DE2113247C3 - Oximeter - Google Patents
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- DE2113247C3 DE2113247C3 DE2113247A DE2113247A DE2113247C3 DE 2113247 C3 DE2113247 C3 DE 2113247C3 DE 2113247 A DE2113247 A DE 2113247A DE 2113247 A DE2113247 A DE 2113247A DE 2113247 C3 DE2113247 C3 DE 2113247C3
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Description
Die Erfindung betrifft ein Oximeter, bestehend aus
er Lichtquelle mit einer Anordnung für das selektive ssenden von Licht mit wenigstens zwei Wellenlänl,
einer Anordnung für das Richten des von der hlquelle ausgesandten Lichtes auf einer Blutprobe,
itodctektoren für das Feststellen der Intensität des
von der Blutprobe kommenden Lichtes und für das Erzeugen entsprechender Ausgangssignale, einem Quo
tientenkreis für das Ableiten eines Signals, das der
Quotienten von zwei zugeführten Signalen darstellt, so wie einer Anzeigenvorrichtung
Oximeter sind seit langem für dus Messen der Sauer
stcffsättigung im Blut angewandt worden. Je größer die
Sauerstoffsättigung, um so röter sind die roten Blutzellen.
Wenn rotes Licht bei einer Wellenlänge von 660 μ ίο in Richtung auf das Blut gerichtet wird, hängt der Betrag
des reflektierten Lichtes davon ab, wie rot das Blul
ist. d. h. von dessen Sauerstoffgehalt. Der Betrag an reflektiertem
rotem Licht nimmt mit der Sauerstoffsättigung zu.
Es wurde jedoch erkannt, daß eine absolute Messung des reflektierten roten Lichtes keine genaue Anzeige
der Sauerstoffsättigung darstellt. Dies beruht auf der Tatsache, daß der Sauerstoffgehalt der zu prüfenden
Blutprobe nicht nur durch die Sauerstoffsättigung, sondem ebenfalls durch die Hämoglobinkonzentration in
dem Blut beeinflußt wird. Selbst wenn z. B. die roten Blutzellen zu 100% mit Sauerstoff gesättig! sind, kann
der Betrag des reflektierten roten Lichtes sehr klein sein, wenn die Konzentration der roten Blutzellen in
dem Blut gering ist. Aus diesem Grund ist seit vielen Jahren die Messung der Sauerstoffkonzentration so
ausgeführt worden, daß das Licht mit zwei Wellenlängen auf die Blutprobe gerichtet wird. Zusätzlich zu dem
660 μ Licht wird ebenfalls Licht mit einer Wellenlänge von 805 μ auf die Probe gerichtet — entweder gleichzeitig
oder in Aufeinanderfolge bezüglich des 660 μ Lichtes. Der Betrag des durch die Probe mit der höheren
Wellenlänge reflektierten Lichtes hängt von der Konzentration der roten Blutzellen in der Probe ab,
wird jedoch nicht durch die Sauerstoffsättigung dieser Zellen beeinflußt. Somit kann das reflektierte Licht mit
805 μ als ein Bezugswert angewandt werden, um die Hämoglobinkonzentration daran zu hindern, die Messung
der Sauerstoffsättigung zu beeinflussen. An Stelle des Ablesens lediglich des Betrages des von der Probe
reflektierten Lichtes mit 660 μ wird das Verhältnis des reflektierten Lichtes mit 805 μ zu dem reflektierten
Licht mit 660 μ gemessen. Die Konzentration an roten Blutzellen beeinflußt sowohl den Zähler als auch den
Nenner des Verhältnisses oder Quotienten in der gleichen Weise und beeinflußt somit nicht das Verhältnis
oder Quotienten als solchen. Somit wird die Messung praktisch unabhängig von der Konzentration der roten
Blutzellen in dem Blut gemacht. Da lediglich der Nenner des Verhältnisses oder Quotienten durch die Sauerstoffkonzentration
beeinf'ußt wird, ist das Verhältnis oder der Quotient eine Anzeige bezüglich der Sauerstoffkonzentration.
