DE112011102168B4

DE112011102168B4 - Medizinische elektrische Kabelanordnung und deren Verwendung, EKG-Kabel und Elektrokardiographie (EKG)-Anordnung

Info

Publication number: DE112011102168B4
Application number: DE112011102168.2T
Authority: DE
Inventors: David Wandler; Kirk Mikkelsen
Original assignee: Technical Services for Electronics Inc
Current assignee: Technical Services for Electronics Inc
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2022-05-12
Anticipated expiration: 2031-06-25
Also published as: CN102959645A; DE112011102168T5; GB201219894D0; US8426734B2; WO2012009141A3; WO2012009141A2; GB2494313B; CN102959645B; GB2494313A; US20110315426A1

Abstract

Medizinische elektrische Kabelanordnung, aufweisend eine Struktur mit:(a) mehreren isolierten Leitern (10);(b) eine leitende Abschirmung (22), die die mehreren isolierten Leiter (10) umgibt;(c) wobei jeder der mehreren isolierten Leiter (10) ferner eine rauscharme äußere Beschichtung (16) enthält, die einen Oberflächenwiderstand von weniger als 109Ohm/Quadrat aufweist, und diese gemeinsam durch eine halbleitende reibungsarme Wand (20), die zwischen den isolierten Leitern (10) und der Abschirmung (22) eingesetzt ist, fest zusammengebunden sind, wodurch ein Reiben verringert wird, das triboelektrische Effekte erzeugen kann.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft eine medizinische elektrische Kabelanordnung, aufweisend eine Struktur mit mehreren isolierten Leitern, und eine leitende Abschirmung, die die mehreren isolierten Leiter umgibt, mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein EKG-Kabel, eine Elektrokardiographie (EKG)-Anordnung sowie die Verwendung einer medizinischen elektrischen Kabelanordnung.
Aus der DE 30 11 444 A1 ist ein rauscharmes elektrisches Kabel mit zwei isolierten Leitern, einer leitenden Abschirmung, die die zwei isolierten Leiter umgibt, einem Isoliermantel, der die zwei isolierten Leiter und die leitende Abschirmung umgibt, bekannt, wobei jeder der zwei isolierten Leiter des Weiteren eine rauscharme äußere Beschichtung enthält und diese gemeinsam durch eine halbleitende, aus bandförmigen Fäden bestehende und damit reibungsarme Wand, die zwischen den isolierten Leitern und der Abschirmung eingesetzt ist, fest zusammengebunden sind, wodurch ein Reiben verringert wird, das triboelektrische Effekte erzeugen kann.
Die DE 197 53 526 A1 offenbart ein Kabel mit drei isolierten Leitern, die jeweils von einer äußeren, halbleitenden und damit rauscharmen Beschichtung umgeben sind, mit einer Abschirmung, die eine innen liegende halbleitende Schicht aufweist und einem isolierenden Mantel, wobei die Leiter zur Reduktion des triboelektrischen Effekts fest zusammengebunden sind. Das in dieser Schrift offenbarte Kabel ist so gestaltet, dass störende Ströme und damit der triboelektrische Effekt trotz dauernder Bewegung vermieden werden.
Die US 3 487 455 A beschreibt ebenfalls ein Kabel mit drei isolierten Leitern, die jeweils von einer äußeren halbleitenden Beschichtung umgeben sind, mit einer Abschirmung mit einer innen liegenden halbleitenden reibungsarmen Schicht und einem isolierenden Mantel, wobei die Leiter zur Reduktion des triboelektrischen Effekts fest zusammengebunden sind.
Aus der DE 25 47 152 A1 ist ein Kabel bekannt, das unter anderem auch als EKG-Kabel geeignet ist, mit zwei isolierten Leitern, die jeweils von einer leitfähigen und damit rauscharmen Kunststofffolie umgeben sind, einer leitenden Abschirmung und einem Isoliermantel, wobei das Kabel fest zusammengebunden ist, wodurch Störungen durch Biegen und Reiben verringert werden, die einen triboelektrischen Effekt erzeugen können.
