DE2517129B1

DE2517129B1 - Photoelectric pulse pick-up with fiber optics

Info

Publication number: DE2517129B1
Application number: DE19752517129
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl-Phys Dr Rer Kresse; Helmut Dipl-Phys Reichenberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-04-18
Filing date: 1975-04-18
Publication date: 1976-06-10
Also published as: FR2307512A1

Description

Es ist bekannt, zur Übermittlung von elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise im optischen Bereich, von einem Sender zu einer Applikationsstelle bzw. vonIt is known to transmit electromagnetic radiation, preferably in the optical range, from a transmitter to an application point or from

dort zu einem Empfänger faseroptische Übertragungsvorrichtungen zu verwenden. Weiterhin ist aus der Zeitschrift »Medizinal Markt/Acta Medicotechnika«, 22,2 (1974), S. 35 bis 39 prinzipiell bekannt, mit Hilfe einer Lichtleiter-Sonde unblutig eine fotoelektrische Plethysmographie durchzuführen. Dort sind jedoch die speziellen Schwierigkeiten, die in der Praxis bei der Applikation derartiger Sonden auf der Körperoberfläche auftreten, nicht angesprochen.
Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung ist es daher, den Applikationsteil eines fotoelektrischen Pulsabnehmers mit Faseroptik so auszubilden, daß einerseits ein möglichst vollständiger Übergang der vom Sender emittierten Strahlung in das betreffende Körpergewebe und andererseits ein ebenso vollständi-there to use fiber optic transmission devices to a receiver. Furthermore, from the journal “Medizinal Markt / Acta Medicotechnika”, 22.2 (1974), pp. 35 to 39, it is known in principle to carry out a photoelectric plethysmography bloodlessly with the aid of a fiber optic probe. There, however, the special difficulties that occur in practice when applying such probes to the body surface are not addressed.
The object of the invention specified in claim 1 is therefore to design the application part of a photoelectric pulse pickup with fiber optics in such a way that, on the one hand, the most complete possible transition of the radiation emitted by the transmitter into the relevant body tissue and, on the other hand, an equally complete

ger Übergang der zurückkommenden plethysmographisch modulierten Strahlung zum Empfänger möglich ist. Insbesondere ist das Auftreten optischer Kurzschlüsse, d. h. der direkte Übergang von unmodulierter Strahlung aus den Sendefasern in die Empfangsfasern zu vermeiden. Diese Gefahr besteht insbesondere bei statistischer Mischung der einzelnen Sende- und Empfangsfasern. Außerdem soll der Applikationsteil des faseroptischen Abnehmers mechanisch sicher — auch über längere Uberwachungszeiträume — auf der Körperoberfläche angebracht werden können, ohne daß bei Bewegungen des Körperteils, an den der Applikationsteil angelegt ist (z. B. durch die Patientenmotorik), Dreh- und Kippmomente am Applikationsteil auftreten, die eine ordnungsgemäße Signalgewinnung verhindern könnten.ger transition of the returning plethysmographically modulated radiation to the receiver possible is. In particular, the occurrence of optical short circuits, i. H. the direct transition from unmodulated Avoid radiation from the transmitting fibers into the receiving fibers. This danger exists especially with statistical mix of the individual transmit and receive fibers. In addition, the application part of the fiber optic customer mechanically safe - even over longer monitoring periods - on the Body surface can be attached without the movement of the body part to which the Application part is created (e.g. by the patient's motor skills), turning and tilting moments on the application part occur that could prevent proper signal recovery.

Wegen der Anordnung von Sender und Empfänger für die elektromagnetische Strahlung in einem körperfernen Betriebsgerät ist der Anwendungsbereich des Pulsabnehmers wesentlich erweitert. Begrenzungen durch Leistungsaufnahme und Wärmeentwicklung im Abnehmer enthaltender Bauteile entfallen. Der Bereich der zu verwendenden Wellenlängen (IR bis UV) und die Intensität der Strahlung können daher vergrößert lungsquellen als Sender für die elektromagnetische Strahlung möglich.Because of the arrangement of the transmitter and receiver for the electromagnetic radiation at a distance from the body Operating device, the range of application of the heart rate monitor is significantly expanded. Limitations due to the power consumption and heat generation in the components contained in the consumer. The area The wavelengths to be used (IR to UV) and the intensity of the radiation can therefore be increased Lungs sources as transmitters for the electromagnetic radiation possible.