Oximeter sind gewöhnlich so ausgerüstet, daß mit denselben ein Farbstoffverdünnungstest ausgeführt werden kann. Es wird ein spezieller Farbstoff, und zwar Kardiogrün in den Patienten injeziert. Vermittels Messen der Farbstoffkonzentration an verschiedenen Stellen des Patientenkörpers ist es möglich, erhebliche Informationen zu erhalten, wie Herzvolumen und Leistung. Bei der Durchführung des Farbstoff-Verdünnungstests werden tatsächlich zwei Wellenlängen 910 und 805 μ angewandt, und das Verhältnis oder der Quotient des reflektierter, Lichtes bei den zwei Wellen-
Oximeter sind gewöhnlich so ausgerüstet, daß mit denselben ein Farbstoffverdünnungstest ausgeführt werden kann. Es wird ein spezieller Farbstoff, und zwar Kardiogrün in den Patienten injeziert. Vermittels Messen der Farbstoffkonzentration an verschiedenen Stellen des Patientenkörpers ist es möglich, erhebliche Informationen zu erhalten, wie Herzvolumen und Leistung. Bei der Durchführung des Farbstoff-Verdünnungstests werden tatsächlich zwei Wellenlängen 910 und 805 μ angewandt, und das Verhältnis oder der Quotient des reflektierter, Lichtes bei den zwei Wellen-
f>5 längen wird gemessen. Die Intensität des reflektierten
Lichtes mit 805 μ ist umgekehrt proportional zu der Konzentration des Farbstoffes in dem Blut, dies trifft
jedoch allgemein nur zu unter den Bedingungen einer
jrftile
Konstanz des Flusses und der Turftilenz. Der Betrag
des reflektierten Lichtes mit 910 μ wird nicht durch den Farbstoff beeinflußt, wird jedoch in ähnlicher Weise
durch den Blutfluß oder die Turbulenz beeinflußt Da eine erhebliche Schwankung der lntentsität des reflektierten
Lichtes mit 805 μ dann beobachtet wird, wenn tier Katheter, wie er bei dem TeM in Anwendung
Jcommt nicht in einem kontinuierlich einheitlich fließenden
Blutstrom vorliegt wird· das Verhältnis oder der Quotient des reflektierten Lichtes mit 805 μ zu dem
reflektierten Licht mit 910 μ gemessen, da dar Verhältnis durch Veränderung im Fluß und der Turbulenz
praktisch nicht beeinflußi wird. Oximeter sind allgemein so ausgerüstet, daß damit sowohl Tests bezüglich
der Sauerstoffsättigung als auch Tests bezüglich der Farbstoffverdünnnng ausgeführt werden können, da die
gleiche Ausrüstung für das Durchführen beider Tests ©der Prüfungen erforderlich ist Der Übergang von der
Oximetrie zu den Farbstoffmessungen kann ausgeführt werden, ohne daß es erforderlich ist das Ketheter aus
dem Patienten zu entfernen. Alles was hier erforderlich ist besteht darin, in jedem Fall ein unterschiedliches
Lichtverhältnis zu messen.
Die wesentlichen Nachteile der Oximeter nach dem Stand der Technik (DT-OS 1 498 534, FR-PS 1 549 666)
bestehen in deren verwickeltem Aufbau, Kosten und Größe, sowie darin, daß dieselben mit erheblichen Fehlerquellen
behaftet sind und eine Reproduzierbarkeit der Ergebnisse nicht mit der erforderlichen Verläßlichkeit
gegeben ist In typischer Weise wird eine Wolframfadenlampe
als Lichtquelle angewandt. Um zwei spezielle Wellenlängen 600 und 805 μ oder 805 und 910 μ
zu erhalten sind bisher drehbare Filter angewandt wor den. Ein Paar derartiger Filter steuert abwechselnd den
Durchlaß von zwei interessierenden Wellenlängen durch das Fiberoptik-Katheter. In ähnlicher Weise muß
das durch die Probe reflektierte Licht den entsprechenden Photozellen zugeführt werden, oder wahlweise
kann eine einzelne Photozelle dann angewandt werden, wenn dessen Ausgangsleistung abwechselnd zwei verschiedenen
Kreisen zugeführt wird, deren Arbeitsweisen bezüglich des umlaufenden Filters in dem Lichtweg
synchronisiert sind. Diese Art der mechanischen Anordnung hat zu relativ großen Instrumenten geführt,
die nicht nur kostspielig zu warten, sondern auch kostspielig herzustellen sind.
