DE2255300A1 - METHOD AND EQUIPMENT FOR THE COLORIMETRIC EXAMINATION OF SUBSTANCES FOR SIGNIFICANT COMPONENTS - Google Patents

Description

Verfahren und Gerät zur kolorimetrischen Untersuchuna von Substanzen auf signifikänte Bestandteile Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Gerät zur kolorimetrischen Untersuchung von Substanzen auf signifikante Bestandteile, insbesondere von Blut hinsichtlich des prozentualen Anteils von oxydiertem Hämoglobin am Gesamthämoglobin (Se.uerstoffsättigung des Hämoglobins) und/oder künstlicher Farbstoffanteile (Farbstoffkonzentration), bei dem die sich bei Durchstrahlung der Substanz oder Reflexion an der Substanz ergebenden Austrittsintensitäten von Licht einer ersten Wellen3.änge, welches von-dem zu erfassenden Bestandteil unabhänig von dessen prozentualen Anteil- in der Substanz im we.sentlichen immer gleich stark absorbiert bzw. reflektiert wird, sowie Licht einer dazu unterschiedlichen zweiten Wellenlänge, welches bei unterschiedlichen prozentualen Anteilswerten entsprechend unterschiedlich stark absorbiert bzw. reflektiert wird, ermittelt und als entsprechende elektrische Signale getrennt Mitteln zur Anzeige und/ oder rechnerischen Weiterverarbeitung, insbesondere zur Verhältnisbildung, zugeleitet werden. Bei der Messung der Sauerstoffsättigung des Hämoglobilis bietet sich dabei z.B. für die erste Wellenlänge ein Wert um 805 Nanometer und für die zweite Wellerllänge ein Wert um 660 Nanometer an, da bei 805 Nanometer bekanntlich Oxyhämoglobin und reduziertes Hämoglobin im wesentlichen die gleiche Absorption bzw. Reflexion aufweisen, während für 660 Nanometer die Absorption bzw. Reflexion für Oxyhämoglobin und reduziertes Hämoglobin In einem relativ starken Masse unterschiedlich ist. Zur Messung der Farbstoffkonzentration im Blut, bei der üblicherweise Cardiogreen als Indikatorsubstanz verwendet wird, und welche sich vorteilhaft zur Bestimmung des Herzminutenvolumens bzw. des Herzschlagvolumens verwenden lässt, wird die zweite Wellenlänge z.B. zu einem Wert um 805 Nanometer gewählt, da die Indikatorsubstanz "Cardiogreen" nur Wellenlängen um diesen Wert relativ stark absorbiert. Die erste Wellenlänge hingegen ist frei wählbar und kann z.B. gemäss üblicher Praxis zu 910 Nanometer gewählt werden. Da die frei wählbare erste Wellenlänge im allgemeinen auch von der Sauerstoffsättigung des Hämoglobins abhängt, sollte zur Vermeidung von Messfehlern die Messung der Farbstoffkonzentration im arteriellen System (Aorta) erfolgen. Method and device for the colorimetric analysis of substances to significant components. The invention relates to a method and a Device for the colorimetric analysis of substances for significant constituents, particularly of blood in terms of the percentage of oxygenated hemoglobin on total hemoglobin (oxygen saturation of the hemoglobin) and / or more artificial Dye proportions (dye concentration) at which the Substance or reflection on the substance resulting exit intensities of light a first wave length, which is independent of the component to be detected of its percentage - in the substance, in essence, always the same is absorbed or reflected, as well as light of a different second Wavelength, which corresponds to different percentage values is absorbed or reflected to different degrees, determined and as a corresponding separate electrical signals means for display and / or computational processing, in particular for relationship formation. When measuring oxygen saturation of the hemoglobilis, for example, a value around 805 is available for the first wavelength Nanometers and for the second wavelength a value around 660 nanometers because at 805 nanometers is known to be oxyhemoglobin and reduced hemoglobin in the have essentially the same absorption or reflection, while for 660 nanometers the absorption or reflection for oxyhemoglobin and reduced hemoglobin in one relatively strong mass is different. For measuring the dye concentration in the blood, for which Cardiogreen is usually used as an indicator substance, and which are advantageous for determining the cardiac output or the heartbeat volume the second wavelength will be around 805 nanometers, for example chosen because the indicator substance "Cardiogreen" only wavelengths around this value relatively strongly absorbed. The first wavelength, on the other hand, is freely selectable and can e.g., according to normal practice, 910 nanometers can be selected. Since the freely selectable The first wavelength generally also depends on the oxygen saturation of the hemoglobin depends on the measurement of the dye concentration in order to avoid measurement errors occur in the arterial system (aorta).

