DE8525678U1 - Pacemaker electrode - Google Patents
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Description
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Siemens Aktiengesellschaft Unser ZeichenSiemens Aktiengesellschaft Our symbol
Berlin und München VPA 85 P 7306Berlin and Munich VPA 85 P 7306
Die Erfindung betrifft eine Herzschrittmacherelektrode mit mindestens einem elektrischen Leiter, der von einer gegen Körperflüssigkeit inerten Isolierhülle umgeben ist und zumindest am distalen Ende mit einem leitfähigen Elektrodenkopf versehen ist.The invention relates to a pacemaker electrode with at least one electrical conductor which is surrounded by an insulating sheath which is inert to body fluids and is provided with a conductive electrode head at least at the distal end.
1n Derartige Herzschrittmacherelektroden können sowohl für die Stimulierung des Myokardiums als auch zum Detektieren von Herz-Potentialen verwendet werden. Um die notwendige Stimulierungsenergiy möglichst klein zu halten, soll die Stromdichte so gross wie möglich sein, was sich am einfachsten durch eine möglichst kleine Oberfläche des leitfähigen Elektrodenkopfes erreichen j lässt. Werden derartige Elektroden zum Abfühlen der QRS-Potentiale verwendet, haben sie bei glatter Elektrodenkopfoberfläche eine relativ hohe Quellenimpedanz in der Grössenordnung 10 bis j 20 kohm. Da die Eingangs impedanz der nachfolgenden Verstärker | oft in der gleichen Grössenordnung liegt, werden diese Herzsig- t nale in der Eingangsstufe stark gedämpft. Die Abfühlcharakteri- I stika können am einfachsten dadurch verbessert werden, dass die jj leitfähige Oberfläche des Elektrodenkopfes vergrössert wird. | Die Anforderungen an die Grosse der Elektrodenoberfläche sind I für das Stimulieren und das Abfühlen genau gegensätzlich, wes- * halb eine Optimierung vorgenommen werden muss. \ 1n Such pacemaker electrodes can be used both for stimulating the myocardium and for detecting cardiac potentials. In order to keep the necessary stimulation energy as low as possible, the current density should be as high as possible, which is most easily achieved by using the smallest possible surface area of the conductive electrode head. If such electrodes are used to sense QRS potentials, they have a relatively high source impedance of the order of 10 to 20 kohm with a smooth electrode head surface. Since the input impedance of the subsequent amplifiers is often of the same order of magnitude, these cardiac signals are strongly attenuated in the input stage. The sensing characteristics can most easily be improved by increasing the conductive surface of the electrode head. | The requirements for the size of the electrode surface are exactly opposite for stimulation and sensing, which is why optimization must be carried out .
Dieses Problem gegensätzlicher Anforderungen an den Elektrodenkopf kann auch auf andere Art und Weise gelöst werden, beispiels- ·, weise dadurch, dass die Oberfläche des Elektrodenkopfes raikro- ', porös gemacht wird. Dadurch wird der Strom bei der Stimulierung | konzentriert und damit die gewünschte hohe Stromdichte erhalten, während die Grenzfläche Elektrodenkopf/Elektrolyt gross genug *:This problem of conflicting requirements for the electrode head can also be solved in other ways, for example by making the surface of the electrode head microporous. This concentrates the current during stimulation and thus achieves the desired high current density, while the electrode head/electrolyte interface remains large enough *:
ist, um eine niedrige Quellenimpedanz beim Abfühlen von Herz- :is to ensure low source impedance when sensing cardiac :
I Signalen zu erhalten. Derartige Elektroden sind beispielsweise A I signals. Such electrodes are for example A
GdI 1 Ed / 26.08.1985GdI 1 Ed / 26.08.1985
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- 2 - VPA 8S P 7306 DE- 2 - VPA 8S P 7306 DE
aus dem Siemens Prospekt über Endokardelektroden mit einem Elektrodenkopf aus glasartigem Kohlenstoff vom März 1984 (A91003-M3372-L745-02-4JOÖ) bekannt.from the Siemens brochure on endocardial electrodes with an electrode head made of glassy carbon from March 1984 (A91003-M3372-L745-02-4JOÖ).
