DE3711253C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Derartige Einrichtungen werden zum Beispiel benutzt, um bei Patienten mit durch Krankheiten und/oder chirurgische Ope­ rationen verursachten Störungen der Sauerstoffversorgung und bei sportärztlichen Untersuchungen die Sauerstoffsättigung des Bluts auf nicht-invasive Weise, d. h. ohne die Haut oder sonsti­ ge Körperoberfläche durchdringende Instrumente zu ermitteln. Unter dem Begriff "Sauerstoffsättigung" versteht man den häu­ fig mit SA bezeichneten und in Prozent der maximalen Sätti­ gung angegebenen Sättigungsgrad des Blutes mit sauerstoffhal­ tigem Hämoglobin oder, genauer gesagt, das Verhältnis zwi­ schen der Konzentration des sauerstoffhaltigen Hämoglobins, d. h. des Oxyhämoglobins, und der gesamten Hämoglobin-Konzen­ tration.

Das Verfahren zur optischen, nicht-invasiven Messung der Sauerstoffsättigung von Blut beruht darauf, daß das im Blut vorhandene sauerstoffhaltige Hämoglobin, das Oxyhämoglobin, und das sauerstofflose oder -arme Hämoglobin, das Desoxyhämo­ globin, verschiedene Farben und dementsprechend verschiedene Absorptionsspektren haben. Zur Messung wird Licht mit minde­ stens zwei verschiedenen Wellenlängen in Blutgefäße und ins­ besondere Kapillargefäße aufweisende Körperbereiche eingestrahlt und für die verschiedenen Lichtwellenlängen die Stärke des den betreffenden Körperbereich, zum Beispiel ein Ohrläppchen, die Zunge oder einen Finger, durchdringenden oder des aus dem betreffenden Körperbereich, insbesondere dessen Haut, zurückgestrahlten Lichts ermittelt.

Informationen über die allgemeinen Grundlagen des Meßprinzips sind zum Beispiel aus der Publikation "Noninvasive Transcutaneous Monitoring of Arterial Blood Gases" von Y. Mendelson und R. A. Peura, in IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Vol. BME-31, No. 12, 1984, Seite 792, bekannt. Eine in dieser Publikation beschriebene Einrichtung besitzt einen zum Anordnen an einer Stelle der Körperoberfläche bestimmten Meßkopf, der Leuchtdioden zum Einstrahlen von rotem und infrarotem Licht in einen Körperbereich, eine Fotodiode zum Empfangen von aus dem Gewebebereich zurückgestrahlten Licht und eine Heizvorrichtung mit einen Kupferring aufweist. Eine andere, aus der US 40 86 915 bekannte Einrichtung besitzt zwei beim Messen auf der einen Seite eines Ohrläppchens angeordnete Lichtquellen und einen beim Messen auf der anderen Seite des Ohrläppchens angeordneten Lichtempfänger, so daß von den Lichtquellen Licht durch das Ohrläppchen hindurch gestrahlt und mit dem Lichtempfänger aufgenommen werden kann.

Mit den bekannten Einrichtungen kann man also je nach ihrer Ausbildung entweder ausschließlich mit Licht, das vom untersuchten Körperbereich wieder in den Meßkopf zurückgestrahlt wird, von dem es stammt, oder ausschließlich mit Licht messen, das einen Körperteil durchdrungen hat. Zudem ist die aus der US 40 86 915 bekannte Einrichtung, die zum Messen mit einen Körperteil durchdringendem Licht vorgesehen ist, derart ausgebildet, daß sie ausschließlich zum Messen an einem ganz bestimmten Körperteil, nämlich dem Ohrläppchen, verwendbar sind. Ein Arzt muß sich daher zum Beispiel darauf beschränken, nur Messungen mit aus einem Körperbereich zurückgestrahlten Licht oder nur Messungen mit ein Ohrläppchen durchdringendem Licht durchzuführen oder aber zur Durchführung verschiedenartiger Messungen verschiedene Einrichtungen beschaffen. Bei aus der Praxis bekannten Einrichtungen, bei denen mit einem Körperteil durchdringendem Licht gemessen wird, haben die in den Lichtempfänger gelangenden Lichtsignale zudem häufig nur so geringe Lichtstärken, daß die Messungen mit großen Ungenauigkeiten und Unsicherheiten behaftete Resultate ergeben.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die Nachteile der bekannten Einrichtungen nicht aufweist, vielseitig anwendbar ist und insbesondere beim Messen mit einen Körperteil durchdringendem Licht auch bei ungünstigen Bedingungen noch zuverlässige sowie genaue Meßresultate liefert.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Jeder Meßkopf kann einen Support mit einem Mantel aufweisen und mindestens eine Kammer begrenzen, die auf der beim Messen am Körper eines Lebewesens anliegenden Seite des Meßkopfes offen ist. Die Lichtstrahlungsmittel können direkt in dieser Kammer des Meßkopfes angeordnete Lichtquellen besitzen, die vorzugsweise aus Leuchtdioden bestehen.

Ferner ist jedem Meßkopf vorzugsweise noch mindestens ein Ultraschall- oder Licht-Strahler zugeordnet, um Ultraschall- bzw. Lichtwellen in den Körperbereich einzustrahlen, in dem die Sauerstoffsättigung gemessen wird und diesen Körperbereich durch die eingestrahlten Wellen zu erwärmen. Wenn der zum Er­ wärmen des Körperbereichs dienende Strahler als Licht-Strahler ausgebildet ist, kann das von ihm eingestrahlte Licht entweder ausschließlich zur Erwärmung dienen oder zusätzlich zur Mes­ sung der Sauerstoffsättigung verwertet werden. Im ersten Fall gehört also der Licht-Strahler nicht zu den zur eigentlichen Messung dienenden Lichtstrahlungsmitteln, während er im letzte­ ren Fall ebenfalls zu diesen gehört. Der Licht-Strahler kann zur Lichterzeugung eine Laserdiode aufweisen, die ebenfalls im oder am Meßkopf montiert und/oder zumindest optisch mit diesen verbunden ist.

Der Erfindungsgegenstand wird nun anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. In der Zeichnung zeigt

die Fig. 1 einen Körperteil und eine schematisierte Ansicht einer Einrichtung zur Messung der Sauerstoffsättigung von Blut,

die Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch ein Haut­ stück und einen an diesem anliegenden Meß­ kopf der Einrichtung, in größerem Maß­ stab,

die Fig. 3 eine Draufsicht auf die zum Anliegen an der Haut bestimmte Seite eines Meßkopfes der Einrichtung, in kleinerem Maßstab als die Fig. 2,

die Fig. 4 ein Blockschema der Einrichtung,

die Fig. 5 ein Diagrammm zur Veranschaulichung des zeitlichen Verlaufs der von einem Licht­ empfänger der Einrichtung für Licht mit einer bestimmen Wellenlänge erzeugten Signale,

die Fig. 6 einen Schnitt durch eine andere Halterungs­ vorrichtung,

die Fig. 7 einen Schnitt durch noch eine andere Hal­ terungsvorrichtung,

die Fig. 8 einen Schnitt durch eine weitere Halte­ rungsvorrichtung,

die Fig. 9 eine der Fig. 3 entsprechende Draufsicht auf eine Variante eines Meßkopfes,

die Fig. 10 einen schematisierten Schnitt einer weiteren Variante eines Meßkopfes und

die Fig. 11 einen schematisierten Schnitt durch noch einen anderen Meßkopf.