Aus der US 2008/0 249 390 A1 ist ein elektrisches Elektrokardiographie-Kabel bekannt, welches mehrere isolierte Leiter, eine leitende Abschirmung und einen Isoliermantel aufweist, wobei die isolierten Leiter jedoch keine Beschichtung aufweisen und keine halbleitende Wand zwischen der Abschirmung und den isolierten Leitern vorgesehen ist.
Aus der US 6 218 624 B1 ist ein Koaxialkabel bekannt, bei dem auf einen isolierten Leiter eine Beschichtung aus leitendem Lack aufgebracht wird durch ein Führen des isolierten Leiters in ein Bad mit Silberpartikeln und geschmolzenem thermoplastischen synthetischen Harz.
Keines der vorgenannten Dokumente aus dem Stand der Technik offenbart eine rauscharme äußere Beschichtung der isolierten Leiter, die einen Oberflächenwiderstand von weniger als 10⁹ Ohm/Quadrat aufweist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte medizinische elektrische Kabelanordung zur Verfügung zu stellen, bei der das triboelektrische Rauschen weiter verringert wird.
Die Lösung der vorgenannten Aufgabe liefert eine medizinische elektrische Kabelanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist weiterhin die Verwendung dieser medizinischen elektrischen Kabelanordnung zur Behandlung von Ohr, Nase und Kehle.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein elektrisches Elektrokardiographiekabel, welches eine derartige medizinische elektrische Kabelanordnung aufweist, mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist schließlich eine Elektrokardiographie-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
Elektrokardiographie (EKG) ist der Vorgang, die elektrische Aktivität des menschlichen Herzens mittels Elektroden zu erfassen. Diese Elektroden sind an der Haut befestigt und ihre Signale werden durch Leitungen zu einer EKG-Maschine weitergeleitet, die zu einem gemeinsamen Kabel gebunden sind. Die Leitungen bestehen aus einem Leiter, im Allgemeinen aus verzinntem Kupfer, der von einem Isolator umgeben ist, der Polypropylen sein kann. Diese werden dann in einem Stamm zusammengefasst, der dann mit einer Abschirmung, die im Allgemeinen aus spiralförmig geschlungenem oder gewebtem verzinnten Kupfer besteht, und einem umgebenden Isoliermantel, der Polyurethan sein kann, versehen wird. Somit kann das Kabel flexibel sein und zur Vermeidung eines Kontaktschadens zwischen Abschirmung und Leitungen, werden die Leitungen für gewöhnlich lose gehalten.
Das Signal, das von den Elektroden empfangen wird, ist sehr schwach, für gewöhnlich im Millivoltbereich, so dass es von kritischer Bedeutung ist, ein Rauschen zu minimieren. Die Abschirmung verhindert eine äußere elektromagnetische Interferenz, aber internes triboelektrisches Rauschen bleibt ein Problem. Es kommt häufig durch die Atmung des Patienten zu einer Bewegung des Kabels und bei der bestehenden Konstruktion ist es schwierig, den Aufbau einer triboelektrischen Ladung zu verhindern, die durch die Reibung der lose gebundenen Leitungen verursacht wird. Wenn sich diese Ladung auf einen Wert über dem Bogenpunkt aufbaut, entlädt sie sich rasch und erzeugt ein induziertes elektrisches Signal, das in den Leitern als störendes Rauschen erscheint.
Die Abschirmung ist in dieser Konstruktion nützlich, da sie ein Verströmen der triboelektrischen Ladung ermöglicht, die durch ein Aneinanderreiben der Isolierdrähte verursacht wird. Es ist wünschenswert, die Drähte fest zu binden, um ihre Bewegung zu begrenzen und triboelektrisches Rauschen zu verringern, aber eine enge Polymerhülle würde verhindern, dass eine erzeugte triboelektrische Ladung die Abschirmung erreicht, wo sie verströmen könnte. Dies könnte die Wirkungen eines triboelektrischen Rauschens verschlechtern.
KURZDARSTELLUNG
Die folgenden Ausführungsformen und deren Aspekte sind in Verbindung mit Systemen, Werkzeugen und Verfahren beschrieben, die beispielhaft und veranschaulichend sein sollen, jedoch den Umfang nicht einschränken. In verschiedenen Ausführungsformen wurde ein oder mehrere der zuvor beschriebenen Problem(e) verringert oder beseitigt, während andere Ausführungsformen auf andere Verbesserungen gerichtet sind.