Wie weiter oben angegeben, erforii -n sowohl die
Oximetrie als auch die Farbstoff-Verdünnungstests das
Messen eines Verhältnisses oder Quotienten. Jedes Lichtsignal wird in ein elektrisches Signal umgewandelt,
und sodann wird ein Quotientenkreis für das Ableiten eines abschließenden Ausgangssignals oder einer
Information angewandt. Ein typischer Quotientenkreis bedingt eine hohe Genauigkeit über eine;, breiten Bereich.
Bei der Oximetrie und der Farbstoffverdünnungsmessung jedoch ist der Außensteuerungsbereich relativ
klein. Herkömmliche Quotientenkreise führen nicht zu einer hohen Genauigkeit über einen kleinen Bereich.
Da nach dem Stand der Technik herkömmliche und allgemein zugängliche Quotientenkreise angewandt worden
sind, haben dieselben notwendigerweise die Genauigkeit der Instrumentenmessungen beeinflußt.
Eines der Hauptprobleme bei den Oximetern nach dem Stand der Technik ist das Erhalten eines Lichtes
mit drei ausgeprägten Wellenlängen. In den letzten Jahren sind lichtaussendende Halbleiterdioden bekanntgeworden.
Halbleitermaterialien sind dafür bekannt, daß dieselben Licht bei den drei angestrebten
Wellenlängen ausbilden können. Wenn jedoch drei getrennte Licht aussendende Dioden als die Lichtquellen
angewandt werden, sind nicht nur drei getrennte Vorrichtungen erforderlich, sondern man muß ebenfalls
Sorge tragen für das Ankoppeln des Lichtes von jeder derselben an das einzige bei den in vivo Tests angewandte
Katheter.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die mit dem abgehandelten Stand der Technik verbundenen
Nachteile auszuräumen, insbesondere ein Oximeter der angegebenen Art zu schaffen, das sich durch die
Einfachheit seines-Aufbaus auszeichnet, von den üblichen
Fehlerquellen weitestgehend befreit ist und somit geeignet ist, in verläßlicher und reproduzierbarer Weise
mit großer Genauigkeit den Sauerstoffgehalt des Blutes zu messen.
Diese Aufgabe wird nun in kennzeichnender Weise dadurch gelöst daß die Lichtquelle als eine Licht mit
drei verschiedenen Wellenlängen aussendende Diode ausgebildet ist daß drei monostabile Multivibratoren
vorgesehen sind, für den Betrieb von drei Synchrondefektoren zwecks Feststellen der Intensität des von der
Blutprobe kommenden Lichts zu dem Zeitpunkt, wo eine der entsprechenden Lichtwellenlängen durch die
Diode ausgesandt wird, und daß ferner zwischen den Ausgängen der Synchrondetektoren und dem Eingang
des Quotientenkreises drei Maximumdetektoren vorgesehen sind für das Ableiten eines Signals, das proportional
dem Verhältnis der durch die Synchrondetektoren erzeugten Ausgangssignale ist.
Auf Grund der erfindungsgemäß in Anwendung kommenden Diode ist es möglich jeweils einen der
Halbleiterkristalle zu erregen unter Aussenden einer entsprechenden Wellenlänge. Hierdurch kommen verwickelte,
optische Systeme nach dem Stand der Technik in Fortfall, die sich einer Wolframfadenlampe,
Sirahlenspalter. Filter mit entsprechenden Durchlaßwellenlängen, mechanische Zerhacker usw. bedienen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 4 beschrieben.
Um die Diode an ein Fiberoptikbündel anzukoppeln, wobei das Licht von allen drei Halbleiterkristallen in
einwandfreier Weise an das Bündel übertragen wird, kann die Diode entsprechend der Weiterbildung der
Erfindung nach Patentanspruch 3 ein Lichtrohr, das in eine verjüngt auslaufende Form gezogen ist, aufweisen.