Geräte zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes von Blut, die nach dem obengenannten Verfahren arbeiten, sind beispielsweise durch die DAS 1 498 513 bzw. durch die schweizerische Patentschrift 5~3 995 vorbekannt. Diese Geräte arbeiten jedoch durchweg im Lichtimpulsbetrieb, d.h. das Licht wird impulsweise in das Blut eingestrahlt und aus dem Blut auch impulsweise wieder empfangen.Devices for determining the oxygen content of blood, which after the The above-mentioned procedures are available, for example, from DAS 1 498 513 or previously known from Swiss patent specification 5-3,995. These devices work but always in pulsed light mode, i.e. the light is pulsed into the blood irradiated and received again from the blood in impulses.

Die Erzeugung der Lichtimpulsesgeschieht dabei durch periodisches Zerhacken des Sendelichtstrahles mittels eines mechanischen Zerhackers, z.B. bei der DAS 1 498 513 durch abwechselndes Einschieben ven optischen Gurchlassfilte#~n für die erste und zweite Wellenlänge in dem Sendelichtstrahl und bei der schweizerischen Patentschrift 503 995 z.B. mittels einer im Lichtstrahl befindlichen rotierenden Lochscheibe.The light impulses are generated periodically Chopping of the transmitted light beam by means of a mechanical chopper, e.g. at the DAS 1 498 513 by alternately inserting the optical passage filters # ~ n for the first and second wavelength in the transmitted light beam and in the Swiss Patent specification 503 995 e.g. by means of a rotating device located in the light beam Perforated disc.

Das Arbeiten mit Liehtimpulsen hat -jedoch bereits den Nachteil, dass im Empfangsteil ein relativ breites Spektrum verschiedenartigster Frequenzen verarbeitet werden muss, was einerseits einen hohen Aufwand an-breitbandigen Verstärkern oder sonstigen Selektiergliedern bedingt und andererseits zu einer nicht unerheblichen Störanfälligkeit des Gerätes gegenüber Fremdlicht oder eingestrahlten-elektrischen Störfrequenzen führt. Auch die Verwendung von mechanischen Zerhacken für die Lichtimpulserzeugung ist nachteilig, weil derartige mechanische Zerhacker relativ sperrig und auch teuer sind und somit in unnötiger Weise die Gesamtabmessungen des Gerätes vergrössern bzw. das Gesámtgerät verteuern. Bei der Zerhackung des Sendelichtes mittels Lichtp ter sind ferner zum selektiven Empfang der einzelnen Wellenlängen im Empfangsteil synchron mit den Zerhackern arbeitende elektronische Umschalter erforderlich.Working with light pulses, however, already has the disadvantage that a relatively wide range of different frequencies is processed in the receiving section must be, which on the one hand requires a lot of broadband amplifiers or other selection members conditionally and on the other hand to a not insignificant one Susceptibility of the device to external light or radiated electrical Interfering frequencies leads. Also the use of mechanical chopping to generate light pulses is disadvantageous because such mechanical chopper is relatively bulky and also expensive and thus unnecessarily increase the overall dimensions of the device or make the entire device more expensive. When chopping the transmitted light by means of light p ter are also for the selective reception of the individual wavelengths in the receiving part Electronic changeover switches working synchronously with the choppers are required.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese#-Nachteile zu beseitigen, d.h.The object of the invention is to obviate these # disadvantages, i. E.

ein Verfahren und ein Gerät der eingan&s genannten Art anzugeben, bei dem unter erheblicher Verringerung des gesamten teehnischen Aufwandes gleichzeitig eine stärkere Präzisierung der Messergebnisse erreicht wird.to specify a method and a device of the type mentioned above, at the same time with a considerable reduction in the total technical effort a more precise specification of the measurement results is achieved.