In einem ersten separaten Aspekt kann die vorliegende Erfindung die Form eines elektrischen Elektrokardiographie (EKG)-Kabels annehmen, das mehrere isolierte Leiter, eine leitende Abschirmung, die die mehreren isolierten Leiter umgibt, und einen Isoliermantel, der die mehreren isolierten Leiter und die leitende Abschirmung umgibt, enthält. Ebenso enthält jeder der mehreren isolierten Leiter eine rauscharme äußere Beschichtung und die isolierten Leiter sind durch eine halbleitende Wand, die zwischen den isolierten Leitern und der Abschirmung eingesetzt ist, fest aneinander gebunden, wodurch ein Reiben verringert wird, das triboelektrische Effekte erzeugen kann, und ein Schaden an der rauscharmen Beschichtung und Leiterisolierung verhindert wird.
In einem zweiten separaten Aspekt kann die vorliegende Erfindung die Form einer medizinischen elektrischen Kabelanordnung annehmen, die mehrere isolierte Leiter und eine leitende Abschirmung, die die mehreren isolierten Leiter umgibt, enthält. Ebenso enthält jeder der mehreren isolierten Leiter eine rauscharme äußere Beschichtung und die isolierten Leiter sind durch eine halbleitende Wand, die zwischen den isolierten Leitern und der Abschirmung eingesetzt ist, fest zusammengebunden, wodurch ein Reiben verringert wird, das triboelektrische Effekte erzeugen kann, und ein Schaden an der rauscharmen äußeren Beschichtung und Leiterisolierung verhindert wird.
In einem dritten separaten Aspekt kann die vorliegende Erfindung die Form einer Elektrokardiographie (EKG)-Anordnung mit mehreren Elektroden annehmen, wobei jede Elektrode elektrisch an einen isolierten elektrischen Leiter angeschlossen ist. Die isolierten Leiter sind nahe den Elektroden zur Bildung eines gemeinsamen Kabels zusammengefasst und eine leitende Abschirmung umgibt den gemeinsamen Kabelabschnitt der mehreren isolierten Leiter. Ebenso umgibt ein Isoliermantel den gemeinsamen Kabelabschnitt der mehreren isolierten Leiter und die leitende Abschirmung. Schließlich enthält jeder der Kabelabschnitte der mehreren isolierten Leiter des Weiteren eine rauscharme äußere Beschichtung und die Kabelabschnitte sind gemeinsam durch eine halbleitende reibungsarme Wand, die zwischen den isolierten Leitern und der Abschirmung eingesetzt ist, fest zusammengebunden, wodurch ein Reiben verringert wird, das triboelektrische Effekte erzeugen kann, und ein Schaden an der rauscharmen äußeren Beschichtung und Leiterisolierung verhindert wird.
Zusätzlich zu den zuvor beschriebenen beispielhaften Aspekten und Ausführungsformen sind weitere Aspekte und Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibungen offensichtlich.
Figurenliste
Beispielhafte Ausführungsformen sind in den angegebenen Zeichnungen dargestellt. Die hierin offenbarten Ausführungsformen und Figuren sind als veranschaulichend und nicht als einschränkend anzusehen.

1 ist eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines EKG-Kabels mit fünf Leitern gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht eines EKG-Kabels mit sechs Leitern gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Querschnittsansicht eines EKG-Kabels mit zehn Leitern gemäß der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die vorliegende Erfindung die Form eines EKG-Kabels 8 mit einem Satz von Leitungen 10 auf, die um ein mittleres, kreisförmiges Füllelement 18 zusammengebunden sind. Unter Bezugnahme auf 1 bestehen die Leitungen 10 aus einem Kupferleiter 12, der von einem Polypropylenisolator 14 umgeben ist. Dieser ist wiederum mit einer rauscharmen äußeren Beschichtung 16 überzogen. Die Leitungen 10 sind von einer halbleitenden Hülle 20, die aus einem halbleitenden PTFE-Band besteht, fest zusammengebunden. Diese ist von einer leitenden Abschirmung 22 aus geflochtenem verzinnten Kupfer umgeben. Das gesamte Kabel ist dann von einem Isoliermantel 24 aus Polyurethan umgeben. Unter Bezugnahme auf 2 kann das Füllelement 18 größer gestaltet sein, um mehr als fünf Leitungen 10 aufzunehmen, oder kleiner, um weniger Leitungen aufzunehmen; übliche Leitungszahlen sind drei, fünf, sechs oder zehn. 3 zeigt ein Kabel mit 10 Leitungen, in dem zwei Füllelemente 18 verwendet werden und das eine leicht ellipsoide Querschnittsform aufweist. Die Füllelemente werden verwendet, um einen runden Querschnitt des Kabels zu erreichen, der angesichts der Leitungszahl praktisch ist. Die Leitungen 10 und das/die Füllelement(e) 18 werden mit einer Flechtmaschine zusammengefügt, wie dem Fachmann bekannt ist.
