NO843334L - Innretning for overfoering av elektrisk energi til og fra levende vev - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en innretning for anvendelse av elektriske stimuli på levende vev, og særlig en innretning for anvendelse av elektriske stimuli for diagnostiske formål. Oppfinnelsen angår dessuten en innretning for overføring av elektrisk energi fra levende vev til måle-, fremvisnings- og registreringsutstyr som benyttes i operasjonsstuer eller på legekontorer.

Ved noen medisinske metoder er det nyttig eller ønskelig å anvende elektrisk energi på vev i kroppen. For eksempel i forbindelse med den samtidig innleverte, norske patentsøknad nr. , med tittelen "Fremgangsmåte og innretning for stimulering av erektilt penisvev", kan en spesiell kandidats velegnethet for benyttelse av den der viste innretning bestemmes ved palpering av prostata, og tilførsel av elektrisk energi til denne kjertel for å simulere innretnin-gens virkning. Likeledes kan beliggenhetene av kritiske områder eller steder på prostata bestemmes ved å tilføre elektrisk energi til prostata fra en generator via innretningen til det levende vev. De områder eller steder hvor en ønsket reaksjon, i det aktuelle tilfelle begynnende ereksjon, sti-muleres, kan således bestemmes. I forbindelse med den oven-nevnte søknad er videre topisk tilførsel av elektrisk energi til analområdet ønskelig for å bevirke kontraksjon av rectura-muskulaturen som et hjelpemiddel til å tilpasse en anordning nøyaktig til den rectale kavitet.

Det er derfor et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en innretning for tilførsel av elektriske stimuli til levende vev for diagnoseformål.

Andre diagnostiske metoder innebærer overføring av elektrisk energi fra vev til registreringsinnretninger. Ved kardiologi, for eksempel, innebærer visse diagnostiske tek-nikker mottagelse av lave spenninger som frembringes av hjer-tet, og overføring av disse spenninger til registrerings-eller fremvisningsinnretninger, slik som ved hjertekartlegning.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en innretning som er billig å fremstille, lettvint å bruke,

og som er av en sådan beskaffenhet at den kan kastes etter bruk.

Andre formål vil fremgå av det etterfølgende.

De foran nevnte og andre formål realiseres i en for tiden foretrukket utførelse av innretningen ved at det på en hanske av naturlig eller syntétisk gummi eller gummiliknende, elastomert materiale, monteres én eller flere elektroder for tilførsel av energi til vevene eller for mottagelse av energi fra disse. På hansken er det også montert elektriske ledere som forbinder elektrodene med et elektrisk koplingsstykke som tjener til å kople innretningen til en kilde for elektrisk energi eller forsterknings- eller fremvisningsinnretninger. Kilden for elektrisk energi kan være en signalgenererende krets, eller ganske enkelt en kilde for elektrisk spenning, slik anvendelsen kan kreve. Elektrodene og de tilhørende ledere kan i den for tiden foretrukne utførelse av innretningen anbringes eller påføres på hansken ved hjelp av galvanisk utfelling eller andre midler, for ikke å hemme hanskens nor-male fleksibilitet eller gjøre hansken mindre effektiv for normal håndtering enn konvensjonelle hansker som ikke er ut-styrt med elektroder og ledere.

På tegningene er vist utførelser av oppfinnelsen som for tiden er foretrukket (og som viser den beste måte som er overveid for å bringe oppfinnelsen til utførelse), men man må være klar over at oppfinnelsen ikke er begrenset til de nøyaktige arrangementer og instrumenter som er vist.

På tegningene viser fig. 1 et grunnriss av håndflate-siden av en hanske som omfatter prinsippene for den foreliggende oppfinnelse, fig. 2 viser et tverrsnittsriss etter lin-jen 2 - 2 på fig. 1, fig. 3 viser et kretsskjema som illustrerer et eksempel på elektroniske kretsanordninger som kan benyttes til å generere et signal for benyttelse sammen med oppfinnelsen, fig. 4 viser et ufullstendig sideriss som illustrerer en side ved oppfinnelsen, fig. 5 viser et ufullstendig sideriss som illustrerer en alternativ utførelse av oppfinnelsen, og fig. 6 viser et riss som skjematisk illustrerer en anvendelse av oppfinnelsen ved hvilken elektrisk energi mot-tas fra vevet og fremvises på en fremvisningsanordning.

