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Einrichtung zur elektrischen Beeinflussung der Herztätigkeit des
menschlichen Körpers Die Erfindung richtet sich auf eine Einrichtung zur elektrischen
Beeinflussung der Herztätigkeit des menschlichen oder tierischen Körpers.
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Es sind Einrichtungen dieser Art zur Beeinflussung der Herztätigkeit
am lebenden Organismus bekannt, die den Zweck haben, die rhythmischen Kontraktionen
des Herzens durch elektrische Stromstöße zu unterstützen bzw. zu fördern. Zu diesem
Zweck hat man den der Herzmuskulatur zuzuführenden Spannungs-oder Stromstößen etwa
den Rhythmus des Herzschlages gegeben, soweit es mit Hilfe des Unterbrechers möglich
war, den Rhythmus der Schlagfrequenz des Herzens synchron einzuhalten. Zur genaueren
Steuerung der Aktionsstöße hat man auch schon den Pulsschlag des Patienten entweder
direkt oder nach vorherigen Aufzeichnungen der Herztöne benutzt. Man ist bestrebt
gewesen, eine möglichst völlige Synchronisierung der Aktionsspannungen mit den natürlichen
Kontraktionen des Herzens zu erreichen.
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Andere bekannte Einrichtungen zur elektrischen Beeinflussung der
Herztätigkeit werden bei dem »akuten Herzstillstand« eingesetzt, wie er entweder
bei Unglücksfällen infolge eines elektrischen Schlages oder auch bei operativen
Eingriiffen an den großen herznahen Blutgefäßen oder am Herzen selbst, um angeborene
oder erworbene Herzfebler operativ zu beseitigen bzw. zu korrigieren, möglich ist.
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Zumeist geht dem völligen Stillstand des Herzens das Fibrillieren
oder Herzflimmern voraus, das zunächst durch einen in seiner Zeiltdauer einstellbaren
Wechselstromstoß eines sogenannten Deflbrillators beseitigt wird, was zu einem Stillstand
des Herzens führt. Unmittelbar darauf wird das stillstehende Herz durch rhythmische
Impulsgleichstromstöße eines sogenannten Impulsators wieder zur Kontraktion gebracht.
Hierzu hat man die Frequenz bei einer konstanten Impulsfußbreite einstellbar gemacht.
Auf diese einen Defibrillator und Impulsator enthaltenden Einrichtungen richtet
sich die Erfindung.
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Die Stromstöße des Defibrillators und des Impulsators werden mittels
geeigneter Elektroden angelegt.
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Für das Defibrillieren dienen großflächige biegsame Brustwandelektroden.
Bei der Anwendung des Impulsators hat der Arzt zu unterscheiden, ob der Thorax offen
ist, d. h. dias Herz frei liegt, oder ob die rhythmische Reizung durch die Brustwand
erfolgen soll. Die Impulsationselektrode für Arbeiten am offenen Thorax dient zu
einer direkten Herzreizung und hat eine kleine Kontaktfläche, die ähnlich wie ein
Schreibstift geführt werden und an jede Stelle des Herzens angelegt werden kann.
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Die Nachteile, die diese vorbekannten Apparaturen bei ihrer Handhabung
aufweisen, bestehen für den
Operateur vor allem darin, daß sie nicht die unbedingte
Schaltsicherheit aufweisen und nicht einen etwaigen Kurzschluß an den Elektroden
in Verbindung mit der sofortigen AbschaltuNg der Aktionsstromstöße sofort anzeigen,
um einerseits dem Arzt sofort anzuzeigen, daß der von ihm eingestellte Schockstromstoß
zum Defibrillieren bzw. die Impulsstromstöße für das Wiederanregen der Herztätigkeit
infolge des Kurzschlusses für den Patienten unwirksam sind, und andererseits die
empfindlichen Geräte vor Überlastungen durch Kurzschlüsse zu sichern.
