DE2302459A1

DE2302459A1 - Aeusserlich angebrachte physiologische fuehlsonde

Info

Publication number: DE2302459A1
Application number: DE2302459A
Authority: DE
Inventors: Gerald Osborne Becker
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: American Optical Corp
Priority date: 1972-04-27
Filing date: 1973-01-16
Publication date: 1973-11-15
Also published as: JPS4942182A; IL41191A0; NL7302750A; CH548195A; US3810459A; GB1406333A; FR2182247A1

Description

PATENTANWALT D-1 BERLIN 33 10.1.1973 MANFREDMIEHE FALKENR₁Ed 4

Telefon: (0311) 760*50 Diplom-Chemiker Td*»r»mmt: PATOCHEM BERLIN

AO-2281 US/02/1146

AMERICAN OPTICAL CORPORATION Southbridge, Mass. 01550, USA

Äußerlich angebrachte physiologische Fühlsonde

Es wird eine äußerlich angebrachte physiologische Fühlsonde geschaffen, bei der ein auf in vivo physiologische Signale ansprechender Wandler an einer geeineten Stelle an dem Körper angeordnet wird. Der Wandler befindet sich in einem Gehäuse, um gegebenenfalls eine Anordnung des Wandlers benachbart zu oder in Berührung mit der Haut zu ermöglichen. Ein Markierungsteil oder Element ist gleitbar an dem Wandlergehäuse angeordnet und wird federnd in eine Lage körperfern bezüglich des Wandlers gedrückt. Das Markierungsteil wirkt als ein Handgriff und kann in Berührung mit dem Körper bei Beaufschlagen einer bestimmten vorherbestimmten Kraft gebracht werden. Das Markierungsteil gibt einen Hinweis an dem Körper bezüglich der Lage der Sonde sowie dessen Ausrichtung, so daß die Lageanordnung an genau der gleichen Stelle zu einem bestimmten Zeitpunkt vorgenommen werden kann.

Die Erfindung findet Anwendung und ist insbesondere geeignet für die Verwendung mit außerhalb des Körpers angeordneten physiologischen Wandlern, bei denen die genaue Lageanordnung und Lageeinstellung an dem Körper wichtig ist.

Das Erhalten physiologischer Signale vermittels äußerlich angeordneter Wandler oder Fühler ist für die Diagnose pathologischer Zustände, insbesondere zu Beginn des Auftretens derselben,

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ein wichtiges Werkzeug geworden. Bezüglich des kardiovaskulären Systems,jedoch keineswegs auf derartige Körpersignale beschränkt, findet das Erhalten von Informationen vermittels der auf dem Körper äußerlich angeordneter Fühler ein sich weiter verbreitendes Anwendungsgebiet. Diese Information ermöglicht es dem Arzt physiologische Reaktionen des Patienten während unterschiedlicher Bedingungen und Umweltszustände zu bestimmen und dieselben zu verfolgen.

Wenn die Information verläßlich und für eine vergleichende Analyse über längere Zeitspannen hin sein soll, ist es wesentlich, daß die Umweltszustände sowie die künstlich erzeugten Bedingungen bekannt sind. Nimmt man das Beispiel des Anwendens von Ultraschallwandlern zum Messen der Blutflußparameter und Blutgefäß-Abmessungen und Bewegungen wird jede merkliche Veränderung des Wandlers bezüglich des Blutgefäßes zu einer offensichtlichen Veränderung der hierdurch erhaltenen Information führen, wodurch die Zahlenwerte bezüglich ihres Wertes und ihrer Aussage fraglich werden. Dies trifft nicht nur auf eine kurzzeitige überprüfung zu, wie dies normalerweise in den Konsultationsräumen des Arztes oder im Laboratorium zur Durchführung kommt, sondern gilt ebenfalls für die Ausführung einer langzeitigen überprüfung des physiologischen Ansprechens des Patienten gegenüber unterschiedlichen Bedingungen.

Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, eine äußerlich angebrachte physiologische Fühlsonde zu schaffen, die die vorgenannten Probleme ausräumt.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine verbesserte physiologische Fühlsonde zu schaffen.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine physiologische Fühlsonde zu schaffen, die in der Lage ist wiederholt in einwandfrei reproduzierbarer Weise an dem Körper des- Patienten angeordnet und ausgerichtet zu werden.