In der Fig. 1 sind schematisch ein menschlicher Körper­ teil 1, etwa ein Ohrläppchen, und eine Einrichtung zum Messen der Sauerstoffsättigung von den Körperteil 1 durchströmendem Blut dargestellt. Zur Einrichtung gehört mindestens eine Halterungsvorrichtung 11, die als Hauptbestandteil einen gummielastischen Block 13 mit zwei zumindest ungefähr zuein­ ander parallelen, durchgehenden Löchern 13 a aufweist. In jedem von diesen steckt satt ein länglicher, armartiger, hohler, im Querschnitt viereckiger Träger, wobei auch noch die Einsteck­ tiefe festlegende Anschlagmittel vorhanden sein können. Der Block 13 hat zwischen den beiden Löchern 13 a in der Nähe seines einen Randes ein rechtwinklig zu den Löchern 13 a verlaufendes Durchgangsloch 13 b. Ein Verstellorgan 15 besitzt eine Schraube mit einem Kopf, einem das Durchgangsloch 13 b durchdringenden Schaft und eine auf den Gewindeteil der Schraube aufgeschraubte Mutter.

An dem der Halterungsvorrichtung 11 abgewandten Endab­ abschnitt jedes Trägers 21 ist ein auf dessen einer Längsseite herausragender Meßkopf 23 befestigt. Die beiden Meßköpfe sind zumindest im wesentlichen identisch ausgebildet und bei der in der Fig. 1 dargestellten Anordnung einander abgewand­ ten Seiten des Körperteils 1 zugewandt. Der Block 13 kann mittels des Verstellorgans 15 mehr oder weniger stark zusam­ mengedrückt und deformiert werden, wobei die beiden bei un­ deformiertem Block beispielsweise parallel zueinander ver­ laufenden Träger 21 ihre Richtungen bezüglich einander ändern. Die Abstände der beiden Meßköpfe 23 können daher mittels des Verstellorgans 15 innerhalb gewisser Grenzen an die Dicke des für die Durchführung einer Messung zwischen den beiden Meß­ köpfen anzuordnenden Körperteils 1 angepaßt werden, so daß die beiden Meßköpfe beim Messen auf einander abgewandten Seiten des Körperteils 1 an diesen anliegen.

In der Fig. 2 ist schematisiert ein Stück der die äußere Bedeckung des Körperteils 1 bildenden, mehrere Schich­ ten aufweisenden Haut 3 mit einer Epidermis 5 und einer Dermis 7 ersichtlich. Die Epidermis besteht aus der sich zu äußerst befindenden, blutgefäß- und leblosen Hornhaut 5 a und der ebenfalls blutgefäßlosen, aber lebende Zellen aufweisenden Keimschicht 5 b. Die Epidermis ist auf der Innenseite durch eine im Querschnitt wellenförmige Grenzfläche gegen die Dermis 7 abgegrenzt, die lebende Zellen und Blutgefäße 9, insbeson­ dere schleifenförmige Kapillaren besitzt. An die Dermis 7 schließt innen ohne scharfe Abgrenzung das subcutane Gewebe an, das selbstverständlich auch lebende Zellen und Blutgefäße besitzt.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, besitzt der Meßkopf 23 einen Support 25 mit einem plattenförmigen Teil und einem ringförmigen, nämlich kreiszylindrischen, formfesten Mantel 25 a. Dieser ist an seinem aus dem Träger 21 herausragenden Rand mit einer Dichtung 27 versehen, die etwa aus einem gummielastischen Material, zum Beispiel einem Schaumgummi besteht. Im zentralen Bereich des plattenförmigen Teils des Supports 25 ist an diesem eine zum Mantel 25 a koaxiale Hülse 29 befestigt, deren zylindrischer Mantel am freien Rand vorzugsweise ebenfalls mit einer Dichtung 31 versehen ist. Die freien Ränder der beiden Dichtungen 27, 31 liegen in der gleichen, zur Längsrichtung des Trägers 21 parallelen Ebene und können bei der Benutzung der Einrichtung zum dichten Anliegen an der Oberfläche der Haut 3 gebracht werden. In der Hülse 29 ist ein fotoelektrischer Lichtempfänger 33, zum Beispiel ein Silizium-Fotoelement oder eine Fotodiode, befe­ stigt. Im Innenraum der vom plattenförmigen Teil des Supports 25 und dem Mantel 25 a begrenzten Kammer sind in der Fig. 3 ersichtliche, zusammen Lichtstrahlungsmittel bildende Licht­ quellen 35, 37, nämlich Gallium-Aluminium-Arsenid-Leucht­ dioden, paarweise symmetrisch zur Achse des Mantels 25 a und des Lichtempfängers 33 angeordnet. Des weitern enthält der vom Mantel 25 a umschlossene Innenraum mindestens einen Ultra­ schall-Strahler 39, nämlich zwei symmetrisch zur Achse des Mantels 25 a des Lichtempfängers 33 angeordnete Ultraschall- Strahler 39, die in noch näher erläuterter Weise als Mittel zum Erwärmen eines Körperbereichs dienen. Jeder Ultraschall- Strahler 39 besteht aus einem piezoelektrischen, plättchen­ förmigen, kreisrunden Element, das in einer am Support 25 befestigten Hülse 41 gehalten und mit einer ringförmigen Dichtung 43, einem O-Ring, abgedichtet ist. Der im Innenraum des Mantels 25 a zwischen dessen Innenfläche und der Hülse 29 und der der Haut 3 zugewandten Seite der Strahler 39 vorhan­ dene Hohlraum ist mit einem Ultraschall-Überträger 45 ver­ sehen, der aus einer für sichtbares und infrarotes Licht durchlässigen, gallertartigen, aus Polyäthylenglykol bestehen­ den Füllmasse besteht, die auch die beim Messen der Haut zugewandten Abstrahlungseiten der Lichtquellen 35, 37 bedeckt.

Die elektrischen Elemente, d. h. die Lichtempfänger 33, die Lichtquellen 35, 37 und die Ultraschall-Strahler 39, haben zum Beispiel einen mit den metallischen Support- sowie Wan­ dungsteilen des Meßkopfes 23 sowie Trägers 21 verbundenen, gemeinsamen Massenanschluß und sind elektrisch durch Leiter 47 und ein Kabel 49 mit dem schematisiert in der Fig. 1 dargestellten, elektronischen Gerät 61 verbunden, wobei die Kabel 49 vorzugsweise mindestens an einem Ende Stecker 51 aufweisen, so daß sie von den Meßköpfen 23 bzw. den diese haltenden Trägern 21 und/oder den Gerät 61 trennbar sind. Das Gerät 61 hat elektronische Schaltungsmittel, einen Anzeigeteil 63 zur digitalen Anzeige der Sauerstoffsättigung des Bluts, nämlich des prozentualen Sauerstoff-sättigungsgrads SA, und der Frequenz des Pulses P. Das Gerät besitzt ferner noch ver­ schiedene manuell betätigbare, zum Beispiel Drucktasten auf­ weisende Schalter, nämlich einen Ein/Aus-Schalter 65, einen zum Testen und Eichen des Geräts dienenden Test-Schalter 67, einen Alarm-Schalter 69 zum Aktivieren eines Alarmgebers und möglicherweise noch weitere, nicht dargestellte Schalter.