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Für den Einsatz dieses Gerätes kommt es auf unbedingte Schaltsicherbeit
an, da wenige Sekunden Zeitverlust genügen können, um Wiederbelehungen der Herztätigkeit
unmöglich zu machen, so daß der Exitus endgültig ist.
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Außerdem haben die vorbekannten Geräte den Nachteil, daß die Impulsstromstöße
nicht immer die erwünschte Hefzkontrakti;on hervorrufen.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden
und ein in ärztlicher Hand schalt- und hetriebssicheres Gerät zu schaffen. Welche
Bedeutung die sofortige Kurzschlußanzeige für den Arzt hat und wie wichtig es ilst,
daß das Gerät infolge eines etwa auftretenden Kurzschlusses infolge Beschädigungen
nicht ausfällt, erhellt daraus, daß schon wenige Sekunden genügen, um den endgültigen
Exitus herbeizuführen. Deshalb muß auch die Impulsation des Herzens möglichst umgehen
nach Beginn des Ansetzens der Impulse eine Herzkontraktion auslösen, die bis zu
kräftigen Kontraktionen steigefbar ist.
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Die erstrebte Schaltsicherheit wird dadurch erzielt, daß eine gittergesteuerte
Gasentladungsröhre sowohl für die Steuerung der Stromstöße für das Defibrillie ren
bzw. für das Impulsgeben, zugleich aber auch für die Kurzschlutlsteuerung des Gerätes
dient. Ferner werden nicht nur bekannterweise die Frequenzen der Impulsstromstöße
und deren Stärke, sondern auch die Impulsbreite, also die Impulsdauer in großen
Be reichen schnell und bequem einstellbar gemacht. Es hat sich nämlich gezeigt,
daß die Impulsbreitenfegelung von großer Wichtigkeit ist, um nach dem Defibrillieren
oder Schocken durch die dem Eerzmuskel aufgedrückten Impulse möglichst schnell kräftige
Herzkontraktionen zu erzielen. Zu diesem Zweck kann die Impulsbreite stufenweise
geregelt werden, wobei es häufig auf Unterschiede von wenigen Millisekunden ankommt.
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Dementsprechend besteht die Erfindung darin, daß der DefibrillationstromstoB
und die Impulsstromstöße von Relaiskontakten eines in dem Anodenstromkreis einer
gittergesteuerten Gasentladun,gsSröhre (im folgenden kurz mit Röhre bezeichnet)
liegenden Relais gegeben werden, wobei auf das erste Gitter dieser Röhre Steuerspannungen
zur Erzeugung des Defibrillationsstromstoßes oder der Impulsstromstöße wirken, während
an dem zweiten Gitter der Röhre eine im Fall des Kurzschlusses. an den Elektroden
hervergerufene Steuerspannung liegt, durch welche das Relais unabhängig von den
am ersten Gitter liegenden Steuerspannungen zum sofortigen Ahfall kommt, und daß
die Impulsbreite von einem festen Anfangswert steigend durch Änderung der Zeitkonstante
des im Anodenstromkreis der Röhre liegenden Relais einstellbar ist.
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Durch die zweifache Gittersteuerung an der Röhre ist eine sofortige
Kurzschluß anzeige und gleichzeitige Abschaltung der empfindlichen Schaltmittel
und der Apparatur möglich. Die Röhre arbeitet trägheitslos und hat demzufolge auch
den Vorteil einer wesentlich exakteren Impulsgabe, bei der es auf die Einhaltung
von Millisekunden ankommt, um auch die Impulsbreite den medizinischen Erfordernissen
anpassen zu können.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß
ein mehrere Schaltarme au fwei sender Betriebsartenwahlschalter in Verbindung mit
einem Umschalterelais wahlweise die Verbindung zu den Elektroden des Defibrillators
oder des Impulsators herstellt, wozu die Umschaltekontakte einerseits an dem ersten
Gitter der Röhre liegen, andererseits mit einem Steuerkontakt des Defibrilllators
bzw. mit einem regelbaren Impulsgenerator verbunden sind, während der die Stromstöße
steuernde Relaiskontakt über einen Schaltarm des Wahlschalters mit den jewelligen
Elektroden verbunden ist. Dadurch ist es möglich, mit einem einzigen die Stromstöße
steuernden Relais, das im Anodenstromkreis der Röhre liegt, für beide Betriebsarten
auszukommen.
