DE102004017397A1

DE102004017397A1 - Sensor zur Erfassung myoelektrischer Signale

Info

Publication number: DE102004017397A1
Application number: DE102004017397A
Authority: DE
Inventors: Andreas Schoenfeld
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-04-08
Filing date: 2004-04-08
Publication date: 2005-11-03
Also published as: DE112005001404A5; WO2005096926A1

Abstract

Ein Sensor zur Erfassung myoelektrischer Signale, mit einem zylinderförmigen Grundkörper 1, auf welchem ein aus über den Umfang verteilten Elektroden bestehendes Elektrodenarray 2a, 2b, 2c angeordnet ist, mittels welchem Aktionsströme eines Muskels, insbesondere eines Ringmuskels, erfaßbar sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei in einem geringen Abstand zueinander angeordnete identisch ausgebildete Elektrodenarrays 2a, 2b, 2c vorhanden sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, zur Erfassung myoelektrischer Signale, mit einem zylinderförmigen Grundkörper, auf welchem ein aus über den Umfang verteilten Elektroden bestehendes Elektrodenarray angeordnet ist, mittels welchem Aktionsströme eines Muskels, insbesondere eines Ringmuskels erfaßbar sind.

Ein derartiger Sensor ist beispielsweise aus der WO 99/18851 A1 bekannt. Bei dem bekannten Sensor wird mittels beispielsweise vier bis zehn über den Umfang verteilter Elektroden die Differenz myoelektrischer Potentiale gemessen. Hierdurch kann die Aktivität eines Muskels ermittelt werden.

Die Elektroden sind so auf einem Sensorkörper angebracht, daß ihre Oberfläche mit der Oberfläche des Sensorkörpers fluchtet.

Wenngleich hierdurch auch erreicht werden soll, daß die Einführung des Sensors in ein Hohlorgan des menschlichen Körpers im wesentlichen schmerzfrei erfolgt, so besteht jedoch die Gefahr, daß die Elektrodenoberflächen nur einen unzureichenden Kontakt mit dem betreffenden Muskelgewebe haben. Dies wirkt sich nachteilig auf die Qualität der Meßsignale aus.

Des weiteren ist es erforderlich, den bekannten Sensor so zu plazieren, daß sich die Elektroden exakt an der Stelle befinden, an der die von dem zu untersuchenden Muskel abgegebenen myoelektrischen Signale am größten sind. Denn bei nicht exakter Positionierung des Sensors stammen die von den Elektroden gemessenen myoelektrischen Signale nicht ausschließlich von dem zu untersuchenden Muskel sondern sind mit myoelektrischen Signalen benachbarter Muskeln gemischt. Um eine möglichst gute Aussage über die Aktivität des zu untersuchenden Muskels machen zu können, ist es somit erforderlich, den Sensor so zu positionieren, daß die Elektroden sich exakt an der Stelle des zu untersuchenden Muskels befinden. Dies ist ebenfalls sehr nachteilig.

Ist der Sensor nicht exakt positioniert, lassen sich die von dem Sensor empfangenen Signale nicht sehr zuverlässig interpretieren. Im Zweifel müßte die Messung erneut durchgeführt werden, was jedoch problematisch ist. Dies insbesondere deshalb, da nicht beliebig viele Messungen hintereinander gemacht werden können. Denn bei einer Wiederholung der für eine Messung erforderlichen Muskelaktivität werden die Signale wegen einer Ermüdung des Muskels immer schwächer.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen eingangs genannten Sensor derart auszubilden, daß die Qualität der Meßergebnisse verbessert ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung ist ein Sensor zur Erfassung myoelektrischer Signale, mit einem zylinderförmigen Grundkörper, auf welchem ein aus über den Umfang verteilten Elektroden bestehendes Elektrodenarray angeordnet ist, mittels welchem Aktionsströme eines Muskels, insbesondere eines Ringmuskels erfaßbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei in einem geringen Abstand zueinander angeordnete identisch ausgebildete Elektrodenarrays vorhanden sind.

Durch die Vielzahl, das heißt beispielsweise wenigstens acht bis zehn über den Umfang des Grundkörpers verteilter Elektroden ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Ausbreitung von Erregungen innerhalb eines Ringmuskels nachzuweisen. Durch Messung der Aktivitäten zwischen jeweils zwei benachbarten Elektroden und anschließender Analyse des zeitlichen Verlaufs dieser Aktivitäten kann ein Rückschluß auf die Zone beziehungsweise Zonen der Innervation und die anschließende Ausbreitung der Erregung über den Ringmuskel dargestellt werden.

