Es gibt bereits verschiedene Möglichkeiten, um das im Gewebe gestreute Licht in Abhängigkeit vom Abstand zur Beleuchtungsquelle zu detektieren. Neben der Verwendung von Photodetektorarrays direkt auf der Gewebeoberfläche besteht die Möglichkeit, das Licht mit einer Anordnung von Lichtleitern zu den Detektoren zu übertragen.

Bei einer bekannten Ausführung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, können Lichtleitfasern in einer bestimmten Anordnung, die die Detektionstiefe und die Tiefenauflösung bestimmt, stumpf auf das Gewebe aufgesetzt werden. Dabei sind die Fasern (Beleuchtungsfaser 1, Detektionsfasern 2) in eine entsprechende Faserhalterung 3 (Material : z. B. PEEK, Edelstahl) eingeklebt oder mit einer Gießmasse (z. B. Epoxy- Gießmasse Epo-Tek 301-2) in vorher festgelegten Abständen zueinander fixiert. Aus Gründen der Biokompatibilität müssen entsprechende Werkstoffe verwendet werden. Gezeigt ist in Figur 1 weiterhin das Gewebe 4, in welches Licht aus der Faser 1 eingekoppelt wird, und die Wege 5 des gestreuten Lichtes, das von den einzelnen Detektionsfasern 2 aufgenommen wird.

Wegen der verhältnismäßig ungünstigen Hebelverhältnisse muß eine solche Detektionssonde eine breite Basisplatte aufweisen, um sie sicher befestigen zu können. Durch die Verwendung von mehr als drei Fasern 1,2 wird das zuführende Faserkabel ziemlich steif, woraus große Biegeradii und damit ein großer Platzbedarf resultieren.

Durch die direkte Einkopplung des Streulichts in die Faser ist die Effektivität der bekannten Anordnung sehr hoch. Dies geht allerdings auf Kosten einer komfortablen Handhabung und Befestigung. Bei dieser Art der Lichtdetektion ist ein Faserdurchmesser beginnend von 50 um bei einem Faserabstand von 0,3 mm ausreichend.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, die Baugröße der Detektionssonde zu verringern und die Handhabung zu verbessern.

Zur Lösung der Aufgabe ist eine Detektionssonde mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Bevorzugt ist eine rechtwinklige Detektion des gestreuten Lichtes vorgesehen mit einer parallel zur Gewebeoberfläche geführten Faser und mit einer Umlenkung des Lichts zwischen 0° und 180°, bevorzugt um 90°, mit wenigstens einer Spiegelfläche.

Durch die Erfindung lassen sich die Detektionssonden besonders flach bauen, wodurch die Baugröße verringert und die Handhabung verbessert ist. Die Elektroden lassen sich ähnlich den Elektroden bei einem Elektrokardiogramm leicht befestigen und werden auch nicht als störend empfunden, da die "Zuleitungen"flach am Körper anliegen und nicht senkrecht davon wegstehen.

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen : Fig. 2,3,4,5 und 6 jeweils Ausführungsformen erfindungsgemäßer Detektionssonden und Fig. 7 Sonden mit Befestigungsmöglichkeiten.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 wird die Lichtumlenkung durch Quarzfasern 7 erzielt. Dazu sind die Quarzfasern 1 und 2 für die Beleuchtung und die Detektion des rückgestreuten Lichtes wie bei der Anordnung gemäß Fig. 1 in eine Gießmasse 8 eingebettet, welche eine Faserhalterung 3 bildet.

Erfindungsgemäß sind die Fasern 1 und 2 aber nicht senkrecht zur Gewebeoberfläche geführt, sondern laufen im wesentlichen parallel zur Oberfläche des Gewebes 4. Um das Licht umzulenken, sind nun am Ende jeder Faser 1,2 Quarzfasern 7 vorgesehen, die stirnseitig rechtwinklig geschliffen, poliert und anschließend verspiegelt sind. Diese Flächen bilden die Oberflächenspiegel 6, die das Licht aus der Faser 1 auf das Gewebe 4 umlenken und das aus der Tiefe des Gewebes rückgestreute Licht in die Fasern 2 umlenken. Diese Quarzfasern 7 werden unter einem Winkel von minimal 100° bis maximal 170°, bevorzugt von 135° gegen die Detektionsfasern 1, 2 mit diesen zusammen vergossen, so daß die Faserenden der Fasern 7 Spiegel bilden. Diese Anordnung kann in einem Gießvorgang gefertigt werden. Allerdings ist die Montage der Fasern 7 kritisch gegenüber Verschiebung, da die verspiegelten Fasern 7 nur wenig größer sind als die Detektionsfasern 1 und 2. Auf diese Weise lassen sich Sonden mit einer Höhe von etwa 3 mm fertigen. Der erforderliche Durchmesser hängt vom Faserabstand und damit von der gewünschten Tiefendetektion ab.