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrode der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass sie sowohl gute Stimulierungs- als auch AbfUhleigenschaften aufweist und trotzdem grosse Freiheiten in der Gestaltung des Elektrodenkopfes lässt.The present invention is based on the task of designing an electrode of the type mentioned at the beginning in such a way that it has both good stimulation and sensing properties and yet still allows great freedom in the design of the electrode head.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Elektrodenkopf Bereiche mit unterschiedlicher Impedanz aufweist. Diese Bereiche können auf einfache Weise durch Materialien unterschiedlicher Leitfähigkeit gebildet werden. So kann belspielsweise der Elektrodenkopf eine Spitze kleiner Oberfläche mit guter Leitfähigkeit für die Stimulierung aufweisen. An diese Spitze schliesst sich dann eine grössere Oberfläche mit niedrigerer Leitfähigkeit an. Beim Stimulieren konzentriert sich daher der Strom auf die Spitze, da die Impedanz zum Gewebe relativ niedrig ist, beispielsweise 500 - 1000 ohm. Beim Abfühlen dagegen ist die gesamte Oberfläche des Elektrodenkopfes wirksam, da die Quellenimpedanz des Elektrodenkopfes mehrere kohm betragen kann, ohne die AbfUhleigenschaften nennenswert zu beeinflussen. Anders ausgedrückt macht die Erfindung von der Erkenntnis Gebrauch, dass an der Grenzfläche zwischen Elektrodenkopf oberfläche und Elektrolyt ein grosser Impendanzunterschied besteht je nach dem, ob es sich um kleine oder grosse Signale handelt.This object is achieved according to the invention in that the electrode head has areas with different impedances. These areas can be formed in a simple manner using materials with different conductivity. For example, the electrode head can have a tip with a small surface area with good conductivity for stimulation. This tip is then followed by a larger surface with lower conductivity. When stimulating, the current is therefore concentrated on the tip, since the impedance to the tissue is relatively low, for example 500 - 1000 ohms. When sensing, however, the entire surface of the electrode head is effective, since the source impedance of the electrode head can be several kohms without significantly affecting the sensing properties. In other words, the invention makes use of the knowledge that there is a large difference in impedance at the interface between the electrode head surface and the electrolyte, depending on whether the signals are small or large.
Anstelle unterschiedlicher Materialien lassen sich die Bereiche unterschiedlicher Impedanz auch durch Oberflächenbehandlungen des gleichen Materiales erzielen. So können dis Bereiche hoher Impedanz beispielsweise eine glatte Oberfläche aufweisen, die Bereiche niedriger Impedanz hingegen eine mikroporöse Oberfläche. Instead of using different materials, the areas of different impedance can also be achieved by surface treatments of the same material. For example, the areas of high impedance can have a smooth surface, while the areas of low impedance can have a microporous surface.
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~ 3 - VPA 85 P 7306 DE~ 3 - VPA 85 P 7306 EN
IfJ" einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bereiche niedriger Impedanz aus Metall bzw. Metallverbindungen und die Bereiche hoher Impedanz aus leitfähigem, gegen Körperflüssigkeit inertem Kunststoff bestehen. Wie bereits ausgeführt, kann die Spitze des Elektrodenkopfes aus Material mit niedriger Impedanz bestehen und für die Stimulierung vorgesehen sein. Es ist jedoch vorteilhaft auch möglich, den Bereich niedriger Impedanz in mehrere Teilbereiche einzuteilen und über die gesamte Fläche oder einen Teil dieser Fläehe gleichmässig oder auch ungleichmässig zu verteilen. So können die Bereiche niedriger Impedanz ringförmig über den Elektrodenkopf verteilt sein. Ebenso ist es möglich, dass die Bereiche streifenförmig verteilt sind oder ein Käfigmuster bilden. In jedem Fall ist die gesamte Oberfläche des Elektrodenkopfes grös-According to an advantageous development of the invention, the low impedance areas are made of metal or metal compounds and the high impedance areas are made of conductive plastic that is inert to body fluids. As already explained, the tip of the electrode head can be made of a material with low impedance and can be intended for stimulation. However, it is also advantageous to divide the low impedance area into several sub-areas and to distribute them evenly or unevenly over the entire surface or part of this surface. The low impedance areas can be distributed in a ring shape over the electrode head. It is also possible for the areas to be distributed in strips or to form a cage pattern. In any case, the entire surface of the electrode head is larger than the entire surface of the electrode head.
•j5 ser und durch die Verteilung der für die Stimulierung massgeblichen Bereiche über diese grosse Oberfläche ergibt sich der Vorteil, da33 mit Sicherheit einige dieser Bereiche Kontakt mit gut leitfähigem Körpergewebe geben und insgesamt der Schwellwert niedrig gehalten werden kann.•j5 ser and by distributing the areas relevant for stimulation over this large surface area, there is the advantage that some of these areas will certainly make contact with highly conductive body tissue and the overall threshold can be kept low.
