DE1927667A1

DE1927667A1 - Fibrillator zur Stimulierung von Muskelfasern,Geweben od.dgl.

Info

Publication number: DE1927667A1
Application number: DE19691927667
Authority: DE
Inventors: Van Der Spuy Johann Christiaan; Jaros George Gustav; Gous Johannes Petrus; Loubser Johan Samuel
Original assignee: SOUTH AFRIEAN INV S DEV CORP
Current assignee: SOUTH AFRIEAN INV S DEV CORP
Priority date: 1969-05-30
Filing date: 1969-05-30
Publication date: 1970-12-03
Also published as: FR2044402A5; NL6907205A

Description

PATENTANWALT \ <J C / Ό Ό /

DIPL-ING. LEO FLEUCHAUS

β Mönchen 7i, 30. Mai 1969

Melchloritraßa 42

Mein Zeichen: AA3-P""265

South African Inventions Development Corporation

Scientia Pretoria Rep. of South. Africa

Fibrillator zur Stimulierung von Muskelfasern, Geweben oder dergleichen

Die Erfindung betrifft einen Fibrillator zur Stimulierung von Muskelfasern, Geweben oder dgl.

Bei der Behandlung von Menschen und !Tieren ist es häufig wünschenswert, Muskelfasern, Gewebe und Nerven oder dgl· zu stimulieren. Dies ist insbesondere bei der Ausführung von Operationen am Hersen der Fall, wobei es wünschenswert ist₉ das Herz in einen 11immerzustand zu bringen. Eine derartig· Stimulierung kann auch für Darm- oder Blasenmuskeln bzw. Nerven wünschenswert sein.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Iibrillator zur Stimulierung von Muskelfasern, Geweben, Nerven

Fs/wi od

O O 9 8 h 9 / 1 O 9 5

AA3P-265

oder dgl. zu schaffen, mit dem eine Vielzahl elektrischer Impulse in eine Vielzahl unterschiedlicher Faser- oder Gewebeteile eingeführt werden kann. Die Impulse sollen eine verhältniemässig kleine Spannung, z.B. in der GrÖssenordnung zwischen 1 und IO YoIt aufweisen und für eine Zeit von 1 bis 10 Millisekunden andauern. Diese Impulse sollen in Intervallen von ungefähr 10 bia 30 Millisekunden angelegt werden, wobei die Energie pro Impuls ungefähr 80 Mikrowatt-Sekunden betragen kann.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Fibril1ator zumindest zwei nahe beieinanderliegende, zum Anlegen an die Muskelfasern geeignete Elektroden und Einrichtungen aufweist, die für das Anlegen einer Folge von kleinen Spannungsimpuls en geeignet sind.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Das Wesen der Erfindung schliesst eine insbesondere für die Stimulierung des Herzens geeignete Ausführungsform des Fibrillators mit ein, der einen von einer Batterie in geeigneter Weise erregten Multivibrator umfasst, wobei die Multivibratorschaltung und die Batterie innerhalb eines Gehäuses dicht verschlossen untergebracht sind, so dass der Fibrillator in seiner Gesamtheit von einer äusseren Energieversorgung unabhängig ist und sterilisiert werden kann. Das Gehäuse des Fibrillator» kann in Form einer Birne oder langgestreckter Stäbe ausgebildet sein, wobei die Elektroden am vorderen schmalen Ende der Birnenform bzw. an der Spitze des Stabes angeordnet sind. Di· Batterie wird vorzugsweise in desjenigen !Feil des Gehäuses untergebracht, das als Handgriff dient.

- 2 - Beispielsweise

9 B .; 9 / 1 O 9 5

3 AA3P-265

Beispielsweise Ausfuhrungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die Schaltung eines ersten Impulsgenerators für eine erste Ausführungeform der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Fibrillators, in dem die Schaltung gemäss Fig. 1 Verwendung findet;

Fig. 3 eine Seitenansicht einer weiteren Ausfuhrungsform eines Fibrillators, der in Form eines Stabes aufgebaut ist;

Fig. 4- einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3;

Fig. 5 ein Schaltbild des Impulsgenerators, der in der Aus führungsform gemäss den Fig. 3 und 4- Verwendung findet;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung.