Die Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Substanz während des gesamten Messvorganges ununtarbrochen mit dem Licht einer mit einem Wechselstrom bestimmter Frequenz betriebenen Lichtquelle bestrahlt wird, dass ebenso ununterbrochen aus dem von# der Substanz kommenden Licht die Austrittsintensitäten #für die erste und zweite Wellenlänge# ermittelt und aus den. dabei jeweils anfallenden elektrischen Signalen auf- elektrischem Wege die im Bereich der Frequenz der eingestrahlten Wechsellichtkomponente liegenden elektrischen Frequenzkomponenten selektiert und nach Amplitudendemodulation den Mitteln für die Anzeige bzw.The task is based on a method of the aforementioned Art solved according to the invention in that the substance during the entire measuring process continuously with the light of a frequency operated with an alternating current Light source is irradiated that just as uninterrupted from that of # the substance incoming light the exit intensities # for the first and second wavelength # determined and from the. in each case occurring electrical signals on-electrical Paths that lie in the range of the frequency of the irradiated alternating light component electrical frequency components selected and after amplitude demodulation the Means for the display or

für die rechnerische Weiterverarbeitung zugeleitet werden. Ein Gerät zur Durchführung dieses erfindungsgemässen Verfahrens enthält neben je einem Lichtintensitätsmesser für jede der beiden Wellenlängen sowie neben Mitteln zur Anzeige und/oder zur rechnerischen Weiterverarbeitung der von den Intensitätsmessern erzeugten elektrischen Signale erfindungsgemäss eine mit einem Wechselstrom bestimmter Frequenz. betriebene Lichtquelle sowie je eine am Ausgang eines jeden Intensitätsmessers angeschaltete Serienschaltung aus einem elektrischen Frequenzselektierglied für die Aussiebung der im Bereich dej Frequenz der eingestrahlten Wechsellichtkomponente liegenden elektrischen Frequenzen aus den Ausgangssignalen der Intensitätsmesser und einen Amp tudendemodulator zur Amplitudendemodulation dieser von den Selektiergliedern gelieferten elektrischen Signale.for further computational processing. A device for carrying out this method according to the invention contains besides one light intensity meter each for each of the two wavelengths as well as in addition to means for display and / or computational Further processing of the electrical signals generated by the intensity meters according to the invention a frequency determined with an alternating current. operated light source as well as a series circuit connected to the output of each intensity meter from an electrical frequency selector for screening out those in the area dej frequency of the radiated alternating light component lying electrical frequencies from the output signals of the intensity meter and an amp demodulator for Amplitude demodulation of these electrical ones supplied by the selection elements Signals.

Das Verfahren bzw. Gerät nach der Erfindung arbeitet nicht wie die bekannten Verfahren und Geräte nach dem#Liehtimpulsverfahren, sondern im Dauerstrichbetrieb, so dass mechanische Zerhacker von vornherein nicht benötigt werden. Da der Dauerstrichbetrieb ausserdem auf einer einzigen Frequenz erfolgt (Frequenz# der Wechsellichtkomponente im Licht der mit Wechselstrom gespeisten Lichtquelle, z.B. 100 Hz bei 50 Hz Wechselstrombetrieb), wird einerseits die Messung störunanfällig für sämtliche optischen und elektrischen Frequenzen ausserhalb der gewählten Sendc;lichtfrequenz (z.B. 100 Hz). Das selel-tive Arbeiten auf einer einzigen Sendelichtfrequenz ermöglicht ferner schaltungstechnisehe Vereinfachungen im elektronischen Empfangsteil, z.B. werden jetzt nur noch selektive Empfangsverstärker anstelle von breitbandigen benötigt, und auf empfangsseitige elektronische Umschalter kann verzichtet werden.The method or device according to the invention does not work like that known methods and devices according to the # Liehtimpuls method, but in continuous wave operation, so that mechanical choppers are not needed in the first place. Since the continuous wave operation also takes place on a single frequency (frequency # of the alternating light component in the light of the light source fed with alternating current, e.g. 100 Hz with 50 Hz alternating current operation), On the one hand, the measurement is not susceptible to interference for all optical and electrical ones Frequencies outside the selected sendc; light frequency (e.g. 100 Hz). The selective Working on a single transmission light frequency also enables circuit technology Simplifications in the electronic receiving part, e.g. are now only selective Receiving amplifier needed instead of broadband, and on the receiving side electronic changeover switch can be dispensed with.