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Erfindungsgemäß wird eine äußerlich angebrachte physiologische Fühlsonde mit einem Wandler geschaffen, die auf in vivo physiologische Signale anspricht, sobald eine richtige Lageanordnung an dem Körper des Patienten vorliegt. Das Wandlerelernent ist an dem Körper-nahen Ende eines Gehäuses angeordnet, so daß der Wandler entweder in eine physiklaische Berührung mit dem Körper des Patienten oder eng benachbart zu der Haut angeordnet werden kann. Ein Markierungsteil steht gleitbar im Eingriff mit dem Gehäuse, und ein federndes Teil drückt das Markierungsteil in Richtung auf das körperferne Ende des Gehäuses und weg von dem Wandlerelement. Das Markierungselement wirdin Berührung mit dem Körper gebracht, um bei Beaufschlagen einer vorherbestimmten Kraft auf das Markierungsteil, wodurch eine relativeBewegung zwischen demselben und dem Gehäuse bedingt wird, auf dem Körper ein die Stelle kennzeichnendes Merkmal aufzudrücken.

Bei der Durchführung von Untersuchungen kardiovaskulärer Art erhält der Arzt ausgehend von den verschiedenen Blutgefäßen in dem Körper Signale und somit Informationen, die sich auf den zuständigen Patienten beziehen. Wenn wiederholte Tests unter unterschiedlichen Bedingungen oder Umweltseinflüssen erforderlich sind, muß der Wandler in jedem Falle an praktisch der gleichen Stelle angeordnet werden. Eine nicht richtige Anordnung führt dazu, daß die Ablesemuster des Wandlers bezüglich des zu untersuchenden Blutgefäßes nicht übereinstimmen, so daß die entsprechenden Ergebnisse anhand der erhaltenen Zahlenwerte mehrdeutig und mit Fehlerquellen behaftet sind. Dies wird nun erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß eine genaue erneute örtliche Anordnung der Wandler bezüglich der Blutgefäße dadurch erreicht wird, daß auf dem Körper die genannten kennzeichnenden Merkmale angeordnet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dar gestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Sonde;

Fig. 2 einen Seitenaufriß des körpernahen Endes der Sonde und

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- 4 erläutert den physiologischen Wandler;

Fig. 3 eine weggebrochene Querschnittsansicht in schematischer Darstellung eines Markierungselementes in Berührung mit dem Körper eines Patienten.

Die Figur 1 zeigt eine äußerlich am Körper anzubringende Fühlsonde für diagnostische Zwecke. Es ist ein Wandlerelement 12 das mit Ultraschall arbeitet, an dem körpernahen Ende 21 eines Gehäuses 11 für eine Anordnung an dem Patientenkörper oder benachbart zu der Haut des Patienten vorgesehen.

Das körpernahme Ende 31 des Gehäuses 11 stellt im wesentlichen ein zylinderförmiges Becherteil dar. Der Hohlraum dieses Teils ist so dimensioniert, daß dort das Wandlerelement 12 eingeführt werden kann und sich eine ausreichende mechanische Abstützung und akustische Abstimmung hierfür ergibt. Das Wandlerelement 12 ist mit einem Winkel gegenüber der Achse des Gehäuses 11 gezeigt, und dieser Winkel kann in Abhängigkeit von der Art des in Anwendung kommenden Wandlerelementes sowie dem vorgesehenen Anwendungsgebiet abgeändert werden. Normalerweise ist das Wandlerelement 12 an einer aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyamid, gefertigten Buchse vor dem Einführen desselben in den Hohlraum des Gehäuses 11 angeordnet, kann jedoch hierin in jeder geeigneten Weise angeordnet werden. Das Gehäuse 11 weist weiterhin ein Schaftelement 32 auf, das senkrecht an dem Becherteil 31 angeordnet ist. Es handelt sich im wesentlichen um ein dünnwandiges Rohr, das in ein komplimentäres Loch in der hinteren Wand des Becherteils 1 eingedrückt ist. Das Gehäuse 11 ist aus Aluminium gefertigt, jedoch kann auch jedes andere geeignete Material zur Anwendung kommen. Der durch den hohlen Schaft gebildete Kanal und das komplimentäre Loch in der hinteren Wand des Becherteils ermöglicht den Durchtritt elektrischer Leiter 20 ausgehend von der außen anegeordneten entsprechenden Vorrichtung zu dem Wandler 12 zwecks Verbindung und übertragen der Signale.