Gemäss Fig. 1 umfasst der Fibrillator gemäss der Erfindung eine elektrische Schaltung 10, die im wesentlichen aus einem Impulsgenerator 16, den Elektroden 18, einem verhaltensempfindlichen Schalter 14 und einer fest eingebauten bzw. herausnehmbaren Stromversorgung 12 besteht. Sie Elektroden 18 sind in der Regel hufeisenförmig ausgebildet und können sowohl feststehend als auch ausziehbar sein.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform des Fibrillators gemäss der Erfindung gezeigt, dessen Aussenhaut 11 aus einem

- 3 - Kunststoffmaterial

CC9Sh9/U95

AA3P-265

Eunststoffmaterial hergestellt sein kann und Birnenfom aufweist. Die einzelnen im Inneren angebrachten Teile der Schaltung IO sind in Blockform gestrichelt angedeutet. Die Energieversorgung umfasst Batterien, die in einer Ausnehmung angeordnet sind, die mit Hilfe eines Epoxydharzes abgedichtet sein kann. Das Abdichtmaterial kann durchscheinend und zerbrechlich sein, um einen Austausch der. Batterien zu ermöglichen. Nach dem Auswechseln der Batterien kann die Ausnehmung wiederum mit Epoxydharz oder einem anderen geeigneten Abdichtmaterial verschlossen werden.

In den Pig. 3 bis 5 ist eine weitere Ausführungsform des Pibrillators 110 genäse der Erfindung dargestellt. Der Pibrillator besitzt ein Gehäuse 111, das im wesentlichen die Form eines Stabes aufweist und aus einem Griffteil 112 und einem gebogenen Vorderteil 114 besteht. An dem Vorderteil 114 sind am vorderen Ende zwei Elektroden 116 angeordnet. Im Griffteil des Gehäuses ist eine Ausnehmung 118 vorgesehen, in der eine Batterie 120 untergebracht werden kann. In einer weiteren Ausnehmung 122 des Gehäuses ist der Multivibrator 124 untergebracht, der mit der Batterie 120 und den Elektroden 116 verbunden ist.

Das Gehäuse kann aus Nylon hergestellt sein und die Batterie sowie den Multivibrator dicht verschlossen aufnehmen. Selbstverständlich kann das Gehäuse auch aus einem anderen Material hergestellt werden, jedoch muss dafür Sorge getragen werden, dass das hierfür verwendete Material sterilisierbar ist. Hierfür geeignete Materialien sind Kunststoffe, z.B. F.V.C. Venn die Batterie verbraucht ist, wird die Abdichtung aufgebrochen und nach dem Austausch der Batterien das Gehäuse wiederum dicht verschlossen. Es ist auch möglich« eine aufladbare Batterie zu verwenden; in diesem Pail sind am äusseren Teil des Gehäuses geeignete Anschlussverbindungen vorgesehen, an welche ein Ladegerät anschliessbar ist.

- 4 - Vor

9&43/1G9B

AJL3F-265

Vor dem Gebrauch des Fibrillators wird dieser in seiner Gesamtheit sterilisiert. Wenn die Elektroden nicht angeschlossen, d.h. z.B. ait dem Herzen des Patienten nicht verbunden sind, fliesst nur ein sehr kleiner, die Batterie entladender Strom in der Schaltung. Sobald jedoch die Elektroden 116 durch ein*Gewebeteil, z.B. das Herz eines Patienten, überbrückt werden, wird der Transistor Tl leitend und schaltet den aus den Transistoren T2 und T3 bestehenden Multivibrator ein. Sobald der Multivibrator schwingt, treten 20 Hz-Impulse für drei Millisekunden an den Elektroden 116 auf.

