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Die Erfindung betrifft eine Elektrode zum Aufkleben auf die Haut, mit einem Träger aus einem flexiblen, porösen Material, insbesondere aus einem Textilverbundstoff, wobei der Träger an der Unterseite mit einem Haftklebstoff beschichtet und mit einer vom Haftklebstoff abziehbaren Schutzabdeckung versehen ist, die den Haftklebstoff und ein an der Elektroden-Unterseite vorgesehenes elektrisch leitendes Material abdeckt. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer solchen Elektrode.
Zur Verbesserung des elektrischen Kontaktes mit der Haut ist es bereits bekannt, an der Elektrodenunterseite ein elektrisch leitendes Material, beispielsweise ein elektrisch leitendes Gel anzuordnen. Dieses Gel kann beispielsweise in einem Schwamm gehalten werden.
Um die Elektrode vor ihrer eigentlichen Verwendung zu schützen, ist es ebenfalls bereits bekannt, an der Unterseite der Elektrode eine Schutzabdeckung anzuordnen, die einerseits den Haftklebstoff auf der Unterseite der Elektrode abdeckt und andererseits das üblicherweise in der Mitte angeordnete leitfähige Gel überdeckt. Bei solchen Elektroden hat man das Problem, dass einerseits flexible, poröse Materialien als Elektrodentr ger (beispielsweise Vlies) erwünscht sind, dass-aber andererseits trotz der Schutzabdeckung Inhaltsstoffe des elektrisch leitenden Gels durch das poröse Material nach aussen diffundieren können, womit das elektrisch leitende Gel austrocknet. Deshalb hat man bisher mehrere Elektroden in einem luftdichten Aluminiumbeutel gelagert. Mit dem öffnen des Aluminiumbeutels beginnen bereits alle Elektroden auszutrocknen.
Ohne weitere Massnahmen ist dann innerhalb weniger Tage die Austrocknung so weit fortgeschritten, dass die Elektroden nicht mehr verwendet werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine länger haltbare Elektrode zu schaffen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Schutzabdeckung in einem das elektrisch leitende Material vorzugsweise ringförmig umgebenden Bereich in das Material des Trägers eindringt.
Durch das Eindringen der Schutzabdeckung in das poröse Material des Trägers ergibt sich um das elektrisch leitende Material herum eine Art Barriere, die den Innenraum mit dem elektrisch leitenden Material versiegelt.
Eine Diffusion von Inhaltsstoffen aus dem elektrisch leitenden Material ist durch diese Barriere verhindert bzw. zumindest stark reduziert.
Um die Versiegelungswirkung zu erhöhen, ist es günstig, wenn die Schutzfolie nicht nur in das poröse Material des Trägers der Elektrode eingedrückt wird, sondern wenn auch dafür gesorgt wird, dass es zwischen dem Material der Schutzabdeckung und dem porösen Material des Trägers (bzw. sogar einer auf die Oberseite des Trägers angebrachten Folie) im Bereich um das elektrisch leitfähige Material herum zu einer innigeren Verbindung kommt. Bei thermoplastischen Materialien für die Schutzabdeckung besteht beispielsweise die Möglichkeit, durch lokale Wärmeeinwirkung die Schutzabdeckung lokal zu verflüssigen, sodass das Material der Schutzabdeckung zwischen die Fasern des Materials des Trägers tief eindringen bzw. sogar durchdringen kann, um eine vollständige Barriere zu schaffen.
Bei duroplastischen Abdeckungen, wie beispielsweise Abdeckungen aus Polyester, kann man durch Wärmeeinwirkung bzw. lokale Einwirkung von Ultraschall überraschenderweise ebenfalls
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eine Verbesserung der Versiegelung erzielen. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere durch die lokale Einwir- kung von Ultraschall die Ausbildung eines in das Material des Trägers eindringenden ringförmigen Vorsprungs der Schutzabdeckung möglich ist, der gegenüber der übrigen (üblicherweise silikonisierten) Oberfläche der Schutzabdeckung wesentlich rauher ist, also eine grö- ssere Rauhtiefe aufweist. Dieser Vorsprung der Schutzabdeckung kann offenbar direkt (also nicht bzw. nicht nur über die Haftklebstoffschicht des Trägers) mit dem Träger verbunden sein, insbesondere mit bzw. in Fasern des Trägers verankert werden.