Die Fläche des großen Endes ist dabei zweckmäßig dergestalt, daß dieselbe auf die Größe der Lichtquelle
angepaßt ist, um so sicherzustellen, daß ein größtmöglicher Betrag des Lichtes gesammelt wird. Die Fläche
des Auslaßendes ist dagegen zweckmäßig kompatibel mit dem Fiberoptik-Bündel, das für das Übertragen des
Lichtes auf die Blutprobe angewandt wird. Das Lichtrohr kann vermittels Epoxyharz an die aussendenden
Oberflächen der Halbleiterkristalle verklebt werden, und wenn das Auslaßende des Lichtrohres beobachtet
wird, scheint die Querschnittsfläche des Kernglases die Lichtquelle mit der Wellenlänge zu sein, die durch den
speziellen der drei Halbleiierkristalle, der erregt wird, ausgesendet wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben. Es zeigt
F i g. I eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Oximeters,
F i g. 2 und 3 die Art und Weise, in der das erfindungsgemäße Oximeter für das Ausführen von in vitro
und in vivo Tests angewandt werden kann.
F i g. 4A und 4B die beispielsweise Ausbildung der in dem erfindungsgemäßen Oximeter vorgesehenen lichtaussendenden
Diode, die in der Lage ist, Licht bei drei verschiedenen Wellenlängen an einer einzigen Auslaßfläche
auszusenden,
F i g. 5 die genauere Darstellung des Quotientenkreises, der in dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1
angewandt wird.
Unter Bezugnahme auf die F i g. 1 beaufschlagt der Taktgeber 10 Impulse auf den Einlaß eines 3-Bit-Ringzählers
12 mit einem Wert von 3 kHz. Die drei Auslässe des Ringzählers sind mit entsprechenden monostabilen
Multivibratoren 14,16 und 18 verbunden. Die Multivibratoren
werden nacheinander ausgelöst. Jeweils bei Auslösen eines Multivibrators tritt ein Impuls an dem
entsprechenden Auslaßleiter 40,42 und 44 auf. Der Impuls an jedem der Auslaßleiter weist eine Dauer von
angenähert 75 Mikrosekundcn auf und wird dem Einlaß eines entsprechenden der Diodentreiber 20, 22 und 24
zugeführt Der Auslaß jedes Treibers ist mit einem entsprechenden der Einlasse der lichtaussendenden Diode
26 verbunden. Der vierte Einlaß der Diode ist geerdet. Sobald irgendein Diodentreiber erregt wird, wie weiter
unten beschrieben, wird Licht einer entsprechenden Wellenlänge von der Diode, wie vermittels des Pfeils 30
gezeigt, ausgesendet.
Das ausgesendete Licht wird der Blutprobe züge
führt, wie dies weiter unten unter Bezugnahme auf die F i g. 2 und 3 beschrieben ist. Das von der Probe reflektierte
Licht wird an den Photodetektor 28 angekoppelt. Der Auslaß des Photodetektors ist an den Signalver
stärker 32 angekoppelt, dessen Auslaß seinerseits in Verbindung mit dem Einlaß jeder der Synchrondetektoren
34,36 und 38 steht. Jeder dieser Detektoren ist in der Lage, das kontinuierliche Ausgangssignal des Verstärkers
32 zu verstärken. Jeder der Multivibraior-Auslaßleiter
40, 42 und 44 ist jedoch an einem Einlaß der entsprechenden Synchrondetektoren verbunden. Somit
ist jeder Synchrondetektor in der Lage lediglich während dieses Teils jeder Phase zu arbeiten, wo die ent
sprechende Wellenlänge von der lichtaussendenden Diode ausgesandt wird. Der Synchronkreis — einschließlich
des Ringzählers 12 und der drei Multivibratoren — führt somit dazu, daß ein einzelner der Diodentreiber
zusammen mit einem entsprechenden der Synchrondetektoren zu jeder gegebenen Zeit arbeitet,
und die drei Paare der Diodentreiber und Detektoren arbeiten nacheinander.