Idet det nå henvises til tegningene, hvor like henvisningstall betegner like deler, er det på fig. 1 vist en innretning som er generelt betegnet med henvisningstallet 10.

Innretningen 10 omfatter en hanske 12 av naturlig eller syntetisk gummi eller et gummiliknende, elastomert . materiale. Bortsett fra de spesielle særtrekk som skal be-skrives i det følgende, kan hansken 12 være en konvensjonell operasjonshanske av den velkjente og lett tilgjengelige type. Sådanne hansker er "tynne" i den betydning at de er konstruert slik at de tillater en følsom "følelse" gjennom sitt materiale, og meget fleksible slik at de ikke i vesentlig grad hemmer brukerens dyktighet eller fingernemhet. På hansken 12 er anbrakt et antall plane elektroder hvis form kan tilpasse seg til formen på en brukers finger. På fig. 1 er for eksempel en elektrode 14 anbrakt under den distale falanks av pekefingeren 16. En elektrode 18 er anbrakt tilnærmet under led-det mellom de midtre og proksimale falankser av pekefingeren 16. En tredje elektrode 20 er anbrakt nær enden av tommel-fingeren 22. En annen elektrode 24 er anbrakt under den distale falanks av langfingeren 26.

Idet det igjen henvises til fig. 1, vil det innses at de forskjellige elektroder er elektrisk forbundet med ledere, såsom de viste ledere 28, 30, 32 og 34. I den viste utførelse av innretningen 10 er lederen 28 forbundet med elektroden 14, lederen 30 er forbundet med elektroden 18, lederen 32 er forbundet med elektroden 20, og lederen 34 er forbundet med elektroden 24. Tallrike andre spesielle arrangementer vil være åpenbare for fagfolk på området.

Slik det fremgår av fig. 1, er lederne 28, 30, 32

og 34, slik som selve elektrodene, festet til hanskens 12

ytre overflate. Elektrodene 14, 18, 20 og 24 og de respektive ledere 28, 30, 32 og 34 kan hensiktsmessig være påført ved hjelp av kjente metoder for elektrisk eller kjemisk utfelling, eller de kan være avsatt på forhånd på et substrat, såsom Mylar, og deretter festet til hansken 12 ved hjelp av passende klebemidler. Materialet i elektrodene 14, 18, 20 og 24

og lederne 28, 30, 32 og 34 kan være platina eller et annet passende, ledende, nøytralt, ikke-polariserende materiale.

Etter anbringelse av lederne på hansken 12 kan et isolerende, overliggende lag (vist på fig. 4, men forøvrig utelatt), såsom den isolerende strimmel 46 som er vist på fig. 4, anbringes over lederne for å begrense elektrisk kontakt med subjektet eller gjenstanden til områdene for elektr_o_dene.

Idet det henvises til fig. 4, er den foretrukne beliggenhet for lederne 28, 30, 32 og 34, der hvor de passerer langs hanskens 12 fingrer, beliggende på eller nær det sideplan ("P") som passerer gjennom en midtakse av hanskens 12 finger. Med en sådan anbringelse er lederen 2 8 utsatt for et minimum av strekking i en aksial retning, og oppviser således maksimal varighet og minst mulig følsomhet for skade som følge av bøyning av hansken 12 oa fingeren.

Idet det på nytt henvises til fig. 1, forløper lederne 28, 30, 32 og 34 fra de respektive elektroder 14, 18, 20 og 24 til den ene halvdel av et koplingsstykke 38 av fler-pinnstype som er festet til hanskens 12 mansjett eller håndleddende 40. Koplingsstykket 38 omfatter typisk to snepp-eller friksjons-sammenkoplingsbare deler 42 og 44 som er for-synt med henholdsvis hann- og hunnelementer. Andre passende koplingsstykker kan benyttes. Elementene kan være koplet til elektrodene på en slik måte at utvalgte elektroder gjøres funksjonsdyktige eller virkende i en gitt situasjon. For eksempel for visse palperingsprosedyrer og -anvendelser, såsom dem som er angitt i den foran nevnte, paralleltløpende søknad, kan det være ønskelig å benytte elektroden 14 som en aktiv eller stimulerende elektrode, og elektrodene 20 og 24 som "retur"- eller jordingselektroder. I en sådan situasjon er det mulig å pålegge stimulerende spenning bare på de elementer av koplingsstykket 38 som er elektrisk forbundet med lederen 28, og å forbinde lederne 32 og 34, som er knyttet henholdsvis til elektrodene 20 og 24, med en retur- eller jordingsledning.

