CH620108A5 - Optical instrument for carrying out examinations inside living bodies - Google Patents
Optical instrument for carrying out examinations inside living bodies Download PDFInfo
- Publication number
- CH620108A5 CH620108A5 CH1247177A CH1247177A CH620108A5 CH 620108 A5 CH620108 A5 CH 620108A5 CH 1247177 A CH1247177 A CH 1247177A CH 1247177 A CH1247177 A CH 1247177A CH 620108 A5 CH620108 A5 CH 620108A5
- Authority
- CH
- Switzerland
- Prior art keywords
- optical
- fibers
- fiber
- transmitting
- light
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 38
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 71
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 64
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 30
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 21
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 21
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 15
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 description 3
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 3
- 108010064719 Oxyhemoglobins Proteins 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009534 blood test Methods 0.000 description 2
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 206010013975 Dyspnoeas Diseases 0.000 description 1
- 206010018910 Haemolysis Diseases 0.000 description 1
- 208000005107 Premature Birth Diseases 0.000 description 1
- 206010036590 Premature baby Diseases 0.000 description 1
- 208000037063 Thinness Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000008588 hemolysis Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002496 oximetry Methods 0.000 description 1
- 238000005375 photometry Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 206010048828 underweight Diseases 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
- A61B5/1459—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters invasive, e.g. introduced into the body by a catheter
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein optisches Instrument, insbesondere einen Katheter, zum Durchführen von Untersuchungen im Innern lebender Körper, mit gleichmässig verteilt angeordneten Bündeln von Lichtleitfasern, durch die Lichtstrahlung in das Körperinnere hinein und aus dem Körperinneren wieder heraus übertragen wird.
Aus DE-OS 2 503 835 ist ein entsprechendes Endoskop bekannt, das mit einem chirurgischen Instrument zur Entnahme von Gewebeproben aus dem Innern lebender Körper kombiniert ist. Dieses Instrument weist eine längliche Kanüle auf, die in ihrem Inneren ein als hohle Röhre ausgebildetes sogenanntes Stilett umfasst, das seinerseits einen zylindrischen Kern aus lichtleitenden Fasern umschliesst. Der Durchmesser dieses Kerns ist etwas kleiner als der Innendurchmesser der Stilettröhre, und zwischen dem Kern lichtleitender Fasern und der Stilettröhrenwand ist eine Anzahl gleichmässig verteilter Bündel optischer Fasern angeordnet. Um die vor der Kanüle befindlichen Gewebeteile zu beleuchten, wird durch die äusseren Faserbündel Licht in das Körperinnere übertragen, während das von diesen Gewebeteilen reflektierte Licht durch das den Kern bildende breitere Faserbündel heraus übertragen wird. Zum Sichtbarmachen von Gewebeteilen im Körperin-nern ist das bekannte Instrument geeignet, nicht aber zum Durchführen von spektrophotometrischen Messungen. Die einzelnen Lichtleitfasern sind weder in dem Kernbündel noch in den äusseren Bündeln in irgend einer Weise geordnet, und die für spektrophotometrische Messungen unerlässliche Eichung der Lichtleiterbündel könnte nicht einwandfrei durchgeführt werden.
Bekannte optische Katheter zur Durchführung von spektrophotometrischen Messungen im Blutstrom oder an anderen s Stellen des lebenden Körpers (vergi, z. B. US-PS 3 487 483) werden in Verbindung mit Oximetern verwendet, d. h. zum Bestimmen der prozentualen Sauerstoffsättigung des Hämoglobins im Blutstrom. Obgleich die herkömmlichen optischen Katheter grundsätzlich für oximetrische Messungen geeignet io sind, haben sie jedoch vor allem den Nachteil, dass eine individuelle Eichung für jeden einzelnen zu benutzenden Katheter durchgeführt werden muss, um genaue Messungen der Sauerstoffsättigung zu erhalten. Um die Eichung durchzuführen,
wird üblicherweise der Katheter durch die Wand eines interes-15 sierenden Blutgefässes hindurch so weit eingeführt, dass sich seine Spitze in derjenigen Stellung innerhalb des Blutstromes befindet, wo die Messung der Sauerstoffsättigung durchzuführen ist. Den Patienten lässt man dann üblicherweise bestimmte Gasmischungen einatmen, zum Beispiel eine sauerstoffreiche 2o oder eine sauerstoffarme Mischung oder auch zwei aufeinanderfolgende Mischungen der genannten Art. Das Blut des Patienten erreicht dadurch einen Sauerstoffsättigungspegel, der in dem erforderlichen Bereich liegt. Wenn dann Blutproben (in der Regel durch eine Öffnung des optischen Katheters) 25 entnommen worden sind, wird das relative Reflexionsvermögen oder Transmissionsvermögen für Licht verschiedener Wellenlängen, die in dem Oximetriesystem verwendet werden, an der Katheterspitze gemessen. Die Blutproben müssen dann zu einem anderen Gerät, beispielsweise einem Transmissions-30 spektrophotometer in einem Zentrallabor, gebracht werden, wo eine unabhängige Messung der Sauerstoffsättigung an einer oder mehreren Blutproben vorgenommen werden. Die Ergebnisse dieser Messungen müssen dann zu dem Katheter-Oxime-ter am Bett des Patienten zurückgemeldet werden, so dass an 35 diesem Gerät entsprechende Einstellungen durchgeführt werden können. Es kann sich dabei um Änderungen des Nullabgleichpegels und/oder Verstärkungsfaktors verschiedener Verstärker handeln, wodurch die Abweichung zwischen dem ursprünglichen Messergebnis zur Zeit der Blutprobe und dem 40 unabhängig davon durch das getrennte Gerät bestimmten Ergebnis der Sauerstoffsättigungsmessung korrigiert werden kann.