Gemäß dem in der Fig. 4 ersichtlichen Blockschema weisen die elektronischen Schaltungsmittel des Geräts 61 für jeden Lichtempfänger 33 einen Verstärker 81 auf, der den betreffenden Lichtempfänger 33 mit einer Auswerte-, Steuer- und Regelvorrichtung 83 verbindet. Diese besitzt unter anderen Schaltungsmittel zur analogen Signalverarbeitung, Analog/Digi­ tal-Wandler zur Umwandlung der von den Verstärkern 81 kommen­ den, elektrischen Analog-Signale in digitale Signale, einen Taktgeber und einen digital arbeitenden Rechner, beispiels­ weise einen Mikroprozeßrechner. Die die Lichtquellen 35 bildenden Leuchtdioden und die die Lichtquellen 37 bildenden Leuchtdioden sind mit entgegengesetzten Polaritäten parallel geschaltet und mit einer dem betreffenden Meßkopf zugeordne­ ten Lichtquellen-Speisevorrichtung 85 verbunden, wobei anstelle der zwei separaten Speisevorrichtungen 85 eine für beide Meßköpfe 21 gemeinsame Speisevorrichtung vorhanden sein könnte. Jeder Ultraschall-Strahler 39 ist mit einem Ultra­ schall-Generator 87 verbunden. Die Speisevorrichtungen 85 und Generatoren 87 sind mit der Auswerte-, Steuer- und Regelvor­ richtung 83 verbunden und in noch erläuterter Weise durch diese steuer- bzw. regelbar. Die Vorrichtung 83 ist ferner mit dem Anzeigeteil 63, den Schaltern 67, 69 und einem in das Gerät eingebauten, akustischen Alarmgeber 89 verbunden, wobei zusätzlich zum letzteren oder anstelle von diesem auch ein in das Gerät eingebauter optischer und/oder ein externer akusti­ scher und/oder optischer Alarmgeber vorhanden sein könnte. Das Gerät 61 besitzt ferner einen zur Erzeugung der von den verschiedenen elektronischen Schaltungen und Vorrichtungen des Geräts 61 benötigten, elektrischen Gleichspannungen dienenden, mit dem Ein/Aus-Schalter 65 verbundenen Spannungsversorgungs­ teil 91, der beispielsweise mit mindestens einer Batterie und/oder einen Netzanschluß versehen ist.

Nun soll die Arbeitsweise der Einrichtung erläutert werden, wobei angenommen wird, daß ein Körperteil 1, d. h. ein Ohrläppchen der Person, deren Blut-Sauerstoffsättigung zu mes­ sen ist, sich in der in der Fig. 1 dargestellten Weise zwi­ schen den beiden Meßköpfen 23 befindet, so daß diese mit den Dichtungen 27 und 31 an der Hautoberfläche anliegen. Wenn das Gerät 61 zur Durchführung einer Messung eingeschaltet ist, steuert die Vorrichtung 83 die Lichtquellen-Speisevorrichtun­ gen 85 derart, daß diese eine periodische, elektrische Impulsfolge erzeugen, deren Impulse abwechselnd verschiedene Polaritäten haben, so daß bei den einen elektrischen Impulsen die Lichtquellen 35 und bei den andern elektrischen Impulsen die Lichtquellen 37 Lichtsignale oder -impulse erzeugen. Die Frequenz der Lichtsignale oder -impulse soll wesentlich größer sein als die menschliche Puls- bzw. Herzschlagfrequenz und zum Beispiel mindestens 70 Hz und höchstens 150 Hz betra­ gen. Die Frequenz der Lichtsignale soll dabei von der üblicher­ weise 50 oder 60 Hz betragenden Frequenz der im geographischen Anwendungsgebiet der Einrichtung vorhandenen Netz-Wechselspan­ nung und den ganzzahligen Vielfachen dieser Netz-Wechselspan­ nungsfrequenz verschieden sein, um Störungen durch die Netz- Wechselspannung und/oder durch das Licht von mit dieser gespie­ senen Lampen gering zu halten. Im übrigen werden die beiden Speise-Vorrichtungen 85 beispielsweise derart gesteuert, daß die von ihnen erzeugten Impulsfolgen nicht nur synchron, sondern auch phasengleich zueinander sind, so daß jeweils alle Lichtquellen 35 beider Meßköpfe gleichzeitig Lichtsig­ nale erzeugen und das Entsprechende auch für die Lichtquellen 37 gilt.

Das von den Lichtquellen 35, 37 erzeugte Licht ist sichtbares und/oder im nahen Infrarotbereich liegendes Licht. Die Lichtquellen 35 können zum Beispiel Licht erzeugen, dessen Wellenlänge in der Nähe des sogenannten isobestischen Punktes liegt, bei dem die Absorptionskurven von sauerstoffhaltigem und sauerstofflosem Hämoglobin einander kreuzen und die im folgenden als isobestische Wellenlänge bezeichnete Wellenlänge ungefähr 805 nm beträgt. Die anderen Lichtquellen 37 können beispielsweise Licht erzeugen, dessen Wellenlänge um beispiels­ weise 50 bis 300 nm größer oder kleiner ist.

Wenn von einer der Lichtquellen 35, 37 erzeugtes Licht in den Körperteil 1 eindringt, kann Licht absorbiert oder in ver­ schiedene Richtungen, insbesondere ungefähr nach vorne oder hinten, gestreut werden, wobei ein Teil des Lichtes ohne Ablenkung gerade durch den Körperteil 1 hindurch dringen kann.

Wenn sich die beiden Meßköpfe gemäß der Fig. 1 gegen­ überstehen, kann jeder Lichtempfänger 33 sowohl von den Licht­ quellen 35, 37 des ihn haltenden Meßkopfes 23 erzeugtes und vom Körperteil 1 infolge Streuung zurück gestrahltes als auch von den Lichtquellen 35, 37 des jeweils andern Meßkopfes 23 erzeugtes Licht empfangen, das den Körperteil 1 durchdrungen hat. Im folgenden wird das von den Lichtquellen des gleichen Meßkopfes in einen Lichtempfänger gelangende Licht als Refle­ xionslicht und das von den Lichtquellen des jeweils anderen Meßkopfes in den Lichtempfänger gelangende Licht als Trans­ missionslicht bezeichnet. Die die Lichtempfänger 33 umschlie­ ßenden Hülsen 29 und Dichtungen 31 stellen im übrigen sicher, daß jeder Lichtempfänger nur solches Reflexionslicht empfängt, das zumindest in die Haut 3 des Körperteils 1 eingedrungen war.