Der Auslaß jedes Synchrondetektors steht in Verbindung mit einem entsprechenden der Spitzendetektoren
46. 48 und 50. Jeder Spitzendetektor entwickelt an einem entsprechenden Auslaßleiter 54, 56 und 58 eine
Spannung, die proportional dem Spitzenwert an dem Auslaß des entsprechenden Synchrondetektors ist. Wie
bei einem herkömmlichen Spitzendetektor folgt jede Ausgangsleistung den Spitzen der Eingangsleistung.
Tatsächlich ist <λέ Ausgangsleistung des Spitzendetektors
proportional der durchschnittlichen Spitzeneingangsleistung über eine Anzahl an Phasen.
Der Diodentreiber 22, Synchrondetektor 36 und Spitzendetektor 48 werden angewandt um das in dem
System angewandte Licht mit 810 μ zu erzeugen und festzustellea Das Signal an dem Leiter 56 wird einem
Einlaß des Quotientenkreises 60 zugeführt Dieses Signal bildet stets den Zähler des Verhältnisses oder
Quotienten, wie es durch den Quotientenkreis bestimmt wird und zwar unabhängig welcher der zwei
Tests ausgeführt wird.
Der Diodentreiber 20, der Sychrondetektor 34 und
der Spitzendetektor 46 werden angewandt für das Erzeugen und Feststellen des Lichtes von 660 μ. Wenn
der Schalter 52' mit dem Leiter 54, wie in der Zeichnung wiedergegeben, in Verbindung steht, entspricht
das an dem Leiter 52 vorliegende Signal der Intensität des festgestellten Lichtes mit 660 μ. Das Signal an dem
Leiter 66 an dem Ausgang des Quotientenkreises 60 isi in einem derartigen Fall proportional dem Verhältnis
ίο der Intensität des reflektierten Lichtes mit 805 μ zu dei
Intensität des reflektierten Lichtes mit 660 μ. In ähnlicher Weise werden der Diodentreiber 24, Synchronde
tektor und Spitzendetektor 50 angewandt für das Erzeugen und Feststellen des Lichtes mit 910 μ. Wenn dei
Schalter 52' so bewegt wird, daß der Leiter 58 an der Leiter 52 angekoppelt wird, ist die Ausgangsleistung
des Quotiententreibers proportional dem Verhältnis der Intensität des reflektierten Lichtes mit 805 μ zu dei
Intensität des reflektierten Lichtes mit 910 μ. Der Ausgang des Quotientenkreises wird sowohl an dem Digi
talanzeiger 62 und die Aufzeichnungsvorrichtung 64 angekoppelt, wobei es sich um herkömmliche Bauarter
handeln kann zwecks Anzeige bzw. Aufzeichnung dei Prüfwerte.
Die F i g. 2 zeigt wie das Instrument bei dem Durch führen eines in vitro Oximetrietests angewandt werder
kann. Die Blutprobe 70 liegt in der Küvette 68 vor. Vor der Licht aussendenden Diode 26 kommendes Lichi
wird vermittels der Linse 47 auf den Boden der Probt fokussiert und in der durch den Lichtstrahl 30 — ent
sprechend der punktierten Linie 30 nach der F i g. 1 — gezeigten Weise reflektiert. Der Detektor 28 befinde!
sich unter der Küvette nicht in dem Hauptlaufweg dei
Lichtstrahlen. Der Detektor ist nicht so angeordnet daß derselbe den Hauptstrahl schneidet, nachdem der
selbe von der Probe reflektiert wird. Dies ist darau! zurückzuführen, daß der Hauptstrahl nicht nur das ir
dieser Richtung durch das Blut gestreute Licht, sonderr ebenfalls eine sehr große Komponente des Lichtes ent
hält, das spiegelnd von den Kuvettenoberflächen re flektiert wird. Der Detektor nimmt vielmehr das Lieh·
auf, das durch die Probe gestreut wird.
