DE1950197A1

DE1950197A1 - Wandleranordnung

Info

Publication number: DE1950197A1
Application number: DE19691950197
Authority: DE
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 1968-10-11
Filing date: 1969-10-04
Publication date: 1970-12-17
Also published as: CH512235A; NL6914767A; FR2020437A1; US3572322A

Description

RAN 4701/15

F. Hoffmann-La Roche & Co. Aktiengesellschaft, Basel/Schweiz

Wandleranordnung

Die Erfindung betrifft eine integrierte Wandleranordnung zum Anlegen an eine Körperoberfläche für die Erfassung einer oder mehrerer physiologischer Punktionen.

Auf dem Gebiet der medizinischen Instrumente, insbesondere bei der heutigen Patientenüberwachung ist es üblich, für den Uebergang zwischen der Instrumentierung und dem Patienten eine Anzahl verschiedener Wandlerelemente einzusetzen, von denen jedes an einer anderen Stelle des Körpers angelegt wird, und seinen- eigenen mit dem Eingang eines Ueberwachungssystems. verbundenen Draht besitzt. Die Verwendung einer solchen Anzahl von einzelnen Wandlerelementen ist jedoch aus verschiedenen Gründen

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problematisch, etwa weil jedes von ihnen unterschiedlichen Bewegungsstörungen unterliegt, weil ihr Anlegen an den Patienten und ihre Säuberung wertvolle Zeit verbraucht, weil ihre grosse Zahl von Leitungsdrähten sich oft verwirrt und immer die Gefahr besteht, dass sie brechen und schliesslich, was nicht genüg betont werden kann, weil es für den Patienten sehr unbequem ist, diese Zahl von Wandlerelementen und ihre Drähte zu tragen. Die Problematik bei mehreren Wandlern und Leitungsdrähten ist besonders ernst bei der Ueberwachung von Neugeborenen, da diese Patienten sehr klein und sehr aktiv sind.

Es hat sich gezeigt, dass für den grössten Teil des medizinischen Personals das richtige Anlegen solcher Elektroden sehr schwierig ist und zwar teilweise,weil ein geeignetes Training im Anlegen der Elektroden und damit-das Verständnis für die Arbeitsweise der Elektroden fehlt und ausserdem, weil praktisch keine Kontrolle verfügbar ist, die anzeigt, ob die Elektroden gut angelegt sind. Das Ergebnis ist, dass die vom medizinischen Personal angelegten Elektroden sehr schlechten elektrischen oder mechanischen Kontakt mit dem Patienten haben. Beim Zusammentreffen dieser Faktoren ist die Verbindung der Elektrode mit dem Patienten unzuverlässig und in vielen Fällen sind die empfangenen Signale nicht von Bewegungsstörungen unterscheidbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine integrierte Wandleranordnung herzustellen, mit der mindestens zwei

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physiologische Parameter gemessen werden können und die nicht nur bequem und sieher für den Patienten, sondern auch einfach an den Patientenkörper anzulegen ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine Anordnung verfügbar zu machen, die weniger Aufwand für Unterhalt und Lagerung erfordert und das Risiko einer Leitungsunterbrechung verringert.

Erfindungsgemäss wird das erreicht durch eine flexible gedruckte Schaltungsplatte und wenigstens zwei auf ihr befestigte und elektrisch mit der flexiblen gedruckten Schaltung verbundene Wandlerelemente zur Erzeugung von elektrischen Ausgangssignalen, die für die von den Wandlern erfassten physiologischen Funktionen repräsentativ sind. Im folgenden ist anhand der beiliegenden Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt Figur 1 eine perspektivische Ansicht der integrierten Wandleranordnung gemäss der Erfindung, Figur 2 eine Explosionsansicht der in Figur 1 gezeigten Schichtenanordnung 12 einschliesslich der mechanisch und elektrisch mit der flexiblen gedruckten Schaltungsplatte verbundenen V/andlerelemente, Figur 3 ein elektrisches Blockdiagramm, mit der typischen Verschaltung der verschiedenen in der Wandleranordnung enthaltenen Wandlerelemente mit den der elektrischen Darstellung der erfassten Körperfunktionen dienenden Geräten.