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Das Markierungsteil 1Φ stellt eine äußere Umkleidung bezüglich des Gehäuses 11 dar. Dessen innere Geometrie ist so konfiguriert, daß dieselbe zu einem komplimentären gleitenden Eingriff mit dem Schaft 32 und dem Becherteil 31 des Gehäuses 11 führt. Die äußere Form und Abmessungen des Markierungsteils IO stimmen im wesentlichen mit der Geometrie des Gehäuses 11 überein. Das Schaftteil 34 erstreckt sich jedoch über das Ende des Gehäuseschaftes 32 und hat somit die Funktion eines Handgriffs bzw. dient als Fingergriffteil. Die innere Bohrung des Handteils 34 besitzt einen größeren Durchmesser als diejenige des Schaftes 32 und wird mit dem Schaft 32 durch ein Hülsenteil 13 in Berührung gehalten, das an dem Schaft 32 angeordnet ist.

Die Hülse 13 wirkt als eine Gleitbuchse zwischen dem Schaft 32 und den inneren Oberflächen des Handgriffteils 34. Da sich die Hülse 13 nicht in der gleichen Länge wie das Handgriffteil 34 erstreckt, wird eine ringförmiger Hohlraum zwischen dem körperfernen Ende des Handgriffs 34 und dem oberen Teil der Schulter oder der Hülse 13 gebildet. In diesen Hohlraum wird eine Spirale oder Schraubenfeder 14 eingeführt und gehalten zwischen der durch die Hülse 13 gebildeten Schulter und einer oberen Schulter 35 an dem inneren körperfernen Ende des Handgriffteils 34. Bei Einführen des Gehäuses 11 einschließlich der Hülse 13 in das Markierungsteil 10 wird somit die Schraubenfeder 14 zwischen denselben gehalten und drückt das Markierungsteil 10 in Richtung weg von dem Körper-nahen Ende des den Wandler 12 enthaltenden Gehäuses 11. Um ein Lösen des Gehäuses 11 von dem Markierungsteil 10 zu verhindern, wird ein sich radial erstreckendes Anschlagelement in Form einer Einste11schsaube 15 in die äußere Wand des Becherteils 31 eingeführt. Ein komplimentärer Schlitz oder Ausnehmung 18 ist in die äußere Wand des Bechers 33 des Markeriungsteils 10 eingeschnitten, und das Anschlagen der Einstellschraube 15 an der inneren Oberfläche der Ausnehmung 18 verhindert ein vollständiges Lösen des Gehäuses 11 von dem Markierungsteil 10 und begrenzt die relative Bewegung dieser Elemente auf eine vorherbestimmte Strecke.

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Die Schraubenfeder 14 drückt normalerweise das Markierungstell weg von dem Gehäuse 11 und hält die Einstellschraube 15 in einem anstoßenden Verhältnis bezüglich der inneren Oberfläche des Kanals oder der Ausnehmung 18. Bei Vorliegen des körpernahen Endes des Becherteils 31 oder des Elementes 12 in Berührung mit dem Körper führt das Beaufschlagen einer Kraft, die ausreicht, um die durch die Feder 14 gebildete Kraft zu überwinden, dazu, daß sich eine relative Bewegung nach vorne des Markierungsteils 10 bezüglich des Gehäuses 11 ergibt. Diese nach vorne gerichtete Bewegung wird durch die Berührung der Markierungselemente 16 und 17 begrenzt, die sich an dem Endteil des Markierungsbechers 33 an dem Körper des Patienten befinden. Weiterhin ist die äußerste Bewegung des Markierungselementes 11 begrenzt durch den Eingriff der komplimentären Oberflächen, die an der oberen Fläche des Becherteils 31 und an der unteren inneren Oberfläche des Becherteils 33 ausgebildet sind. Somit ist die gesamte mögliche Bewegung auf eine Strecke begrenzt, die durch den Raum 19 bestimmt wird.

Die Markierungselemente 16 und 17 sind typisch für diejenigen, die um den Umfang des Endes des Becherteils 33 angeordnet werden können, und bei der hier gezeigten speziellen Ausführungsform finden insgesamt drei Markierungselemente Anwendung. Die Figur 2 zeigt die relative Anordnung dieser Elemente 16, 17 und 18 um das ringförmigeEnde des Becherteils 33. Das Wandlerelement 12 ist hier so gezeigt, daß dasselbe sechs (6) sendende und empfangende Elemente aufweist, in typischer Weise das Element 36. Die Anordnung der sechs Markierungselemente in der hier gezeigten Weise ermöglicht offensichtlich ein genaues Ausrichten des Wandlerelementes 36 bezüglich des Körpers. Um diesen Vorteil voll zu verstehen, muß man berücksichtigen, daß bei einer Sonde der hier gezeigten Art für den transkutanen Blutfluß peizoelektrcbsche Kristalle angewandt werden, die die Eltraschallschwingungen aussenden und empfangen. Die Sendekristalle senden Schwingungen mit einer Frequenz von 1 bis 20 MHz