Wenn auf der Oberseite der Elektrode eine Folie aufgebracht ist, besteht auch die Möglichkeit, die Schutzabdeckung bereichsweise mit dieser Folie durch den Träger hindurch zu verschweissen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert : Es zeigt : Fig. 1 eine Elektrode vor ihrer Versiegelung, Fig. 2 die erfindungsgemäss versiegelte Elektrode in einem Querschnitt, Fig. 3 diese Elektrode in einer Unteransicht, Fig. 4 schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung einer erfindungsgemässen Elektrode bzw. zur
Durchführung des erfindungsgemässen Verfah- rens.
Die in Fig. 1 dargestellte Elektrode zum Aufkleben auf die'Haut weist Träger 1 aus einem flexiblen porösen Material, insbesondere einem Textilverbundstoff auf. Besonders günstig sind sogenannte Nonwoven, das sind nichtgewebte Textilverbundstoffe, zu denen insbesondere
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Vliesstoffe gehören. Der Träger 1 ist an der Unterseite mit einem nicht näher dargestellten hautfreundlichen Haftklebstoff beschichtet und mit einer vom Haftklebstoff abziehbaren Schutzabdeckung 2 versehen. Diese Schutzabdeckung 2 besteht beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus Polyester und ist auf ihrer Oberseite silikonisiert, um leichter vom Haftklebstoff an der Unterseite des Trägers 1 der Elektrode abgezogen werden zu können. Vor Gebrauch wird diese Schutzfolie 2 abgezogen und die Elektrode auf die Haut aufgeklebt.
Auf der Oberseite des Trägers 1 ist eine Folie 3 aufgeklebt, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls aus Polyester besteht. Diese Folie kann oben bedruckt sein und hält das elektrisch leitende Anschlusselement 4 der Elektrode. Um den elektrischen Kontakt mit der Haut zu verbessern ist an der Elektrodenunterseite ein Schwamm 5 angeordnet, der mit punktiert dargestelltem elektrisch leitenden Material, vorzugsweise einem Gel 6 getränkt ist.
Die Schutzabdeckung 2 schützt einerseits den Haftkleber an der Unterseite des Trägers 1 und hemmt andererseits eine Austrocknung des elektrisch leitenden Materials 6.
Die Folie 3 an der Oberseite hemmt ebenfalls ein Austrocknen der elektrisch leitenden Substanz 6. Dennoch hat sich gezeigt, dass aufgrund des porösen Materials des Trägers 1 (insbesondere aufgrund der Kapillarwirkung in einem Vlies) dennoch Inhaltsstoffe aus dem elektrisch leitenden Gel relativ rasch radial nach aussen diffundieren, sodass die Elektroden innerhalb we-
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die Elektrode im Bereich um das elektrisch leitfähige Gel 6 herum zu versiegeln und damit ein Austrocknen zu
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verhindern bzw. stark zu verlangsamen. Wegen der silikonisierten Oberfläche der Abdeckung 2 scheidet ein Verkleben mit dem Träger l praktisch aus. Silikonkleber gibt es zwar, diese sind jedoch sehr teuer.
Ausserdem besteht bei einer Verklebung immer die Gefahr, dass beim Abziehen der Folie 2 von der Elektrode l diese zu sehr beschädigt wird.
Die Erfindung schlägt daher vor, die Elektrode so auszubilden, dass die Schutzabdeckung 2 in einem das elektrisch leitende Material 6 vorzugsweise ringförmig umgebenden Bereich 9 (siehe Fig. 2) in das Material des Trägers l eindringt.
Bei den in den Fig. l bis 3 dargestellten Ausführungbeispielen ist dazu ein in Ultraschallschwingungen versetzter Stempel 7 vorgesehen, der einen ringförmigen Vorsprung 7a aufweist. Auf der Oberseite der Elektrode ist ein auf und ab bewegbarer Gegenpressstempel 8 vorgesehen. Durch Absenkung des Gegenpressstempels 8 drückt der in Ultraschallschwingungen versetzte Vorsprung 7a des Stempels 7 die Schutzabdeckung 2 von unten ein, sodass die dem Träger 1 zugewandte Oberseite der Schutzabdeckung 2 im Bereich 9 einen in das Material des Trägers 1 eingedrückten Vorsprung 10 aufweist. Dieser Vorsprung 10 bleibt auch nach Entfernung des Stempels 7 bzw. des Gegenstempels 8 erhalten. Durch den Vorsprung 10 im Bereich 9 wird einerseits das Material des Trägers 1 zwischen dem Vorsprung 10 und der Folie 4 gequetscht und zwar im Bereich 11, wie dies die Fig. 2 zeigt.