Dadurch, daß wenigstens zwei in einem geringen Abstand zueinander angeordnete identisch ausgebildete Elektrodenarrays vorhanden sind, können gleichzeitig wenigstens zwei Messungen gemacht werden, wobei die Signale des Elektrodenarrays weiterverarbeitet werden, welches die eindeutigeren, das heißt in der Regel die größeren Signale geliefert hat. Zweckmäßigerweise werden zunächst die Signale aller Elektrodenarrays erfaßt und anschließend die Signale des Elektrodenarrays zur Weiterverarbeitung herangezogen, welches die plausibelsten Signale liefert.

Durch die Mehrzahl von in einem geringen Abstand zueinander angeordneter identisch ausgebildeter Elektrodenarrays ist es in vorteilhafter Weise nicht mehr erforderlich, den Sensor exakt zu positionieren. Es genügt, wenn der Sensor in etwa im Bereich des zu untersuchenden Muskels positioniert wird. Denn es hat sich gezeigt, daß von den Elektrodenarrays nahezu immer ein Elektrodenarray an einer solchen Stelle angeordnet ist, in der der zu untersuchende Muskel sehr gut erfaßbare das heißt sehr große myoelektrische Signale abgibt. Da diese Signale in der Regel nur mit sehr geringen Signalanteilen benachbarter Muskeln behaftet sind, lassen sich die Signale sehr zuverlässig interpretieren.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn die Elektroden länglich ausgebildet sind und sich in axialer Richtung des Grundkörpers erstrecken. Durch die längliche Ausbildung der Elektroden, welche im Bereich von zwei bis drei Millimeter liegt, lassen sich myoelektrische Signale insbesondere eines Ringmuskels sehr gut erfassen. Es ist jedoch auch möglich, die Elektroden punktförmig, das heißt kreisförmig oder quadratisch mit einer Fläche von etwa zwei bis zehn Quadratmillimeter auszubilden.

Durch die Verwendung von relativ kurzen Elektroden wird die Erfassung von Signalen aus benachbarten Regionen, die häufig gleichzeitig mit dem zu untersuchenden Muskel innerviert werden, vermieden. Hierdurch kann der Sensor in vorteilhafter Weise zur Untersuchung eines spezifischen Bereichs verwendet werden.

Der Abstand der Elektroden in axialer Richtung des Grundkörpers wird vorzugsweise so gering wie möglich gewählt. Es hat sich aber herausgestellt, daß ein Abstand von etwa 1,5 Millimeter sehr gute Ergebnisse liefert und bei der Herstellung des Sensors sehr gut zu realisieren ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Elektroden zwanzig bis sechzig, vorzugsweise dreißig bis fünfzig, insbesondere etwa vierzig Mikrometer aus dem Grundkörper hervorstehen. Hierdurch ist gewährleistet, daß die Oberfläche der Elektroden mit dem zu untersuchenden Muskel einen sehr guten Kontakt bildet. Besonders vorteilhaft bei einer derartigen Ausführungsform ist es, wenn der Überstand wenigstens an den axialen Enden der Elektroden allmählich beginnt. Hierdurch läßt sich der Sensor in axialer Richtung verschieben, ohne daß diese Verschiebung bei dem betreffenden Patienten besondere Schmerzen verursacht. Denn durch den allmählich beginnenden Überstand der Elektroden sind keine Kanten vorhanden, welche dem betreffenden Patienten beim Verschieben des Sensors Schmerzen bereiten oder Verletzungen hervorrufen könnten.

Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß ein aufblasbarer Ballon vorhanden ist, von dem sich die Mitte des Abstandes zwischen dem ersten und dem letzten Elektrodenarray in einem vorbestimmten Abstand befindet. Hierdurch läßt sich der Sensor auf sehr einfache Weise positionieren beziehungsweise in einer bestimmten Position fixieren. So läßt sich der Ballon beispielsweise bei der Untersuchung eines Uterus in der Harnblase aufpumpen und sich im aufgepumpten Zustand bis zum Ausgang der Harnblase zurückziehen, wodurch sich der Sensor in einem vorbestimmten Abstand zum Ausgang der Harnblase befindet. Es versteht sich von selbst, daß der vorbestimmte Abstand so gewählt wird, daß sich der Sensor dann an der Stelle des zu untersuchenden Muskels befindet. Anatomische Unterschiede werden in vorteilhafter Weise durch die Mehrzahl der Elektrodenarrays ausgeglichen.