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aus, und diese Energie wird durch die Wände der untersuchten Blutgefäße und der darin fließenden Blutzellen gestreut zurückgeworfen. Die Geschwindigkeiten der Zellen finden sich in der verschobenen Doppler-Frequenz der gestreut reflektierten Energie und die Frequenzverschiebungen werden angewandt, um eine Information bezüglich des Blutflusses sowie Zahlenwerte von Bedeutung bezüglich der Arterien, Venen oder Gefäße zu erhalten. Jede relative Bewegung zwischen dem Wandler oder der Verschiebung des Wandlers bezüglich des Blutgefäßes führt zu der Ausbildung von zusätzlichen ungewünschten Faktoren in der Information und somit einer Verzerrung. Das Ausrichtungsproblem wird einfach.durch den Arzt oder dessen Hilfspersonal dadurch überwunden, daß auf das Handgriffsteil 34 eine ausreichende Kraft beaufschlagt wird unter Bewegen desselben über die vorherbestimmte Strecke 19. Die Markierungselemente 16, und 18 stehen dann an dem körpernahen Ende des Teils des Gehäuses 11 vor und liegen in Berührung mit dem Körperode* Haut des Patienten vor, wodurch hierauf die kennzeichnenden Merkmale aufgedrückt warden.

Die Figur 3 zeigt die Berührung eines typischen Elementes 16 mit der Haut 37 des Patienten. Das Markierungselement 16 stellt ein röhrenförmiges Teil dar, dessen Wände sich in die Haut eindrücken und zusammen mit dem durch die mittlere öffnung bedingten Relief eine Grübchenmarkierung bilden. Die Grübchenmarkierung verbleibt sodann ausreichend lange auf dem Körper, um ein Entfernen und späterhin erneutes Anordnen der Wandlersonde an genau der gleichen Stelle zu ermöglichen. In denjenigen Fällen, wo kurze Zeitspannen zwischen dem Entfernen und erneuten Anordnen der Sonde vorliegen, ist nicht mehr als eine einfache geringfügige Grübchenmarkierung für das erneute Ausrichten erforderlich. Dort wo es sich jedoch um längere Zeitspannen vor dem erneuten Anwenden der Sonde handelt, können bleibende oder über einen längeren Zeitraum hin bleibende Kennzeichen oder Markierungen erforderlich sein. In dieser Hinsicht ergeben sich keinerlei Schwierigkeiten entsprechende Vorrichtungen anzuwenden, durch die ein Farb-

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std>ff oder anderes geeignetes Markierungsmaterial durch die Elemente 16, 17 und 18 oder ähnliche Markierungselemente auf dem Körper angeordnet werden können. Eine einfache Möglichkeit würde das Anwenden eines Stempelkissens zusammen mit der Sonde sein, wobei die Elemente 16, 17 und 18 mit dem Stempelkissen vor dem Aufbringen auf den Körper des Patienten in Berührung gebracht werden.

Erfindungsgemäß wird eine einfache Vorrichtung mit großer Zweckmäßigkeit für den Arzt oder medizinisch-technischen Assistenten geschaffen für das Ausführen entsprechend diagnostischer Untersuchungen. Erfindungsgemäß wird es möglich, äußerlich angewandte Fühlwandler in bestimmter wiederholbarer Weise anzuordnen und auszurichten, wobei die aufgrund der entsprechenden Untersuchungen erhaltenen Informationen von immer größerer Wichtigkeit sind, um den Gesundheitszustand von Patienten festzustellen.