Bei Ausgestaltung des Pulsabnehmers nach Anspruch 5 wird die Gefahr von optischen Kurzschlüssen weitgehend beseitigt. Durch Weiterbildung eines Pulsabnehmers nach den Ansprüchen 10 und 11 können neben der Pulsmessung mit dem gleichen Abnehmer Körperpotentiale abgenommen bzw. rheographische Messungen durchgeführt werden.In the embodiment of the pulse pick-up according to claim 5, there is a risk of optical short circuits largely eliminated. By further developing a pulse pick-up according to claims 10 and 11 can In addition to the pulse measurement with the same consumer, body potentials were taken or rheographic Measurements are made.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der F i g. 1 bis 7 erläutert. Es zeigtEmbodiments of the invention are illustrated with reference to FIGS. 1 to 7 explained. It shows

F i g. 1 den Querschnitt eines faseroptischen Reflexwerden. Weiterhin ist die Verwendung von Laserstrahabnehmers,
Fig.2, 3, 4 die applikationsseitigen Flächen vonF i g. 1 shows the cross section of a fiber optic reflex. Furthermore, the use of laser beam pickups is
2, 3, 4 the application-side surfaces of

INSPECTEDINSPECTED

faseroptischen Reflexabnehmern mit verschiedenen Anordnungen von Sende- und Empfangsbereichen,fiber optic reflex pickups with different arrangements of transmitting and receiving areas,

F i g. 5 den Querschnitt eines faseroptischen Durchlichtabnehmers, F i g. 5 shows the cross section of a fiber optic transmitted light pickup,

F i g. 6 den Schnitt durch einen aus zwei Halbringen zusammengesetzten faseroptischen Abnehmer undF i g. 6 shows the section through a fiber-optic pickup composed of two half-rings and

F i g. 7 den Schnitt durch einen aus zwei parallelen Ringen zusammengesetzten faseroptischen Abnehmer.F i g. 7 shows the section through a fiber optic pick-up made up of two parallel rings.

Die einzelnen Ausführungsbeispiele unterscheiden sich im wesentlichen durch verschiedene geometrische Ausgestaltungen. Gemeinsam ist allen Ausführungsbeispielen die Teilung der Applikationsfläche entweder in mehrere Bereiche durch lichtundurchlässige Stege oder das Trennen des faseroptischen Abnehmers am applikationsseitigen Ende in zwei Teilabnehmer, die dem Sender bzw. dem Empfänger für die elektromagnetische Strahlung zugeordnet sind. Am distalen Ende sind die faseroptischen Abnehmer jeweils in bekannter Weise in Teilsonden aufgetrennt, die an die Strahlungsquelle, beispielsweise eine Lumineszenzdiode, und den Strahlungsempfänger, beispielsweise ein Fotoelement, angekoppelt sind. Strahlungsquelle und -empfänger können sich im Betriebsgerät, das weiterhin Energieversorgung und Auswerteeinrichtungen enthält, oder in einem Zwischenkasten befinden.The individual exemplary embodiments differ essentially in terms of their various geometrical characteristics Refinements. Common to all the exemplary embodiments is the division of the application area either into several areas through opaque webs or the separation of the fiber optic customer on application-side end in two subscribers, the transmitter and the receiver for the electromagnetic Radiation are assigned. At the distal end, the fiber optic consumers are each known Way separated into partial probes, which to the radiation source, for example a light emitting diode, and the Radiation receivers, for example a photo element, are coupled. Radiation source and receiver can be found in the operating device, which still contains the power supply and evaluation devices, or in an intermediate box.