Die F i g. 3 zeigt die Anordnung für das Durchführer
der in vivo Oximetrie und Farbstoffverdünnungs-Mes sungen. Die lichtaussendende Diode 26 wird an ein Fi
beroptikbündel 72 gekoppelt das seinerseits in Verbin dung mit einem Katheter 76 — Fiberoptikbündel steht.
Das durch den Katheter hindurch Übertragern Licht wird von dem Blut benachbart zu der Katheter
spitze reflektiert und längs eines weiteren Fiberoptik bündeis 74 zurückgeführt das an den Photodetektor 2i
angekoppelt ist
Die lichtaussendende Diode ist im Detail im Quer schnitt in der F i g. 4B gezeigt während die F i g. 4A
den eigentlichen Kopf zeigt Die Diode weist einet elektrisch leitfähigen Kopf 78 und einen Behälter 8(
auf. Es ist ein Draht 90 mit dem Boden des Kopfe verbunden, und zwar ist der Draht 90 bei der gezeigte!
Ausführungsform in der Mitte des Kopfes angeschlos sen. Drei Drähte 84a, 846 und 84c erstrecken sich durcl
den Kopf 78 m das Innere des Behälters 80. Jede
Draht wird an Ort und Stelle vermittels Isolationsmate rial gehaltea An dem oberen Ende des Kopfes lieget
drei Halbleiterkristalle 84a, 846 und 84c vor, deren je der dazu dient licht mit einer entsprechenden der WeI
lenlängen 660, 805 und 910 μ auszusenden. Jeweils eai Draht 86a, 866 und 86c verbindet jeden Halbleiterkri
stall mit einem entsprechenden der Drähte 88a, 886 unc
A CIC
Für das Steuern der Lichtaussendung von lediglich einem der Halbleiterkristallf! sind der Leiter 90 und die
entsprechenden Leiter 88a, 886 und 88c parallel zu einer Erregungsquelle geschaltet.
Da keines der drei Kristalle auf den Kopf zentriert ist, möchte es scheinen, daß es schwierig sein würde,
das Licht von irgendeinem der Kristalle aus der Vorrichtung heraus in der axialen Richtung zu richten, wodurch
es wiederum außergewöhnlich schwierig werden würde, die Vorrichtung an ein Fiberoptikbündel anzukoppeln
und trotzdem Licht mit ausreichender Intensität bei allen Wellenlängen längs des Bündels zu übertragen
—. Dies wird jedoch dadurch erreicht, daß ein verjüngt zulaufendes Lichtrohr 98 im Inneren des Behälters
80 angeordnet ist. Der Behälter kann mit einer Epoxyharzmasse % optischer Qualität gefüllt werden,
um so das verjüngt zulaufende Glas oder Kunststoff an Ort und Stelle festzulegen. Die Fläche des großen Endes
ist ausreichend groß, um alle drei Halbleiterkristalle ao aufzunehmen. Die Fläche des kleineren Endes ist kompatibel
mit dem Rest des Systems ausgeführt. Wenn z. B. das Licht längs des fiberoplischen Bündels übertragen
werden soll, sollte das kleinere Ende so ausgeführt werden, daß dasselbe den gleichen Durchmesser, wie
denjenigen des Bündels besitzt. Natürlich sollte die Fläche des kleineren Endes des Lichtes 98 geschliffen und
poliert sein, dergestalt, daß sich eine optische flache Ebene ergibt, um so eine bestmögliche Ankopplung des
ausgesandten Lichtes an das fiberoptische Bündel zu erzielen. Das Lichtrohr kann, wie allgemein bekannt,
auch umschlossen sein.
In dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 ist der Leiter 90 der Diode geerdet und jeder der Leiter 88a,
886 und 88c ist mit dem Auslaß der entsprechenden der Diodentreiber 20, 22 und 24 verbunden. Sobald die Diodentreiber
nacheinander erregt werden, werden Lichtimpulse mit den drei unterschiedlichen Wellenlängen
in ähnlicher Weise nacheinander ausgestrahlt. In Abhängigkeit davon, welcher der zwei Tests auszuführen
ist, wird natürlich der Auslaß einer der Spitzendetektoren 46 oder 50 nicht angewandt. Während es möglich
ist, lediglich zwei der Diodentreiber während des Ausführens jeder der Tests zu betreiben, besteht keine
Notwendigkeit einen zusätzlichen Schaltkreis für diesen Zweck vorzusehen, da es nicht schädlich ist, Licht
mit der nicht benutzten Wellenlänge zu erzeugen und festzustellen.
