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Dokumentenidentifikation DE102006025864A1 06.12.2007
Titel Mobiles Gerät zur Messung und Einleitung von elektrischen Potentialen
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Maeurer, Christian, 52066 Aachen, DE;
Knies, Sonja, 71229 Leonberg, DE;
Lammer, Marco, 70199 Stuttgart, DE;
Mueller, Thorsten, 71672 Marbach, DE
DE-Anmeldedatum 02.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006025864
Offenlegungstag 06.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.12.2007
IPC-Hauptklasse A61B 5/04(2006.01)A, F, I, 20060602, B, H, DE
IPC-Nebenklasse A61B 5/0402(2006.01)A, L, I, 20060602, B, H, DE   A61B 5/0476(2006.01)A, L, I, 20060602, B, H, DE   A61B 5/0408(2006.01)A, L, I, 20060602, B, H, DE   A61B 5/0488(2006.01)A, L, I, 20060602, B, H, DE   A61N 1/39(2006.01)A, L, I, 20060602, B, H, DE   H04M 1/21(2006.01)A, L, I, 20060602, B, H, DE   
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft ein mobiles Gerät, umfassend eine Einrichtung (10) zur Messung von elektrischen Potentialen bei einem Patienten und/oder eine Einrichtung (11) zur Einleitung von elektrischen Potentialen bei einem Menschen und wenigstens eine Elektrode (2, 3) mit wenigstens einem nadelartigen Fortsatz (4, 5, 6), um in eine oberste Hautschicht des Patienten einzudringen.

Beschreibung[de]
Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mobiles Gerät zur Messung und Einleitung von elektrischen Potentialen.

Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems treten beim Menschen in den letzten Jahren verstärkt auf. Hierbei kommt es häufig zu einem Herzinfarkt. Bei einem Herzinfarkt sind dabei die häufigsten Komplikationen mit meist tödlichem Ausgang eine Rhythmusstörung oder eine Herzinsuffizienz. Dabei kann es auch zu einem plötzlichen Herztod kommen. Dieser Herztod ist durch einen plötzlichen Herzstillstand gekennzeichnet, der ohne sofortige Maßnahmen der kardiopulmonalen Reanimation oder Wiederbelebung regelmäßig tödlich endet. Für die Höhe der Überlebensrate ist es dabei ganz entscheidend, wie schnell geeignete Hilfsmaßnahmen ergriffen werden können.

Aus der DE 197 07 681 C1 ist ein Mobiltelefon bekannt, welches auf der Gehäuserückseite mehrere Elektroden aufweist. Das Mobiltelefon wird dabei auf den nackten Oberkörper eines Patienten gelegt und über die Elektroden wird ein EKG aufgenommen. Das mobile Telefon umfasst ferner einen EKG-Signalwandler, um die EKG-Signale an einen Sender des Mobiltelefons zu übermitteln. Schwierig ist hierbei jedoch eine sichere Übertragung der Aktionspotentiale von der Hautoberfläche des Patienten an die Elektroden des Mobiltelefons. Hierbei stellt der undefinierte und sich rasch ändernde Übergangswiderstand zur Haut das Hauptproblem dar. Die mittels des Mobiltelefons aufgenommenen EKGs sind häufig verrauscht bzw. mit Artefakten behaftet.

Ferner ist es bekannt, an öffentlichen Orten wie z.B. auf U-Bahnhöfen halbautomatische Defibrillatoren zu installieren, welche auch von Laien bedient werden können. Bei diesen halbautomatischen Defibrillatoren analysiert eine Software den Herzrhythmus und entscheidet danach, ob eine Defibrillation sinnvoll ist. Da diese Geräte jedoch in der Regel unter ambulanten Bedingungen ohne Kontaktgel von Laien verwendet werden, tritt ebenfalls häufig ein Kontaktproblem zwischen der Haut des Patienten und dem Defibrillator auf.