Die individuell erforderliche Eichung des optischen Katheters oder Endoskops ist in verschiedener Hinsicht nachteilhaft. 45 Ein Nachteil liegt in der Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt, zu welchem der Katheter eingesetzt wird, und dem Zeitpunkt, zu welchem genaue Messungen der Sauerstoffsättigung mit dem Katheter erhalten werden können. Durch diese Verzögerung werden dem Arzt wichtige Informationen zu einem 50 Zeitpunkt vorenthalten, zu dem sie oft von grösster Bedeutung für den Patienten wären. Ist beispielsweise ein Säugling mit erheblichen Atemschwierigkeiten aufgrund einer Frühgeburt, einer ernsten RH-Hämolyse oder anderer Krankheiten geboren worden, so ergeben sich bei der Rettung des kranken Kindes, 55 welches häufig ein beträchtliches Untergewicht hat, schwierige Probleme. Die Rettungsversuche müssen sofort bei der Geburt einsetzen, und die verschiedenen therapeutischen Eingriffe müssen in sehr kurzer Zeit vorgenommen werden. Die bei den bekannten Kathetern erfoderlichen zeitraubenden 60 Eichungen sind in derart dringenden Notsituationen sehr nachteilig.
Ein weiterer Nachteil der bekannten optischen Katheter liegt in der Ungewissheit, die durch die Eichung bedingt ist. Der Blutsauerstoffpegel ändert sich fortlaufend und oft sehr 65 schnell, und es ist dadurch sehr schwierig sicherzustellen, dass die Blutprobe und die Oximeterablesung wirklich zusammenpassen. So können während der Blutuntersuchung durch die Katheterspitze wesentliche Änderungen des Strömungsprofils
3
620 108
der roten Blutkörperchen in demjenigen Bereich auftreten, in welchem optische Messungen vorgenommen werden, wodurch Fehler verursacht werden. Zusätzlich können die Eingriffe bei der Entnahme der für die Messung des Sauerstoffgehalts mit einem getrennten Gerät erforderlichen Blutprobe Fehler bei der Eichung hervorrufen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches Instrument der eingangs genannten Art zu schaffen, das ohne zeitraubende Eichvorgänge sofort nach dem Einführen in ein interessierendes Blutgefäss zum Messen des Blutsauerstoffgehalts verwendet werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem optischen Instrument der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass innerhalb eines jeden Faserbündels die Strahlung sowohl hinein- als auch heraus übertragende Fasern angeordnet und die Abstände zwischen den Mittelpunkten der Lichtaustrittsflächen und der Lichteintrittsflächen der einzelnen Lichtleitfasern am distalen Ende des Faserbündels bei sämtlichen Faserbündeln untereinander gleich sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen gekennzeichnet.