In einer vorteilhaften Ausbildung des Gerätes nach der Erfindung wird als Lichtquelle eine mit 12 V bei 50 Hz betriebene 100 Watt-Lampe geringer thermischer Trägheit und mit eingebautem elliptischen Spiegelkondensor verwendet. Als Selektierglieder sind schmalbandige Bandfilter mit einer der Frequenz der Wechsellichtkomponente entsprechenden Mittenfrequenz, d.h. also 100 Hz bei 50 Hz Wechselstrombetrieb, verwendet. Die Bandbreite der Bandfilter sollte zweckmässig in der Grössenordnung von 20 Hz liegen.In an advantageous embodiment of the device according to the invention as a light source a 100 watt lamp operated with 12 V at 50 Hz is less thermal Inertia and used with built-in elliptical mirror condenser. As selection members are narrow band filter with one of the frequency of the alternating light component corresponding center frequency, i.e. 100 Hz for 50 Hz AC operation. The bandwidth of the bandpass filters should expediently be of the order of 20 Hz lie.

Diese Bandbreite gewährleistet, dass insbesondere bei der Sauerstoffmessung im Blut Schwankungen der Lichtintensität und damit der Sauerstoffsättigung bis etwa + 10 Hz exakt verarbeitet erden können. Die Amplitudendemodulation der Bandfilterausgangssignale geschieht zweckmässig mittels Präzisions-Doppelweg-Gleichrichtern (zur Eliminierung eventueller Phasendifferenzen zwischen den jeweiligen Signalverarbeitungskanälen) sowie nachgeschalteten 10 Hz-Tiefpässen.This bandwidth ensures that especially when measuring oxygen in the blood fluctuations in light intensity and thus in oxygen saturation up to about + 10 Hz processed exactly. The amplitude demodulation of the bandpass filter output signals is conveniently done by means of precision double-wave rectifiers (for elimination possible phase differences between the respective signal processing channels) as well as downstream 10 Hz low-pass filters.

Gemäss weiterer Erfindung wird ferner vorteilhaft zur Einstrahluag des Lichtes in die Substanz bzw. zum Empfang des von der Substanz kommenden Lichtes eine Lichtleitsonde verwendet, die aus einer Vielzahl von am distalen Sondenende statistisch gemischten und zum proximalen Sondenende hin in einen Sendestrang bzw. in einzelne Empfangsstränge aufgeteilten Lichtleitfasern besteht. Eine derartige Lichtleitsonde bringt gegenüber herkömmlichen Lichtleitsonden, bei denen die einzelnen Sende- bzw.According to a further invention, irradiation is also advantageous of the light into the substance or to receive the light coming from the substance uses a fiber optic probe made up of a plurality of at the distal end of the probe statistically mixed and at the proximal end of the probe into a transmission line or consists of optical fibers divided into individual receiving strands. Such a one Fiber optic probe brings compared to conventional fiber optic probes, in which the individual Send resp.

Empfangsstränge auch am Messende getrennt angeordnet sind, den überraschenden Vorteil, dass die Einstrahlung# von Licht in die Substanz über de#n gesamten distalen Sondenquerschnitt statistisch verteilt erfolgt und entsprechend auch Cas z.B. an der Substanz reflektierte Licht ebenso über den gesamten Querschnitt verteilt wieder empfangen wird, so dass die Messung der Lichtintensität bei den gewünschten Wellenlängen demnach immer am gleichen Ort gleichzeitig erfolgt und eventuelle Messfehler aufgrund von von Ort zu Ort schwankender Verteilung des zu erfassenden Substanzbestandteiles damit von vornherein vermieden werden.Receiving strands are also arranged separately at the measuring end, the surprising Advantage that the irradiation of light into the substance over the entire distal The probe cross-section is statistically distributed and, accordingly, also Cas e.g. an the substance reflected light again distributed over the entire cross-section is received so that the measurement of the light intensity at the desired wavelengths therefore always takes place in the same place at the same time and possible measurement errors due to from place to place fluctuating distribution of the substance constituent to be detected thus avoided from the outset.

Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand einer Figur im folgenden näher erläutert.Further advantages of the invention are illustrated below with reference to a figure explained in more detail.

Die Figur zeigt ein Gerät nach der Erfindung im Prinzipschaltbild. Dieses Gerät dient insbesondere zum Messen des Sauerstoffgehaltes von Blut und zum gleichzeitigen Erfassen der ~Gardiogreen"-Farbstoffkonzentration im Blut zum Zwecke der Bestimmung des Herzminutenvolumens bzw. des Herzschlägvolumens.The figure shows a device according to the invention in a basic circuit diagram. This device is used in particular to measure the oxygen content of blood and to simultaneous detection of the ~ Gardiogreen "dye concentration in the blood for the purpose the determination of the cardiac output or the heartbeat volume.