Insbesondere bei der Verwendung leitfähigen Kunststoffes ergibt 3ich ein weiterer Vorteil dadurch, dass die aus diesem Kunststoff gebildeten Bereiche für das Abfühlen von Herzaktivitäten gleichzeitig durch besondere Formgebung noch zur Fixierung des Elektrodenkopfes im Trabekelwerk dienen können. Diese so gebildeten Halteorgane können in Form von Borsten oder Flossen oder als Kragen ausgebildet sein und eine relativ grosse Oberfläche aufweisen, durch die die Abfühlempfindlichkeit stark erhöht werden kann. Die Halteorgane können zum passiven, aber auch zumA further advantage is that the areas made of conductive plastic for sensing heart activity can also be used to fix the electrode head in the trabecular meshwork thanks to their special shape. These holding elements can be in the form of bristles or fins or as collars and have a relatively large surface area, which can greatly increase the sensing sensitivity. The holding elements can be used for passive or for
3Q aktiven Fixieren vorgesehen sein.3Q active fixation should be provided.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es ebenso denkbar, dass die Impedanz der Halteorgane grosser ist als die der Spitze des Elektrodenkopfes und dass somit die Halteorgane zur Stimulierung dienen. An Hand von sechs Figuren werden im fol-In a further embodiment of the invention, it is also conceivable that the impedance of the holding elements is greater than that of the tip of the electrode head and that the holding elements thus serve to stimulate. The following six figures illustrate
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VPA 85 P 7306 DEVPA 85 P 7306 DE
genden vier AusfÜhrungabeispiele der Erfindung näher beschrieben und erläutert. Dabei zeigen: The following four embodiments of the invention are described and explained in more detail. They show:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemassen Elektrode,Fig. 1 shows a first embodiment of the electrode according to the invention,
fig, 2 und 3 zwei Ansichten einer Ausführungsform mitfig, 2 and 3 two views of an embodiment with
flossenförmigen Halteorganen,fin-shaped holding organs,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform mit ringförmigFig. 4 another embodiment with ring-shaped
verteilten Bereichen hoher Leitfähigkeit unddistributed areas of high conductivity and
Fig. 5 und 6 schliesslich erneut eins Ausführungsform mit Halteorganen.Fig. 5 and 6 finally again an embodiment with holding elements.
Sämtliche Figuren zeigen lediglich in einer schematischen Darstellung und nicht unbedingt massstabsgetreu das distale Ende einer Elektrodenleitung.All figures show the distal end of an electrode lead only in a schematic representation and not necessarily to scale.
In Figur 1 ist die Elektrodenleitung mit 1 bezeichnet. Gestrichelt ist ein elektrischer Leiter 2 angedeutet, der von einer Isolierhülle 3 umgeben ist. Am distalen Ende ist der Leiter 2 mit einer Spitze 4 aus glattem oder mikroporösem Metall, einer Metallverbindung oder auch Kohlenstoff verbunden. Die Spitze U weist eine niedrige Impedanz auf und eignet sich hervorragend zur Stimulierung. Die Oberfläche dieser Spitze soll möglichst klein sein, um eine genügend hohe Stromdichte zu erzielen und kann beispielsweise 10 mn2 betragen. An diese Spitze schliesst sich ein elektrisch mit dieser verbundener Ring 5 an, der beispielsweise aus einem leitfähigem Elastomer oder einem Metall geringer Leitfähigkeit bestehen kann. Ebenso kommen Metallverbindungen oder Kerainikverbindungen in Frage. Die Oberfläche dieses Ringes ist grosser als die der Spitze U. Durch die geringere Leitfähigkeit des Ringes 5 fliesst während des Stimulierens prak-In Figure 1, the electrode line is designated 1. The dashed line indicates an electrical conductor 2 which is surrounded by an insulating sheath 3. At the distal end, the conductor 2 is connected to a tip 4 made of smooth or microporous metal, a metal compound or carbon. The tip U has a low impedance and is ideal for stimulation. The surface of this tip should be as small as possible in order to achieve a sufficiently high current density and can be, for example, 10 mn 2. This tip is followed by a ring 5 which is electrically connected to it and which can consist, for example, of a conductive elastomer or a metal with low conductivity. Metal compounds or ceramic compounds are also possible. The surface of this ring is larger than that of the tip U. Due to the lower conductivity of the ring 5, practically no current flows during stimulation.
-5- " '" VPA 85 ? 7306 DE-5- " '" VPA 85 ? 7306 EN
tisch kein Strom über diese Oberfläche. Die Leitfähigkeit dieses Ringes ist jedoch gross ganug, um beim Abfühlen von herzeigenen Potentialen diese Signale zusammen mit der Spitze 4 aufzunehmen.There is no current flowing over this surface. However, the conductivity of this ring is high enough to pick up these signals together with tip 4 when sensing the heart’s own potentials.