In dem erfindungsgemässen Katheter sind jeweils eine oder mehrere die für die Untersuchung erforderliche Strahlung in den Körper hinein übertragende Fasern — im folgenden als übertragende Fasern bezeichnet — und eine oder mehrere die Strahlung aus dem Körperinnern heraus übertragende Fasern -im folgenden als empfangende Fasern bezeichnet — zu Bündeln zusammengefasst, die in das zu untersuchende Blut eingetaucht werden. Die Flächenschwerpunkte der Lichtaustrittsund Lichteintrittsflächen - im folgenden als Aperturen bezeichnet - sämtlicher übertragender und empfangender Lichtleiterfasern innerhalb jedes einzelnen Bündels innerhalb eines Katheters haben zueinander gleiche Abstände. Vorzugsweise sind auch die Grösse und die Gestalt aller Lichtaustrittsflächen untereinander gleich, ebenso wie die Grösse und Gestalt der Lichteintrittsflächen aller empfangenden Lichtleitfasern innerhalb eines Faserbündels. Auch bei den verschiedenen Faserbündeln eines Katheters sind die Grösse und die Gesalt der Lichtaustritts- bzw. Lichteintrittsflächen und die Abstände zwischen den Flächenmittelpunkten in der Regel untereinander gleich.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert; es zeigen:
Fig. 1 und 2 Querschnittsansichten der distalen Enden einer ersten Ausführungsform eines Katheters gemäss der Erfindung, bei denen eine Vielzahl von die Strahlung empfangenden optischen Fasern (R) angrenzend an die die emittierte Strahlung übertragende optische Faser (T) angeordnet ist, und bei denen der Schwerpunkt jeder empfangenden optischen Faser (R) einen gleichen Abstand von dem Schwerpunkt der einzigen übertragenden optischen Faser aufweist und
Fig. 3 eine Querschnittsansicht des distalen Endes einer anderen Ausführungsform eines Katheters gemäss der Erfindung, bei welchem jede der übertragenden oder empfangenden optischen Fasern entfernt von einer einzelnen empfangenden (bzw. übertragenden) optischen Faser angeordnet ist,
wobei der Schwerpunkt der entfernt angeordneten optischen Fasern sich im gleichen Abstand von dem Schwerpunkt der einzigen, zentral angeordneten optischen Faser befindet,
Fig. 4 und 5 Querschnittsansichten der distalen Enden weiterer Ausführungsformen der Katheter gemäss der Erfindung, bei denen jeweils der Schwerpunkt von jeder der empfangenden optischen Fasern (R) eines Paares den gleichen Abstand von dem Schwerpunkt von jeder der übertragenden optischen Fasern (T) eines Paares aufweist,
Fig. 6 eine Querschnittsansicht des distalen Endes einer anderen Ausführungsform eines Katheters gemäss der Erfindung, bei welcher der Schwerpunkt von jeder von einer Menge von rechteckförmigen empfangenden optischen Fasern (R)
sich im gleichen Abstand vom Schwerpunkt einer einzelnen, quadratischen, übertragenden optischen Faser (T) befindet und
Fig. 7 schematisch die Verteilung des Lichtflusses bei verschiedenen Wellenlängen und Blutbedingungen als Funktion des Abstandes vom Schwerpunkt einer runden übertragenden optischen Faser am distalen Ende des Katheters und
Fig. 8 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Katheters gemäss der Erfindung, bei welcher ein Paar im wesentlichen zylindrischer optischer Fasern aneinander angrenzend an dem distalen Ende des Katheters angeordnet sind, und
Fig. 9 eine Aufsicht auf die optischen Fasern eines Katheters gemäss der Erfindung in einem photometrischen Messsystem an einer optisch-gekoppelten Grenzfläche.
In den Fig. 1 bis 6 ist jeweils eine stirnseitige Querschnittsansicht der optischen Faserposition an den distalen Enden von optischen Kathetern gemäss der Erfindung dargestellt. In diesen Figuren ist wenistens eine optische Faser mit «T» bezeichnet, um anzuzeigen, dass diese Strahlung zu dem zu untersuchenden Blut überträgt, und die stirnseitige Querschnittsansicht von wenigstens einer optischen Faser ist mit «R» bezeichnet um anzuzeigen, dass die Faser Strahlung vom untersuchten Blut empfängt. Es versteht sich bezüglich der Fig. 1 bis 6, dass die übertragenden und empfangenden Fasern überlagert werden können, in welchem Fall das Bezugszeichen «R» eine optische Faser darstellen würde, welche Strahlung an das untersuchte Blut überträgt, und jedes Bezugszeichen «T» eine optische Faser darstellen würde, welche Strahlung von dem untersuchten Blut empfängt. Wenn mehr als eine Wellenlänge oder Bandbreite von Strahlung an das untersuchte Blut übertragen wird, kann eine Anzahl von übertragenden Fasern verwendet werden, die wenigstens gleich der Anzahl der an das untersuchte Blut übertragenen Bandbreiten der Strahlung ist. Vorzugsweise können alle verwendeten Strahlungsbandbreiten nacheinander entlang jeder übertragenden Faser weitergeleitet werden.
