DE3231483C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Vermessung von optisch zugänglichen Kapillargefäßen eines Meßobjektes mittels eines Mikroskopes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist bekannt, mit Kapillarmikroskopen die Aktivität, die Anzahl, die Form, die Farbe oder andere Parameter von optisch zugänglichen Blut-Kapillargefäßen in der Haut oder auf Organoberflächen zu messen oder zu beobachten, um daraus Rückschlüsse auf Erkrankungen zu ziehen (Brockhaus Enzy­ klopädie, Siebzehnte Auflage, Neunter Band, Seite 729, 1970).

Die Kapillargefäße sind ein wesentliches Glied in der Kette der Organelemente, die zur Aufrechterhaltung des Stoffwechsels und der Thermoregulation in einem menschlichen oder tierischen Organismus vorgesehen sind. Durch die Vielfalt der Aufgaben, die die Kapillargefäße im Organismus zu erfüllen haben, entsteht aber auch eine Vielfalt von Einflüssen und Rückwirkungen auf die Gefäße, so daß aufgrund einer ausschließlich mikroskopischen Untersuchung sehr häufig nur schwer bestimmt werden kann, durch welche Ursachen ein besonderer oder auch pathologischer Befund entstanden sein könnte. Eine nur mit einem Mikroskop durchgeführte optische Beobachtung von Kapillargefäßen ergibt insbesondere auch keine Informationen über die Art und Menge des im die Kapillargefäße durchströmenden Blut vorhandenen Gases, beispielsweise Sauerstoffs.

Ferner ist aus der französischen Offenlegungsschrift 22 24 116 eine Anordnung der eingangs genannten Art, die eine Einrichtung mit einem Durchlicht-Mikroskop, einer Videokamera und einem einen Bildschirm aufweisenden Anzeigegerät aufweist, bekannt. Die Einrichtung soll gemäß der Beschreibungseinleitung für Untersuchungen auf dem Gebiet der Kapillaren und der Agronomie dienen. Danach wird als Beispiel die optische Untersuchung von menschlichen Kopfhaaren beschrieben, die anscheinend indirekt Aufschluß über die Blutversorgung der Haarwurzeln durch die Kapillargefäße geben soll. Eine direkte Untersuchung der Kapillargefäße ist jedoch nicht offenbart und könnte mit einem Durchlicht-Mikroskop auch gar nicht durchgeführt werden, weil kein Licht durch einen menschlichen Kopf hindurch zu dessen Haarboden gestrahlt werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Anordnung der eingangs genannten Art mit einem Mikroskop zur optischen Erfassung von Kapillargefäßen dahingehend zu verbessern, daß es gelingt, parallel zur optischen Beobachtung der Kapillargefäße weitere Parameter zu vermessen, so daß sich die Beurteilung der vorgefundenen Situation auf mehrere Beobachtungsgrößen stützen kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstands gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

Das die Kapillargefäße durchströmende Blut enthält Gase, insbesondere Sauerstoff und Kohlendioxid. Ein Teil dieser Gase kann aus dem das Messobjekt bildenden Organis­ mus herausdiffundieren.

Der Vorteil einer erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, daß nunmehr die Kapillargefäße nicht nur visuell beobachtbar sind, sondern daß auch meßbar ist, wie hoch beispielsweise der Sauerstoffpartialdruck in den beobachteten Kapillargefäßen ist.

Dazu besitzt die Meßsonde einen transparenten Körper, der eine oder mehrere Elektroden hält und eine Referenz­ elektrode, wobei die Elektroden seitlich aus dem transpa­ renten Körper abgeführt sind und die dem Meßobjekt zuge­ wandte Meßfläche sowie die der Meßfläche gegenüberliegende Abschlußfläche des transparenten Körpers optisch störungs­ frei sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungs­ gegenstand weist die Messonde ferner eine geregelte, ins­ besondere feingeregelte Heizung auf.