Der Quotientenkreis ist in der F 1 g. 5 näher gezeigt
Das den Nenner wiedergebende Signal des zu messenden Verhältnisses oder Quotienten tritt an dem Leiter
52 auf, und das den Zähler des zu messenden Verhältnisses oder Quotienten wiedergebende Signal tritt an
dem Leiter 56 auf. Ein Einlaß des Verstärkers 31 ist geerdet, und der andere Einlaß ist mit dem Einlaßleiter
56 Ober den Widerstand 33 verbunden. Der Auslaß des Verstärkers an dem Leiter 66 wird über das Element 35
zu dem Signaleinlaß zurückgekoppelt Wie in dem einschlägigen Gebiet bekannt, ist die Verstärkung des
Verstärkers gleich dem Verhältnis der Impedanz des Elements 35 zu der Impedanz des Elements 33. Das
Element 35 ist ein Photodetektor, dessen Impedanz mit zunehmender Lichtstärke, wie sie von der Lampe 29
herrührt, abnimmt. Die Intensität des durch die Leitung 29 erzeugten Lichtes ist proportional dem Nennersignal
an dem Leiter 52. Bei Zunahme des Nenners nimmt somit die Verstärkung des Zählerverstärkers 31
ab, und in ähnlicher Weise nimmt die Ausgangsleistung an dem Leiter 66 ab. Die Ausgangsleistung ist proportional
sowohl dem Zähler als auch dem umgekehrt proportionalen Wert des Nenners, und das Zählersignal
beeinflußt direkt die Ausgangsleistung an dem Leiter 66, während das Nennersignal die Verstärkung des
Zählerverstärkers beeinflußt.
Der negative Einlaß des Verstärkers 25 ist über einen sehr großen Widerstand 23 geerdet, und in ähnlicher
Weise wird ein sehr großer Widerstand 27 in dem Rückkopplungskreis angewandt. Die Widerstände 17
und 21 weisen gleiche Größe auf, und der Widerstand 21 ist mit einer veränderlichen Batterie 19 verbunden.
Die Batterie 19 wird lediglich für Kalibrierungszwecke angewandt. Die Ausgangsleistung des Verstärkers 13
wird durch den Photodetektor 15 dem positiven Einlaß des Verstärkers rückgekoppelt, der ebenfalls über den
Widerstand 11 mit dem Einlaßleiter 52 zusammengekoppelt ist. Die Verstärkung an dem Auslaß des Verstärkers
12 ist gleich dem Verhältnis der Größe der Amplitude des Photodetektors 15 zu der Größe der Impedanz
11. Da die Widerstände 17 und 21 gleiche Größe besitzen, arbeitet das System dergestalt, daß das Potential
der Ausgangsleistung des Verstärkers 13 gleich dem Potential der Batterie 19 gehalten wird. Wenn das
Signal an dem Leiter 52 zunimmt, würde dies normalerweise dazu neigen das Signal an dem Auslaß des Verstärkers
13 zu erhöhen. Dies führt wiederum dazu, daß das Potential an dem Auslaß des Verstärkers 25 zunimmt
und sich eine Zunahme der Intensität des von der Lampe 29 ausgestrahlten Lichtes ergibt. Wie an
Hand der punktierten Linien 37 gezeigt, wird das Licht nicht nur auf den Photodetektor 25, sondern ebenfalls
auf den Photodetektor 15 gerichtet. Bei Abnahme der Impedanz des Photodetektors 15 bei erhöhter Lichtleistung
nimmt die Ausgangsleistung des Verstärkers 13 ab. Das Gesamtergebnis besteht darin, daß eine Servoschlaufe
einschließlich der Verstärker 13 und 25 und Lampe 29 dergestalt vorliegt, daß die Ausgangsleistung
des Verstärkers 13 gleich dem Potential der Batterie 19 gehalten wird, während die Intensität des von der Lampe
29 abgegebenen Lichtes direkt proportional dem Eingangssignal an dem Leiter 52 ist. Wie weiter oben
beschrieben, ergibt sich auf Grund der Tatsache, daQ die Lichtintensität zu einer umgekehrt proportionalen
Veränderung der Verstärkung des Verstärkers 31 führt daß das Ausgangssignal an dem Leiter 66 proportional
dem gewünschten Verhältnis oder Quotienten ist Es isi möglich, ein sehr hochfrequentes Ansprechen mit den"
Quotientenkreis nach der F i g. 5 zu erzielen, wen« die Lampe 29 eine lichtaussendende Diode ist — die eir
wesentlich höher frequentes Ansprechen als z. B. eine Wolframfadenlampe besitzt
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.