Die Strahlung, welche über die übertragende Faser geleitet wird, belichtet das Blut, und die Intensität dieser Strahlung nimmt mit dem Abstand wegen der Streuung und Absorption ab. Ein Teil des Lichtes, welches das Blut belichtet, wird durch die roten Blutkörperchen zurückgeworfen und durch die empfangenden Fasern aufgenommen, welche dieses gesammelte Licht einem nicht dargestellten Messgerät zuführen, wo die Lichtintensität durch ein Photodetektorelement gemessen wird. Der Photodetektor misst das gesamte durch den ganzen Abschnitt jeder empfangenden Faser gesammelte Licht. Als brauchbare Näherung für Strahlung mit Wellenlängen in dem optischen Bereich des verwendeten elektromagnetischen Spektrums für optische Fasern mit Abmessungen in der Grössen-ordnung von 25 x 10"4 mm entsprechen die Schwerpunkte der Aperturen der übertragenden und empfangenden Fasern im wesentlichen den Schwerpunkten der belichtenden und empfangenen Lichtflüsse, die von den Aperturen der optischen Fasern stammen bzw. von diesen eingefangen werden. Bei kreisförmigen Fasern gemäss Fig. 1 bis 4 ist der Schwerpunkt jeder Faser das Zentrum des Kreises, Fasern mit Öffnungen mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt haben ebenfalls Schwerpunkte und können verwendet werden. Beispielsweise befindet sich bei Faseraperturen mit rechteckförmigem Querschnitt am distalen Ende gemäss Fig. 5 und 6 der Schwerpunkt dieses Querschnitts am Schnittpunkt der Diagonalen durch deren Ecken. Falls die Faseraperturen einen nicht dargestellten dreieckförmigen Querschnitt aufweisen, befindet sich der Schwerpunkt jeweils im Schnittpunkt der Seitenhalbierenden. Natürlich können die Fasern noch kompliziertere Querschnittsformen an ihren Aperturen aufweisen, welche ebenfalls Schwerpunkte haben.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
620 108
4
Gemäss Fig. 7 ist die Intensität des empfangenen Lichtes eine Funktion des Abstandes von dem Schwerpunkt einer übertragenden Faser bei zwei verschiedenen Wellenlängen und zwei verschiedenen Oxidationszuständen des untersuchten Blutes.
Insbesondere in der Kurve 17 ist die Intensität oder der Lichtfluss, der bei 800 nm gemessen wurde, im wesentlichen der gleiche für Hämoglobin und Oxy-Hämoglobin und nimmt mit dem Abstand vom Schwerpunkt 10 der übertragenden optischen Faser 11 ab. Die Kurven 21 und 19 zeigen, dass die Strahlungsintensität oder der Lichtfluss, der bei 670 nm gemessen wurde, mit dem Abstand vom Schwerpunkt 10 der übertragenden optischen Faser 11 schneller bei reduziertem Hämoglobin (Kurve 21) als bei Oxy-Hämoglobin (Kurve 19) abnimmt. Aus diesen Kurven ist ersichtlich, dass das Integral des von einer empfangenden optischen Faser 13 über dem gesamten Querschnittsbereich bei einer gegebenen Wellenlänge aufgenommenen Lichtflusses das gleiche für alle Stellen ist, die sich in gleichem Abstand von der übertragenden optischen Faser 11 befinden. Aus diesen Kurven geht auch hervor, dass bei einer empfangenden optischen Faser 13', die sich in einem grösseren Abstand von einer übertragenden Faser 11 als die empfangende optische Faser 13 befindet, das Integral des bei einer gegebenen Wellenlänge aufgenommenen Lichtflusses kleiner für die optische Faser 13' als für die optische Faser 13 ist. Der von der Faser 13' aufgenommene Lichtfluss ist, verglichen mit dem von der Faser 13 aufgenommenen Lichtfluss relativ verschieden für verschiedene Wellenlängen, wodurch ein von der Wellenlänge abhängiger Parameter in die Änderung der optischen Eigenschaften des Katheters eingeht.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass, falls das für die Messung bei allen optischen Wellenlängenbereichen verwendete Licht entlang der einzigen optischen Faser 12 übertragen würde, die empfangenen Lichtintensitäten jedes Wellenlängenbereiches relativ zu dem anderen Bereich unverändert bleiben, unabhängig davon, ob eine empfangende Faser 14 verwendet wird, ob die gesamte Anordnung der empfangenden Fasern 14 bis 24 verwendet wird oder ob ein Anzahl von Empfängern zwischen diesen beiden Grenzfällen ausgewählt wird, solange wie der Abstand vom Mittelpunkt zum Mittelpunkt von der übertragenden Faser zu jeder der empfangenden Fasern 14 bis 24 gleich bleibt.