Vorteile der Erfindung

Ein erfindungsgemäßes mobiles Gerät zur Messung von elektrischen Potentialen bei einem Patienten und/oder zur Einleitung von elektrischen Potentialen bei einem Patienten mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass es sowohl von Fachpersonal als auch von Laien einfach bedient werden kann. Dadurch kann eine sichere Bedienung auch bei Stresssituationen ermöglicht werden. Erfindungsgemäß umfasst das mobile Gerät dabei wenigstens eine Elektrode mit einem nadelartigen Fortsatz, um bei Anwendung des mobilen Geräts eine oberste Hautschicht des Patienten zu durchdringen. Mit anderen Worten sind Elektroden des mobilen Geräts derart gebildet, dass sie wenigstens einen nadelartigen Fortsatz aufweisen, um den Übergangswiderstand zur Haut zu reduzieren. Somit wird es erfindungsgemäß einerseits möglich, elektrische Potentiale sicher und ohne Artefakte zu messen, so dass das mobile Gerät beispielsweise zur Aufzeichnung eines EKGs, EEGs und/oder EMGs verwendet werden kann und auch zur Einleitung von elektrischen Potentialen, beispielsweise als Defibrillator oder zur transkutanen elektrischen Nervenstimulation (TENS), verwendet werden kann. Bei der Einleitung von elektrischen Potentialen für eine elektrische Stimulation kann somit der hohe Übergangswiderstand zwischen dem Gerät und der Haut reduziert werden, so dass auch die notwendigen Energien, welche für die elektrische Stimulation notwendig sind, reduziert werden können. Somit ist es erfindungsgemäß möglich, dass derartige Funktionen auch in kleinen elektrischen mobilen Geräten bereitgestellt werden können.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Vorzugsweise weist das mobile Gerät eine Einrichtung zur Aufnahme eines EKGs und/oder eine Einrichtung zur Aufnahme eines EEGs und/oder eine Einrichtung zur Aufnahme eines EMGs auf.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das mobile Gerät einen Defibrillator und/oder eine Einrichtung zur transkutanen elektrischen Nervenstimulation (TENS).

Vorzugsweise weisen die nadelartigen Fortsätze der Elektroden eine Länge von größer als 50 &mgr;m und vorzugsweise größer als 200 &mgr;m auf. Die Länge der nadelartigen Fortsätze sollte jedoch derart gewählt werden, dass keine Verletzung bei der Anwendung des Geräts beim Patienten auftritt. Von daher sollte eine maximale Länge der nadelartigen Fortsätze nicht größer als 5 mm, vorzugsweise ≤ 1 mm und besonders bevorzugt ≤ 0,5 mm sein.

Weiter bevorzugt enthalten die nadelartigen Fortsätze der Elektroden Silizium. Hierbei können die nadelartigen Fortsätze vorzugsweise aus reinem Silizium hergestellt sein oder aus porösem Silizium hergestellt sein oder einem anderen porösen Material oder aus Siliziumkarbid oder einer anderen Siliziumverbindung hergestellt sein. Die Verwendung von porösen Materialien hat den Vorteil, dass die interstitielle Flüssigkeit in die Fortsätze eindringen kann. Dadurch findet ein Kontakt zu den Ladungsträgern der Haut und den Ladungsträgern der nadelartigen Fortsätze auch im Inneren der Fortsätze statt. Dadurch lässt sich der Widerstand noch einmal signifikant senken und ein Kontakt zur Haut verbessern.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die nadelartigen Fortsätze eine Beschichtung aus einem gut leitenden Material, insbesondere Gold oder Silber, auf.

Um eine möglichst einfache und kostengünstige Herstellung zu ermöglichen, sind die nadelartigen Fortsätze auf einem Trägermaterial angeordnet. Als Trägermaterial kommt insbesondere Titan in Betracht.

Vorzugsweise umfasst das mobile Gerät eine Sendeeinrichtung zur Übertragung von Daten betreffend gemessene und/oder eingeleitete elektrische Potentiale. Die Daten können z.B. einer Notleitstelle übertragen werden und als Informationen einem zum Patienten zur Hilfe eilenden Arzt bereitgestellt werden.

Das mobile Gerät ist vorzugsweise ein Mobiltelefon. Da Mobiltelefone heutzutage eine sehr große Verbreitung aufweisen, könnte bei Ausstattung aller Mobiltelefone mit einer Einrichtung zur Messung von elektrischen Potentialen und/oder einer Einrichtung zur Einleitung von elektrischen Potentialen sichergestellt werden, dass bei Auftreten eines Herzinfarkts o.Ä. immer ein entsprechendes Gerät in der Nähe ist.

Alternativ ist das mobile Gerät mit der erfindungsgemäßen Weiterbildung ein MP3-Abspielgerät oder ein CD- oder DVD-Abspielgerät oder ein tragbarer Computer oder ein PDA oder ein Taschenrechner oder ein anderes mobiles Gerät mit einer Energieversorgungseinrichtung.

Um einen besonders guten Kontakt zur menschlichen Haut herzustellen, weist vorzugsweise jede Elektrode eine Vielzahl von nadelartigen Fortsätzen auf. Die Vielzahl der Elektroden ist vorzugsweise über die Elektrodenfläche gleichmäßig verteilt. Die Elektrodenfläche ist weiter bevorzugt kreisförmig. Ferner sind die nadelartigen Fortsätze vorzugsweise sich verjüngend und insbesondere kugelförmig ausgebildet.