Die Lichtempfänger 33 erzeugen bei jedem vom Körperteil 1 her in sie eindringenden Lichtsignal ein elektrisches Signal, nämlich einen Spannungsimpuls, dessen Höhe ein Maß für die Lichtstärke gibt. Dabei addieren sich die Lichtstärken der gleichzeitig in einen Lichtempfänger gelangenden Reflexions- und Transmissionslichtsignale, was relativ große Lichtstärken sowie Spannungsimpulse ergibt und sich günstig auf die Meßge­ nauigkeit auswirkt. Die Vorrichtung 83 besitzt durch elektro­ nische Torschaltungen und/oder sonstige Mittel gebildete, elektronische Weichen, um die ihr von den Lichtempfängern 33 über die Verstärker 81 zugeführten Signale aufgrund ihres zeitlichen Eintreffens zu identifizieren, sortieren und den beiden Lichtwellenlängen zuzuordnen. Der Rechner der Vorrich­ tung 83 berechnet dann beispielsweise für jeden der beiden Lichtempfänger 33 aufgrund der von diesem kommenden Signalfol­ gen die Sauerstoffsättigung bildet den Mittelwert und führt dem Anzeigeteil 63 entsprechende Signale zu, so daß dieser den sich aus der Mittelwertbildung über beide Meßkanäle ergebende Sauerstoffsättigung anzeigt. Eine solche Mittelwertbildung erhöht die Meßgenauigkeit. Es kann jedoch auch vorgesehen werden, daß statt des Mittelwertes oder zusätzlich zu diesem abwech­ selnd oder eventuell sogar gleichzeitig die sich für jeden einzelnen Meßkanal ergebenden Werte der Sauerstoffsättigung angezeigt werden oder daß mittels mindestens eines manuell betätigbaren Schalters eingestellt werden kann, ob die für die beiden Lichtempfänger und zugehörigen Meßkanäle gemittelte Sauerstoffsättigung oder die aufgrund der vom einen oder anderen Lichtempfänger kommenden Signale ermittelte Sauerstoffsättigung angezeigt werden soll. Die zeitliche Auswahl der zur Ermitt­ lung der Sauerstoffsättigung benutzten Signale wird noch näher erläutert.

Es sei hierbei bemerkt, daß das Gerät 61 noch mindestens einen zusätzlichen, zum Wählen der Betriebsart dienenden Schalter, zum Beispiel zwei zusätzliche Tast-Schalter aufwei­ sen könnte, um festzulegen, ob die Einrichtung die Sauerstoff­ sättigung in der beschriebenen Weise aufgrund von gleichzeitig von den Lichtempfängern empfangenem Reflexions- und Transmis­ sionslicht oder nur aufgrund von Reflexionslicht oder nur auf­ grund von Transmissionslicht ermitteln soll. Falls eine der beiden Betriebsarten gewählt wird, bei der der Sauerstoffge­ halt entweder nur aufgrund von Reflexions- oder nur aufgrund von Transmissionslicht errechnet werden soll, kann die Vorrich­ tung 83 die Lichtquellen-Speisevorrichtungen 85 zumindest bei diesen beiden Betriebsarten derart steuern, daß die von den Lichtquellen des einen Meßkopfes 23 erzeugten Lichtsignale in die Lücken fallen, die zwischen den von den Lichtquellen des anderen Meßkopfes erzeugten Lichtsignalen vorhanden sind. Die Vorrichtung 83 kann dann mittels der bereits erwähnten oder und/oder zusätzlichen, elektronischen Weichen auch die durch Reflexionslicht erzeugten Lichtsignale von den durch Trans­ missionslicht erzeugten Signale aufgrund ihres zeitlichen Eintreffens unterscheiden und aussortieren.

Die in dem bei der optischen Messung erfaßten Bereich des Körperteils 1 im Blut vorhandene Sauerstoffsättigung ändert im Takt des Pulses und erreicht jedes Mal, wenn ein Stoß frisches Blut zugeführt wird, ein Maximum. Die Absorption von zumindest ungefähr die isobestische Wellenlänge aufweisendem Licht ist mindestens näherungsweise unabhängig von dem im Takt des Pulses stattfindenden Schwankungen der Sauerstoffsättigung. Für Licht, dessen Wellenlänge stark von der isobestischen Wellenlänge abweicht und das dementsprechend durch sauerstoff­ haltiges und sauerstoffloses Hämoglobin verschieden stark absorbiert wird, variiert dagegen die Absorption im Takt des Pulses, so daß die Lichtstärke durch die Pulswellen moduliert wird. Je nach der Wellenlänge des Lichtes hat die Absorption dann bei jedem Stoß von frischem, eintreffendem Blut entweder ein Maximum oder ein Minimum und das durchdringende oder zurückgestreute Licht ein Minimum bzw. Maximum. Im folgenden wird angenommen, daß die Lichtquellen 35, wie bereits erwähnt, Licht mit einer in der Nähe der isobestischen Wellenlänge liegenden, zum Beispiel etwa 830 nm betragender Wellenlänge und die Lichtquellen 37 Licht mit einer deutlich unterhalb der isobestischen Wellenlänge liegenden, zum Beispiel etwa 670 nm betragender Wellenlänge erzeugen. Dieses von den Lichtquellen 37 erzeugte Licht wird dann von sauerstoffhaltigem Blut weniger stark absorbiert als das von den Lichtquellen 35 erzeugte Licht. Das in der Fig. 5 dargestellte Diagramm, in dem auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen ist, zeigt schema­ tisch den zeitlichen Verlauf der Spannung U der impulsförmi­ gen, elektrischen Signale, die einer der beiden Lichtempfänger 33 für dasjenige in ihn eindringende Licht erzeugt, das von den Lichtquellen 37 erzeugt wird. Die Hüllkurve der Signale oder Impulse hat für jede Welle des menschlichen Pulses, d. h. für jeden Herzschlag ein Maximum mit dem Spannungswert U _max und sinkt dazwischen auf ein mehr oder weniger plateauförmiges Minimum mit dem Spannungswert U _min ab. Die Periodendauer des Pulses ist in der Fig. 5 mit T bezeichnet. Die, wie bereits erwähnt, in Takt des Pulses variierende Sauerstoffsättigung hat einen ähnlichen zeitlichen Verlauf wie die in der Fig. 5 dargestelle Hüllkurve und hat bei den Werten U _max jeweils ein Maximum. Gemäß der üblichen Praxis soll der Anzeigeteil 63 dieses Maximum der Sauerstoffsättigung als Meßergebnis anzei­ gen. Die Vorrichtung 83 weist daher in ihrem analog und/oder digital arbeitenden Teil Mittel auf, um die Signale mit den Spannungswerten U _max herauszusortieren und zur Berechnung der Sauerstoffsättigung zu verwerten. Die Vorrichtung 83 kann beispielsweise in der Art einer PLL-Regelschaltung, d. h. einer phasenverriegelten Regelschaltung arbeitende Schaltungsmittel aufweisen, die jeweils in den Zeitpunkten, in denen die Spannung U den Maximalwert U _max erreicht, vorübergehend ein elektronisches Tor öffnet. Die Vorrichtung 83 ist des weitern ausgebildet, um die Periodendauer T zu ermitteln, daraus die Pulsfrequenz zu errechnen und dem Anzeigeteil 63 entsprechen­ de Signale zuzuführen, so daß dieser die Pulsfrequenz an­ zeigt. Im übrigen führt die Vorrichtung 83 selbstverständlich eine gewisse Mittelung zum Ausgleichen von Schwankungen der Meßwerte aus.