In der Praxis können einzelne Faserleiter in einer Gruppe von beispielsweise empfangenden Faserleitern brechen oder unterschiedlich gute optische Übertragungseigenschaften gegenüber dem Durchschnitt der Faserleiter aufweisen. Solange der Abstand vom Mittelpunkt zum Mittelpunkt zwischen den übertragenden und empfangenden Faserleitern konstant bleibt, beeinflusst der Verlust eines aus einer Gruppe solcher empfangender Faserleiter (wenn es nicht der einzige ist) und die dadurch hervorgerufene Änderung der Übertragungseigenschaften dieser Gruppe von empfangenden Faserleitern nicht die relativen Lichtintensitäten, welche bei den verschiedenen Wellenlängen gemessen werden.
Aus Fig. 4 geht eine Ausführungsform der Erfindung hervor mit mehreren übertragenden und mehreren empfangenden optischen Faserleitern. Solange bei deiser Ausführungsform der Abstand vom Mittelpunkt zum Mittelpunkt zwischen allen übertragenden und allen empfangenden optischen Fasern konstant bleibt, bleiben die relativen bei den verschiedenen Wellenlängen gemessenen Lichtintensitäten unverändert trotz Faserbrüchen und Änderungen der Übertragungseigenschaften der Faserleiter.
Aus Fig. 2 und 3 gehen Ausführungsformen der Erfindung hervor, bei denen die übertragenden optischen Faserleiter und die empfangenden optischen Faserleiter nicht die gleiche Grösse haben. Es ist jedoch bei diesen Ausführungsformen lediglich erforderlich, dass alle übertragenden optischen Faserleiter untereinander die gleiche Grösse haben und dass alle empfangenden optischen Faserleiter untereinander die gleiche Grösse haben und dass der Abstand vom Mittelpunkt zum Mittelpunkt zwischen den übertragenden optischen Faserleitern und zwischen den zugeordneten empfangenden optischen Faserleitern konstant bleibt.
Aus den Fig. 5 und 6 gehen andere Ausführungsformen der Erfindung hervor, bei denen keiner der Faserleiter einen kreisförmigen Querschnitt hat. Es ist dabei lediglich erforderlich, dass die übertragenden Faserleiter eine ähnliche Grösse und Gestalt aufweisen und dass auch die empfangenden Faserleiter eine ähnliche Grösse und Gestalt aufweisen, und dass die Ausrichtung aller übertragenden Faserleiter relativ zu den empfangenden Faserleitern ähnlich ist, um die vorgenannten Vorteile zu erhalten.
Aus Fig. 3 geht eine andere Ausführungsform der Erfindung hervor, bei welcher die übertragenden und empfangenden Faserleiter nicht aneinander anliegen. Es werden jedoch alle Betriebsvorteile erhalten, wenn der Abstand vom Mittelpunkt zum Mittelpunkt zwischen jedem übertragenden optischen Faserleiter_und jedem empfangenden optischen Faserleiter im wesentlichen der gleiche ist und die Grösse und Gestalt der übertragenden optischen Faserleiter im wesentlichen die gleiche ist innerhalb deren Gruppe und in dem die Grösse und Gestalt der empfangenden optischen Faserleiter innerhalb deren Gruppe im wesentlichen gleich ist.
Aus Fig. 8 geht die einfachste, wirtschaftlichste und am schnellsten herstellbare Ausführungsform eines optischen Katheters gemäss der Erfindung hervor. Bei dieser Ausführungsform sind ein einziger übertragender optischer Faserleiter 11 und ein einziger empfangender optischer Faserleiter 13 mit gleicher Grösse direkt nebeneinander angeordnet. Diese Anordnung erfordert nur ein Minimum an Fasermaterial, reduziert die Anzahl der zur Herstellung der Faserleiter erforderlichen Verfahrensschritte, vereinfacht das erforderliche Sortieren der Fasern und stellt das vorgenannte Verhältnis zwischen den optischen Fasern sicher.