In der Figur ist mit 1 ein menschliches Blutgefäss bezeichnet.In the figure, 1 denotes a human blood vessel.

In das Blutgefäss 1 ist eine Lichtleitsonde 2 eingeführt. Die Lichtleitsonde 2 besteht dabei aus einer Vielzahl von Lichtleitfasern, z.B. Glasfiberfasern, welche am distalen Sondenende 3 statistisch gemischt und erst in einem gewissen Abstand vom distalen Sondenende in einen Sende strang 4 sowie in insgesamt drei Empfangsstränge 5, 6 und 7 aufgeteilt sind.A light guide probe 2 is inserted into the blood vessel 1. The fiber optic probe 2 consists of a large number of optical fibers, e.g. glass fiber fibers, which at the distal end of the probe 3 statistically mixed and only at a certain distance from the distal end of the probe into a transmit strand 4 and a total of three receive strands 5, 6 and 7 are divided.

Am Eingang des Sende stranges i befindet sich ein Lichterzeuger 8, welcher aus einer mit 12 V bei 50 Hz betriebenen 100 Watt-Glühlampe geringer thermischer Trägheit und mit eingebautem elliptischen Spiegelkondensor besteht.There is a light generator 8 at the input of the transmission line i, which from a 100 watt incandescent lamp operated with 12 V at 50 Hz is less thermal Inertia and with built-in elliptical mirror condenser.

Die proximalen Enden der Empfangsstränge 5 bis 7 wiederum stehen in optischer Verbindung mit Lichtempfängern 9 bis 11, die jeweils aus einem Fotodetektor (varzugsweise epitaxialer Si-Fototransistor mit nachfolgender FET-Stufe) und vorgeschalteten Frequenzfiltern für die Aussiebung der Wellenlängen 805 Nanometer, 660 Nanometer sowie 910 Nanometer aus dem empfangenen Licht bestehen. Jedem Empfangsglied 9 bis 11 sind ferner in Serie naigeschaltet elektrische Verstärker 12 bis 14 für die Ausgangssignale der Fotodetektoren, aktive Bandfilter 15 bis 17 mit einer Mittenfrequenz von 100 Hz sowie einer Bandbreite von 20 dz (vorzugsweise integrierte Operationsverstärker mit einem Doppel-T-Netzwerk aus RC-Elementen im Rückkoppelkr#is), Präzisions-Zweiweg-Gleichrichter 18 bis 20, sowie 10 Hz-Tiefpä&se 21 bis 23.The proximal ends of the receiving strands 5 to 7 are in turn in optical connection with light receivers 9 to 11, each consisting of a photodetector (preferably epitaxial Si phototransistor with subsequent FET stage) and upstream Frequency filters for filtering out the wavelengths 805 nanometers, 660 nanometers as well as 910 nanometers consist of the received light. Each receiving member 9 to 11 electrical amplifiers 12 to 14 are also connected in series for the output signals the photodetectors, active band filters 15 to 17 with a center frequency of 100 Hz and a bandwidth of 20 dz (preferably integrated operational amplifiers with a double-T network of RC elements in the feedback circuit), precision two-way rectifier 18 to 20, as well as 10 Hz low passages 21 to 23.

Ferner sind zwei Dividierglieder 24 und 25 vorgesehen zur Bil- -dung des Quotienten 1R (805)/IR (660) aus den Ausgangssignalen 1R (805) und IR (660) der Tiefpässe 21, 22 einerseits und des Quotienten IR (910)/IR (805) aus den Ausgangssignalen IR (910) und IR (660) der Tiefpässe 23 und 21 andererseits. Die Ausgangssignale der Dividierglieder 24 bzw. 25 können mittels eines Umschalters 26 separat an einem Anzeigegerät 27 Blgezeigt werden, Die Dividierglieder 24 und 25 sind so ausgelegt, dass sie Eingangsspannungen im Bereich von 1 bis 10 V-#mit einer Genauigkeit von + 1 % verarbeiten. Ein Sehwellwertdetektor 28 signalisiert an einer Anzeige lampe 29 Eingangsspannungen der Div@-dierglieder ausserhalb dieses Bereichs. In diesem Fall kann zur Vermeidung von fehlerhaften Messergebnissen die Verstärkung in den drei Kanälen gleichzeitig um einen bestimmten, konstanten Betrag erhöht oder erniedrigt werden.Furthermore, two dividing members 24 and 25 are provided for formation the quotient 1R (805) / IR (660) from the output signals 1R (805) and IR (660) of the low-pass filters 21, 22 on the one hand and the quotient IR (910) / IR (805) from the output signals IR (910) and IR (660) of the low-pass filters 23 and 21 on the other hand. The output signals of the dividing elements 24 and 25 can be switched by means of a switch 26 are shown separately on a display device 27 Bl, the dividing members 24 and 25 are designed to handle input voltages in the range of 1 to 10 V- # process with an accuracy of + 1%. A visual threshold detector 28 signals on a display lamp 29 input voltages of the Div @ diodes outside this Area. In this case, to avoid incorrect measurement results, the Gain in the three channels simultaneously by a certain, constant amount be increased or decreased.