Sehr vorteilhaft insbesondere bei der letztgenannten Ausführungsform ist es, wenn der Grundkörper als Hohlzylinder ausgebildet ist und in der Zuleitung des Ballons angeordnet ist. Hierdurch erhält man eine sehr kompakte Bauform, welche sich sehr gut handhaben und einfach herstellen läßt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Sensor Bestandteil eines Katheters ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigt
1 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Sensor in Seitenansicht und
2 den in 1 dargestellten Sensor im Schnitt entlang der Schnittlinie A-A.
Wie 1 entnommen werden kann sind auf einem als Hohlzylinder ausgebildeten Grundkörper 1 drei Elektrodenarrays 2a, 2b, 2c angeordnet. Die Elektrodenarrays 2a, 2b, 2c sind identisch ausgebildet. Die Elektroden, aus denen die Elektrodenarrays 2a, 2b, 2c bestehen, sind länglich ausgebildet und erstrecken sich in axialer Richtung des Grundkörpers 1. Der Grundkörper 1 besteht aus einem nicht leitenden Material. Die Elektroden sind elektrisch isoliert gegeneinander angeordnet.
Wie insbesondere 2 entnommen werden kann, bestehen die Elektrodenarrays 2a, 2b, 2c jeweils aus zwölf Elektroden, welche gleichmäßig über den Umfang des Grundkörpers 1 verteilt angeordnet sind. Die Elektroden sind teilweise in den Grundkörper 1 eingelassen; sie stehen jedoch etwa vierzig Mikrometer aus dem Grundkörper 1 hervor. Der Überstand der Elektroden beginnt allmählich, so daß keine Kanten vorhanden sind. Jede Elektrode ist mit einer Zuleitung 4 verbunden, welche im Inneren des Grundkörpers 1 verläuft.
Am in 1 dargestellten linken Ende des Grundkörpers 1 ist eine ringförmige Elektrode 3 angeordnet. Die ringförmige Elektrode 3 ist ebenfalls mit einer Zuleitung verbunden, welche ebenfalls im Inneren des Grundkörpers 1 verläuft.
Die jeweils zwölf Zuleitungen der Elektrodenarrays 2a, 2b, 2c sowie die Zuleitung zur Ringelektrode 3 sind der Übersicht wegen in 1 als eine Zuleitung dargestellt. Die Anzahl der Einzelleitungen ist jedoch jeweils angegeben.
Wie 1 ebenfalls entnommen werden kann, ist der Grundkörper in der Nähe eines Ballons 5 eines Ballonkatheters 6 angeordnet. Der Grundkörper 1 ist derart in dem Katheter 6 angeordnet, daß sich die Mitte des Abstandes zwischen dem ersten Elektrodenarray 2a und dem letzten Elektrodenarray 2c in einem vorbestimmten Abstand 7 von dem Ballon 5 befindet.

Claims

Sensor zur Erfassung myoelektrischer Signale, mit einem zylinderförmigen Grundkörper (1), auf welchem ein aus über den Umfang verteilten Elektroden bestehendes Elektrodenarray (2a, 2b, 2e) angeordnet ist, mittels welchem Aktionsströme eines Muskels, insbesondere eines Ringmuskels erfaßbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei in einem geringen Abstand zueinander angeordnete identisch ausgebildete Elektrodenarrays (2a, 2b, 2c) vorhanden sind.
Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden länglich ausgebildet sind und sich in axialer Richtung des Grundkörpers (1) erstrecken.
Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden zwanzig bis sechzig, vorzugsweise dreißig bis fünfzig, insbesondere etwa vierzig Mikrometer aus dem Grundkörper (1) hervorstehen.
Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überstand wenigstens an den axialen Enden der Elektroden allmählich beginnt.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein aufblasbarer Ballon (5) vorhanden ist, von dem sich die Mitte des Abstandes zwischen dem ersten Elektrodenarray (2a) und dem letzten Elektrodenarray (2c) in einem vorbestimmten Abstand (7) befindet.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) als Hohlzylinder ausgebildet ist und in der Zuleitung des Ballons (5) angeordnet ist.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor Bestandteil eines Katheters (6) ist.