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Claims (4)
1. Oximeter, bestehend aus einer Lichtquelle mit einer Anordnung für das selektive Aussenden von
Licht mit wenigstens zwei Wellenlängen, einer Anordnung für das Richten des von der Lichtquelle
ausgesandten Lichtes auf eine Blutprobe, Photodelektoren für das Feststellen der Intensität des von
der Blutprobe kommenden Lichtes und für das Erzeugen entsprechender Ausgangssignale, einem
Quotientenkreis für das Ableiten eines Signals, das den Quotienten von zwei ausgeführten Signalen
darstellt, sowie einer Anzeigevorrichtung, d a durch gekennzeichnet, daß die Lichtquellle
als eine Licht mit drei verschiedenen Wellenlängen aussende Diode (26) ausgebildet ist, daß drei monostabile
Multivibratoren (14, 16, 18) vorgesehen sind,
für den Betrieb von drei Synchrondetektoren (34, 36,38) zwecks Feststellen der Intensität des von der
Blutprobe kommenden Lichts zu dem Zeitpunkt, wo tine der entsprechenden LichtwelJenlängen durch
die Diode (26) ausgesandt wird, und daß ferner zwischen den Ausgängen der Synchrondetektoren (34,
36, 38) und dem Eingang des Quotientenkreises (60) drei Maximumdetektoren (46, 48, 50) vorgesehen
Sind für das Ableiten eines Signals, das proportional dem Verhältnis der durch die Synchrondetektoren
(34,36,38) erzeugten Ausgangssignale ist.
2. Oximeter nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet,
daß die lichtaussenden Dioden (26) einen Kopf (78), einen ersten elektrisch mit dem Kopf in
Verbindung stehenden Draht (90), drei Halbleiterkristalle (84a. 846, 84c) angeordnet auf dem Kopf,
tieren jeder in der Lage ist, Licht mit einer unterschiedlichen von drei Wellenlängen bei Erregen
auszusenden, sowie drei Drähte (88a, 886, 88c), deren jeder mit einem entsprechenden der Halbleiterkristalle
(84a, 846,84c) verbunden ist, aufweist.
3. Oximeter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die lichtaussendende Diode (26) weiterhin ein verjüngt zulaufendes Lichtrohr (98) so angeordnet
aufweist, daß sich dasselbe nach außen hin von den Halbleiterkristallen (84a, 846, 84c) aus erstreckt,
und das Ende mit dem größeren Durchmesser des Lichtrohrs (98) benachbart zu den HaIbleiterknstallen
(84a, 846,84c) angeordnet ist.
4. Oximeter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder der drei Drähte (88a, 886,88c) in
der lichtaussendenden Diodenanordnung (26) sich durch den Kopf (78) hindurch erstreckt und weiterhin
eine Isolationsanordnung (94) aufweist, die in dem Kopf (78) angeordnet ist für das Trennen jeder
der drei Drähte von dem Kopf (78), sowie ein Epoxyharz (96) mit optischer Qualität um das Lich-Irohr
(98) herum und zwischen dem Lichtrohr (98) Und den Halbleiterkristallen (84a, 846, 84c) und dem
Kopf (78) vorliegt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US2985170A | 1970-04-20 | 1970-04-20 |
Publications (3)
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