DE202006016617U1

DE202006016617U1 - Messgerät für die laserspektroskopische Erfassung des Energiestoffwechsels von lebendem Gewebe

Info

Publication number: DE202006016617U1
Application number: DE200620016617
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2016-10-26

Abstract

Messgerät für die laserspektroskopische Erfassung des Energiestoffwechsels von lebendem Gewebe das mit mindestens einer Messsonde sowie einer Auswerte- und Anzeigeeinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Impulslaser (IL) mit einem zugehörigen Netzteil (L) und eine optoelektronische Baugruppe (B) mit einer Gleichspannungsversorgung (GV) jeweils von gesonderten störstrahlungsfesten Abschirmungen La bzw. Ba umschlossen sind wobei die optoelektronische Baugruppe B mindestens zwei optische Empfänger (2) und (3) mit jeweils vorgeschalteten optischen Filtern (4) und (5) sowie entsprechend zugeordnete Impulsverstärker (6) und (7) und einen A/D-Wandler (8) aufweist und der Impulslaser (IL) sowie die optoelektronische Baugruppe (B) jeweils über lösbare Trennstellen LT1 bis LT3 mit der Messsonde (M), die auf das Messobjekt/Gewebe aufsetzbar ist, bzw. die optoelektronische Baugruppe (B) über die lösbare Trennstelle U mit einer Auswerte- und Anzeigeeinrichtung (A) verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Messgerät für die laserspektroskopische Erfassung und Registrierung des Energiestoffwechsels von lebendem Gewebe an der Stelle des Aufsetzens einer Messsonde auf das zu untersuchende Gewebe, insbesondere einer zylinderförmigen Lichtleitfasermesssonde für die Erfassung von lokal eng begrenzten Messobjekten in der Größenordnung von Zellen. Dabei wird laserspektroskopisch die Anzahl der in den Zellen an der Energiegewinnung beteiligten Biomoleküle NADH erfasst, die in den Mitochondrien den aus den Kohlenwasserstoffen der Nahrung gewonnenen Wasserstoff zum Sauerstoff transportieren. Aus den Messwerten sind Rückschlüsse auf die Sauerstoffversorgung des Gewebes und damit auf dessen Gesundheitszustand möglich. Da auf diese Weise Sauerstoffmangel im Gewebe um etwa 2 Größenordnungen empfindlicher nachgewiesen werden kann als mit der in den Kliniken üblichen Pulsoximetrie, besitzt diese laserfluoreszenzspektroskopische Methode ein beträchtliches diagnostisches Potential für die Zukunft.
Dabei sind für die Diagnostik handliche Messgeräte gefragt, die leicht zu bedienen sind und dem Anwender gut ablesbare Ergebnisse und auch Trendverläufe in Abhängigkeit von der Zeit liefern.
Es sind verschiedene Anordnungen zur Erfassung der NADH-Fluoreszenz von lebendem Gewebe bekannt. Beispielsweise werden in der DD227044 und der DE 4016234 Lösungen beschrieben, bei denen Impulslaser und Mehrfaserlichtleiteranordnungen verwendet wurden. Entsprechend dem damaligen Stand der Technik wurden zum Nachweis der Durchführbarkeit des Verfahrens Laboraufbauten verwendet, die mit Bauelementen ausgestattet waren, die stets nachjustiert werden mussten und somit nicht transportabel und für die Erzielung reproduzierbarer Messergebnisse nicht geeignet waren. Für die medizinische Anwendung sind aber handliche, leicht bedienbare Geräte erforderlich, die verlässliche Messergebnisse liefern.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein transportables, robustes, zuverlässiges Messgerät zur Beurteilung des Energiestoffwechsels zur Verfügung zu stellen, das für verschiedene Anwendungsfälle in der medizinischen Diagnostik, wie Sauerstoffüberwachung in der Geburtshilfe, Überwachung des Energiestoffwechsels bei Transplantaten, Erfassung von Sauerstoffmangel in Organen und Geweben bei Operationen einsetzbar ist und bei unterschiedlichen Einsatzfällen genaue und reproduzierbare Ergebnisse liefert.