Mit einer solchen Anordnung, bei der als Meßsonde eine polarografische Meßsonde vorhanden ist, können physiologische Zusammenhänge, beispielsweise zwischen der Kapillardichte und der Kapillargröße, der Durchströmung der Kapillargefäße und der resultierenden Sauerstoffversorgung hergestellt werden. Durch Einschalten der vorzugsweise vorgesehenen, regelbaren Heizung kann die Temperatur an der Oberfläche des Meßobjekts von der normalen, zum Beispiel ungefähr 37°C betragenden Körpertemperatur auf eine bis zum Beispiel etwa 43°C betragende Temperatur erhöht, die Durchblutung der Kapillargefäße ver­ größert und das bei der Diffusion des Sauerstoffs von den Kapillargefäßen zur Meßsonde entstehende Gefälle des Sauer­ stoffpartialdrucks verkleinert werden. Durch Messen bei ver­ schiedenen Oberflächentemperaturen können zusätzliche In­ formationen über die Sauerstoffversorgung gewonnen werden. Dabei kann zum Beispiel bei eingeschalteter Heizung die zentrale oder allgemeine Sauerstoffversorgung, d. h. der Sauerstoffpartialdruck oder -gehalt des Blutes in den Blut­ gefäßen ermittelt werden. Durch Messen ohne Beheizung können zusätzlich Informationen über die lokale Sauerstoffversorgungslage und die Sauerstoffversorgung des lokalen Gewebes gewonnen werden. Da das Gewebe im Bereich des Meßfeldes durch das Beheizen über die Temperatur des Blutes erwärmt und dabei durch das Blut gekühlt wird, kann aus der zum Erreichen einer vorgegebenen, über der normalen Temperatur der Körperober­ fläche liegenden Temperatur erforderlichen Heizleistung zudem eine Maß für die lokale Durchblutung gewonnen werden.

Mit der eine Meßsonde aufweisenden Anordnung können die Ursachen beispielsweise für die jeweils gegebene Füllung, die Farbe und die Kapillaraktivität weitaus besser bestimmt werden, als dies bisher der Fall gewesen ist.

Eine Bestimmung dieser Zusammenhänge ist insbesondere dann mit großer Genauigkeit möglich, wenn die Elektroden als Drähte aus Edelmetall ausgebildet sind, die etwa 20 bis 30 Mikrometer Durchmesser aufweisen. Dadurch ist einmal das Gesichtsfeld praktisch ungestört und der Einzugsbereich des Sauerstoffes hat nur wenige Mikrometer Durchmesser, so daß das polarographische Auflösungsvermögen sehr groß ist, also Einzelheiten im Kapillarfeld beobachtet werden können. Damit sind Aussagen über die Mikrozirkulation in sehr kleinen Arealen möglich.

Wenn das Meßobjekt im mit dem Mikroskop erfaßten Meßfeld mittels der geregelten Heizung beheizt wird, werden durch die Erhöhung der Durchblutung gleichzeitig auch die Bedingungen für die visuelle Beurteilung der Kapillargefäße verbessert. Die Heizung ist also einerseits zur Festlegung der polaro­ graphischen Meßbedingungen zweckmäßig und verbessert andererseits auch den Kontrast zwischen den Kapillargefäßen und dem restlichen optischen Meßfeld.

Es können aber auch Meßsonden für andere Meßgrößen oder andere Gasarten, wie beispielsweise Kohlendioxid, vorgesehen werden, solange der die Elektroden aufweisende Körper hinreichend transparent gemacht werden kann.

Eine weitere Verbesserung läßt sich dadurch erreichen, daß die Meßfeldbeleuchtung seitlich erfolgt. Durch eine solche Anordnung werden nämlich direkte Reflexionen in das Mikroskopobjektiv verringert.

Eine gute Auflage auf der Haut wird dadurch erreicht, daß die objektseitige Meßfläche der Sonde konvex gekrümmt ist.

In der Zeichnung, anhand derer die Erfindung erläutert wird, zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung für senkrechte Meßfeldbe­ leuchtung und

Fig. 2 eine Anordnung für seitliche Meßfeldbe­ leuchtung.

In Fig. 1 ist eine zylinderförmige Ag-Referenzelek­ trode 3, die mit einer eine Wicklung aufweisenden Heizung und einem Thermofühler 300 versehen ist, zentrisch in einen Haltekörper 1 aus wärmeisolierendem Kunststoff eingefügt. Der Zylinderinnenraum der Referenzelektrode ist mit einem transparenten Körper 7 ausgefüllt, dessen eine Meßfläche 70 und eine Abschlußfläche 71 bildende Grenzflächen optisch störungsfrei sein müssen. Insbesondere die Meßfläche 70 muß gut poliert sind. Die Anordnung wird als Meßsonde 7000 bezeichnet.

Soll die Meßsonde als polarographische Sonde ausgebildet sein, wie im beschriebenen Beispiel, dann besteht der trans­ parente Körper 7 zweckmäßigerweise aus Glas, in das aus möglichst dünnen, etwa 20 bis 30 Mikrometer starken Drähten bestehende Elektroden 80, 81 eingeschmolzen sind.