Figur 1 zeigt eine integrierte flexible Wandleranordnung

11 gemäss der Erfindung, deren äussere Form länglich, ziemlich

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dünn und praktisch flach ist, damit sie bequem am Körper angebracht werden kann, wobei gefunden wurde, dass geeignete Abmessungen eine Dicke von etwa 0,6-1 mm und eine Länge von etwa 10-1J5 cm sind.

Die integrierte Wandleranordnung enthält im wesentlichen eine längliche aus Schichten zusammengesetzte Einheit 12 mit Vorrichtungen zur Aufzeichnung elektrischer Grossen von wenigstens 2 oder mehr physiologischen Parametern eines Patienten, an den die Einheit als Ganzes angelegt ist. Mit einem Ende · der lameilierten Einheit 12 ist eine Anzahl zu einem geeigneten abgeschirmten Kabel Ij5 zusammengefasster Leitungsdrähte verbunden. Eine bei Hitze schrumpfende Umhüllung 14 oder ein anderes geeignetes Material bedeckt den Ansehlussbereich zwischen Kabel 15 und der lameilierten- Einheit 12.

Konstruktion und Anordnung der aus Schichten bestehenden Einheit 12 ist im einzelnen in Figur 2 gezeigt, in der 3 Teile 15, 16 und 17 dargestellt sind, die in einer Sandwich-Anordnung miteinander verbunden werden. Das Einzelteil 15» das etwa als untere Abdeckung bezeichnet werden kann,ist aus einem flexiblen Material wie z.B. Mylar^ Polyvinyl, Kaptön, Polyamid oder einem ähnlichen geeigneten Kunststoff oder Gummimaterial hergestellt und hat eine Dicke von etwa 0,4 mm. In Abständen entlang der Längsachse der unteren Abdeckung 15 befinden sich drei runde Oeffnungen 18, 19 und 21. Ein Ende 22 des Teiles

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15 hat eine griffartige Verlängerung zur festen Verbindung mit dem Kabel 13 und weist Einkerbungen 23 auf, in die die bei Hitze schrumpfende Abdeckung 14 eingreift, um das Kabel 13 fester mit der Einheit 12 zu verbinden.

Oberhalb der flexiblen unteren Abdeckung 15 befindet sich eine flexible gedruckte Schaltungsplatte 16 aus einem ähnlichen Material wie das Element 15; sie besitzt an ihrer Unterseite drei Elektroden 24, 25 und 26, die so angeordnet sind, dass sie über den Oeffnungen 18, 19 und 20 zu liegen kommen. Die Elektroden 24, 25 und 26 können aus einer mit Silberchlorid plattierten Kupferschicht bestehen. Mit diesen Elektroden sind durchplattierte Bohrungen 27* 28, 29 verbunden, die die Verbindung zur Oberseite der Schaltung 16 herstellen. Auf der Seite der Schaltung, an der das Kabel angeschlossen wird, befinden sich Anschlussflächen aus Kupfer 31, 32, 33, die durch .aufgewalzte Kupferbähnen 34, 35 und 36 mit den durchplattierten Bohrungen 27, 28 und 29 verbunden sind. Ausserdem befindet sich auf der Unterseite der Schaltung 16 ein Thermistor 37* der mit' Hilfe einer durchplattierten Bohrung 38 mit der Oberseite der Schaltung l6 und über eine aufgewalzte Kupferbahn 39 mit der Anschlussfläche 41 verbunden ist.