Der verzinnte Kupferleiter für die Leitungen ist ein Draht der Stärke 26. Die rauscharme äußere Beschichtung 16 (eine halbleitende Wand) muss halbleitend und glatt sein, um ein triboelektrisches Rauschen zu vermeiden, das durch das Reiben von Isolatoren verursacht wird. Die Wand der rauscharmen äußeren Beschichtung 16 ist etwa 3-5 µm dick. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wand 16 gebildet, wie in der US 6 218 624 B1 beschrieben. Bei der gelehrten Methode wird eine rauscharme äußere Beschichtung 16 als elektroleitende Lackschicht aus einer Suspension aus Silberpartikeln in einem thermoplastischen synthetischen Harz gebildet, indem ein isolierter Draht durch ein Bad aus der Suspension geführt wird. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform können rauscharme Leitungen 10 mit einem Oberflächenwiderstand von 1.000 Ohm/Quadrat, die durch Beschichtung isolierter Leitungen mit einer kohlenstoffgefüllten Lösung erzeugt werden, von Winfox Cable Solutions (http://www.winfox.com.tw/) unter Angabe der Dimensionen und des erforderlichen Oberflächenwiderstandes erhalten werden.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform wird die rauscharme äußere Beschichtung 16 durch Extrusion gebildet. In dieser Ausführungsform wird ein Gemisch aus Kohlenstoffpartikeln in Polyethylen, Polypropylen oder Polyvinylchlorid auf eine isolierende Schicht 14 extrudiert.
Für den Zweck dieser Anmeldung ist jede isolierte Leitung mit einem Oberflächenwiderstand von weniger als 10⁹ Ohm/Quadrat eine „rauscharme Beschichtung“. Es ist jedoch allgemein wünschenswert, dass eine rauscharme äußere Beschichtung einen Oberflächenwiderstand von weniger als 10⁶ Ohm/Quadrat hat.
Das halbleitende PTFE-Band, das in der PTFE-Wand 20 verwendet wird, wurde durch Mischen von PTFE mit Kohlenstoff hergestellt, wodurch das PTFE-Band halbleitend wird. Die Wand 20 ist 0,0762 mm dick. Anders als die verzinnte Kupferabschirmung 22 ist das PTFE-Band glatt und kann die Leitungen 10 fest binden, ohne sie zu beschädigen. Es kann nach der Methode hergestellt werden, die in der US 7 481 952 B2 beschrieben ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das PTFE-Band mit einer Steigung oder einer Legung mit ½ Überlappung pro Windung geschlungen, so dass die Wand 20 zweimal so dick wie das Band ist, aus dem sie hergestellt ist.
Die halbleitende PTFE-Wand 20 und die rauscharme äußere Beschichtung 16 tragen zu einer Verringerung des triboelektrischen Rauschens bei, das in EKG-Kabeln vorhanden ist, denen diese Elemente fehlen, das durch das Reiben von Leitungen aufgrund einer Bewegung des Patienten verursacht wird. Die rauscharme äußere Beschichtung 16 ist halbleitend, wodurch die triboelektrische Ladung verringert wird und verströmt. Die glatte halbleitende PTFE-Wand 20 ist fest um die Leitungen 10 gewunden, wodurch ein Schutz für die heiklen leitenden Wände der rauscharmen äußeren Beschichtung 16 vor der Abschirmung 22 geboten wird und ein zusätzlicher Halbleiter vorgesehen ist, um triboelektrische Ladungen abzuleiten. Ferner dient die PTFE-Wand 20 zur Begrenzung der Bewegung von Leitungen 8, wodurch ein triboelektrisches Rauschen verringert wird, das durch Reiben verursacht wird, aber ermöglicht wird, dass das Kabel 8 flexibel ist, indem eine glatte, reibungsarme Gleitschicht vorgesehen wird. Die günstigen reibungsarmen Qualitäten von PTFE vermeiden auch eine Schädigung an den Wänden der rauscharmen äußeren Beschichtung 16 durch das PTFE 20 selbst.
Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus den in den Ansprüchen definierten Merkmalen

Claims

Medizinische elektrische Kabelanordnung, aufweisend eine Struktur mit: (a) mehreren isolierten Leitern (10); (b) eine leitende Abschirmung (22), die die mehreren isolierten Leiter (10) umgibt; (c) wobei jeder der mehreren isolierten Leiter (10) ferner eine rauscharme äußere Beschichtung (16) enthält, die einen Oberflächenwiderstand von weniger als 10⁹ Ohm/Quadrat aufweist, und diese gemeinsam durch eine halbleitende reibungsarme Wand (20), die zwischen den isolierten Leitern (10) und der Abschirmung (22) eingesetzt ist, fest zusammengebunden sind, wodurch ein Reiben verringert wird, das triboelektrische Effekte erzeugen kann.
Medizinische elektrische Kabelanordnung nach Anspruch 1, wobei die rauscharme äußere Beschichtung (16) einen Oberflächenwiderstand von weniger als 10⁶/Quadrat hat.
Medizinische elektrische Kabelanordnung nach Anspruch 1, wobei die rauscharme äußere Beschichtung (16) einen Oberflächenwiderstand von weniger als 10⁴/Quadrat hat.
Medizinische elektrische Kabelanordnung nach Anspruch 1, des Weiteren enthaltend einen Isoliermantel (24), der die Abschirmung (22) umgibt.
Medizinische elektrische Kabelanordnung nach Anspruch 1, des Weiteren aufweisend mindestens eine zusätzliche Struktur, wie in Absätzen (a), (b) und (c) angegeben.
Medizinische elektrische Kabelanordnung nach Anspruch 1, wobei die rauscharme äußere Beschichtung (16) ein leitender Lack ist, die erzeugt wird, indem der isolierte Leiter (10) durch ein Bad aus Silberpartikeln geführt wird, die in einem geschmolzenen thermoplastischen synthetischen Harz suspendiert sind.
Medizinische elektrische Kabelanordnung nach Anspruch 1, wobei die halbleitende Wand (20) aus leitendem Polytetrafluorethylen (PTFE) besteht.
Medizinische elektrische Kabelanordnung nach Anspruch 1, wobei die halbleitende Wand (20) durch Zusammenbinden der isolierten Leiter (10) mit einem leitenden PTFE-Band gebildet ist.
Verwendung einer medizinischen elektrischen Kabelanordnung nach Anspruch 1, zur Behandlung von Ohr, Nase und Kehle.
Elektrisches Elektrokardiographie (EKG)-Kabel (8), aufweisend eine medizinische elektrische Kabelanordnung nach einem der Ansprüche 1-3 und 5-8 weiterhin aufweisend: (d) einen Isoliermantel (24), der die mehreren isolierten Leiter (10) und die leitende Abschirmung (22) umgibt.
EKG-Kabel (8) nach Anspruch 10, wobei die isolierten Leiter (10) um ein oder mehrere mittlere Füllelement(e) (18) beabstandet sind.
EKG-Kabel (8) nach Anspruch 11 wobei die Füllelemente (18) aus Nylonfasern bestehen.
Elektrokardiographie (EKG)-Anordnung, aufweisend: (a) mehrere Elektroden, wobei jede Elektrode elektrisch an einen isolierten elektrischen Leiter (10) angeschlossen ist; (b) die isolierten Leiter (10) nahe den Elektroden zur Bildung eines EKG-Kabels (8) zusammengefasst sind; wobei der Abschnitt des Kabels gemäß einem der Ansprüche 10-13 ausgebildet ist. 14. Elektrokardiographieanordnung nach Anspruch wobei das EKG-Kabel (8) des Weiteren einen Stecker enthält, um die Anordnung an eine EKG-Signalverarbeitungs- und Anzeigevorrichtung anzuschließen.