Die Ultraschall-Generatoren 87 führen den piezolelek­ trischen Ultraschall-Strahlern 39 Energie zu, so daß diese mechanische Schwingungen mit zum Beispiel im Bereich von 0,8 bis 5 MHz liegenden Frequenzen ausführen und Ultraschallwellen abstrahlen. Die Generatoren 87 können zusammen mit dem zugehöri­ gen Strahler 39 einen mit der Resonanzfrequenz des letzteren schwingenden, elektrischen Oszillator bilden. Falls man wünscht, daß die von den zum gleichen Meßkopf gehörenden Ultraschall-Strahlern erzeugten Ultraschallwellen zur Vermei­ dung von Interferenzen die gleichen Frequenzen und Phasenlagen haben, können die zugehörigen Generatoren 87 in entsprechender Weise durch die Vorrichtung 83 gesteuert und/oder direkt miteinander gekoppelt werden, wobei dann die Strahler 39 unter Umständen mit ein wenig von ihren Resonanzfrequenzen abweichen­ den Frequenzen schwingen. Im übrigen könnte man zur Reduktion von Interferenzen stattdessen oder zusätzlich die Hohlräume der Meßköpfe 23, die die als Ultraschall-Überträger 45 dienende, gallertartige Füllmasse enthalten, durch Trennwände in je einem der Ultraschall-Strahler 39 zugeordnete Sektoren unterteilen.

Die von den Ultraschall-Strahlern 39 erzeugten Ultra­ schallwellen werden von den Ultraschall-Übertragern 45 auf den Körperteil 1 übertragen, wobei die Überträger insbesondere auch zu Anpassung des Wellenwiderstandes des Strahlers an denjeni­ gen des Körperteils 1 dienen. Die Ultraschallwellen dringen in den Körperteil 1 ein und erwärmen diesen. Dadurch können die Blutgefäße besitzende Bereiche der Hautabschnitte, an denen die Meßköpfe anliegen, und eventuell auch noch sich unter diesen Hautabschnitten befindende, Blutgefäße aufweisende Gewebeabschnitte auf eine bestimmte Temperatur erwärmt werden, ohne daß die äußersten, blutgefäßlosen Hautschichten über die genannte Temperatur erwärmt werden und sogar im allgemei­ nen unter der letzteren liegende Temperaturen haben. Die Er­ wärmung der Blutgefäße aufweisenden Körperbereiche und Gewebe verstärkt deren Durchblutung, was wiederum die durch das Hämoglobin des Blutes verursachte Beeinflussung des in den Körperteil 1 eingestrahlten Lichts vergrößert.

Die elektronische Auswerte-, Steuer- und Regelvorrichtung 83 steuert nun die Generatoren 87 derart, daß diese impuls­ weise ein- und ausgeschaltet werden, und regelt die Zeitdauer oder die Breiten dieser Impulse. Die Strahler 39 strahlen die Ultraschallwelle dementsprechend impuls- oder paketweise ab. Die Frequenz dieser Ultraschallwellen-Impulse oder -Pakete ist wesentlich größer als die Pulsfrequenz und wird durch die Vor­ richtung 83 auf einem konstanten, zum Beispiel mindestens 300 Hz und höchstens 1400 Hz betragenden Wert gehalten. Die Vorrichtung 83 regelt die Impulsbreiten der Ultraschallwellen- Impulse und damit die von den Strahlern 39 abgestrahlte Lei­ stung derart, daß die Differenz zwischen den Spannungswerten U _max und U _min oder das Verhältnis zwischen dieser Differenz und dem Wert von U _min oder U _max gleich einem vorgegebenen Sollwert ist oder zumindest in einem Sollwertbereich liegt. Da ja die Lichtempfänger 33 beider Meßköpfe elektrische Signale liefern, die Werte von U _max und U _min definieren, und die Werte U _max , U _min der beiden Meßkanäle im allgemeinen voneinander abweichen, kann die Vorrichtung 83 zum Beispiel ausbildet sein, um die aus den von den Lichtempfängern der beiden Meßköpfe stammenden Signalen ermittelten Differenzen (U _max - U _min ) bzw. die Verhältnisse zwischen diesen und U _min oder U _max zu mitteln. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die Vorrichtung 83 nur die von einem der beiden Meßköpfe stammen­ den Spannungswert-Differenzen zur Regelung heranzieht. Des weitern besteht die Möglichkeit, das Gerät 61 mit mindestens einem Schalter zu versehen, mit dem einstellbar ist, ob die von beiden Meßköpfen kommenden Signale oder nur die vom einen oder anderen Meßkopf kommenden Signale zur Regelung der Ultraschall-Leistung herangezogen werden sollen. Im weiteren könnte die Regelung statt aufgrund der genannten Spannungs­ wert-Differenzen oder der genannten Verhältnisse auch aufgrund von andern damit verknüpften Größen erfolgen, die ein Maß für die Größe oder Stärke der durch den Puls bedingten Än­ derung von aus einem Körperbereich herausgestrahltem Refle­ xions- und/oder Transmissionslicht geben. Die Regelung könnte zum Beispiel aufgrund von Sauerstoffsättigung-Werten erfolgen, die für die Maxima der Pulswelle und dazwischen liegende Stellen errechnet werden. Falls man zur Regelung der Strahlen Licht mit einer oberhalb der isobestischen Wellenlänge liegen­ den Wellenlänge verwenden würde, hätte die der in der Fig. 5 dargestellten Hüllkurve entsprechende Kurve anstelle der durch den Puls bedingten, nach oben ragenden Spitzen nach unten ragende Spitzen.

Wie noch näher erläutert wird, kann die Einrichtung zum Messen der Sauerstoffsättigung an verschiedenen Körperteilen und für verschiedene Arbeitsweisen konzipiert werden. Man kann daher vorsehen, das Gerät 61 nit einem Einstellorgan auszurü­ sten, mit dem der für die Leistungsregelung benötigte Sollwert an die verschiedenen vorgesehenen Meßstellen und Arbeitswei­ sen angepaßt werden kann.

Die beschriebene Regelung der von den Ultraschall­ strahlern 39 abgestrahlten Leistung, ermöglicht die für die optische Messung benutzten Körperbereiche auf eine eine ausreichende Meßgenauigkeit ergebende Temperatur zu erwärmen, die beispielsweise höchstens oder ungefähr 41°C betragen kann. Zur Vermeidung von Schädigungen der Zellen im Fall einer Störung des Regelvorganges kann das Gerät 61 mit Mitteln zur Begrenzung der Ultraschall-Leistung auf einen Grenzwert versehen werden.