Diese Aufgabe wird mit einem Messgerät mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst. Dabei wird ein kompaktes Messgerät für die laserspektroskopische Erfassung des Energiestoffwechsels von lebendem Gewebe verwendet, an das über SMA-Buchsen die Lichtleitfaserkanäle geeigneter Messsonden für unterschiedliche Anwendungen angeschlossen werden können. Diese Messsonden leiten die von einem ins Messgerät integrierten Impulslaser erzeugten Laserlichtimpulse, die für die Messung erforderlich sind, über einen Lichtleiterkanal zur Messstelle und bringen von dort über zwei getrennte Lichtleiterkanäle die auszuwertenden zeitlich korrelierten Messlichtimpulse zum Messgerät zurück. Diese Messlichtimpulse werden im Messgerät verarbeitet und die daraus erhaltenen Daten über eine USB-Buchse an eine an das Messgerät angeschlossene Auswerte- und Anzeigeeinheit weitergegeben.
Der Impulslaser mit zugehörigem Netzteil und die optoelektronische Baugruppe mit Gleichspannungsversorgung sind jeweils von gesonderten störstrahlungsfesten Abschirmungen umschlossen. Die optoelektronische Baugruppe umfasst mindestens zwei optische Empfänger, die zur Erfassung und Verstärkung der relativ schwachen Lichtimpulse als SEV's ausgebildet sind, wobei deren Empfindlichkeitsmaximum im blauen Spektralbereich liegt. Ihnen sind optische Filter vorgeschaltet, von denen ein optische Filter im Fluoreszenzmesskanal liegt und eine maximale Durchlässigkeit im Spektralbereich zwischen 420 nm und 480 nm besitzt während der andere optische Filter, der im Referenzkanal angeordnet ist, als Kantenfilter mit einem Durchlässigkeitsbereich unter 400 nm ausgeführt ist. An die SEV's sind unmittelbar jeweils Impulsverstärker mit Sample/Hold-Ausgängen angeschlossen, die die Signale über einen A/D-Wandler an eine USB-Buchse weitergeben.
Der Ausgang des Impulslasers und die Eingänge der optoelektronischen Baugruppe sind jeweils über lösbare Trennstellen mit der Messsonde verbunden. Diese ist messgeräteseitig mit SMA-Steckern versehen. Eine Buchse ist für den Anschluß an den Laser und zwei Buchsen sind für die Zuleitung zu den optischen Empfängern vorgesehen. Messobjektseitig schließt die Messsonde mit einer ebenen Stirnseite ab, die auf das Messobjekt, d.h. das lebende Gewebe aufgesetzt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1: Darstellung des Messgerätes
2: Anordnung der wesentlichen Baugruppen im Messgerät
3: Prinzipieller Aufbau einer Messsonde
1 zeigt eine Ausführungsform des Messgerätes, bei der der von der Abschirmung La umgebene Impulslaser IL mit Netzteil L und die mit der Abschirmung Ba umschlossene elektrooptische Baugruppe B mit Gleichspannungsversorgung GV in einem gemeinsamen Gehäuse 1 angeordnet sind. Dieses ist mit einem Handgriff H ausgestattet und besitzt außer dem Netzanschluss N eine USB-Buchse U für den Anschluss einer Auswerte- und Anzeigeeinrichtung A, die beispielsweise ein Laptop sein kann, sowie 3 SMA-Buchsen B9, B10, B11 für den Anschluss der optischen Messsonde M.
2 zeigt schematisch in Draufsicht die Anordnung der wesentlichen Baugruppen im Gehäuse 1 des Messgerätes. Der Impulslaser IL mit Netzteil L ist allseitig mit einer elektromagnetischen Abschirmung La versehen. Das erzeugte Laserlicht wird über eine Lichtleitfaser L9 zur Buchse B9 im Gehäuse 1 übertragen.
Neben dem Impulslaser IL ist ebenfalls in einer eigenen elektromagnetischen Abschirmung Ba eine optoelektronische Baugruppe B und die Gleichspannungsversorgung GV angeordnet. Die Baugruppe B enthält die optoelektronischen Empfänger 2 und 3, denen jeweils optische Filter 4 bzw. 5 für die Lichtsignale vorgeordnet sind; die von. den jeweiligen SMA-Buchsen B10 des Fluoreszenzmesskanals bzw. B11 des Referenzkanals im Gehäuse 1 über die Lichtleitfaser L10 bzw. L11 von der optischen Messsonde M her zugeführt werden. An die SEV's schließen sich Impulsverstärker 6 und 7 mit einem Sample/Hold-Ausgang an, die die verstärkten Signale an einen Analog-/Digitalwandler 8 weitergeben, von wo sie über einen USB-Ausgang U zur weiteren Auswertung und Anzeige zur Verfügung stehen.
3 stellt schematisch den Aufbau einer optischen Messsonde M dar, bei der am proximalen Ende 3 einzelne Lichtleitfaserkanäle mit den SMA-Steckern S9, S10 und S11 zur Ankopplung an das Messgerät vorhanden sind, während das distale Ende der Messsonde M eine ebene Stirnseite St zum Aufsetzen auf das Messobjekt aufweist.

