CH636763A5

CH636763A5 - Messkopf zur messung der konzentration von blutgasen.

Info

Publication number: CH636763A5
Application number: CH454179A
Authority: CH
Inventors: Albert Prof Dr Huch
Original assignee: Huch Albert
Priority date: 1978-05-31
Filing date: 1979-05-16
Publication date: 1983-06-30
Also published as: GB2022821B; DK210779A; DE2823769C2; FR2427083B1; GB2022821A; DE2823769A1; SE7904681L; SE446591B; FR2427083A1

Description

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

Bei Anordnungen der vorbeschriebenen Art, wie eine solche beispielsweise in der DE-AS 2 255 879 vorgeschlagen ist, kann die Möglichkeit entstehen, dass neben der Messung der Sauerstoffkonzentration des Blutes auch diejenige gemessen werden soll, die durch chemische Bindung allein an das Hämoglobin vorliegt. Weiterhin interessiert klinisch auch die Konzentration des Hämoglobins selbst. Von Interesse ist auch die Verlaufskurve des Pulses oder die Kapillardurchströmung bzw. die Elastizität der blutdurchströmten Kapillaren.

Solche zusätzlichen Messungen werden dadurch ermöglicht, dass nach der Erfindung die dem Messobjekt zugewen-5 dete Seite des Messkopfes Mittel zur Aussendung und Mittel zum Empfang von Licht aufweist, die derart angeordnet sind, dass der Weg des Lichtes von den Mitteln zur Aussendung zu den Mitteln zum Empfang von Licht allein über das mit einer Folie bedeckte Messobjekt führt.

io Die Vorteile einer solchen Anordnung bestehen darin, dass dadurch, dass das Licht, das durch die Haut und damit durch das Kapillarnetz hindurch von der Quelle zum Empfänger geleitet wird, dort wesentliche Veränderungen erfährt.

15 So decken die Kapillaren den Lichtweg im Rhythmus des Pulsschlages ab, so dass durch eine Intensitätsmessung der Verlauf der Pulskurve bestimmt werden kann.

Mit Hilfe der fotometrischen Bestimmung von Konzentrationsverhältnissen durch Messung von fünf verschiedenen 20 Wellenlängen nach DE-OS 2 343 097 ist es möglich, auch das Verhältnis von oxygeniertem und deoxygeniertem Hämoglobin zu bestimmen. Dadurch ist es weiterhin möglich, den Anteil von physikalisch gelöstem Sauerstoff im Blut zu bestimmen. Wird nämlich der Sauerstoffpartialdruck durch 25 polarographische Messung bestimmt, die den Gesamtbetrag an im Blut mitgeführtem Sauerstoff misst, und durch spektroskopische Bestimmung der chemisch gebundene Teil gemessen, wie nach der Methode der Messung bei fünf Wellenlängen, dann ist die Differenz aus beiden Werten der in der 30 Blutflüssigkeit physikalisch gelöste Sauerstoff.

Aus dem Betrag der Abdeckung des Lichtweges durch den Füllungszustand der Kapillaren kann nicht nur die Pulskurve und damit auch die Gefässelastizität, sondern durch Mittelbildung bei bekannter Sauerstoffsättigung auch die 35 Hämoglobinkonzentration bestimmt werden.

Alle vorgenannten Messungen können durch die thermische Stabilisierung des auf die Haut aufzusetzenden Messkopfes auch bei Hyperämisierung, insbesondere durch Überwärmung erzeugt, vorgenommen werden. Das ist deshalb 40 von besonderer Bedeutung, als damit physiologische Verhältnisse in der Haut vorliegen, die etwa den Verhältnissen im Körperkern entsprechen. Auch die Durchflussmenge des Blutes lässt sich aus dem mittleren Betrag der Abdeckung des Lichtweges bestimmen, wenn der Blutdruck bekannt ist, 45 weil ein eindeutiger Zusammenhang zwischen Druck und Querschnitt und der Durchflussmenge besteht.

Die Ausführung der Erfindung kann im einzelnen unter unterschiedlichen Gesichtspunkten erfolgen. So können als Lichtquellen lichtemittierende Dioden verwendet sein, wenn so der Spektralbereich dazu geeignet ist. Erwärmungen, die dabei im Betrieb auftreten, sind deshalb nicht von grosser Bedeutung, weil die thermische Stabilisierung die entstehende Wärme ableiten kann.

Sollen stärkere Lichtquellen oder solche mit verbesserter 55 Monochromasie verwendet werden, ist es zur Vermeidung von Gewichtsbildung angebracht, mit Lichtquellen verbundene Lichtleiter zu verwenden.

Auch mit Lichtquellen verbundene Bohrungen im Messkopf sind zur Hinleitung von Licht zum Objekt geeignet. 60 Ebenso ist es möglich, je nach dem vorliegenden Messproblem, Bohrungen oder Lichtleiter zur Ableitung des Lichtes vom Messobjekt zu einem oder mehreren Empfängern zu verwenden.