Wie erwähnt, kann es sich bein Körperteil 1 zum Beispiel um ein Ohrläppchen handeln. Die Einrichtung kann auch verwen­ det werden, um in analoger Weise die Sauerstoffsättigung vom Blut in anderen Körperteilen, zum Beispiel, der Zunge, der Nase, einer Wange, einem Finger oder einer Zehe zu messen. Da die Dicken dieser Körperteile unter Umständen außerhalb des Bereiches liegen, in dem der Abstand der einander zugewandten Stirnseiten der beiden Meßköpfe 23 mit der Halterungsvorrichtung 11 variiert werden kann, oder weil es sonst vorteilhaft ist, für andere Körperteile andere Halterungsvorrichtungen vorzusehen, wird die Einrichtung mit verschiedenen Abmessungen und/oder Formen aufweisenden Halterungsvorrichtungen ausgerüstet, an denen die Träger 21 wahlweise lösbar befestigt werden können. In den Fig. 6 und 7 ist beispielsweise als Körperteile 101 bzw. 121 ein Finger dargestellt, auf dem eine Halterungsvorrichtung 111 bzw. 131 gesteckt ist. Diese besteht im wesentlichen aus einer fingerhutartigen, eventuell mit Längsschlitzen versehenen, und ein wenig federnd ausgebilde­ ten, zum Beispiel aus Kunststoff bestehenden Kappe. An den Halterungsvorrichtungen 111, 131 können die Träger 21 derart lösbar befestigt werden, daß die zur Lichtabstrahlung und -aufnahme dienenden Stirnseiten der Meßköpfe 23 einander analog wie bei der Anordnung gemäß der Fig. 1 zugewandt sind. Dementsprechend kann die Messung bei den Anordnungen gemäß den Fig. 6 und 7 ähnlich erfolgen, wie es für die Anordnung gemäß der Fig. 1 erklärt wurde.

Die Halterungsvorrichtung 151 gemäß der Fig. 8 ist zumindest im wesentlichen durch einen beispielsweise aus Kunststoff bestehenden Block mit einem Durchgangsloch gebildet, in das die im Querschnitt viereckigen Träger 21 derart satt hineinsteckbar sind, daß ihre den aus ihnen herausragenden Meßkopfteilen abgewandten Rückseiten aneinander anliegen. Die zum Ausstrahlen und Aufnehmen von Licht dienenden Stirnseiten der Meßköpfe 23 sind dementsprechend einander abgewandt. Die in solcher Weise angeordneten Träger 21 und Meßköpfe können beispielsweise verwendet werden, um eine Messung im Innern einer Körperöffnung durchzuführen. Die Meßköpfe können zum Beispiel in den Mund zwischen die Unterseite der Zunge und den sich unter dieser befindenden Mundbodenbereich oder in den Darmausgang eingeführt werden. Bei einer solchen Anordnung der Meßköpfe kann beim Messen selbstverständlich kein Transmissionslicht, sondern nur Reflexionslicht aus den untersuchten Körperbereichen in die Lichtempfänger der Meßköpfe gelangen. Die beiden parallel zueinander arbeitenden Meßköpfe ergeben aber auch in diesen Fall noch bessere und genauere Meßresultate, als es mit einem einzelnen Meßkopf der Fall wäre.

Des weiteren besteht noch die Möglichkeit, mit den beiden Meßköpfen gleichzeitig an verschiedenen, verhältnismäßig weit von einander entfernten Körperstellen, zum Beispiel am Ober- und am Unterarm, Messungen durchzuführen. Solche Messun­ gen geben Information über die Ausbreitung der Pulswellen und den damit verbundenen Sauerstofftransport. Für derartige Anwendungen sollte der Anzeigeteil dann, wie weiter vorne als Möglichkeit erwähnt wurde, anstelle der für die zwei Lichtempfänger gemittelten Sauerstoffsättigung die für einen oder jeden Lichtempfänger einzeln ermittelte Sauerstoffsättigung anzeigen.

Die beiden Meßköpfe 23 können ebenfalls durch modifizierte Meßköpfe ersetzt werden. Zum Beispiel können wie beim in der Fig. 9 dargestellten Meßkopf 223 sechs gleichmäßig auf einem Kreis um einen Lichtempfänger 233 herum verteilte Lichtquellen vorhanden sein, von denen drei Lichtquellen 235 Licht mit einer bestimmten Wellenlänge und die drei Lichtquellen 237 Licht mit einer anderen Wellenlänge erzeugen. Man könnte jedoch die sechs Lichtquellen auch in drei Paare aufteilen, von denen jedes Licht einer anderen Wellenlänge erzeugt, so daß also Licht mit drei verschiedenen Wellenlängen erzeugt wird. Die elektronische Auswerte-, Steuer- und Regelvorrichtung könnte in diesem Fall dahingehend modifiziert werden, daß sie die Sauerstoffsättigung aus den Lichtstärken von Lichtsignalen mit drei verschiedenen Wellen­ längen ermittelt. Der Meßkopf 223 besitzt nur einen einzigen Ultraschall-Strahler 239, der durch ein kreisringförmiges, piezoelektrisches Plättchen gebildet ist, das den Lichtempfän­ ger 233 und die sechs Lichtquellen 235, 237 umschließt. Der Strahler 239 kann in ähnlicher Weise geregelt werden, wie es für die Strahler 39 erläutert worden ist.

Die Meßköpfe könnten statt eines kreisförmigen Umrisses auch eine längliche Form haben, wobei der Lichtempfänger, zwei oder drei Paar Lichtquellen und ein Paar Ultraschall-Strahler eine gerade Reihe bilden könnten, in deren Mitte sich der Lichtempfänger befindet.

In der Fig. 10 sind ein Stück Haut 301 und ein an dieser anliegender, beispielsweise einen kreisrunden Umriß besitzen­ der Meßkopf 323 ersichtlich. Dieser gehört zu einer noch ei­ nen zweiten, identisch ausgebildeten Meßkopf besitzenden Ein­ richtung. Der Meßkopf 323 weist einen Support 325 mit einem zylindrischen Mantel 325 a auf, der an seinem hautseitigen Ende mit einer etwa aus flüssigkeitsdichtem Schaumgummi bestehenden Dichtung 327 versehen ist. Im Zentralbereich des Supports 325 ist eine Hülse 329 befestigt, die bei ihrem hautseitigen Ende mit einer vorzugsweise ebenfalls flüssigkeitsdichten Dichtung 331 versehen ist und einen Lichtempfänger 333 enthält. Der Meßkopf 323 weist ferner Lichtquellen 335 und Ultraschall- Strahler 339 auf, die zum Beispiel ähnlich angeordnet sein können, wie beim Meßkopf 23. Der Meßkopf 323 unterscheidet sich jedoch vom Meßkopf 23 dadurch, daß er anstelle eines gallertartigen Ultraschall-Überträgers einen durch eine durchsichtige Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser, gebildeten Ultraschall- Überträger 345 aufweist. Die Flüssigkeit kann nach dem flüssigkeitsdichten Anordnen des Meßkopfes 323 an der Haut 301 mit einer Pumpe 355 in den an die Haut angren­ zenden Hohlraum des Meßkopfes hineingepumpt und kontinuier­ lich durch eine die Flüssigkeitstemperatur konstant haltende Temperaturregelvorrichtung 357 hindurch umgewälzt werden. Wenn die inneren, Blutgefäße aufweisende Bereiche der Haut und eventuell der unter dieser vorhandenen Gewebe während einer Messung durch Einstrahlen von Ultraschallwellen erwärmt werden, kann die Hautoberfläche mittels der durch den genann­ ten Hohlraum gepumpten Flüssigkeit gekühlt und auf einer unterhalb der Temperatur der innern, Blutgefäße aufweisenden und durch Ultraschallwellen erwärmten Körperbereiche liegen­ den, zum Beispiel ungefähr der normalen Körpertemperatur ent­ sprechenden Temperatur gehalten werden.