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Für die KurzscihliußsteuerluNg liegt gemäß der weiteren Ausgestaltung
der Erfindung der die Stromstöße steuernde Relaiskontakt über als. Spannungsteiler
ausgebildete Kurzschlußwiderstände am Nullpotential des Transformators, und der
Abgriff des Spannungsteilers ist über einem Gleichrichter und eine Wildelrsltandskombination,
die ebenfalls am Nullpotential liegt, mit dem zweiten Gitter der Röhre verhunden
Hierdurch sind die im Fall eines Kurzschlusses wirksam werdenden Kurzschlnßwiderstände,
an deren Abgriff die zur Steuerung am zweiten Gitter der Röhre notwendigen SpanNungsänderungen
hervor-
gerufen werden, ebenfalls für beide Betriebsarten nutzbar.
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Die Kurzschlußanzeige erfolgt mittels Überwachungsglimmlampen, die
für beide Betriebsarten vorhanden sind und im Kurzschluß fall erlöschen, wäfihrend
sie sonst im Rhythmus der Stromstoßgabe aufleuchten. Zu diesem Zweck schaltet der
Schaltarm des Wahlschalters, der mit einem Relaiskontakt verbunden ist, über diesen
Relaiskontakt bei jeder Stromstoßgahe jeweils die Überwachungsglimmlampe für den
Defibrillator bzw. den Impulsator ein. In dem Stromkreis jeder Glimmlampe liegt
ein weiterer Relaiskontakt, der nur dieser Lampe zugeordnet ist, und ein Schaltarm
des Wahlschalters stellt jeweils die Verbindung einer dieser Lampen mit dem Transformator
her.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht ferner
darin, daß mit der Anode der Röhre mehrere Kondensatoren verschiedener Kapazitäten
verbunden sind, von denen ein Kondensator dem in dem Anodenstromkreis liegenden
Relais zur Erzielung einer Mindestimpulsbreite von etwa 10 Millisekunden fest parallel
geschaltet ist, während die anderen Kondensatoren zur Erzielung größerer Impulsbreiten
mittels einer Schaltvorrichtung wahl -weise parallel schaltbar sind.
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Zur Impulsbreitenregelung wird ferner die Abf allverzögerung des
Schaltrelais benutzt, das bei der Impulsgabe sofort anspricht, aber je nach der
Größe der Kapazität verzögert abfällt. Die Stufung der parallel schaltbaren Kapazitäten
kann den medizinischen Erfordernissen außeror,dentlich leicht angepaßt und sehr
schnell mittels einer Schaltvorrichtung, die ein Wahlschalter nach Art eines Linienwählers
ist, aus wählt werden.
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Die Impulsbreitenregelung wirkt sich nur für die rhythmisch gegebenen
Impulse des Impulsators aus, die ein Impulsgenerator erzeugt. Die Impulsfrequenz
ist etwa zwischen 40 und 120 Impulsen pro Minute regelbar, während die Impulsbreite
zwischen 10 und 60 Millisekunden eingestellt werdlen kann. Beim Schocken ist die
Abfallverzögerung an dem Schaltrelais vernachlässigbar, weil es sich bei dem Schockstromstoß
um einen gegenüber den Impulsstromstößen wesentlich längeren Stromstoß, der etwa
zwischen 1/to und 1 Sekunde liegt, handelt.