Oberhalb der flexiblen Schaltungsplatte 16 befindet sich ein drittes flexibles, längliches Element I7 aus einem ähnlichen Material wie die Grundplatte 15» sie dient im wesentlichen als Träger für ein dehnungsempfindliches Widerstandselement

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42, das auf ihrer oberen Oberfläche angebracht ist. Das dehnungsempfindliche Element, das allgemein als Dehnungsmesser bezeichnet wird dient zur Erfassung der Dehnung einer Körperoberfläche, an der die Wandlereinheit 11 angebracht ist. Der schmale bandförmige Leiter, der das dehnungsempfindliche Widerstandselement bildet, ist der Länge nach mehrfach gewunden und seine beiden Anschlussleitungen 43 und 44 sind über ein zungenförmiges'Ehdteil 45 des Elements 17 mit den Anschlussflächen 32 und 46 der gedruckten Schaltungsplatte 16 verbunden. Die Zunge 45 dient dazu, das dehnungsempfindliche Widerstandselement 42 von den Kupferbahnen 35 und 39 zu isolieren. Die drei länglichen Schichten 15, 16 und 17 haben die gleiche Form und werden durch Anwendung von Druck und Hitze miteinander zu einer einzigen Einheit 12 verbunden. Obwohl vorstehend anhand der Zeichnung eine aus Schichten zusammengesetzte Anordnung beschrieben ist, ist die Erfindung so zu verstehen, dass auch ein einziges flexibles, gedrucktes Schaltungselement verwendet werden kann, auf dem genügend Platz für die gedruckte Schaltung und für die bequeme Montage der verschiedenen Messwertaufnehmer einschliesslich des dehnungsempflindlionen Widerstandes vorgesehen ist. Eine geeignete Deckschicht erhält man durch die Anwendung einer aufgesprühten Viny!beschichtung auf der Oberseite des Elements 17, wodurch eine Schutzschicht für das dehnungsempfindliche Widerstandselement 42 gebildet wird. ·

Eine typische elektrische Verschaltung der WandleranschlUsse mit dem Eingang eines Gerätes mit Hilfe eines Kabels

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13 zur Messung der interessierenden physiologischen Parameter ist in Figur 3 gezeigt, in der die Anschlussflächen 31* 32, 33, 4l und 46 schematisch in dem Wandler 12 angedeutet sind. Die Anschlussflächen 31 und 33 sind willkürlich als obererbzw. unterer EKG-Eingang gewählt/und sind über Leitungen mit dem EKG-Verstärker 47 verbunden. Die Anschlussfläche 32 ist willkürlich als Erde gewählt und führt als dritter Eingang über eine Leitung zum EKG-Verstärker 4-7. Demnach sind also die in Figur 2 gezeigten Elektroden 24, 26 und 25 als obere und untere EKG-Elektrode und als Nullelektrode verwendet.

Die mit dem Thermistor 37 verbundene Anschlussfläche 41 ist an den Verstärker 48 angeschlossen, der eine zweite, mit der Anschlussfläche 32 verbundene Eingangsleitung besitzt ; eine Stromquelle 49 liegt zwischen den beiden Eingangsleitungen und liefert den für den Verstärker 48 notwendigen Arbeitsstrom, um eine Anzeige von kleinen Abweichungen der Körpertemperatur anzuzeigen, wenn die Einheit 11 in Funktion ist.

Die mit den Anschlussleitungen 44 und 43 des Dehnungsmessers 42 verbundenen Anschlussflächen 46 und 32 sind an die beiden Pole einer Stromquelle 51 und an die Eingänge eines Verstärkers 52 angeschlossen; der .Ausgangswert des Verstärkers 52 ist ein für die Atemtätigkeit des Körpers,mit dem die Wandleranordnung 11 verbunden ist, repräsentatives Signal.

Um die Wandleranordiiung gemäss der Erfindung beispiels-009851/1189

weise bei einem Neugeborenen zu verwenden, wird sie mit einem Klebeband auf der Bauchseite in einem Bereich, in dem eine maximale Dehnung des Dehnungsmessers als Funktion der Atmung auftrifft, befestigt. Die Wandleranordnung wird so befestigt, dass die Elektroden 24,25 und 26 durch die Öffnungen 18, 19 und 21. eine Körperfläche berühren.