In F i g. 1 sind mit 1 die optischen Fasern, die vom Sender kommen, und mit 2 die optischen Fasern, die zum Empfänger gehen, bezeichnet. Das von der Vielzahl der einzelnen Fasern gebildete gemeinsame Bündel ist von einer Umhüllung 3 aus strahlungsundurchlässigem Material umgeben. Durch Biegung der einzelnen optischen Fasern wird eine radiale Ankopplung zur Abnahmefläche 4 hergestellt. Dabei wird durch die Aufweitung des faseroptischen Bündels eine großflächige, gegen Dreh- und Kippmomenten stabile Auflage erreicht. Die Applikationsfläche des faseroptischen Abnehmers ist mit einer Schicht 5 aus nur Strahlung der verwendeten Wellenlängen durchlassendem Material bedeckt und durch den Steg 6 aus strahlungsundurchlässigem Material in verschiedene Bereiche geteilt. In den F i g. 2,3 und 4 ist dieser Steg mit 7,8 und 9 bezeichnet. Er teilt die Grundfläche des Abnehmers in die Bereiche 10 und 11,12 und 13 bzw. 14 bis 17, die dem Sender bzw.In Fig. 1 with 1 is the optical fibers that come from the transmitter, and with 2 the optical fibers that come from go to the recipient, labeled. The common bundle formed by the plurality of individual fibers is surrounded by a sheath 3 made of radio-opaque material. By bending each optical fibers, a radial coupling to the pick-up surface 4 is established. The Expansion of the fiber optic bundle a large surface, stable against turning and tilting moments achieved. The application surface of the fiber optic pick-up is covered with a layer 5 of radiation only used wavelengths permeable material and covered by the web 6 of radio-opaque Material divided into different areas. In the F i g. 2, 3 and 4, this web is designated with 7, 8 and 9. It divides the base area of the customer into areas 10 and 11, 12 and 13 or 14 to 17, which are available to the sender or

Empfänger zugeordnet werden können. Es sind weitere geometrische Aufteilungen der Applikationsflächen möglich, die das Signaleinzugsgebiet für spezielle Anwendungen optimieren.Recipients can be assigned. There are further geometrical divisions of the application areas possible, which optimize the signal catchment area for special applications.

In Fig.5 sind mit 18 die vom Sender kommenden optischen Fasern und mit 19 die zum Empfänger gehenden optischen Fasern bezeichnet, die als getrennte Bündel je von den Umhüllungen 20 und 21 umgeben werden und gegeneinander beweglich sind. Die optischen Fasern enden je an den Schutzschichten 22 und 23, die keilförmig ausgebildet sind, so daß sie mit ihren Applikationsflächen beiderseits des zu untersuchenden Gewebes 24 aufliegen und weiterhin eine Umlenkung der ankommenden bzw. abzunehmenden Strahlung durch Streuung und/oder Reflexion ermöglichen. In Fig.5, 18 are those coming from the transmitter optical fibers and 19 denotes the optical fibers going to the receiver, which are considered to be separate Bundles are each surrounded by the sheaths 20 and 21 and are mutually movable. the optical fibers each end at the protective layers 22 and 23, which are wedge-shaped so that they are with their application surfaces rest on both sides of the tissue to be examined 24 and continue to have one Allow deflection of the incoming or to be picked up radiation by scattering and / or reflection.

In Fig.6 werden die optischen Fasern in einem gemeinsamen Bündel 25 herangeführt, je halbringförmig in einen Sendeteil 26 und einen Empfangsteil 27 aufgeteilt, die von einer gemeinsamen Umhüllung 28 umgeben sind, an der Applikationsfläche eine gemeinsame Schutzschicht 29 aufweisen und die durch den Steg 30 getrennt werden.In FIG. 6 the optical fibers are brought up in a common bundle 25, each semicircular divided into a transmitting part 26 and a receiving part 27, which are covered by a common casing 28 are surrounded, have a common protective layer 29 on the application surface and are surrounded by the web 30 are separated.