Wegen des Abstands der Faserenden von der Gewebeoberfläche ist die räumliche Auflösung etwas reduziert, d. h. die detektierte Fläche ist entsprechend der numerischen Apertur der Faser und des Abstands zwischen Gewebeoberfläche und Faserende vergrößert. Bei der Reflexion an den verspiegelten Flächen geht etwas Licht verloren, was sich sowohl bei der Beleuchtung als auch bei der Detektion auswirkt.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 wird die Umlenkung des Lichts durch ein verspiegeltes Prisma 9 erzielt.

Zur Vermeidung der gegen Verschiebung empfindlichen Justierung der Faserenden 7 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein verspiegeltes Prisma 9 vorgesehen. Das Prisma 9 wird in geringem Abstand von den Fasern 1,2 mit diesen zusammen eingegossen. Der umlenkende Oberflächenspiegel 6 liegt an der den Fasern 1,2 und dem Gewebe 4 zugewandten Seite des Glasprismas 9. Die Lichtumlenkung erfolgt an der Außenseite des Prismas 9. In Kenntnis dieser und der vorherigen Ausführung kann statt des Faserendes 7 oder des Prismas 9 auch ein anderer ebener Spiegel (nicht gezeigt) verwendet werden, der allerdings richtig justiert sein muB, was bei Verwendung des Prismas 9 einfacher ist.

Auch in dieser Ausführung ist zum Herstellen einer alle Bauteile haltenden Epoxy-Gießmasse 6 nur ein Gießvorgang erforderlich. Die Montageart mit Prisma ist justierunempfindlich, allerdings ist die Herstellung der Prismen 9 mit einer Kantenlänge von ca. 2 mm und einer Lange von 5-8 mm sehr aufwendig. Ansonsten weist diese Anordnung dieselben Eigenschaften auf wie diejenige nach dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 wird die Umlenkung des Lichts durch ein an die Faserenden der Fasern 1, 2 angegossenes Epoxy-Prisma 10 erzielt. Dabei werden die Fasern in gewünschtem Abstand mit überstehender Epoxy- Gießmasse quaderförmig vergossen. Das Ende dieses Epoxy-Blocks wird unter minimal 100° bis maximal 170°, bevorzugt unter 135°, gegenüber der Faserachse geschliffen, poliert und reflektiv beschichtet, wodurch der reflektierende Spiegel entsteht. Die Spiegelung erfolgt hier also innerhalb des Prismas 10. In einem zweiten Gießvorgang wird das Auflagescheibchen gegossen. Dies ist zum Schutz der spiegelnden Beschichtung erforderlich. Das Anschleifen des Prismas an den Epoxy-Quader ist sehr viel einfacher als das Schleifen eines Mini-Prismas aus Glas. Bei sorgfältiger Fertigung der Gießform kann sogar auf das Schleifen und Polieren der Spiegelfläche verzichtet werden.

Bei dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 wird die Umlenkung des Lichts durch mehrere angegossene Epoxy-Prismen 11 an versetzte Fasern 1 und 2 erzielt. Jedes der Prismen 11 enthält wiederum eine reflektierende Beschichtung.

Für den endoskopischen Einsatz muß die Sonde für die tiefenaufgelöste Detektion des Laser-Doppler-Signals miniaturisiert werden. Anzustreben ist ein Durchmesser < 3 mm, um den Arbeitskanal allgemein üblicher Endoskope nutzen zu können. Um die Tiefenauflösung zu gewährleisten, können die Abstände der Detektionsfasern 2 jedoch nicht beliebig verringert werden.