Mit dem Gerät nach der Figur lässt sich der Sauerstoffgehalt des Blutes bzw. die "Cardiogreen"-Farbstoff-Verteilung im Blut wie folgt ermitteln: Vor Beginn der Messung wird das distale Sondenende 3 in das zu untersuchende Blutgefäss eingeführt. Anschliessend wird die Lampe 8 eingeschaltet und somit ununterbrochen über das Ende 3 der Sonde 2 Licht mit-einer Wechsellichtkomponente von 100 Hz in das Blut eingestrahlt. Der im Blut reflektierte Teil des eingestrahlten Lichtes wird vom Ende 3 der Sonde 2-wieder aufgenommen und ebenso ununterbrochen über die einzelnen Empfangsstränge 5 bis 7 dem jeweiligen Empfangsglied 9 bis 11 zur'optischen Ausfilterung der 805, 660 und 910 nm Wellenlängen und deren Intensitätsmessung zugeleitet.With the device according to the figure, the oxygen content of the blood can be measured or determine the "Cardiogreen" dye distribution in the blood as follows: Before beginning For the measurement, the distal end of the probe 3 is inserted into the blood vessel to be examined. The lamp 8 is then switched on and thus uninterrupted over the end 3 of the probe 2 light with an alternating light component of 100 Hz is radiated into the blood. The part of the incident light reflected in the blood is from the end 3 of the probe 2-resumed and just as uninterrupted through the individual reception lines 5 to 7 to the respective receiving element 9 to 11 for the optical filtering of the 805, 660 and 910 nm wavelengths and their intensity measurement supplied.

Die sich am Ausgang der einzelnen Empfangsglieder 9 bis 11 ergebenden elektrischen Signale (Ausgangssignale der Fotodetektoren ) werden nach Verstärkung in den Verstärkern 12 bis 14 den 100 Hz-Bandfiltern 15 bis 17 zugeführt. Die am Ausgang dieser Bandfilter anfallenden Signale werden mittels der Glieder 18 bis 23 in der Amplitude demoduliert und die amplitudendemodulierten Signale dann auf die Dividierglieder 24 bzw. 25 gegeben.The resulting at the output of the individual receiving elements 9 to 11 electrical signals (output signals of the photodetectors ) will after amplification in the amplifiers 12 to 14, the 100 Hz band filters 15 to 17 are supplied. The signals occurring at the output of this band filter are transmitted by means of the elements 18 to 23 demodulated in amplitude and then the amplitude demodulated signals given to the dividing members 24 and 25, respectively.

Da, wie eingangs bereits beschrieben, die Intensität IR (660) #der reflektierten 660 Nanometer-Lichtwelle unmittelbar ein Mass fir den Oxyhämoglobingehalt, die Intensität In (805) hingegen ein Mass für den Gesamthämoglobingehalt im untersuchten Blut darstellt, stellt somit das Ausgangssignal In (805)/IR (660) des Dividiergliedes 24 ein Mass für die Sauerstoffsättigung des untersuchten Blutes dar. Entsprechend ergibt sich bei Einführung des Messendes 3 der Sonde 2 in ein Blutgefäss des art?riellen Systems, z.B. Aorta, in welches "Cardiogreen" injiziert wurde, am Ausgang des Dividiergliedes 25 ein Signal, welches ein unmittelbares Mass ft"r die Konzentration der "Cardiogreen"-Indikatorsubstanz in diesem Blutgefäss darstellt.Since, as already described at the beginning, the intensity IR (660) #der reflected 660 nanometer light wave directly a measure of the oxyhemoglobin content, the intensity In (805), on the other hand, is a measure of the total hemoglobin content in the examined Represents blood, thus represents the output signal In (805) / IR (660) of the divider 24 represents a measure of the oxygen saturation of the examined blood. Correspondingly results when the measuring end 3 of the probe 2 is introduced into a blood vessel of the articular System, e.g. aorta, into which "Cardiogreen" has been injected, at the exit of the dividing member 25 a signal which is an immediate measure of the concentration of the "Cardiogreen" indicator substance represents in this blood vessel.