Um den Lichtweg im Messobjekt zu verkürzen, können 65 dabei die Lichtwège, Lichtleiter oder Bohrungen gegen die Senkrechte der dem Messobjekt zugewendeten Seite des Messkopfes geneigt sein. In dieser Ausführungsform können ferner der Lichtweg von der Lichtquelle und der Lichtweg zu

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dem Empfänger in der selben Fläche enden. Dadurch ist es möglich, in Reflexion zu messen. Das ist insbesondere deshalb von Bedeutung, weil es einige Bereiche der Reflexion gibt, in denen die verschiedenen Pigmentierungen der Haut nicht in Erscheinung treten. Weiter kann bei dieser Ausführungsform vorteilhaft eine lichtdichte Blende vorgesehen sein, die zwischen dem Lichtweg von der Lichtquelle und dem Lichtweg zu dem Empfänger eingefügt werden kann. Wenn eine solche Blende frei bewegüch ist, also je nach Belieben eingefügt und ausgebracht werden kann, ist es möglich, hintereinander in Transmission und in Reflexion zu messen. Vorteilhaft kann die Blende auch periodisch bewegt werden.

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

Ein Messkopf 10, der in einem Gehäuse 20 angeordnet ist und der aus einer Referenzelektrode 11 und einer Messelektrode 12 zur polarografischen Bestimmung von Sauerstoffbesteht, die mit einer, einen Elektrolyten abdeckenden Membran 13 abgeschlossen sind, weist Bohrungen 14 und 15 auf. In der Bohrung 14 ist beispielsweise eine lichtemittierende Diode 16, in der Bohrung 15 ein Empfänger 17 angeordnet. Die etwas geneigten Bohrungen 14 und 15 enden in dem gezeichneten Beispiel in einem gemeinsamen Teil 18 der dem Messobjekt zugewendeten Fläche 19. Die Fläche 18 wird in Messposition durch das Objekt 30 abgedeckt. Zur Messung in Transmission ist eine, vorzugsweise von aussen zugängliche Blende 40 bis zum Objekt 30 abgesenkt, zur Messung in Reflexion ist die Blende 40 bis zur Stellung R zurückgesetzt. In Transmission dringt das Licht L der Lichtquelle 16 durch die Oberhaut 31 bis zu dem Kapillargeflecht 32 vor und wird dann durch Leitung, Streuung und Reflexion an tieferen Schichten über die Bohrung 15 dem Empfänger 17 zugeleitet.

5 Wird in Reflexion gemessen, ist die Blende 40 zurückgesetzt bis zur Position R, und das Licht wird dann bereits von der Oberfläche 33 der Haut auf den Empfänger 17 zurückgeworfen.

Die gesamte Anordnung ist durch eine elektronisch io durch einen nicht gezeichneten Regler über einen Temperaturfühler 50 gesteuerte elektrische Heizung 51 thermisch stabilisiert.

Ein mechanischer Schwinger 41 kann die Blende 40 periodisch bewegen, wenn zwischen Reflexion und Transmis-i5 sion gewechselt werden soll.

Da die Heizleistung nach der Methode von Hensel zur Bestimmung der Gewebedurchströmung verwendbar ist, kann zwischen der Gesamtdurchströmung (nach Hensel) und der Durchströmung des Kapillarsystems allein (durch 20 fotoelektrische Plethysmographie, wie oben beschrieben) der Durchfluss ausserhalb des Kapillarsystems bestimmt werden.

Zweckmässig wird bei Messung in Reflexion und in Transmission bei Wellenlängen von etwa 1,2 |im gemessen, weil das Hämoglobin dort einen isobestischen Punkt hat und die Hautpigmentierung keinen wesentlichen Einfluss mehr hat.

Insgesamt ist die Anwendbarkeit der nichtinvasiven Messmethode zur Bestimmung von Blutgaskonzentrationen durch die beschriebenen Massnahmen wesentlich erweitert.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

636763 PATENTANSPRÜCHE

1. Messkopf mit thermischer Stabilisierung zur gleichzeitigen transkutanen Messung der Konzentration von Blutgasen sowie der Durchströmung des Messobjektes (30) mit Blut, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Messobjekt (30) zugewendete Seite (19) des Messkopfes (10) Mittel (14, 16) zur Aussendung und Mittel (15,17) zum Empfang von Licht aufweist, die derart angeordnet sind, dass der Weg des Lichtes (L) von den Mitteln (14,16) zur Aussendung zu den Mitteln (15,17) zum Empfang von Licht allein über das mit einer Folie (13) bedeckte Messobjekt (30) führt.

2. Messkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel (16) zur Aussendung des Lichtes lichtemittierende Dioden vorgesehen sind.

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

4. Messkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Aussendung des Lichtes mit Lichtquellen

(16) verbundene Bohrungen (14) vorgesehen sind.

5. Messkopf nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere monochromatische Lichtquellen und Empfänger vorgesehen sind.

6. Messkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Empfang von Licht einen Lichtleiter aufweisen, über den ein Lichtempfänger mit der dem Messobjekt (30) zugewendeten Seite (19) des Messkopfes (10) verbunden ist.

7. Messkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Empfang von Licht durch eine Bohrung mit der dem Messobjekt (30) zugewendeten Seite (19) des Messkopfes (10) verbunden sind.

8. Messkopf nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (14,16,15,17) zur Aussendung und zum Empfang von Licht gegen die Senkrechte auf der dem Messobjekt (30) zugewendeten Seite (19) des Messkopfes (10) geneigt sind.

9. Messkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtweg von der Lichtquelle (16) und der Lichtweg zu dem Empfanger (17) in derselben Fläche (18) endet bzw. beginnt.

10. Messkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine lichtdichte Blende (40) zwischen dem Lichtweg von der Lichtquelle (16) und dem Lichtweg zu dem Empfänger

(17) einfügbar ist.

11. Messkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (40) frei beweglich ist.

12. Messkopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (40) periodisch beweglich ist.