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Claims

Patentansprüche

Äußerlich angebrachte physiologische Fühlsonde, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) einen Wandler (12), der auf in vivo physiologische Signale bei einer entsprechenden Anordnung auf dem Körper eines Patienten anspricht;

b) ein Gehäuse (11), in dem der Wandler (12) angeordnet ist;

c) ein Markierungsteil (10), das im gleitenden Eingriff mit dem Gehäuse (11) steht, um auf dem Körper Kennzeichen oder Markierungen für die richtige Anordnung und Ausrichtung der Sonde auszubilden und

d) ein federndes Teil 714), das das Markierungsteil (10) körperfern zu dem Wandler (12) drückt, so daß das Markierungsteil lediglich in Berührung mit dem Körper dann steht, wenn eine vorherbestimmte Kraft auf das Markierungsteil beaufschlagt wird.
2. Fühlsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) einen Teil aufweist, der einen Hohlraum (19) besitzt, in dem der Wandler (12) angeordnet ist, ein zial ausgerichtetes Schaftteil (32) sich senkrecht von dem Hohlraumteil (19) aus erstreckt, das Markierungsteil (10) gleitbar wenigstens entweder mitdöm Schaftteil (32) und dem Hohlraumteil (19) in Eingriff steht, sowie eine Schraubenfeder (14) das Markierungsteil (10) körperfern bezüglich des Wandlers (12) drückt.
3. Fühlsondenach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Markierungsteil (10) eine komplimentäre äußere Umkleidung aufweist, die im gleitenden Eingriff mit dem Gehäuse (11) steht und ein Handgriffsteil (34) mit einer inneren Bohrung besitzt, in die der Schaft (32) eingeführt wird, sowie die Schraubenfeder (14) zwischen einer Schulter an dem Sbhaft (34) und einer gegenüberliegenden Schulter eingeschlossen vorliegt, die sich an dem körperfernen Ende des Handgriffsteils (34) befindet.

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4. Fühlsonde nach Anspruch 3, dadurch gekennze i c h net, daß das körpernahe Ende des Markierungsteils (10)

besitzt, um

Kennzeichen oder Markierungen auf den Körper einzudrücken, die Markierungselemente sich lediglich axial über das Wandlergehäuse (11) dann hinaus erstrecken, wenn die vorherbestimmte Kraft auf das Markierungsteil beaufschlagt wird, wodurch dasselbe über eine bestimmte Strecke bewegt wird.
5. Fühlsonde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Markierungsteil (10) und das Gehäuse (11) praktisch zylinderförmig sind, das Handgriffsteil (34) einen kleineren Durchmesser als das körpernahe Ende besitzt, das Schaftteil eine röhrenförmige Hülse angeordnet zwischen dem Schaft und der inneren Oberfläche des Handgriffsteils (34) besitzt, aas Külsenteil die Schaftschulter bildet für das Einschließen der Schraubenfeder (14).
6. Fühlsonde nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlraumteil (19) einen begrenzenden Anschlag aufweist, der sich radial von hier aus erstreckt, das Markierungsteil (10) einen Schlitz darin eingeschnitten aufweist, in den sich der begrenzende Anschlag erstreckt, der begrenzende Anschlag mit einer inneren Oberfläche des Schlitzes in Eingriff steht, wodurch die relative Bewegung des Markierungsteils körperfern von dem Wandler (12) begrenzt wird.
7. Fühlsonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsstrecke zwischen einer oberen Oberfläche des Hohlraumteils (19) und einer gegenüberliegenden inneren Oberfläche des Markierungsteils (10) aufrechterhalten* wird, diese Strecke die mögliche relative Bewegung des Markierungsteils in Richtung auf den Wandler (12) vor dem Eingriff zwischen diesen Oberflähen bestimmt, wodurch die Erstreckung der Markierungselemente (16,17,18) über dieses körperferne Ende des Wandlergehäuses (11) begrenzt wird.

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8. Fühlsonde nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (22) ein Ultraschallwandler ist, der Schaft (32) ein hohles röhrenförmiges Teil ist, das Hohlraumteil (19) eine durchgehende öffnung aufweist, in die der Schaft eingeführt wird, sowie elektrische Leiter für die übertragung der elektrischen Signale sich durch das Handgriffteil (34), den rhöhrenförmigen Schaft (32) und die Hohlraumöffnung für eine Verbindung mit dem Wandler (12) erstrecken.
9. Fühlsonde nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungselemente kleine röhrenförmige Teile sind, die zu einem Eindrücken im Sinne von Grübchen an dem Körper des Patienten führen und um den Umfang herum bezüglich der ringförmigen Stirnoberfläche des Markierungsteils (10) dergestalt angeordnet sind, daß Kennzeichen oder Markierungen ausgebildet werden, die ein erneutes genaues Anordnen und Ausrichten des Wandlers (12) bezüglich des Körpers ermöglichen.
10. Fühlsonde nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungselemente (16,17,18) eine Anordnung ζar Abgabe von Druckfarbe aufweisen zwecks Ausbilden der Kennzeichen oder Markierungen an dem Körper.

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