Zeichnung

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:

1 eine schematische Rückansicht eines Mobiltelefons gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

2 eine schematische Schnittansicht einer in 1 verwendeten Elektrode und

3 eine schematische Schnittansicht einer Elektrode gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein mobiles Gerät 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Das mobile Gerät 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist ein Mobiltelefon. Das mobile Gerät 1 umfasst eine Einrichtung 10 zur Messung von elektrischen Potentialen, um beispielsweise ein EKG und/oder ein EEG und/oder ein EMG aufzuzeichnen. Ferner umfasst das mobile Gerät 1 einen Defibrillator 11. Die Einrichtung 10 zur Messung von elektrischen Potentialen und der Defibrillator 11 sind jeweils mit Elektroden 2, 3 verbunden, welche an der Rückseite des Mobiltelefons angeordnet sind. Es sei angemerkt, dass es möglich ist, nicht nur zwei, sondern auch mehrere Elektroden, z.B. vier oder sechs oder acht Elektroden, vorzusehen.

2 zeigt einen Schnitt durch eine Elektrode 2 des mobilen Geräts 1. Die Elektrode 2 weist einen Basisbereich 2a auf, welcher, wie in 1 gezeigt, im Wesentlichen kreisförmig ist.

Am Basisbereich 2a sind nach außen vorstehend eine Vielzahl von nadelartigen Fortsätzen 4, 5, 6 angeordnet. Die nadelartigen Fortsätze 4, 5, 6 weisen eine gleiche Höhe H von ca. 200 &mgr;m auf. In 2 sind nur schematisch drei nadelartige Fortsätze dargestellt. Es sei jedoch angemerkt, dass auf der gesamten Oberfläche der Elektrode 2 eine Vielzahl von nadelartigen Fortsätzen vorgesehen ist. Die nadelartigen Fortsätze 4, 5, 6 sind somit Mikronadeln mit einer kegelstumpfartigen Form. Die Elektrode 3 ist gleich wie die Elektrode 2 aufgebaut.

Die nadelartigen Fortsätze 4, 5, 6 werden bei einer Verwendung des mobilen Geräts 1 zur Messung von elektrischen Potentialen oder zur Einleitung von elektrischen Potentialen in eine Haut eines Patienten eingestochen. Die nadelartigen Fortsätze 4, 5, 6 dringen somit teilweise in die oberste Hautschicht ein bzw. durchdringen die oberste Hautschicht. Durch das Eindringen der nadelartigen Fortsätze 4, 5, 6 in die Haut können die nadelartigen Fortsätze 4, 5, 6 direkt mit der interstitiellen Flüssigkeit der Haut in Kontakt treten. Bei Ausführung der Fortsätze aus porösem Material kann die interstitielle Flüssigkeit (ISF) in die Fortsätze eindringen. Der Kontakt zu den Ladungsträgern der Haut (Ionen) und den Ladungsträgern der Fortsätze (Elektronen) findet dann nicht auf der Oberfläche, sondern im Innern der Fortsätze statt. Dadurch lässt sich der Widerstand noch einmal deutlich senken und der Kontakt zur Haut verbessern. Die Länge A der nadelartigen Fortsätze 4, 5, 6 ist dabei derart gewählt, dass bei einer Anwendung im Brustbereich eines Patienten die Hautschicht nicht vollständig durchstochen wird. Durch die nadelartigen Fortsätze 4, 5, 6 kann somit ein Übergangswiderstand der Haut signifikant herabgesetzt werden. Ferner ergibt sich durch die nadelartigen Fortsätze eine vergrößerte Oberfläche der Elektrode 2. Durch die Erfindung wird somit eine elektrische Verbindung zwischen den Elektroden 2, 3 und dem menschlichen Körper verbessert. Dadurch können insbesondere auch bei Anwendung des mobilen Geräts 1 durch Laien, Fehlbedienungen sowie auch Artefakte bei der Messung der elektrischen Potentiale reduziert werden. Ferner können durch die Verwendung der nadelartigen Fortsätze 4, 5, 6 in Verbindung mit einem Defibrillator oder einer Einrichtung zur transkutanen elektrischen Nervenstimulation (TENS) durch die Reduzierung des hohen Übergangswiderstandes die benötigen Energien deutlich reduziert werden. Dadurch kann eine elektrische Stimulation beispielsweise mit einem Mobiltelefon ausgeführt werden und es ist nicht ein Defibrillator mit hoher Energiedichte notwendig. Somit wird es erfindungsgemäß zum ersten Mal möglich, eine Einleitung von elektrischen Potentialen durch die Haut mit einem mobilen Gerät mit nur kleiner Energieleistung zu verwirklichen.

Die nadelartigen Fortsätze 4, 5, 6 sind im ersten Ausführungsbeispiel aus dem gleichen Material wie der Basisbereich 2a der Elektrode 2 hergestellt. Als Material kann hierbei unter anderem Silizium verwendet werden. Zur Verbesserung der Leitfähigkeit wäre es auch denkbar, zusätzlich noch Beschichtungen mit gut leitfähigen Materialien, wie z.B. Gold oder Silber, durchzuführen. Die Beschichtung kann beispielsweise durch Sputtern oder galvanisch erfolgen.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 3 eine Elektrode eines mobilen Geräts gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.

Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied dazu beim zweiten Ausführungsbeispiel die Elektroden unterschiedlich aufgebaut sind. Die Elektrode 2 des zweiten Ausführungsbeispiels weist ein Trägermaterial 7 auf, auf welchem Silizium aufgebracht ist. Das Silizium bildet wie im ersten Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von nadelartigen Fortsätzen 4, 5, 6. Die gesamte Oberfläche der Elektrode 2 weist eine Beschichtung 8 auf. Die Beschichtung 8 ist aus einem sehr gut leitenden Material, wie z.B. Gold oder Silber, hergestellt.

Das Trägermaterial 7 ist beispielsweise Titan. Dadurch kann eine Stabilisierung der Elektrode sichergestellt werden und weiterhin kann eine Materialersparnis des Materials, aus welchem die nadelartigen Fortsätze 4, 5, 6 hergestellt sind, realisiert werden.

Ein Abstand der Vielzahl von nadelartigen Fortsätzen 4, 5, 6 ist dabei vorzugsweise derart gewählt, dass die Abstände zueinander gleich sind. Ferner sind die nadelartigen Fortsätze 4, 5, 6 auf der Oberfläche der Elektrode 2 vorzugsweise gleich verteilt.

Die nadelartigen Fortsätze des zweiten Ausführungsbeispiels weisen unterschiedliche Höhen H auf. Da die Dicke der Haut an verschiedenen Punkten des Körpers unterschiedlich ist und insbesondere auch die Hautdicke bei verschiedenen Menschen variiert, kann somit durch unterschiedlich hohe nadelartige Fortsätze sichergestellt werden, dass immer eine ausreichende Reduzierung des Übergangswiderstands der Haut erreicht wird, unabhängig von der individuellen Hautdicke verschiedener Patienten.

Wie aus 3 ersichtlich ist, weisen die nadelartigen Fortsätze 4, 5, 6 unterschiedliche Längen auf. Ein erster nadelartiger Fortsatz 4 weist eine Länge H1 auf, die kleiner ist als eine Länge H2 eines zweiten nadelartigen Fortsatzes 5. Eine Länge H3 eines dritten nadelartigen Fortsatzes 6 ist weiter größer als die Länge H2 des zweiten nadelartigen Fortsatzes 5.

Ansonsten entspricht das zweite Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.


Anspruch[de]
Mobiles Gerät, umfassend eine Einrichtung (10) zur Messung von elektrischen Potentialen bei einem Patienten und/oder eine Einrichtung (11) zur Einleitung von elektrischen Potentialen bei einem Menschen und wenigstens eine Elektrode (2, 3) mit wenigstens einem nadelartigen Fortsatz (4, 5, 6), um in eine oberste Hautschicht des Patienten einzudringen. Mobiles Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (10) zur Messung von elektrischen Potentialen zur Aufnahme eines EKGs und/oder eines EEGs und/oder eines EMGs ausgebildet ist. Mobiles Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (11) zur Einleitung von elektrischen Potentialen ein Defibrillator oder eine transkutane elektrische Nervenstimulationseinrichtung ist. Mobiles Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nadelartigen Fortsätze eine Länge (H) aufweisen, die größer als 50 &mgr;m, insbesondere größer als 200 &mgr;m ist, und die kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 1 mm, vorzugsweise kleiner als 0,5 mm ist. Mobiles Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nadelartigen Fortsätze (4, 5, 6) aus reinem Silizium oder einem Silizium enthaltenden Material oder porösem Silizium oder einem anderen porösen Material oder Siliziumkarbid hergestellt sind. Mobiles Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nadelartigen Fortsätze (4, 5, 6) eine Beschichtung (8) aus einem gut leitfähigen Material, insbesondere Gold oder Silber, aufweisen. Mobiles Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nadelartigen Fortsätze (4, 5, 6) auf einem Trägermaterial (7) angeordnet sind. Mobiles Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Sendeeinrichtung zur Übertragung von Daten betreffend gemessene elektrische Potentiale und/oder eingeleitete elektrische Potentiale. Mobiles Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nadelartigen Fortsätze (4, 5, 6) unterschiedliche Längen (H1, H2, H3) aufweisen. Mobiles Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nadelartigen Fortsätze (4, 5, 6) an der Oberfläche der Elektrode (2) gleichmäßig angeordnet sind. Mobiles Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Elektrode (2, 3) eine Vielzahl von nadelartigen Fortsätzen aufweist. Mobiles Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mobile Gerät ein Mobiltelefon oder ein tragbarer Computer oder ein PDA oder ein MP3-Abspielgerät oder ein CD-Abspielgerät ist.






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