Gemäss Fig. 9 arbeitet der verbesserte optische Katheter zusammen mit einer photometrischen Messeinrichtung 28, welche Licht mit einer oder mehreren Wellenlängen zur Übertragung längs des oder der übertragenden optischen Faserleiter 30 bereitstellt und welche einen Phtodetektor aufweist, der die Intensität des durch den oder die empfangenden optischen Faserleiter 32 gesammelten Lichtes misst. Am nahen Ende 34 des optischen Katheters müssen die optischen Faserleiter bequem mit einer derartigen Messeinrichtung 28 verbindbar sein. Um zuverlässige genaue photometrische Messungen zu erhalten, muss ein stabiles, wiederholbares optisches Verhältnis zwischen den nahen Enden 34 der übertragenden und empfangenden optischen Faserleiter 30, 32 des Katheters 28 und den entsprechenden optischen Kanälen 36 und 38 einer solchen Messvorrichtung 28 gewährleistet sein. Während die beiden optischen Kanäle 36, 38 einer solchen Messvorrichtung und die körpernahen Endflächen bzw. Aperturen 34 der entsprechenden optischen Faserleiter 30, 32 des Katheters 28 normalerweise flach und rechtwinklig zur Achse der Lichtübertragung sind, können gewisse Veränderungen in der Geometrie auftreten und diese Oberflächen unregelmässig und ungenau sein. Falls die Kopplung zwischen den optischen Kanälen 36, 38 einer solchen Messvorrichtung und den nahen Endflächen der optischen Faserleiter 30, 32 nicht ganz eng ist, werden bei Luft/Oberflächen-Grenzflächen Spiegelreflexionen auftreten, und dadurch ergeben sich unerwünschte äussere Änderungen der Lichtintensität der durch solche Messvorrichtungen gemessenen Signale. Zusätzlich kann eine wenig enge optische Kopplung zwischen den optischen Kanälen einer solchen Messvorrichtung und den nahen Endflächen der entsprechenden optischen Faserleiter optische Interferenzmuster
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
5
620 108
erzeugen, welche von der Wellenlänge abhängen und daher unregelmässige Änderungen der gemessenen relativen Lichtintensitäten bei den verschiedenen verwendeten Wellenlängen erzeugen.
Um den sich durch Spiegelreflexionen und Inteferenzmu-ster an der optischen Grenzfläche 34 zwischen einer Messvorrichtung und den optischen Faserleitern 30,32 bildenden Fehler zu verhindern, ist es wichtig, dass ein enger Oberflächenkontakt erhalten und aufrechterhalten wird, und zwar auch während der Verwendung, wenn die Bewegung des Patienten und andere äussere Faktoren unerwünschte Kräfte ausüben, die zu einer Fehlausrichtung und Trennung der optischen Kopplung an dieser Grenzfläche 34 neigen. Entsprechend einer Ausführungsform wird der enge Kontakt zwischen den optischen Kanälen 36, 38 und den optischen Fasern 30, 32 an der Grenzfläche 34 erhalten und aufrechterhalten, indem ein Material in den optischen Faserleitern 30, 32 verwendet wird, welches weicher und schmiegsamer als das Material der optischen Kanäle 36, 38 der Messvorrichtung 28 ist, mit welchem diese in Kontakt gelangen. Zusätzlich sollte das Gehäuse 40 für die optischen Faserleiter 30, 32 aus einem Material bestehen, welches weicher und schmiegsamer als das Material des 5 Gehäuses 42 ist, welches die optischen Kanäle 36, 38 umgibt. Um diesen engen optischen Kontakt zwischen den nahen Enden 34 der optischen Faserleiter 30, 32 und den optischen Kanälen 36, 38 der Messvorrichtung 28 zu erhalten und aufrechtzuerhalten, ist es wünschenswert, dass ein Einrichtung io verwendet wird, die eine axial ausgerichtete Kraft 44 auf das optische Kathetergehäuse 40 ausübt, wodurch eine axiale Kraft an den Übergangsflächen zwischen den nahen Enden 34 der optischen Faserleiter 30, 32 und den optischen Kanälen 36, 38 entsteht. Ein geeignetes Material zur Verwendung für ls die Grenzflächen in den optischen Faserleitern 30, 32 und den aus Glas hergestellten optischen Kanälen 36, 38 ist unter dem Warenzeichen Styrol bekannt.
s
1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Optisches Instrument zum Durchführen von Untersuchungen im Innern lebender Körper, mit Lichtleitfasern, durch die Lichtstrahlung in das Körperinnere hinein und aus dem Körperinneren wieder heraus übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines jeden Faserbündels a) die Strahlung sowohl hinein als auch heraus übertragende Fasern (T bzw.R) angeordnet und b) die Abstände zwischen den Mittelpunkten der Lichtaustrittsflächen und der Lichteintrittsflächen der einzelnen Lichtleitfasern (T bzw. R) am distalen Ende des Faserbündels bei sämtlichen Faserbündeln untereinander gleich sind.