Die Elektroden 80, 81, zweckmäßigerweise aus Platin hergestellt, bilden dann die polarographischen Kathoden, die zylindrische Referenzelektrode 3 aus Ag, dessen zum Meß­ objekt MO weisende Seite zweckmässig mit AgCl überzogen ist, die polarografische Anode.

Eine Membran 4, beispielsweise aus Siliconkautschuk oder dem unter dem Warenzeichen TEFLON bekannten Polyfluorcarbon, wird über die als Meßfläche 70 dienende Fläche gezogen und mittels des Ringes 5 und des Schraubringes 2 abgedichtet. Die Membran ist für Sauerstoff durchläßig, für Flüssigkeiten aber undurchlässig und schließt auch den zur Polarographie erforderlichen Elektrolyten zwischen Membran und Meßfläche 70 ein. Die Meßfläche 70 ist zweckmäßigerweise konvex gekrümmt.

Das zur Beleuchtung des Meßfeldes auf dem Meßobjekt MO dienende Licht und der Strahlengang des Objektivs O verlaufen in Richtung M.

Die erforderlichen Leitungen werden über ein Kabel 9 abgeführt, das mit der Regelelektronik und der Meßelektronik verbunden ist. Diese nicht gezeichneten Komponenten sind von herkömmlicher Bauart.

Die Anordnung in Fig. 2 unterscheidet sich dadurch von der Anordnung nach Fig. 1, daß die Beleuchtung des Meßfeldes mit Licht erfolgt, das beispielsweise durch einen Lichtleiter 700 und einen Adapter 701 von der Seite her in den transparenten Körper 7 eingestrahlt wird. Der Körper 7 wirkt dabei als Lichtleiter und sorgt dafür, daß Licht in flachem Winkel auf das Meßobjekt MO trifft. Dadurch werden direkte Reflexionen in den Mikroskopstrahlengang ausgeschlossen.

Durch die konkave Krümmung der Meßfläche 70 wird ein guter optischer und mechanischer Kontakt zum Meßobjekt MO erreicht, ohne daß der Auflagedruck zur Abpressung der Kapillaren und damit zur Störung der Meßbedingungen führt.

Claims (14)

1. Anordnung zur Vermessung von optisch zugänglichen Kapillargefäßen eines Meßobjekts mittels eines Mikroskopes mit einem Objektiv, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßsonde (7000) zwischen dem Objektiv (0) und dem Meßobjekt (MO) vorgesehen ist und die Messonde (7000) einen transparenten Körper (7) besitzt, der eine oder mehrere Elektroden (80, 81) sowie eine Referenzelektrode (3) aufweist, wobei die Elektroden (80, 81) seitlich aus dem transparenten Körper (7) abgeführt sind und dessen dem Meßobjekt (MO) zugewandte Meßfläche (70) sowie die der Meßfläche (70) gegenüber­ liegende Anschlußfläche (71) des transparenten Körpers (7) optisch störungsfrei sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (7000) eine geregelte Heizung aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elektroden (80, 81) als Drähte aus Edelmetall ausgebildet sind und zum Beispiel etwa 20 bis 30 Mikrometer Durchmesser aufweisen.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Körper (7) aus Glas besteht.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Messonde (7000) zur Messung von Sauerstoff ausgebildet ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde zur Messung von Kohlendioxid ausgebildet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekenn­ zeichnet durch Beleuchtungsmittel, um zur Beleuchtung des Meßobjekts (MO) dienendes Licht parallel zur Strahlenachse des Objektivs (O) in die Abschlußfläche (71) einzustrahlen.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekenn­ zeichnet durch Beleuchtungsmittel (700, 701), um zur Beleuch­ tung des Meßobjekts (MO) dienendes Licht seitlich in den transparenten Körper (7) einzustrahlen.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfläche (70) konvex gekrümmt ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Meßfläche (70) des transpa­ renten Körpers (7) und die Referenzelektrode (3) bedeckende Membran (4) dicht mit der Meßonde (7000) verbunden ist, daß zwischen der Meßfläche (70) und der Membran (4) ein Elektro­ lyt vorhanden ist und daß die Membran (4) transparent, gasdurchlässig und für den Elektrolyten undurchlässig ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4) aus Polyfluorcarbon (TEFLON) besteht.

12. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4) aus Siliconkautschuk besteht.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Körper (7) und die diesen umschließende Referenzelektrode (3) in einen Haltekörper (1) eingesetzt sind und daß die Membran (4) mit einem Schraubring (2) am Haltekörper (1) befestigt ist.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4) zwischen dem Haltekörper (1) und einem durch den Schraubring (2) gegen diesen gedrückten Ring (5) dicht am Haltekörper (1) gehalten ist.