Claims (11)

PatentansprücheClaims 1. Verfahrer zur kolorimetrischen Untersuchung von ~Substanzen auf signifikante Bestandteile'insbesondere von Blut hinsichtlich des prozentualen Anteils von odydiertem Hämoglobin am Gesamthamoglobin (Sauerstoffsättigung des Hämoglobins) und/oder künstlicher Farbstoffanteile (Farbstoffkonzentration), bei dem die sich bei Durchstrahlung der Substanz oder Reflexion an der Substanz ergebenden Austrittsintensitäten von Licht einer ersten Wellenlänge, welches von dem zu erfassenden Bestandteil unabhängig von dessen prozentualem Anteil in der Substanz im wesentlichen immer gleich stark absorbiert bzw. reflektiert wird sowie Licht einer dazu unterschiedlichen zweiten Wellenlänge, welches bei unterschiedlichen prozentualen hzteilswerten entsprechend unterschiedlich stark absorbiert bzw. reflektiert wird, ermittelt und als entsprechende elektrische Signale getrennt Mitteln zur Anzeige und/oder zur rechnerischen Weiterverarbeitung, insbesondere zur Verhältnisbildung, zugeleitet werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n-e t, dass die Substanz während des gesamten Messvorganges ununterbrochen mit dem Licht einer mit einem Wechselstrom bestimmter Frequenz betriebenen Lichtquelle bestrahlt-wird, dass ebenso ununterbrochen aus dem von der Substanz kommenden Licht die Austrittsintensitäten für die erste und zweite Wellenlänge (z.B. 805 nm, 660 Tun bzw. 9lC) nm, 805 iim) ermittelt und aus den dabei jeweils anfallenden elektrischen Signalen auf elektrischem Wege die im Bereich der Frequenz der eingestrahlten Weehsellichtkomponente liegenden elektrischen Frequenzkomponenten selektiert und nach Amplitudendemodulation den Mitteln für die Anzeige bzw. für die rechnerische Weiterverarbeitung zugeleitet werden. 1. Process for the colorimetric analysis of substances significant components, especially of blood in terms of percentage of odydated hemoglobin in the total hemoglobin (oxygen saturation of the hemoglobin) and / or artificial dye components (dye concentration), in which the exit intensities resulting from radiation of the substance or reflection on the substance of light of a first wavelength, which is independent of the component to be detected of its percentage in the substance is essentially always the same is absorbed or reflected as well as light of a different second Wavelength, which corresponds to different percentage heart values is absorbed or reflected to different degrees, determined and as a corresponding separate electrical signals, means for display and / or further computational processing, in particular for the formation of a relationship, which can be passed on Z e i c h n-e t that the substance is uninterrupted during the entire measuring process with the light of a light source operated with an alternating current of a certain frequency is irradiated, that is also continuously from the light coming from the substance the exit intensities for the first and second wavelength (e.g. 805 nm, 660 Tun or 9lC) nm, 805 iim) and determined from the electrical Signals by electrical means in the range of the frequency of the radiated light light component lying electrical frequency components selected and after amplitude demodulation forwarded to the means for the display or for the computational further processing will. 2. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Lichtquelle zur Einstrahlung von Licht in die Substanz und mit je einem Lichtintensitätsmesser für jede der beiden Wellenlängen sowie mit Mitteln zur Anzeige und/oder zur rechnerischen Weiterverarbeitung der von den Intensitätsmessern erzeugteii elektrischen Signale, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine mit einem Wechselstrom bestimmter Frequenz betriebene Lichtquelle (8) sowie je eine am Ausgang eines jeden Intensitätsmessers (9, 10,11) angeschaltete Serienschaltung aus einem elektrischen Frequenzselektierglied (15, 16, 17) für die Aussiebung der im Bereich der Frequenz der eingestrahlten Wechsellichtkomponente liegenden elektrischen Frequenzen aus den Ausgangssignalen der Intensitätsmesser und einem Aplitudendemodulator (18#, 21; 19, 22; 20, 23) zur Amplitudendemodulation dieser von den Selektiergliedern gelieferten elektrischen Signale. 