Damit kommt es bereits zu einer Reduzierung der Kapillarwirkung. Durch die Einwirkung von Ultraschall kommt es weiters auch zu einer lokalen Erwärmung des Materials der Schutzabdeckung 2. Dies hat offenbar eine direkte Verbindung des Materials der Schutzabdeckung 2
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mit dem Material des Trägers 1 zur Folge. Durch die starke Wärmeeinwirkung kommt es unter anderem zu einer aufgerauhten Oberfläche an den Vorsprüngen 10 der Schutzabdeckung. Dies ermöglicht eine Verankerung dieser Bereiche der Schutzabdeckung mit bzw. um die Fasern des Materials des Trägers 1.
Beim Abziehen der Schutzabdeckung 2 vom Träger 1 der Elektrode bemerkt man zwar beim Loslösen des Vorsprungs 10 vom Träger 1 (also beim Aufbrechen der Versiegelung) einen gewissen kleinen wi- derstand, dennoch ist die Verbindung zwischen Schutzabdeckung 2 und Träger 1 nicht so fest, dass der Träger 1 nachhaltig beschädigt würde. Jedenfalls haben Versuche gezeigt, dass die Versiegelung nach dieser Ultraschalleinwirkung wesentlich besser ist.
Die Fig. 3 zeigt eine Unteransicht. Man sieht die zentrale Haube 2a der Schutzabdeckung 2, sowie den eingedrückten Bereich 9, der die Versiegelung bildet.
Strichliert ist der Aussenrand der obenliegenden Folie 4 eingezeichnet.
Die Fig. 4 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens bzw. zur Herstellung einer erfindungsgemässen Elektrode.
Im Maschinenabschnitt 12 werden in an sich bekannter Weise die Folie 3 auf den Träger 1 aufgeklebt, die Mitte 4 als elektrisches Anschlusselement angebracht, der Schwamm 5 mit elektrisch leitfähigem Gel 6 vorgesehen und die Schutzabdeckung 2 aufgebracht. Die Elektroden, die in der Einheit 12 gebildet werden, können entweder Einzelelektroden sein oder was günstiger ist, noch in Form einer durchgehenden Bahn für das Trägermaterial 1 und gegebenenfalls der Schutzabdeckung 2 sein, wobei dann die eigentlichen Einzelelektroden am Schluss
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in einem Abschnitt 13 ausgestanzt werden. Alle diese Schritte gehören bereits zum Stand der Technik und brauchen daher hier nicht näher erläutert werden. Erfindungswesentlich ist die Versiegelung der Elektrode im Bereich 9 um das elektrisch leitfähige Material 6 herum.
Dazu wird bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich 9 um das leitfähige Material 6 herum ein Stempel 7 (wie er auch in Fig. l dargestellt ist) gegen die Unterseite der mit dem Träger l verklebten Schutzabdeckung 2 gedrückt. Dabei kommt es nur auf die relative Bewegung zwischen Stempel 7 und Schutzabdeckung 2 an, sodass es natürlich auch möglich ist, den Stempel 7 festzuhalten und den Gegenpressstempel 8 auf und ab zu bewegen. Dies hat den Vorteil, dass der grössere Stempel, der an einem Ultraschallwandler 14 angeschlossen ist, im Betrieb nicht bewegt werden muss.
Ein Ultraschallgenerator erzeugt einen hochfrequenten Wechselstrom, der vom Ultraschallwandler 14 (beispielsweise Piezzoelement) in mechanische Ultraschallschwingungen umgesetzt wird. Diese Schwingungen werden auf den Stempel 7 übertragen. Durch diese Ultraschalleinwirkung wird das Material der Schutzabdeckung 2 lokal verändert, insbesondere erwärmt. Damit kommt es zu einer bleibenden Verformung der Schutzabdeckung (Ausbildung der Vorsprünge 11 in Fig. 2) und somit zu einer Quetschung des Materials des Trägers l. Ausserdem ergibt sich eine direkte innige Verbindung der Schutzabdeckung 2 mit dem Träger l, was die Versiegelungswirkung weiter erhöht.
Nach dem versiegeln gelangen die Elektroden vorzugsweise taktweise in den Abschnitt 13, wo sie aus der Bahn ausgestanzt werden und als Einzelelektroden die Vorrichtung verlassen.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, auch andere Materialien zu verwenden, insbesondere auch thermoplastische Kunststoffe für die Abdeckung 2. Neben der vorteilhaften Einwirkung von Ultraschall ist es alternativ oder zusätzlich auch möglich, extern Wärme zum Versiegeln zuzuführen, beispielsweise über einen beheizten Stempel. Besonders günstig ist es, einen Ultraschallwandler mit einer Frequenz von über 30 kHz, beispielsweise mit 36 kHz zu betreiben. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Frequenzen denkbar und möglich.