2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse und die Gestalt derLichtaustrittsflächen der Strahlung hinein übertragenden Fasern (T) am distalen Ende des einzelnen Faserbündels gleich sind.
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse und die Gestalt der Lichteintrittsflächen der Strahlung heraus übertragenden Fasern (R) am distalen Ende des einzelnen Faserbündels gleich sind.
4. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse und die Gestalt der Lichtaustritts- und der Lichteintrittsflächen sämtlicher Fasern (T, R) am distalen Ende des einzelnen Faserbündels untereinander gleich sind.
5. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Lichtleitfasern (T, R) zumindest in der Nähe des distalen Endes der einzelnen Faserbündel parallel zueinander angeordnet sind.
6. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Lichtleitfasern (T, R) zumindest in der Nähe des distalen Endes der einzelnen Faserbündel einen rechteckigen Querschnitt (Fig. 5 oder 6) aufweisen.
7. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfasern (T, R) aus einem leichter verformbaren Werkstoff ausgebildet sind als die optischen Kanäle des Messgerätes, an das sie angeschlossen sind.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US73327976A | 1976-10-18 | 1976-10-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH620108A5 true CH620108A5 (en) | 1980-11-14 |
Family
ID=24946948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH1247177A CH620108A5 (en) | 1976-10-18 | 1977-10-12 | Optical instrument for carrying out examinations inside living bodies |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5353191A (de) |
| CA (1) | CA1089252A (de) |
| CH (1) | CH620108A5 (de) |
| DE (1) | DE2741913C3 (de) |
| FR (1) | FR2371203A1 (de) |
| GB (1) | GB1595206A (de) |
| NL (1) | NL7709209A (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1982003460A1 (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-14 | Coogan Clive Keith | Application of optical fibre probes |
| EP0096696B1 (de) * | 1981-12-23 | 1987-03-25 | Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus | Verfahren und vorrichtung zum messen des feuchtigkeitsgehaltes |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3038786A1 (de) * | 1980-10-14 | 1982-04-29 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München | Verfahren zur messung der farbe des zahnfleisches |
| JPS59189828A (ja) * | 1983-04-08 | 1984-10-27 | 萩原 文二 | 肝機能経皮測定装置 |
| DE3313047A1 (de) * | 1983-04-12 | 1984-10-18 | Max Planck Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., 3400 Göttingen | Anordnung zur messung von diffundierenden partikeln |
| US5140989A (en) | 1983-10-14 | 1992-08-25 | Somanetics Corporation | Examination instrument for optical-response diagnostic apparatus |
| US4817623A (en) | 1983-10-14 | 1989-04-04 | Somanetics Corporation | Method and apparatus for interpreting optical response data |
| US5139025A (en) | 1983-10-14 | 1992-08-18 | Somanetics Corporation | Method and apparatus for in vivo optical spectroscopic examination |
| US4570638A (en) | 1983-10-14 | 1986-02-18 | Somanetics Corporation | Method and apparatus for spectral transmissibility examination and analysis |
| DE3708031A1 (de) * | 1986-03-20 | 1987-11-12 | Wolfgang Dr Med Wagner | Messeinrichtung oder induktionseinrichtung mit messeinrichtung oder vorrichtung zur materialgewinnung fuer eine messvorrichtung fuer stoffwechselzustaende im blut mittels punktion unter anwendung von unterdruck innerhalb einer saugglocke bei verlagerung der messzone ausserhalb des spitzenbereiches des punktionsgeraetes |
| DE4314835A1 (de) * | 1993-05-05 | 1994-11-10 | Boehringer Mannheim Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Analyse von Glucose in einer biologischen Matrix |
| IL107396A (en) * | 1992-11-09 | 1997-02-18 | Boehringer Mannheim Gmbh | Method and apparatus for analytical determination of glucose in a biological matrix |
| US6662033B2 (en) | 1994-04-01 | 2003-12-09 | Nellcor Incorporated | Pulse oximeter and sensor optimized for low saturation |