Zur Erzielung einer guten elektrischen und mechanischen Kopplung der Elektroden 24, 25 und 26 mit der Körperoberfläche m^ wird eine Elektrodenpaste als Zwischenschicht verwendet, wobei die Öffnungen 18, 19 und 21 eine für die Optimierung der elektrischen Signalübertragung ausreichende Menge der Elektrodenpaste aufnehmen können. Die Wändleranordnung 11 ist über Kabel 13 mit einer Überwachungsanlage verbunden, in der die von der Wandleranordnung abgeleiteten elektrischen Signale in eine Information übersetzt werden, die zur Auslösung eines Alarms, zur optischen 'Darstellung öder für einen anderen Zweck geeignet ist.

™ Wie bereits erwähnt ist die dargestellte Ausführung nur eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung und diese nicht darauf beschränkt; vielmehr sind noch mancherlei Änderungen und andere Ausführungen möglich.-

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Claims

Patentansprüche

il. !integrierte Wandleranordnung zum Anlegen an eine Körperoberfläche für die Erfassung einer oder mehrerer physiologischer Punktionen gekennzeichnet durch eine flexible, gedruckte Schaltungsplatte und wenigstens zwei mit dieser flexiblen,gedruckten Schalungsplatte mechanisch und elektrisch verbundene Wandler zur Erzeugung von elektrischen Ausgangssignalen, die für die von den Wandlern erfassten physiologischen Punktionen repräsentativ sind.

2. Integrierte Wandleranordnung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible gedruckte Schaltungen platte an einem Ende elektrische Anschlussvorrichtungen zur Verbindung mit einem einzigen Ausgangskabel besitzt.

3· Integrierte Wandleranordnung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Wandler an den Anschlussvorrichtungen mit einer gemeinsamen Erdung verbunden sind.

_t4. Integrierte Wandleranordnung zum Anlegen an eine Körperoberfläche für die Erfassung physiologischer Parameter, gekennzeichnet durch eine flexible gedruckte Schaltungsplatte ) und mit dieser flexiblen,gedruckten Schaltungsplatte mechanisch und elektrisch verbundene Messwertaufnehmer, die Ausgangssignale

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abgeben, welche wenigstens für die physiologischen Parameter der Atemtätigkeit und der Herztätigkeit repräsentativ sind.

5· Integrierte Wandleranordnung gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertaufnehmer ein dehnungsempfindliches Widerstandselement zur Erfassung der Atemtätigkeit und mehrere Elektroden zur Erfassung der Herztätigkeit'enthalten,

6. Integrierte Wandleranordnung gemäss Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, dass eine dieser Elektroden als Null-Elektrode dient und zugleich mit dem "dehnungsempfindlichen Widerstandselement als Nullreferenz verbunden ist.

7· Integrierte Wandleranordnung gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertaufnehmer ausserdem einen Thermistor zur Erfassung der Körperoberflächentemperatur enthalten.

8. Integrierte Wandleranordnung gemäss Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein einziges elektrisch mit der flexiblen gedruckten Schaltungsplatte verbundenes Ausgangskabel zur Uebertragung der elektrischen Ausgangssignale zu einem Ueberwachungsgerät.

9. Integrierte Wandleranordnung gemäss Anspruch 6, gekennzeichnet durch Aussparungen für die,Kontaktfläche der

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Elektroden und für die Aufnahme von Elektrodenpaste, wenn die integrierte Wandleranordnung auf einer Körperoberfläche angebracht ist.

10. Integrierte Waridleranordnung gemäss Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die flexible gedruckte Schaltungsplatte elektrische·Anschlussvorrichtungen enthält, die sich
zur Verbindung mit dem Ausgangskabel an einem Ende der Platte befinden.

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