Idet det henvises til fig. 5, er det der vist en alternativ utførelse av innretningen 10, hvor elementer som svarer til de som er beskrevet tidligere, er betegnet med like, apostrofforsynte henvisningstall. I den utførelse av innretningen 10 som er vist på fig. 5, er det som elektrode 14' (som er representativ for de andre elektroder) benyttet en loddemetallfylt, tallerkenformet plate av platina eller et annet passende materiale som er festet til hansken 12' ved hjelp av et passende klebemiddel. Sådanne elektroder er stive, til forskjell fra de som er beskrevet foran. Elektroden 14', og andre elektroder (ikke vist på figuren) er elektrisk forbundet med en isolert ledningstråd 28' som er festet til hansken 12' og er forbundet med et koplingsstykke (ikke vist) av samme type som det foran omtalte koplingsstykke 38. Fig. 6 viser noe skjematisk den måte på hvilken den foreliggende oppfinnelse kan benyttes ved overføring av elektrisk energi fra levende vev til måle-, fremvisnings- og registreringsutstyr. På fig. 6 er den hanskemonterte elektrode 14 skjematisk vist som en inngang for et oscilloskop 48. På samme måte som elektroden 14 kan benyttes til å tilføre elektriske stimuli ved visse metoder, kan den således også benyttes som en mottaker for elektrisk energi fra visse vev. Fig. 3 viser et eksempel på en elektronisk kretsanordning ved hjelp av hvilken et stimulerende signal kan frembringes for diagnoseformål, selv om tallrike andre spesielle kilder for spennings- eller signalgeneratorer kan benyttes i forbindelse med innretningen 10. Den viste kretsanordning, som er betegnet generelt med henvisningstallet 50, omfatter en astabil multivibrator som er betegnet generelt med henvisningstallet 52, en monostabil multivibrator som er betegnet generelt med henvisningstallet 54, en NAND-port 56, et par invertere 5 8 og 6 0 og en emitterfølger 6 2 som tilveiebringer et stimulerende spenningsutgangssignal (ca. 20 volt).

En ikke vist kraftforsyning kan forsyne signalgene-ratorkretsen 50 med spenningsinnganger for logisk nivå (ca. 6 volt likespenning) og spenningsinnganger for stimulerende nivå (ca. 24 volt likespenning), idet logikknivå-spennings-inngangene tjener til å drive kretsen 50 og signalnivå-spenningsinngangene tilveiebringer det signal som skal til-føres fra utvalgte elektroder.

Den astabile multivibrator 52 og den monostabile multivibrator 54, som utgjør de førete og andre trinn i kretsanordningen 50, tilveiebringer pulser med logikknivåspenning og som har en ønsket pulsbredde og frekvens. I den viste kretsanordning 50 frembringer den astabile multivibrator 52 en rekke firkantpulser med en amplitude på ca. 6 volt og en frekvens på ca. 30 - 33 Hz, og den monostabile multivibrator 54 tjener til å forme pulsene til en for tiden foretrukket bredde på 500 us.

Hovedkomponentene i de viste, astabile og monostabile multivibratorer 52, 54 er kommersielt tilgjengelige, integrerte kretser. For eksempel kan den integrerte krets 64 på fig. 3, og de andre integrerte kretser som er merket "IC-1" og "IC-2", være integrerte kretser av typen CMOS nr. 4011 som er tilgjengelige fra tallrike fabrikanter, innbefat-tet blant andre RCA, Texas Instrument Corp., National Semiconductor og Solid State Scientific. Alle de andre kom-ponenter i den viste kretsanordning 50 er også kommersielt tilgjenglige artikler. NPN-transistoren 66 som benyttes i inverterkretsen 58, kan være av typen 2N 3 904. PNP-transistoren 68 i inverterkretsen 6 0 kan være av typen 2N 3 906. NPN-transistoren 70 i emitterfølgeren 62 kan også være av typen 2N 3 906.