Um diese Schwingung in das Herz einzuleiten, wird eine Kontaktberührung mit der Herzoberfläche hergestellt. Darauf werden die Elektroden in einer gleichmässigen Geschwindigkeit über die Oberfläche des Herzens hin- und hergeführt bzw. an dieser an verschiedenen Stellen angeordnet, wobei der Multivibrator Spannungsimpulse erzeugt, sobald die Eontaktberührung hergestellt ist. Auf Grund der Verschiebung der Elektroden über der Herzoberfläche werden diese Impulse an aufeinanderfolgenden Zonen des Herzens angelegt. Diese Zonen werden dadurch erregt, was ein Flimmern des Herzens auslost.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsform des Fibrillators 130 dargestellt, der aus einem gebogen geformten Gehäuse 132 besteht, das auf das Herz oder eine andere gekrümmte Oberfläche aufgelegt werden kann. Auf der Unterseite des Gehäuses sind Elektroden 134- angebracht. Ferner ist das Gehäuse mit Haken 136 versehen, mit welchen der Fibrillator am Herzen befestigt werden kann.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform eines Fibrillators 140 gemäss der Erfindung dargestellt, der aus einem Gehäuse 142 und gekrümmten hakenförmigen Elektroden 144 besteht.

- 5 - Diese

009849/10 95

ί ΑΑ3Ρ-265

Diese Ausführungeform ist derart gestaltet, dass der FiICLllator einfach am Herzen befestigt werden kann, wobei die hakenförmigen Elektroden sowohl an das Herz als auch in das Herz eingehängt werden können.

In den Gehäusen 132 bzw· 142 der Fibrillatoren kann eine Schaltung sowohl gemäss Fig. 1 als auch gemäss Fig. 5 zusammen mit einer geeigneten Batterie untergebracht sein.

Bei der Verwendung des Fibrillators gemäss Fig. 6 oder 7 wird dieser an dem Herzen in der richtigen Stellung angeordnet. Die Impulse werden dem Herzmuskel über eine verhältnismässig grossflächige Zone zugeführt, wodurch die Erscheinung des Flimmerns ausgelöst werden kann. Diese zuletzt genannten Ausführungsformen besitzen den Vorteil, dass sie an dem Herzen in der angebrachten Position verbleiben können und damit verhindern, dass die Flimmererscheinung unvorhergesehen aufhört. Sie ermöglichen auch eine Herzoperation, ohne dass eine Unterkühlung des Patienten vor dem Beginn der Operation erforderlich ist.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine Flimmererecheinung in einem Herzmuskel mit sehr geringer Energie ausgelöst werden kann. Dies ist möglich, da die einzelnen Herzmuskel fasern in kleinen Gruppen getrennt erregt werden. Im Gegensatz dazu wird bei bekannten Fibrillatoren ein verhältnismässig starker Impuls über die an zwei gegenüberliegenden Enden des Herzens liegenden Elektroden zugeführt, um alle Herzmuskeln gleichzeitig zu erregen.

Die Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die lokale Einführung der Energie das Herz infolge der niederen Spannung weniger geschädigt wird. Ausserdem wird die durch den Fibrillator gemäss der Erfindung ausgelöste Flimmererecheinung weicher induziert als dies mit den herkömmlichen Einrichtungen möglich ist.

- 6 - Die

009 84 9/1095

ψ ΑΑ3Ρ-265

Die Spannungsimpulse, die zum Auslösen einer Flimmererscheinung in menschlichen Herzen Verwendung finden, werden in der Hegel durch folgende Grossen charakterisiert:

Iiipulsspannung 1 bis IO Volt Impulsdauer 1 bis 10 Millisekunden Intervallzeit zwischen den Impulsen 10 bis 50 Millisekunden Energieinhalt pro Impuls 80 Mikrowatt-Sekunden

Ger Fibrillator gemäss der Erfindung ist in der Lage, Impulse mit diesen Eigenschaften zu liefern, wobei für die Verwendung des Fibrillators keinerlei technische Assistenz erforderlich ist. Die Fibrillatoren sind derart aufgebaut und aus einem solchen Material hergestellt, dass si« in ihrer Gesamtheit sterilisierbar sind.