Bei den Faseranordnungen der Figuren 2 bis 4 ist der Durchmesser beziehungsweise die laterale Ausdehnung der Detektionssonde in erster Linie durch den Abstand zwischen den Fasern 2 bestimmt. Für relevante Detektionstiefen von einigen Millimetern kann ein Durchmesser von kleiner 2 mm nicht unterschritten werden. Damit sind diese Bauformen für den endoskopischen Einsatz nicht geeignet. Gemäß Fig. 5 kann der erforderliche Detektionsabstand durch axialen Versatz der Fasern 1,2 erreicht werden. Dazu muß jeder Faser 1,2 ein Prisma 11 angegossen werden. Dies kann bei einer geeigneten Gießform für alle Fasern 1,2 in einem Arbeitsgang erfolgen.

Die Prismen 11 müssen verspiegelt sein. Zum Schutz der reflektiven Schicht 14 muß das Faserbündel nochmals in einen dünnen Mantel eingegossen werden.

Die Figur 5 zeigt eine weitere Möglichkeit der Lichtumlenkung senkrecht zu den Fasern des Sensors, wobei mit dieser Technologie die verschiedensten Winkel realisierbar sind.

Die Technologie von Fig. 5 basiert auf der Möglichkeit, nahezu beliebige Lichtleiterstrukturen auf der Basis von PMMA- Materialien entwerfen zu können. Hiermit sind Umlenkwinkel gefertigt in Strukturtechnik möglich, die durch beschränkte Biegeradien der Fasern zuvor nicht realisierbar waren.

Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 2,3,4 werden durch ein Kammernsystem gemäß Fig. 6 ergänzt, welches den ungewUnschten Lichtübergang von einem zum nächsten Meßkanal schon unmittelbar im Sensorkopf verhindert. Entscheidend ist die Unterbrechung der Lichtverteilung von einem Kanal zu einem anderen Kanal zwischen den schrägstehenden, reflektierenden Flächen 6 (im linken Teilbild den Prismenflächen 10, im rechten Teilbild den Quarzfaserenden 7) durch einen guten Absorber 12 oder einen Reflektor. Wichtig ist zu vermeiden, daß Licht von einem Kanal zum anderen gelangt. Dies kann durch lichtundurchlässige Materialien erfolgen oder durch Spalte, die eine Lichtweiterleitung verhindern. Die Rückseite des Sensors besteht bevorzugt aus einem breitbandig hochabsorbierendem Material.

Entsprechend Fig. 7 können für Anwendungen in der Kardiologie und Inneren Medizin Löcher oder Ösen 13 am Sondenrand in der Gießmasse 8 angebracht sein, mit oder an denen der Sensor am Myocard oder anderen inneren Organen zur Befestigung aufgenäht wird. Die Anordnung der Löcher oder Ösen 13 ist frei wählbar. Für den Einsatz in der klinischen Praxis ist es wünschenswert, auf den Einsatz des Fußschalters zum bewußten Einschalten der Laserleistung zu verzichten, um auch Langzeituntersuchungen durchführen zu können. Das hierfür entwickelte Sicherheitskonzept sieht vor, über zwei zusätzliche Kanäle unbedenklich anwendbares LED-Licht zu emittieren, das über eine Detektionsfaser wieder aufgefangen wird. Das ausgesandte LED-Licht kann nur detektiert werden, wenn der Sensorkopf am Gewebe aufliegt. Somit wird über diese Sicherheitsschaltung die Laserquelle nur dann eingeschaltet, wenn der Sensor auf dem Gewebe aufliegt und nicht, wenn er in den freien Raum emittiert und dabei unbeabsichtigt Schäden verursachen könnte.

Bei den hier erforderlichen Sensoren muß eine entsprechende Anzahl von Kanäle integriert sein.

Der zusätzliche Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß die zu überwindenden Anforderungen für die CE-Zulassung sinken, da nun auf den Fußschalter verzichtet werden kann und der Sensorkopf nur noch optische und keine elektrischen Signale mehr beinhaltet. Hierzu fallen die Gerätschaften in eine niedrigere Schutzklasse bezüglich der zu erfüllenden Ableitströme.