Betjening av bryteren 72 tilkopler logikkspennings-tilførselen til den astabile multivibrator 52, den monostabile multivibrator 54 og andre deler av kretsanordningen 50.

En utgangspuls vil bli periodisk avgitt i løpet av den tid i hvilken kretsanordningen 50 drives på denne måte. Med andre ord muliggjøres utgangssignal ved lukning av bryteren 72, og hindres når bryteren 72 er åpen. Utgangssignalet fra den kretsanordning som er vist på fig. 3, kan tilføres til koplingsstykket 38, og via koplingsstykket 38 til elektrodene 14, 18, 20 og 24. Bryteren 72 setter hansken 12 i stand til å benyttes for palpering eller til å anbringes på annen måte med sikkerhet for at kretsanordningen 50 blokkeres eller sperres for å eliminere uønskede virkninger, såsom ubetimelig eller uønsket stimulering som påvirker uvedkommende vev. I kretsanordningen 50 er utgangssignalet lik null volt når utgangspulsen er blokkert. Når utgangssignalet er muliggjort, er det aktuelle utgangsnivå en funksjon av spenningen av den stimulerende spenningstilførsel. I én operativ utførelse tilveiebringer den stimulerende spenningstilførsel ca. 24 volt, og utgangssignalet ligger innenfor 0,5 volt av denne spenning og er i hovedsaken konstant i 500 us ved drift av en belastning på 330 ohm.

Den foreliggende oppfinnelse kan realiseres i andre spesielle former uten å avvike fra dennes ånd og vesentlige egenskaper, og det henvises følgelig til de etterfølgende krav i stedet for den foregående beskrivelse når det gjelder å angi oppfinnelsens ramme.

Claims (10)

1. Innretning omfattende en hanske av tynt, fleksibelt, elastomert materiale, karakterisert ved at en elektrodeanordning er koplet til hansken, at en koplingsstykke-anordning er koplet til hansken og er tilpasset til å tilkoples elektrisk til en elektrisk kretsanordning utenfor hansken, og at en elektrisk lederanordning er koplet til hansken og elektrisk forbinder elektrodeanordningen og koplingsstykkean-ordningen, idet minst én elektrode er anbrakt på en finger av hansken slik at hansken kan benyttes for palpering og finger-trykk kan utøves på den nevnte elektrode.

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at elektrodeanordningen omfatter et antall elektroder, idet minst én av elektrodene er anbrakt på hanskens pekefinger.

3. Innretning ifølge krav 2, karakterisert ved at minst én av elektrodene er anbrakt på hanskens tommelfinger.

4. Innretning ifølge krav 2, karakterisert ved at elektrodeanordningen er av platina eller et annet nøy-tralt, ikke-polariserende, ledende materiale.

5. Innretning ifølge krav 2, karakterisert ved at den ene av elektrodene er anbrakt henholdsvis på hanskens tommelfinger, pekefinger og langfinger.

6. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at et antall av de nevnte elektroder er anbrakt på hanskens pekefinger.

7. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at elektrodeanordningen og lederanordningen omfatter fleksible filmer av elektrisk ledende materiale som er festet til hanskens overflate.

8. Innretning ifølge krav 7, karakterisert ved at partier av lederanordningen strekker seg langs hanskens fingrer, idet partiene er anbrakt på fingrene på en slik måte at de ligger nær et midtplan som passerer sideveis gjennom fingrene, slik at strekking av lederne er minimalisert, og at en isolerende anordning ligger over lederne.

9. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at elektrodeanordningen omfatter et antall elektroder, idet minst én av elektrodene er anbrakt henholdsvis på hanskens tommelfinger og pekefinger.

10. Innretning ifølge krav 9, karakterisert ved at sn isolerende anordning ligger over lederanordningen.