Von einer weiteren, zwei identisch ausgebildete Meßköpfe aufweisenden Einrichtung ist in der Fig. 11 ein beim Messen an einer Haut 401 anliegender, einen kreisförmigen Umriß aufweisender Meßkopf 423 mit einem Support 425 ersichtlich, der einen Lichtempfänger 433 und durch Leuchtdioden gebildete, um diesen herum verteilte Lichtquellen 435, 437 hält, wobei beispielsweise drei Licht einer bestimmten Wellenlänge erzeu­ gende Lichtquellen 435 und drei Licht einer anderen Wellen­ länge erzeugende Lichtquellen 437 vorhanden sind. Eine Gallium- Aluminium-Arsen-Laserdiode zur Erzeugung von Licht mit einer mindestens 600 nm, vorzugsweise mindestens 800 nm, höchsten 1600 nm und vorteilhafterweise höchstens 1200 mm betragenden Wellenlänge bildet einen Licht-Strahler 439, nämlich einen Infrarotlicht-Strahler, der entweder direkt am oder im Meß­ kopf 423 befestigt oder über einen Lichtleiter optisch mit diesem verbunden ist. Der Meßkopf ist des weiteren mit einem elektrischen Motor 457, und zwar einem Mikromotor, versehen, der eine zur Mittelachse des Meßkopfes koaxiale Hohlwelle 459 besitzt, in die der Strahler 439 von der der Haut 401 abgewand­ ten Seite her über einen Strahlaufweiter 455 Licht einstrahlen kann. Am sich näher bei der Haut 401 befindenden Ende der Hohlwelle ist ein von dieser weg radial nach außen ragender, armförmiger Lichtumlenker 461 befestigt. Dieser ist bei seinen Enden mit je einem Reflektor 465 bzw. 467 versehen. Mit diesen Reflektoren 465, 467 kann das vom Strahler 439 durch die Hohlwelle 459 hindurch gestrahlte Licht zuerst radial von der Hohlwelle 459 weg nach außen und zur Oberfläche der Haut 401 umgelenkt werden. Wenn der Motor 457 den Lichtumlenker 461 beim Messen mit einer vorzugsweise mindestens 100 Umdrehungen pro Minute und beispielsweise mindestens 300 Umdrehungen pro Minute betragenden Drehzahl dreht, trifft das vom Strahler 439 kommende, durch die Reflektoren 465, 467 umgelenkte Licht­ bündel auf einen kreisringförmigen Flächenabschnitt der Hautoberfläche und dringt durch die letztere hindurch in die innere, Blutgefäße aufweisende Hautschicht und die darunter liegenden Gewebe ein. Die Epidermis ist für Infrarotlicht mit Wellenlängen von 800 nm bis 1600 nm verhältnismäßig gut durchlässig. Dagegen absorbiert Blut solches Licht relativ stark, wodurch das Blut im bestrahlten Körperbereich leitende Kapillaren sowie sonstige Blutgefäße und damit auch deren nähere Umgebung erwärmt werden. Der zweite Meßkopf der Einrichtung kann selbstverständlich identisch ausgebildet sein.

Das vom Licht-Strahler 439 von jedem der beiden Meßköpfe erzeugte Licht hat vorteilhafterweise eine andere Wellenlänge als das von den Lichtquellen 435 und das von den Lichtquellen 437 erzeugte Licht. Die elektronische Auswerte-, Steuer- und Regelvorrichtung des dem Gerät 61 entsprechenden, elektro­ nischen Gerätes kann die Lichtquellen 435, die Lichtquellen 437 und die Licht-Strahler 439 der beiden Meßköpfe impuls­ weise und zyklisch abwechselnd einschalten. Die Frequenz dieser Impulsfolgen kann im gleichen Bereich liegen, wie er für die Lichtquellen 35, 37 angegeben wurde oder größer sein und zum Beispiel im gleichen Frequenzbereich liegen, wie er für die Ultraschall-Impulse angegeben wurde. Der Lichtem­ pfänger jedes Meßkopfes empfängt zusätzlich zu dem von den Lichtquellen 435, 437 stammenden Lichtsignalen auch noch Reflexions-Lichtsignale und, bei entsprechender Anordnung der beiden Meßköpfe, Transmissions-Lichtsignale, die vom Licht- Strahler 439 des Meßkopfes bzw. der Meßköpfe erzeugt werden. Die Auswerte-, Steuer- und Regelvorrichtung kann nun die Sauerstoffsättigung entweder nur aus den von den Lichtquellen 435 und 437 stammenden Lichtsignalen ermitteln oder zusätzlich auch noch diejenigen Lichtsignale dazu verwerten, die vom Licht-Strahler 439 bzw. den Licht-Strahlern der beiden Meß­ köpfe stammen.

Im übrigen könnte man vorsehen, um den Lichtempfänger 433 herum nur eine einzige Art von als Lichtquellen dienenden Leuchtdioden anzuordnen, die alle Licht mit derselben Wellen­ länge erzeugen. Die Sauerstoffsättigung könnte in diesem Fall aufgrund der zwei verschiedene Wellenlängen aufweisenden Lichtsignale ermittelt werden, die von den Lichtquellen und dem Licht-Strahler 439 stammen.

Die Auswerte-, Steuer- und Regelvorrichtung regelt die vom Licht-Strahler 439 jedes Meßkopfes in Form von Infra­ rotwellen abgestrahlte Leistung durch Impulsbreitenregelung in analoger Weise, wie es für die Regelung der Ultraschall­ wellen-Strahlungsleistung beschrieben wurde.

Um einen Körperbereich mit Infrarotlicht-Strahlung für die Messung ausreichend erwärmen zu können, ist der Laserdiode beispielsweise eine über die Impulsfolge gemittelte, elektri­ sche Leistung in der Größe von 0,5±0,2 W/cm² zuzuführen.

Wenn der Meßkopf einen Durchmesser von ungefähr 2 cm hat und dementsprechend eine in der Größe von 3 cm² liegende Hautober­ fläche bedeckt, ist also etwa eine Leistung von 1 bis 2 mW erforderlich. Man kann als Infrarotlicht-Strahler 439 beispiels­ weise eine Laserdiode verwenden, deren Nennleistung bei Dauerbetrieb mindestens 5 mW und beispielsweise mindestens oder ungefähr 10 mW beträgt und die Breiten der erzeugten Infrarotlicht-Impulse dann eben so regeln, daß die über die Impulsfolge gemittelte Leistung den für eine ausreichende Erwärmung des Gewebes erforderlichen Wert hat.