2. Apparatus for performing the method according to claim 1 with a Light source for irradiating light into the substance and each with a light intensity meter for each of the two wavelengths and with means for display and / or computational Further processing of the electrical signals generated by the intensity meters, G e k e n n e n n z e i n e t d u r c h a with an alternating current certain frequency operated light source (8) and one at the output of each intensity meter (9, 10, 11) connected series circuit consisting of an electrical frequency selector (15, 16, 17) for filtering out the alternating light components in the range of the frequency of the irradiated alternating light components lying electrical frequencies from the output signals of the intensity meter and an amplitude demodulator (18 #, 21; 19, 22; 20, 23) for amplitude demodulation these electrical signals supplied by the selection elements. 3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (8) mit einem niederfrequenten Strom, vorzugsweise mit Strom von der Netzfrequenz 50 Hz, betrieben ist. 3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the light source (8) with a low-frequency current, preferably with current of the mains frequency 50 Hz. 4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtquelle (8) eine mit 12 V bei 50 Hz betriebene 100 W-Glühlampe geringer thermischer Trägheit und mit eingebautem elliptischen Spiegelkondensor verwendet ist. 4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the light source (8) a 100 W incandescent lamp operated with 12 V at 50 Hz with low thermal inertia and is used with a built-in elliptical mirror condenser. 5. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Selektierglieder (15, 16, 17) schmalbandige Bandfilter mit einer der Frequenz der Wechsellichtkomponente entsprechenden Mittenfrequenz verwendet sind. 5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that that as selection elements (15, 16, 17) narrow-band band filters with one of the frequency the center frequency corresponding to the alternating light component are used. 6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betrieb der Lichtquelle (8) mit 50 Hz Wechselstrom die Mittenfrequenz der Bandfilter (15 bis 17) jeweils 100 Hz beträgt. 6. Apparatus according to claim 5, characterized in that during operation the light source (8) with 50 Hz alternating current the center frequency of the band filter (15 to 17) is 100 Hz each. 7. Gerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbreite der Bandfilter (15 bis 17) in der Grössenordnung von 20 Hz liegt. 7. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the Bandwidth of the band filters (15 to 17) is in the order of 20 Hz. 8. Gerät nach einem der'Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Bandfilter (15 bis 17) aktive Bandpässe, vorzugsweise integrierte Operationsverstärker mit einem Doppel-T-Netzwerk aus RC-Elementen im Rückkoppelkreis, verwendet sind. 8. Device according to one of the claims 5 to 7, characterized in that that as band filters (15 to 17) active bandpass filters, preferably integrated operational amplifiers with a double-T network of RC elements in the feedback loop are used. 9. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Amplitudendemodulator aus einem Präzisions.-1)oppelweg-Gleichrichter (18 bis 20j mit nachgeschaltetem 10 Hz-Tiefpass (21 bis 23) besteht. 9. Device according to one of claims 2 to 8, characterized in that that each amplitude demodulator consists of a precision 1) oppelweg rectifier (18 to 20j with a downstream 10 Hz low pass (21 to 23). 10. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Verarbeitungsmittel für die Ausgangssignale der Amplitudendemodulatoren Im Bereich zuchvon 1 bis 10 V mit einer Genauigkeit von mindestens + 1 % arbeitende Dividierglieder (24 bzw. 25) verwendet sind. 10. Device according to one of claims 2 to 9, characterized in that that as processing means for the output signals of the amplitude demodulators Working in the range from 1 to 10 V with an accuracy of at least + 1% Dividing members (24 and 25) are used. 11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass den Dividiergliedern (24 bzw. 25) ein Schwellwertdetektor (28) zugeordnet ist zur Anzeige von den Eingangsbereich des Dividiergliedes überschreitenden Spannungen. 11. Apparatus according to claim 10, characterized in that the dividing elements (24 or 25) are assigned a threshold value detector (28) for displaying voltages exceeding the input range of the dividing element. L e e r s e i t eL e r s e i t e