In der F i g. 7 werden die optischen Fasern 31, die von der Umhüllung 32 bedeckt sind, gemeinsam herangeführt, in die Sendefasern 33 und Empfangsfasern 34 aufgeteilt und durch die Schutzschicht 35 und den Steg 36 in zwei parallele Ringe getrenntIn FIG. 7, the optical fibers 31, which are covered by the cladding 32, are brought up together, divided into the transmitting fibers 33 and receiving fibers 34 and through the protective layer 35 and the web 36 separated into two parallel rings

Neben den beschriebenen flächenhaften und ringförmigen Abnehmern sind weitere, bestimmten Körperformen angepaßte Abnehmer, z. B. Fingerlinge und Ohrpaßstücke, möglich. Die in den F i g. 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsbeispiele arbeiten als Reflexionsabnehmer, das in der F i g. 5 beschriebene Ausführungsbeispiel als Transmissionsabnehmer, während sich bei den in den F i g. 6 und 7 beschriebenen Ausführungsbeispielen Mischungen aus reflektierter und transmittierter Strahlung ergeben. Am applikationsseitigen Ende des faseroptischen Bündels können spezielle Materialien zwischen die einzelnen optischen Fasern eingebracht werden, um eine bessere Umlenkung der Strahlung zu erreichen.In addition to the flat and ring-shaped consumers described, there are other specific body shapes adapted customers, e.g. B. finger cots and ear fittings, possible. The in the F i g. 1 to 4 Embodiments described work as a reflection pickup, which is shown in FIG. 5 described embodiment as a transmission consumer, while in the F i g. 6 and 7 described embodiments mixtures of reflected and transmitted Radiation. At the application-side end of the fiber optic bundle, special Materials are introduced between the individual optical fibers in order to better deflect the Radiation to achieve.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Photoelectric pulse pick-up with fiber optics with at least one transmitter and at least one Receiver for electromagnetic radiation, with the transmitter and receiver at a distance from the body Operating device are arranged and a fiber optic probe with an application surface at the proximal end the radiation is directed to or from the patient's body, characterized in that the application area of the fiber optic probe is larger than the The cross section of the probe runs essentially parallel to the longitudinal axis of the probe and is different from the Has transmitter or receiver assigned areas.

2. Pulse pick-up according to claim 1, characterized in that the application surface of the fiber optic pick-up with one that only allows the radiation of the wavelengths used to pass through Protective layer (5,22,23,29,35) is covered.

3. Pulse pick-up according to claim 1, characterized in that the coming from the transmitter or radiation going to the receiver in the direction of the body surface or away from it a bend of the individual optical fibers (1, 2) is deflected.

4. Pulse pick-up according to claim 2, characterized in that the coming from the transmitter or radiation going to the receiver on the body surface or away from it by scattering and / or reflection on components of the protective layer (22, 23, 29, 35) according to Claim 2 and / or of a material specially introduced into the proximal end of the fiber optic pickup will.

5. Pulse pick-up according to one of claims 1 to 4, characterized in that the application surface of the fiber optic customer through radiopaque webs (6 to 9,30,36) in different Areas (10 to 17) is divided that can be assigned to the transmitter or receiver.

6. Pulse pick-up according to one of claims 1 to 4, characterized in that the proximal end of the fiber optic customer is divided into at least two subscribers (18, 20; 19, 21), which the Sender or receiver can be assigned.

7. pulse pick-up according to claim 6, characterized in that send and receive pick-ups are designed similarly.

8. Pulse pick-up according to one of claims 1 to

7, characterized in that the application area at the proximal end of the fiber optic Pickup is designed so that it has a shape adapted to a body part, for example as a ring, finger cot or ear adapter.

9. Pulse pick-up according to one of claims 1 to

8, characterized in that a laser radiation source is used as the transmitter for electromagnetic radiation is used.

10. pulse pickup according to claim 5, characterized in that the radiopaque Bars (6 to 9, 30, 36) are made of electrically conductive material and have conductive connections to the Have control gear.

11. Pulse pick-up according to claim 10, characterized in that the radio-opaque Bars (6 to 9, 30, 36) as electrodes for taking body potentials and / or for impressing are formed by direct or alternating voltages.

12. Pulse pick-up according to claim 1, characterized in that the fiber-optic probe is tangential is guided away from the application area.