A: Auswerte- und Anzeigegerät
B: optoelektronische Baugruppe
B9, B10, B11: SMA-Buchsen im Gehäuse 1
Ba: Abschirmung der optoelektronischen Baugruppe und Gleichspannungsversorgung
GV: Gleichspannungsversorgung
H: Handgriff
L: Impulslaser mit eigenem Netzteil
La: Abschirmung des Impulslasers mit eigenem Netzteil
LT1, LT2, LT3: Lösbare Lichtleitertrennstellen
L9: Lichtleiterkanal für die Laserimpulse
L10: Fluoreszenzlichtleitermesskanal
L11: Referenzlichtleitermesskanal
N: Netzanschluss
S9, S10, S11: SMA-Stecker an der Messsonde M
St: Stirnseite der Messsonde M
U: USB-Buchse
1: Gehäuse
2, 3: optische Empfänger
4, 5: optische Filter
6, 7: Impulsverstärker
8: Analog-/Digitalwandler
9, 10, 11: SMA-Buchsen

Claims

Messgerät für die laserspektroskopische Erfassung des Energiestoffwechsels von lebendem Gewebe das mit mindestens einer Messsonde sowie einer Auswerte- und Anzeigeeinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Impulslaser (IL) mit einem zugehörigen Netzteil (L) und eine optoelektronische Baugruppe (B) mit einer Gleichspannungsversorgung (GV) jeweils von gesonderten störstrahlungsfesten Abschirmungen La bzw. Ba umschlossen sind wobei die optoelektronische Baugruppe B mindestens zwei optische Empfänger (2) und (3) mit jeweils vorgeschalteten optischen Filtern (4) und (5) sowie entsprechend zugeordnete Impulsverstärker (6) und (7) und einen A/D-Wandler (8) aufweist und der Impulslaser (IL) sowie die optoelektronische Baugruppe (B) jeweils über lösbare Trennstellen LT1 bis LT3 mit der Messsonde (M), die auf das Messobjekt/Gewebe aufsetzbar ist, bzw. die optoelektronische Baugruppe (B) über die lösbare Trennstelle U mit einer Auswerte- und Anzeigeeinrichtung (A) verbindbar ist.
Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulslaser (IL) mit dem Netzteil (L) und die optoelektronische Baugruppe (B) mit der Gleichspannungsversorgung (GV) mit ihren jeweiligen störstrahlungsfesten Abschirmungen (La) bzw. (Ba) in einem gemeinsamen Gehäuse (1) angeordnet sind.
Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulslaser (IL) mit seinem Netzteil (L) mit seiner störstrahlungsfesten Abschirmung (La) in einem ersten Gehäuse und die optoelektronische Baugruppe (B) mit der Gleichspannungsversorgung (GV) mit ihrer störstrahlungsfesten Abschirmung (Ba) in einem zweiten Gehäuse gesondert angeordnet sind.
Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrooptischen Empfänger (2) und (3) als Sekundärelektronenvervielfacher (SEVs) mit Empfindlichkeitsmaximum im blauen Spektralbereich ausgebildet sind und der optische Filter (4) als Bandpass für eine maximale Durchlässigkeit im Spektralbereich zwischen 420 nm und 480 nm und der optische Filter (5) als Kantenfilter mit einem Durchlässigkeitsbereich unter 400 nm ausgeführt ist.