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Um den Schockstromstoß, dessen Zeitdauer ebenfalls genau gewählt
sein mulß, zu erzeugen, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Impulskontakt
einer aus der Fernmeldetechnik bekannten Nummernscheibe über einen Gleichrichter
und den Ruhekontakt eines Umschalterelais an das erste Gitter der Röhre gelegt und
durch eine Kondensator-Widerstands-Kombination überbrückt, die für eine derartige
Zeitkonstante ausgelegt ist, daß sie die Stromunterbirechungen des Impulskontaktes
während der gewählten Stromstoß,reihe überbrückt und eine konstante Steuerspannung
an das erste Gitter der Rohre legt und damit die Dauer des Defibrillationsstromstoßes
je nach der gewählten Zahl an der Nummernscheibe bestimmt.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise
dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 ein beispielsweises Schaltschema des als Defibrillator
und ImpuIsator arbeitenden Gerätes, Fiig. 2 die äußere Form des Gerätes.
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Zur Speisung des Gerätes dient ein Transformator 1, der eine feste
Primärwicklung 2' und zwei mit Abzapfungen versehene Primärwicklungen 2" und 2"'
aufweist. Die primärseitigen Abzapfunigen dienen zur
Einstellung
des Transformators auf eine Netzspannung von 110 bis 240 Volt. Zu den Primärwicktungen
2" und 2"' gehören die Sekundärwicklungen 3" und 3"', deren Abzapfungen an Spannungswähler
führen, die mit 4 und 5 bezeichnet sind. Der Spann nungswähler 4 dient zum Einstellen
der Defibrillationsspannung, der Spannungswähler 5 zum Einstellen der Impulsspannung,
die beide zwischen 25 und 300 Volt einstellbar sind. Die Impulsspannung, die mit
dem Spannungswähler 5 einstellbar ist, liegt an den Elektroden 6, die zur Impulsation
des Herzens am geschlossenen Thorax dienen. Die Elektroden 6 a, an welchen eine
feste Spannung von etwa 4 Volt liegt, sind zur Impulsation am offenen Thorax bestimmt.
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Die Elektroden für das Schocken sind mit 7 bezeichnet. Die 4-Volt-Spannung
für die Elektroden 6 wird von der Hilfswicklung 3a abgenommen. Die Hilfswicklung
2a speist die Überwachungslampe 8 und liefert die Heizspannung für den Rechteckspannungen
erzeugenden Impulsgenerator 9, dessen beide Röhren mit 10 bezeichnet sind und, wie
dies durch die gegestrichelte halbseitige Darstellung angedeutet ist, auch zu einer
Doppeltriode zusammengefaßt sein können. Die spannungsstabilisierende Röhre ist
mit 11 bezeichnet. Die Frequenzeinstellung erfolgt an dem Doppelpotentiometer 12.
Da der Impulsgenerator selbst nicht zur Erfindung gehört und in der Technik an sich
bekannt ist, wird er nicht näher erläutert.
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Die Primärwicklung 2' hat eine Sekundärwicklung 3' und eine Hilfswicklung
2b. Die auf einen festen Spannungswert eingestellte Sekundärwicklung 3' arbeitet
auf das Scbaltrelais 13, dessen Funktion noch erläutert wird. Die Hilfswicklung
2 b dient zur Speisung der Heizung der Röhre 14, deren erstes Gitter mit 15 und
deren zweites Gitter mit 16 bezeichnet ist. Die Anode der Röhre ist über die Leistung
17 mit dem Schaltfellais 13 verbunden, zu dessen Wicklung der Kondensator 18 parallel
liegt, dem Kondensatoren 18t bis 185 mittels des Wahlschalters 19 parallel schaltbar
sind. Der Kondensator 18 hat eine derartige Kapazität, daß das Schaltrelais 13 eine
minimale Abfallverzögerung von etwa 10 Milliselounden aufweist. Die Kondensatoren
18l bis 185 haben, wenn sie einzeln zuschaltbar sind, verschiedene Kapazitäten,
so daß der jeweilige Gesamtwert der dem Schaitreilais 13 parallel liegenden Kapazität
so eingestellt werden kann, daß Abfallverzögerungen, die den Impulsbreiten entsprechen,
zwischen 10 und etwa 60 Millisekunden wählbar sind.