Die Figuren 2 und 3 zeigen eine weitere Herzschrittmacherelektrode 11, wiederum mit einem Leiter 12 und einer diesen umgebenden Isolierhülle 13· Anschliessend an eine Spitze 14 sind elektrisch mit dieser verbunden drei flossenähnliche Vorsprünge 15 vorgesehen, die aus einem weniger gut leitenden Material als die Spitze 14 gebildet sind. Die Flossen 15 können wiederum aus einem leitfähigen Elastomer bestehen und dienen neben dem Vergrösser der Oberfläche des Elektrodenkopfes zum Abfühlen von Herzpotentialen gleichzeitig auch zur passiven Fixierung des Elektrodenkopfes. Figur 3 zeigt die Elektrode von vorne.Figures 2 and 3 show another pacemaker electrode 11, again with a conductor 12 and an insulating sheath 13 surrounding it. Three fin-like projections 15 are provided electrically connected to a tip 14, which are made of a less conductive material than the tip 14. The fins 15 can in turn be made of a conductive elastomer and, in addition to enlarging the surface of the electrode head for sensing cardiac potentials, also serve to passively fix the electrode head. Figure 3 shows the electrode from the front.
In Figur 4 ist eine weitere Herzschrittmacherelektrode 21 mit einem elektrischen Leiter 22 und einer Isolierhülle 23 dargestellt, an derem distalen Ende sich ein Elektrodenkopf 24 befindet. Die Fläche dieses Elektrodenkopfes besteht überwiegend aus Bereichen 25 mit geringerer Leitfähigkeit. Ringförmig sind in diesem Ausführungsbeispiel zwei Bereiche 26 vorgesehen, die eine hohe Leitfähigkeit haben und die zur Stimulierung dienen.Figure 4 shows another pacemaker electrode 21 with an electrical conductor 22 and an insulating sleeve 23, at the distal end of which there is an electrode head 24. The surface of this electrode head consists mainly of areas 25 with lower conductivity. In this embodiment, two areas 26 are provided in a ring shape, which have a high conductivity and are used for stimulation.
In den Figuren 5 und 6 ist eine Herzschrittmacherelektrode 31 mit einem Leiter 32 und einer Isolierhülle 33 dargestellt, die am distalen Ende mit einer platten Spitze 34 aus Material niedriger Impedanz versahen ist, an die sich ein Ring aus einem leitfähigem Elastomer 35 anschliesst, von dem borstenähnliche passive Halteorgane 36 aus ebenfalls leitfähigem Material her-TQ vorstehen. Figur 6 zeigt die Herzschrittmacherelektrode wieder von vorne.Figures 5 and 6 show a pacemaker electrode 31 with a conductor 32 and an insulating sleeve 33, which is provided at the distal end with a flat tip 34 made of low-impedance material, to which a ring made of a conductive elastomer 35 is connected, from which bristle-like passive holding elements 36 also made of conductive material protrude. Figure 6 shows the pacemaker electrode again from the front.
14 Patentansprüche
5 Figuren14 Patent claims
5 figures
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Claims (14)
Elektrodenkopfes am Herzen ausgebildet sind.10. Pacemaker electrode according to claims 1 to 5, characterized in that the regions of an impedance (15; 36) serve as holding members for fixing the
Electrode head on the heart.
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DE19858525678 DE8525678U1 (en) | 1985-09-09 | 1985-09-09 | Pacemaker electrode |
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DE19858525678 DE8525678U1 (en) | 1985-09-09 | 1985-09-09 | Pacemaker electrode |
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DE8525678U1 true DE8525678U1 (en) | 1987-03-12 |
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DE19858525678 Expired DE8525678U1 (en) | 1985-09-09 | 1985-09-09 | Pacemaker electrode |
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DE (1) | DE8525678U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4324185A1 (en) * | 1993-07-19 | 1995-01-26 | Siemens Ag | Electrode for electromedical applications |
DE10005863A1 (en) * | 2000-02-10 | 2001-08-23 | Peter Osypka | Heart pacemaker electrode with an electrode head anchored in the heart interior comprises at least one disk which is located behind the electrode head and radially extends further than the electrode head |
-
1985
- 1985-09-09 DE DE19858525678 patent/DE8525678U1/en not_active Expired
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE4324185A1 (en) * | 1993-07-19 | 1995-01-26 | Siemens Ag | Electrode for electromedical applications |
DE10005863A1 (en) * | 2000-02-10 | 2001-08-23 | Peter Osypka | Heart pacemaker electrode with an electrode head anchored in the heart interior comprises at least one disk which is located behind the electrode head and radially extends further than the electrode head |
DE10005863B4 (en) * | 2000-02-10 | 2004-07-29 | Osypka, Peter, Dr.-Ing. | Pacemaker electrode with electrode head |
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