Bei der Anwendung des Fibrillators zur Stimulierung von Muskelfasern, Geweben oder dgl. wird über die Elektroden eine Folge kleiner Spannungsimpulse an eine Anzahl von verschiedenen Gewebefasern angelegt. Bei der Stimulierung insbesondere der Muskelfasern des Herzens wird dadurch ein Flimmern des Herzens ausgelost. Dabei werden die elektrischen Impulse vorzugsweise mit den über die Oberfläche des Muskels oder Gewebes streichenden Elektroden angelegt, wobei zumindest zwei Elektroden Verwendung finden. Durch die sur Stimulierung dem Herzen zugeführten elektrischen Impulse wird ein Arhythmus in einer Vielzahl von verschiedenen über die Oberfläche des Herzens verteilten Muskelfasern ausgelost.

- 7 - Patentansprüche

Claims

DIPL-ING. LEO FLEUCHAUS

6MÖNCHEN71, JO. Mal 1969

Melchioratriße 42

Mein

Zeichen: AA3P-265

Patentansprüche

Fibrillator zur Stimulierung von Muskelfasern, Geweben oder dgl., dadurch gekennzeichnet, dass der Fibrillator zumindest zwei nahe beieinanderliegende und zum Anlegen an die Muskelfasern geeignete Elektroden (18, 116, 134-, 144) und Einrichtungen (12, 14, 16) aufweist, die für das Anlegen einer Folge von kleinen Spannungsiapulsen geeignet sind.

2, Fibrillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von hakenförmigen Elektroden (144) vorhanden ist, mit denen der Fibrillator in dieGewebe- oder Muskelfaser zum Anlegen der aufeinanderfolgenden kleinen Spannungsimpulse einhakbar ist.

3. Fibrillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Elektrodenpaaren (134) vorgesehen ist, die paarweise in einem geringen ■ Abstand voneinander am Gehäuse des Fibrillators angeordnet sind, und dass das Gehäuse ferner mit Haken (136) versehen ist, mit denen der Fibrillator derart an einem Muskelfaser- oder Gewebeteil befestigt werden kann, dass die Elektroden mit dem zu stimulierenden Muskelfaseroder Gewebeteil in Kontaktberiihrung stehen.

J AA3P-265

4. Fibrillator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3« dadurch gekennzeichnet, dass für die Energieversorgung des Fibrillators und zur Erzeugung der Spannungsimpulse kleiner Amplitude zumindest eine Trockenbatterie (12, 120) vorhanden ist.

5. Fibrillator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenbatterie und die von ihr gespeisten Schaltungsteile innerhalb eines Gehäuses (11, 111) dicht verschlossen angeordnet sind.

6. Fibrillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle für seine Benutzung benötigten Teile innerhalb des Fibrillatorgehauses untergebracht sind, das vorzugsweise stabförmig ausgebildet ist.

7. Fibrillator nach einem oder mehreren den Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er einen verhaltensempfindlichen Schalter (14) enthält, der das Erregen der Elektroden in einem bestimmten Verhaltens zustand auslöst und die Erregung bei einem anderen bestimmten Verhaltenszustand abschaltet.

8. Fibrillator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7t dadurch gekennzeichnet, dass der Fibrillator eine Impulse erzeugende Schaltung (16, 124) enthält, die geeignete Stromimpulse liefert, und dass die Impulse an die Elektroden (18, 116) angelegt werden, sobald der Widerstand zwischen den Elektroden unter einen bestimmten Wert abfällt.

9. Verfahren zum Stimulieren von Muskelfasern, Geweben oder dgl., dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl kleiner Spannungsimpulse an eine Vielzahl verschiedener Muskel- oder Gewebefa3ern angelegt wird.

0Q98 A9/1095

40 AA3P-265

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu stimulierenden Muskelfasern vom Herz·* muskel gebildet werden, und dass durch die Stimulierung ein Flimmern des Herzens ausgelost wird.

11. Verfahren zur Erzeugung einer Flimmererscheinung am Herzmuskel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl elektrischer Impulse durch das Überstreichen der Herz oberfläche mit zumindest zwei Elektroden dem Herzen zugeführt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Impulse in einer Vielzahl von verschiedenen, über die Herzoberfläche verteilten Muskelfasern einen Arhythmus erzeugen.

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