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The invention relates to an electrode for sticking to the skin, with a carrier made of a flexible, porous material, in particular a textile composite, the carrier being coated on the underside with a pressure sensitive adhesive and provided with a protective cover which can be removed from the pressure sensitive adhesive and which covers the pressure sensitive adhesive and covers an electrically conductive material provided on the underside of the electrodes. The invention further relates to a method and a device for producing such an electrode.
To improve the electrical contact with the skin, it is already known to arrange an electrically conductive material, for example an electrically conductive gel, on the underside of the electrodes. This gel can be held in a sponge, for example.
In order to protect the electrode from its actual use, it is also already known to arrange a protective cover on the underside of the electrode, which on the one hand covers the pressure-sensitive adhesive on the underside of the electrode and on the other hand covers the conductive gel which is usually arranged in the middle. The problem with such electrodes is that, on the one hand, flexible, porous materials are desired as electrode supports (for example, fleece), but that, on the other hand, despite the protective cover, ingredients of the electrically conductive gel can diffuse outward through the porous material, which means that the electrically conductive gel dries up. For this reason, several electrodes have been stored in an airtight aluminum bag. When you open the aluminum bag, all electrodes start to dry out.
Without further measures, the drying process has progressed so far within a few days that the electrodes can no longer be used.
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The object of the invention is therefore to provide a longer-lasting electrode.
According to the invention, this is achieved in that the protective cover penetrates into the material of the carrier in a region which preferably surrounds the electrically conductive material.
The penetration of the protective cover into the porous material of the carrier creates a kind of barrier around the electrically conductive material, which seals the interior with the electrically conductive material.
Diffusion of ingredients from the electrically conductive material is prevented or at least greatly reduced by this barrier.
In order to increase the sealing effect, it is advantageous if the protective film is not only pressed into the porous material of the carrier of the electrode, but also if it is ensured that it is between the material of the protective cover and the porous material of the carrier (or even a film attached to the top of the carrier) in the area around the electrically conductive material comes to an intimate connection. In the case of thermoplastic materials for the protective cover, there is, for example, the possibility of locally liquefying the protective cover by the action of local heat, so that the material of the protective cover can penetrate deeply or even penetrate between the fibers of the material of the carrier in order to create a complete barrier.
In the case of thermosetting covers, such as covers made of polyester, surprisingly, exposure to heat or local exposure to ultrasound can also be used
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achieve an improvement in sealing. It has been shown that, in particular due to the local action of ultrasound, it is possible to form an annular projection of the protective cover which penetrates into the material of the carrier and which is significantly rougher than the other (usually siliconized) surface of the protective cover, that is to say a larger has its roughness depth. This protrusion of the protective cover can obviously be connected directly (ie not or not only via the pressure-sensitive adhesive layer of the carrier) to the carrier, in particular anchored to or in fibers of the carrier.
If a film is applied to the top of the electrode, it is also possible to weld the protective cover in regions with this film through the carrier.
Further advantages and details of the invention are explained in more detail with reference to the following description of the figures: FIG. 1 shows an electrode before it is sealed, FIG. 2 shows the electrode sealed according to the invention in a cross section, FIG. 3 shows this electrode in a bottom view, and FIG. 4 schematically a device for producing an electrode according to the invention or for
Implementation of the method according to the invention.
The electrode shown in FIG. 1 for gluing onto the skin has carrier 1 made of a flexible porous material, in particular a textile composite. So-called nonwovens, which are nonwoven textile composites, are particularly inexpensive and include
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Nonwovens belong. The carrier 1 is coated on the underside with a skin-friendly pressure sensitive adhesive (not shown in more detail) and is provided with a protective cover 2 which can be removed from the pressure sensitive adhesive. In the exemplary embodiment shown, this protective cover 2 is made of polyester and is siliconized on its upper side so that it can be removed more easily from the pressure-sensitive adhesive on the underside of the carrier 1 of the electrode. Before use, this protective film 2 is removed and the electrode is glued to the skin.
On the top of the carrier 1, a film 3 is glued, which also consists of polyester in the illustrated embodiment. This film can be printed on top and holds the electrically conductive connection element 4 of the electrode. In order to improve the electrical contact with the skin, a sponge 5 is arranged on the underside of the electrode, which is impregnated with electrically conductive material, preferably a gel 6, shown in dotted lines.
The protective cover 2 on the one hand protects the pressure sensitive adhesive on the underside of the carrier 1 and on the other hand inhibits drying out of the electrically conductive material 6.