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Das Schaitrelais 13 hat vier von ihm gesteuerte Kontakte 13 a, 13
b, 13 c, 13 d. Ein Betriebsartenwahlschalter 20 hat drei Schaltarme 20t, 202 und
205, die miteinander auf einer Welle sitzen und gemeinsam betätigt werden. Der Schaltarm
201 dient zur Einschaltung des Transformators 1. Die Uberwachungslampe 8 zeigt an,
daß der Transformator eingeschaltet ist. Der Schaltarm 202 liegt an dem Relaiskontakt
13 cd und ist über die Leitung 21, in der die Kurzschlußwiderstände 22 und 23 angeordnet
sind, mit dem Nullpotential des Transformators verbunden. Die Kurzschluß widerstände
22, 23 sind als Spannungsteiler geschaltet und besitzen einen Abgriff 24, der über
die Leitung 25, den Gleichrichter 26 und den Widerstand 27 mit dem zweiten Gitter
16 der Röhre 14 verbunden ist, das über den Widerstand 28 ebenfalls am Nullpotential
des Transformators liegt. Die Widerstände 27 und 28 sind somit ebenfalls als Spannungsteiler
geschaltet. Im Fall eines Kurzschlusses an den Elektroden wird infolge der dann
aufgedrückten Gitter spannung der Anodenstrom der Röhre 14 Null, so daß
das Schaltrelais
13 abfällt und seine Kontakte 13a bis 13 d öffnet.
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Der Kontakt 13a steuert die Impulsationsstromstöße für geschlossenen
Thorax und den Defibrillations- oder Schockstromstoß. Der Kontakt 13 b dient zuir
Steuerung der Impulsation bei offenem Thorax. Da die Impulsation mit Gleichstrom
erfolgt, ist an die Hilfswicklung 3 ci der Gleichrichter 29, dem der Kondensator
30 parallel liegt, angeschlossen, der über den Schutzwiderstand 31 und über den
Relaiskontakt 13 b die gleichgerichtete 4-Volt-Spannung für die Elektroden 6a liefert.
Zur Erzeugung der gleichgerichteten Spannung für die Elektroden 6 liegt an dem Spannungswähler
5 der Gleichrichter 32 mit dem regelbaren Schutzwiderstand 33. Vor und hinter dem
Schutzwiderstand 33 sind Kondensatoren 34 und 35, die an dem Nullpotential des Transformators
liegen, angeschlossen.
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Die Relaiskontakte 13 c und 13 d steuern die beiden Glimmlampen 36
und 37. Die Glimmlampe 36 überwachit das Schocken und die Glimmlampe 37 die Impulsgahe.
Diese Glimmlampen liegen über dem dritten Schaltarm 203 des Betriebsartenwahlschalters
fest an 200 Volt.
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In der gezeichneten Stellung steht der Betriebsartenwahl schalter
auf Defibrillieren bzw. 5 chocloen.
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Das Umschalterelais 38 ist, wie gezeichnet, abgefallen. Sein geschlossener
Ruhekontakt 38 ci legt das erste Gitter 15 der Röhre 14 an den Impulskontakt 39
der Nummernscheibe 40 (Filg. 2). Der Impulskontakt 39 ist durch eine Kondensator-Widerstands-Kombination,
die mit 40', 41, 42, 42' und 43 bezeichnet ist, überbrückt, von denen der Widerstand
43 regelbar ist.
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Die Zeitkonstante dieser RC-Kombination ist so ausgelegt, daß sie
die Abfallszeit des Impuilskontaktes 39 überbrückt und somit eine konstante Gleichspannung,
die von dem Gleichrichter 44 erzeugt wird, an das erste Gitter der Röhre 14 legt.
