhalb welcher die beiden Modulhalter (335, 336) zu liegen gelangen, wobei diese öffnungen (333, 334) über Schlitze (331, 332) mit dem Außenrand verbunden sind, um auf diese Weise das Aufsetzen des Abschirmungskissens (330) über die / Modulhalter (335, 336) zu gewährleisten. /
8. Meßanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens ein Hilfsabschirmkissen (340) vorgesehen ist, welches beim Betrieb der Meßanordnung über das Abschirmkissen hinübergelegt ist.
9. Meßanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Gehäuse (370) der Module (350, 360) zylindrisch und in gleicher Größe ausgeführt sind und daß die Modulhalter (335, 336) eine entsprechende zylindrische Formgebung besitzen, um auf diese Weise die Module (350, 360) aufnehmen zu" können, wobei innerhalb der Wandung der Modulhalter (335, 336) jeweils ein Schlitz (337) vorgesehen ist, um beim Einschieben der jeweiligen Module (350, 360) ein Herausleiten der Glasfaserbündel (351, 361) zu gewährle is ten.

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