The film 3 on the top also inhibits the electrically conductive substance 6 from drying out. However, it has been shown that due to the porous material of the carrier 1 (in particular due to the capillary action in a fleece), ingredients from the electrically conductive gel nevertheless radially outward relatively quickly diffuse so that the electrodes within
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to seal the electrode in the area around the electrically conductive gel 6 and thus to dry it out
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prevent or slow down strongly. Because of the siliconized surface of the cover 2, gluing to the carrier 1 is practically impossible. There are silicone adhesives, but they are very expensive.
In addition, there is always the risk of adhesive bonding that when the film 2 is pulled off the electrode 1 it is damaged too much.
The invention therefore proposes to design the electrode in such a way that the protective cover 2 penetrates into the material of the carrier 1 in a region 9 (see FIG. 2) which preferably surrounds the electrically conductive material 6.
In the embodiment examples shown in FIGS. 1 to 3, a stamp 7 which is set in ultrasonic vibrations and has an annular projection 7a is provided for this purpose. On the top of the electrode there is a counterpressing die 8 which can be moved up and down. By lowering the counterpressure plunger 8, the projection 7a of the plunger 7, which is set in ultrasonic vibrations, presses in the protective cover 2 from below, so that the top side of the protective cover 2 facing the carrier 1 has a projection 10 pressed into the material of the carrier 1 in the region 9. This projection 10 is retained even after the stamp 7 or the counter-stamp 8 has been removed. The protrusion 10 in the region 9, on the one hand, squeezes the material of the carrier 1 between the protrusion 10 and the film 4, specifically in the region 11, as shown in FIG. 2.
This already leads to a reduction in capillary action. The action of ultrasound also leads to local heating of the material of the protective cover 2. This obviously has a direct connection between the material of the protective cover 2
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with the material of the carrier 1 result. The strong exposure to heat results, among other things, in a roughened surface on the protrusions 10 of the protective cover. This enables these areas of the protective cover to be anchored with or around the fibers of the material of the carrier 1.
When the protective cover 2 is pulled off the support 1 of the electrode, a certain small resistance is noticed when the projection 10 is detached from the support 1 (ie when the seal is broken), but the connection between the protective cover 2 and the support 1 is not so firm that the carrier 1 would be permanently damaged. In any case, tests have shown that the sealing after this exposure to ultrasound is much better.
3 shows a bottom view. You can see the central hood 2a of the protective cover 2, as well as the pressed-in area 9, which forms the seal.
The outer edge of the overlying film 4 is drawn in with dashed lines.
4 schematically shows a device for carrying out the method according to the invention or for producing an electrode according to the invention.
In the machine section 12, the film 3 is glued onto the carrier 1 in a manner known per se, the center 4 is attached as an electrical connection element, the sponge 5 is provided with electrically conductive gel 6 and the protective cover 2 is applied. The electrodes which are formed in the unit 12 can either be individual electrodes or, what is more favorable, can also be in the form of a continuous path for the carrier material 1 and optionally the protective cover 2, the actual individual electrodes then being at the end
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are punched out in a section 13. All of these steps are already part of the prior art and therefore do not need to be explained in more detail here. The sealing of the electrode in the area 9 around the electrically conductive material 6 is essential to the invention.
For this purpose, in the exemplary embodiment shown in FIG. 4, in the area 9 around the conductive material 6, a stamp 7 (as is also shown in FIG. 1) is pressed against the underside of the protective cover 2 glued to the carrier 1. It is only a matter of the relative movement between the punch 7 and the protective cover 2, so that it is of course also possible to hold the punch 7 and to move the counter-pressing punch 8 up and down. This has the advantage that the larger punch, which is connected to an ultrasonic transducer 14, does not have to be moved during operation.
An ultrasound generator generates a high-frequency alternating current, which is converted into mechanical ultrasound vibrations by the ultrasound transducer 14 (for example a piezo element). These vibrations are transferred to the stamp 7. The material of the protective cover 2 is changed locally, in particular heated, by this ultrasound effect. This leads to a permanent deformation of the protective cover (formation of the projections 11 in FIG. 2) and thus to a crushing of the material of the carrier 1. In addition, there is a direct intimate connection of the protective cover 2 with the carrier 1, which further increases the sealing effect.
After sealing, the electrodes preferably reach the section 13 in cycles, where they are punched out of the web and leave the device as individual electrodes.
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The invention is not restricted to the exemplary embodiments shown. For example, it is also possible to use other materials, in particular also thermoplastic plastics for the cover 2. In addition to the advantageous effect of ultrasound, it is alternatively or additionally also possible to supply heat externally for sealing, for example using a heated stamp. It is particularly favorable to operate an ultrasonic transducer with a frequency of over 30 kHz, for example with 36 kHz. In principle, however, other frequencies are also conceivable and possible.