Je nach der an der Nummernscheibe gewählten Zahl kann der Schockstromstoß, der mit
technischem Wechselstrom von 50 Hz in einer am Spannungswähler 4 eingestellten Spannung
gegeben wird, eine Dauer von 1/10 bis 1 Sekunde haben. In dieser Schaltstellung
des Betriebsartenwahlschalters arbeitet die Schaltung als sogenannter Defibrillator.
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Wird der Betriebsartenwahlschalter in die gestrichelte Stellung gebracht,
so arbeitet das Gerät als Impulsator. Das Umschalterelais 38 erhält über den Schaltarm
205, den Gleichrichter 45 und über den Widerstand 46 Spannung und zieht an. Damit
wird der Ruhekontakt 38a unterbrochen und der Arbeitskontakt 38b geschlossen. Der
Impulskontakt 39 der Nummernscheibe 40 ist somit von dem ersten Gitter 15 der Röhre
14 abgeschaltet und dafür der Impulsgenerator 9 eingeschaltet. Die Rechteckspannungsstöiße,
die der Impulsgenerator liefert, werden über den Kondensator 47 ausgekoppelt und
über den geschlossenen Arbeitskontakt 38b an das erste Gitter der Röhre 14 gelegt.
Das Schaitrelais 13 arbeitet im Takt der dem Gitter au fge drückten Spannungs impulse,
deren Frequenz an dem Doppelpotentiometer 12 des Röhrengenerators zwischen 14 und
120 Impulse pro Minute einstellbar ist. Die impulsfußbreite oder, anders ausgedrückt,
die Impulsdauer wird durch die einstellbare Abfallverzögerung des Schaltrelais 13
mittels des Wahl schalters 19 zwischen 10 und 60 Millisekunden eingestellt, wobei.
selbstverständh.ch auch größere Impulsbreiten möglich sind.
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Das in Fig. 2 dargestellte Gerät besitzt auf seiner Frontplatte auf
der linken Seite die Einstellmittel für
das Defibrillieren, nämlich
den Spannungswähler 4 für die Defibrillationsspannung und die Nummernscheibe40 für
die Einstellung der Dauer des Einzelschockes, der selbstverständlich auch wiederholt
gegeben werden kann, und die Uberwachungsglimmlampe 36.
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Rechtsseitig sind die Einstellmittel für die Impulsgabe angeordnet,
nämlich der Wahlschalter 5 für die Impulsspannung, der Wahlschalter 19 für die Regelung
der Impulsbreite in Millisekunden und der Schaltgriff 12a für das Doppelpotentiometer
12 zur Einstellung der Impulse pro Minute sowie die Überwachungsglimmlampe 37. In
der Mitte des Gerätes befindet sich der Betriebsartenwahlschalter 20, dessen linke
und rechte Endsteflnng jeweils eine A,usschaltstellung ist, dessen halblinke Stellung
den Defibrillator und dessen halheechte Stellung den Impuilsator einschaltet, sowie
die OerwachXu,ngsglilmmlampe 8.
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Auf der Vorderseite des Gerätes befinden sich die Steckbuchsen für
die Elektroden, und zwar auf der linken Seite die Steckbuchse 48 für die Elektroden
7 des Deflbrillators mit kreuzweise angeordneten Steckerbuchsen, von denen die waagerechte
Buchse für die Elektroden zum Arbeiten am offenen und die senkrechten Buchsen für
Elektroden zum Arbeiten am geschlossenen Thorax vorgesehen sind. Auf der rechten
Seite befinden sich die Steckbuchsen 49 für die Elektroden 6 zum Arbeiten am geschlossenen
Thorax und 50 für die Elektroden 6 6a zum Arbeiten am offenen Thorax. Das Gerät
ist somit hinsichtlich der Anordnung seiner Bedienungsgriffe und seiner Elektroden
llnksseitig als Defibrillator und rechtsseitig als Im pulsator bei sinngemäßer Anordnung
des Betriebsartenwahlschalters eingerichtet.