Es sei hiezu noch bemerkt, daß natürlich auch die durch konventionelle, d. h. inkohärentes Licht erzeugenden Leuchtdio­ den gebildeten Lichtquellen 435, 437 Energie in Form von elektromagnetischen Wellen in die Haut hineinstrahlen. Die üblicherweise für die optische Messung der Sauerstoffsättigung dienenden Leuchtdioden haben jedoch typischerweise Nenn­ leistungen von weniger als 0,1 mW wobei der tatsächliche, mittlere, elektrische Leistungsverbrauch wegen des impulswei­ sen Betriebs dann noch kleiner ist, so daß diese Licht­ strahlung praktisch keine merkbare Erwärmung des Gewebes bewirkt. Man kann jedoch anstelle des aus einer Laserdiode bestehenden Licht-Strahlers 439 und den Mitteln zur Umlenkung des von diesem erzeugten Lichtbündels auch mehrere ausreichend leistungsstarke Laserdioden oder konventionelle, gewöhnliche, inkohärentes Licht erzeugende Leuchtdioden um den Lichtempfän­ ger herum anordnen und deren Leistung dann durch Impulsbrei­ tenregelung regeln. Abhängig von der Anzahl vorhandener Laser- oder Leuchtdioden könnte dann jede von diesen bei Dauerbetrieb eine zum Beispiel mindestens etwa 1 mW betragende Nennleistung haben, so daß die über die Impulsfolgen gemittelte Leistung der Gesamtheit der Dioden bezogen auf die vom Meßkopf be­ deckte Körperoberfläche mindestens etwa 0,5 mW/cm² beträgt. Die von diesen Laserdioden oder gewöhnlichen Dioden erzeugten Lichtimpulse könnten dann gleichzeitig zur Messung des Sauer­ stoffsättigung dienen.

Des weitern wäre es möglich, jeden Meßkopf mit mehr als einem Lichtempfänger auszurüsten. Man könnte beispielsweise jeden Meßkopf mit zwei je nur in einem schmalen Wellenlängen­ bereich lichtempfindlichen Fotodioden versehen, wobei dann die eine Fotodiode auf Licht mit der von der einen Gruppe Licht­ quellen erzeugten Wellenlänge und die andere Fotodiode auf Licht mit der von der anderen Gruppe Lichtquellen erzeugten Wellenlänge ansprechen würde.

Ferner könnte man eventuell jeden Meßkopf für jede zum Messen zu erzeugende Licht-Wellenlänge nur mit einer einzigen Lichtquelle ausrüsten.

Zudem könnte man mit den beschriebenen Einrichtungen nicht nur die im Blut von Menschen, sondern auch die im Blut von Tieren vorhandene Sauerstoffsättigung messen.

Claims (8)

1. Einrichtung zur optischen Messung der Sauerstoffsättigung von Blut in einem Körperbereich eines Lebewesens, mit zwei zum Anordnen auf einander abgewandten Seiten eines den Körperbereich aufweisenden Körperteils (1) bestimmten Meßköpfen (23, 223, 323, 423), von denen der eine mit Lichtstrahlungsmitteln (35, 37, 235, 237, 335, 435, 437, 439) zum Einstrahlen von Licht mit verschiedenen Wellenlängen in den Körperbereich versehen ist und der andere mindestens einen Lichtempfänger (33, 233, 333, 433) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Meßköpfe (23, 223, 323, 423) sowohl mit Lichtstrahlungsmitteln (35, 37, 235, 237, 335, 435, 437, 439) versehen ist als auch mindestens einen Lichtempfänger (33, 233, 333, 433) aufweist, daß eine Haltungsvorrichtung (11) vorhanden ist, die die beiden Meßköpfe (23) zum Anordnen bezüglich eines Körperteils (1) derart hält, daß deren zum Abstrahlen bzw. Aufnehmen von Licht bestimmte Seiten einander zuge­ wandt und voneinander beabstandet sind, daß mindestens noch eine andere, anders ausgebildete Halterungsvorrichtung (111, 131, 151) vorhanden ist, um die beiden Meßköpfe (23) bezüglich einander in anderen Abständen und/oder anderen Anordnungen zu halten, und daß die Meßköpfe (23) lös- und auswechselbar an den verschiedenen Halterungsvorrichtungen (11, 111, 131, 151) befestigbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei verschiedene Halterungsvorrichtungen (11, 111, 131) vorhanden sind, um die Meßköpfe (23) derart zu halten, daß ihre zum Abstrahlen und Aufnehmen von Licht dienenden Seiten einander zugewandt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. eine andere Halterungsvorrichtung (151) derart ausgebildet ist, daß die zum Abstrahlen und Aufnehmen von Licht dienenden Seiten der Meßköpfe einander abgewandt sind.

4. Einnrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. eine Halterungsvorrichtung (11), welche die Meßköpfe (23, 223, 323, 423) derart hält, daß deren zum Abstrahlen sowie Aufnehmen von Licht dienenden Seiten einander zugewandt sind, in Stellorgan (15) zum Verändern des Abstands der Seiten der beiden Meßköpfe (23, 223, 323, 423) voneinander aufweist, wobei die mit dem Stellorgan (15) versehene Halterungsvorrichtung (11) vorzugsweise einen gummielastischen, durch das Stellorgan (15) zum Ändern des besagten Abstands deformierbaren Block (13) aufweist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Meßkopf (23) derart an einem Ende eines länglichen, lösbar mit den Halterungsvorrichtungen (11, 111, 131, 151) verbindbaren Trägers (21) befestigt ist, daß seine zum Abstrahlen und Aufnehmen von Licht dienende Seite eine parallel zur Längsrichtung des Trägers (21) verlaufende Ebene aufspannt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit elektrisch mit den Meßköpfen (23) verbundenen, elektronischen Schaltungsmitteln, um diesen vom Lichtempfänger (33) zugführte, elektrische Signale zu verarbeiten und daraus die Sauerstoffsättigung zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsmittel ausgebildet sind, um bei der Ermittlung der Sauerstoffsättigung mindestens im Fall, daß die beiden Meßköpfe (23) beim Messen auf einander abgewandten Seiten eines Körperteils (1, 101, 121) angeordnet sind, sowohl Licht, das von den zum gleichen Meßkopf (23) wie der betreffende Lichtempfänger (33) gehörenden Lichtstrahlungsmitteln (35, 37) stammt, wie auch Licht, das von den Lichtstrahlungsmitteln (35, 37) des anderen Meßkopfs (23) stammt, zu verwerten.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit elektrisch nit den Meßköpfen (23) verbundenen, elektronischen Schaltungsmitteln, um ihnen vom Lichtempfänger (33) zugeführte, elektrische Signale zu verarbeiten und daraus die Sauerstoff­ sättigung zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, daß die Schal­ tungsmittel ausgebildet sind, um die Sauerstoffsättigung minde­ stens im Fall, daß die beiden Meßköpfe (23) zum Messen auf einander abgewandten Seiten eines Körperteils (1, 101, 121) angeordnet sind, aufgrund von den Schaltungsmitteln von den Lichtempfängern (33) beider Meßköpfe (23) zugeführter, elek­ trischer Signale zu ermitteln.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Meßkopf (23, 223, 323, 423) minde­ stens einen Ultraschall- oder Licht-Strahler (39, 239, 339, 439) aufweist, um Ultraschall- bzw. Lichtwellen in den Körper­ bereich einzustrahlen und diesen dadurch zu erwärmen.