| US5421329A (en) * | 1994-04-01 | 1995-06-06 | Nellcor, Inc. | Pulse oximeter sensor optimized for low saturation |
| WO2007033318A2 (en) * | 2005-09-13 | 2007-03-22 | Edwards Lifesciences Corporation | Continuous spectroscopic measurement of total hemoglobin |
| US20230003615A1 (en) * | 2021-07-02 | 2023-01-05 | Kla Corporation | System and method of fiber location mapping in a multi-beam system |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU463065B2 (en) * | 1972-02-01 | 1975-07-17 | Oximetrix Inc. | Oximeter and method |
-
1977
- 1977-08-12 CA CA284,615A patent/CA1089252A/en not_active Expired
- 1977-08-19 NL NL7709209A patent/NL7709209A/xx not_active Application Discontinuation
- 1977-09-17 DE DE19772741913 patent/DE2741913C3/de not_active Expired
- 1977-09-30 JP JP11695177A patent/JPS5353191A/ja active Pending
- 1977-10-12 CH CH1247177A patent/CH620108A5/de not_active IP Right Cessation
- 1977-10-14 FR FR7730960A patent/FR2371203A1/fr active Granted
- 1977-10-18 GB GB3398877A patent/GB1595206A/en not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1982003460A1 (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-14 | Coogan Clive Keith | Application of optical fibre probes |
| EP0096696B1 (de) * | 1981-12-23 | 1987-03-25 | Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus | Verfahren und vorrichtung zum messen des feuchtigkeitsgehaltes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2741913B2 (de) | 1979-05-03 |
| FR2371203A1 (fr) | 1978-06-16 |
| GB1595206A (en) | 1981-08-12 |
| DE2741913A1 (de) | 1978-04-20 |
| JPS5353191A (en) | 1978-05-15 |
| NL7709209A (nl) | 1978-04-20 |
| FR2371203B1 (de) | 1982-09-03 |
| DE2741913C3 (de) | 1979-12-20 |
| CA1089252A (en) | 1980-11-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AT399229B (de) | Sensoranordnung zur direkten oder indirekten optischen bestimmung physikalischer oder chemischer parameter | |
| DE2741913C3 (de) | Optischer Katheter | |
| EP0093927B1 (de) | Gerät zur Spektrenmessung in der Blutbahn | |
| DE2705370C2 (de) | Faseroptische Sonde | |
| DE68923941T2 (de) | Verfahren und Gerät zur Messung der Eigenschaften einer Substanz mittels Lichtstreuung. | |
| US4295470A (en) | Optical catheters and method for making same | |
| DE69635228T2 (de) | Vorrichtung für die pulsoximetrie durch laserdiode mittels multifaser optischen kabeln und wegwerf faseroptischen sonden | |
| DE69709714T2 (de) | Vorrichtung zur nicht-invasiven bestimmung von glukose | |
| DE2348402C2 (de) | Fiberoptischer Katheter | |
| EP0589862B1 (de) | Sensoranordnung | |
| DE3877949T2 (de) | Herstellungsverfahren fuer eine optische sonde. | |
| DE69925825T2 (de) | Kupplung für faseroptisches oximeter mit anzeige der wellenlängenverschiebung | |
| DE2741981C3 (de) | Vorrichtung zum Bestimmen der Sauerstoffsättigung im Blut | |
| EP1130998B1 (de) | Vorrichtung zur nichtinvasiven bestimmung des sauerstoffumsatzes in geweben | |
| DE3008651C2 (de) | Gerät zur Messung der Pneusis-Funktion | |
| DE69007161T2 (de) | Kalibrierungskappe für in-vitro-Eichung eines Sauerstoffsättigungsanzeigers und dessen Anwendungsverfahren. | |
| DE60031551T2 (de) | Vorrichtung zur überprüfung der genauigkeit eines spektralanalysators | |
| DE60312737T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Blutbestandteilen | |
| EP0404781B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur messung der absorption von strahlung in einem gewebe | |
| DE3210593A1 (de) | Vorrichtung zum messen des oxido-reduktionszustands eines organs am lebenden objekt | |
| DE2061098B2 (de) | Oximeter. Ausscheidung in: 2065515 | |
| WO2010015094A2 (de) | Vorrichtung zur messung der durchblutung in einem körpergewebe | |
| DE19614374A1 (de) | Endoskopvorrichtung | |
| DE3882274T2 (de) | Untersuchungsgerät zur Messung der Sauerstoffsättigung. | |
| DE69023496T2 (de) | Optische Sonde. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased | ||
| PL | Patent ceased |