CN1638694A - 医用带状电极 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量患者人体电阻的医用电极，尤其涉及一种阻抗心动描记电极。所述电极包括一个不导电的、单侧粘结支撑件(1)，该支撑件是细长的，并且在其一端上形成一个用于使电极与电端子连接的连接凸片(1′)；两个由作为电极材料的导电Al复合薄膜形成的接触带(2a、2b)在支撑件粘结面上被粘合到支撑件(1)上，在它们背离支撑件(1)的表面上形成一个具有皮肤亲合性的导电粘结剂的复合结构，而留下连接凸片(2a′、2b′)，并且在支撑件(1)的连接端形成连接凸片(2a′、2b′)，与患者的身体接触的支撑件(1)和接触带(2a、2b)的粘结面由一个可剥离罩保护。

Description

医用带状电极

技术领域

本发明涉及一种医用带状电极、尤其是阻抗心动描记电极。

背景技术

阻抗心动描记法属于相对较新的医学诊断领域，并且以当施加交流电时人体对于电流的电阻(阻抗)计量为基础。通过当一定的交流电流通过患者的胸部并且测量由于电场中的血流变化而导致的电压变化时，可以通过对阻抗变化的换算，导出例如心跳量、心输出量、全身血管阻力、血液循环的速度和加速度、心脏泵出量、心脏收缩等指标的范围。

在阻抗心动描记法的现有技术中已知各种测量设计。一种方法有赖于采用肺动脉导管插入的电极，但是被更为实用的非侵入式方法所代替，这种非侵入式方法不需要插入导管，其中一种方式包括在围绕颈部周围和胸部以下(胸腔以下)的躯体的每个位置上施加两个例如由银或铝带制成的环形电极。

然而，这是不切实际的，因为：

-当施加电极时，患者的身体必然不可避免地被移动，这表明对于身体有伤的人是非常危险的；

-当患者运动时电极易于产生变位，并且可能与皮肤分离开；

-患者的呼吸受到了压迫并且由于环形的电极而变得困难；

-必须从连续的卷上以与各个身体部位周长相应的正确长度切下电极；

-一旦达到正确的长度、就必须在一个独立的步骤中将电连接件粘到或焊到金属带上；

-由于成对的两个带子之间的距离不能确定并且是不恒定的，所以不可能形成一个即使对于阻抗中很小的变化也能够稳定地测量出来地恒定地均匀电场；并且

-电极材料的成本和劳动力非常昂贵。

这种方法的一种改进提供了围绕颈部和胸腔以下的不连续的电极，以代替环形电极。在这种方法中，例如传统上可以采用圆形EKG电极。于是，沿着躯体的轴向邻近成对地施加电极(即，当患者站立时，它们一个位于另一个之上地设置)。在此，也需要颈部的电极对和胸部之下的至少一对电极，而在大部分情况下，需要相互对向地在躯体每侧施加两个电极对(总共8个电极)，以便提高电场的均匀性。“外部”电极(即，在颈部处的顶部电极和胸腔下的底部电极)用于产生电场，而位于该电场中的各个部位上的电极用于测量电位(参见图1和下面的说明)。

由于不需要移动患者的身体以便施加电极，电极都是预制的，即它们不必适应(剪切成)身体的尺寸，并且易于以商业上可得到的EKG电极的形式获得，所以这种方法与采用环形电极的方法相比产生了更好的效果，而且更加简单，且实施起来更加廉价。

然而，这种执行阻抗心动描记法的模式的缺点恰好在于电极是预制的，或者更具体地说，在于电极的几何形状。在这种情况下，目标电流仍不能产生可以检测的足够均匀的电场、和对于阻抗中微小的变化可以获得的显著信号。不能从不可避免的背景噪音中分辨出大部分在诊断上有价值的信息。因为对于所有测量而言、成对电极之间的距离不同，导致测量结果的变化，所以，由于采用不连续电极对使得可重复性受到影响。即使将两个成对电极连接起来时(例如，通过预先制造一个预压印成“8字形”的金属薄片)，仍存在所述八没有与躯体轴线平行地被施加的可能性，导致对于测量结果的可重复性的令人遗憾的结果。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种可以克服现有技术中的所述缺陷的新的电极。

这一目的是由根据本发明的一个用于测量患者身体中电阻抗的医用电极、特别是阻抗心动描记电极来实现的，所述阻抗心动描记电极包括下述构件：

一个细长不导电支撑面，其一侧具有粘结剂，其一端形成用于将电极安装到电连接件上的连接带；

两个由作为电极材料的导电铝复合薄膜制成的接触带，所述两个接触带在支撑表面粘结剂侧粘结到支撑表面上，并且形成一个具有导电性、皮肤亲合性的粘结剂的粘结结构，所述粘结结构在背离支撑面的表面上具有连接带的凹入部(recessing)，并且还在支撑表面的连接端形成各连接带；以及

可选的用于将在使用中与患者身体接触的支撑表面和接触带的粘结表面的可取下的保护罩。

当采用根据本发明的这种电极时，由于不是局部地、而是在较长部分上(垂直于身体的轴线)施加电流，所以可以确保均匀的电场，而患者不必为了安装电极而移动。电极材料本身是由具有皮肤亲合性的导电粘合剂的铝箔制成，即电极材料被直接粘到皮肤上，在电极的整个长度上确保与患者的身体接触，从而确保其不会分离。

这种类型的双件电极的提供还确保了在两个带状触点之间的恒定间距，这可以获得最好可能的重复性。进而，由于胃部和颈部电极均可以从身体的一侧向另一侧延伸，所以根据本发明仅需要将两个或三个电极连接到身体上以产生电场，而不象现有技术中那样需要八个电极，而且又因此减少了连接件和电线的数目，从而使得系统更加易于处理。

除了呈连接带形状的部分之外，两个接触带分离开15至50mm、优选为20至40mm、特别是25至30mm地基本平行地延伸，并且具有3至10mm、优选为4至7mm、特别是5mm的宽度。接触带的长度优选在50至500mm、特别是100至400mm、更优选为150至300mm且尤其是大约200mm的范围内。

接触带之间的最小间距是必需的，以便防止交变电场之间的相互干扰和削弱。由于较大的间隔将增加不必要的制造成本，所以根据本发明的最大间距是以成本为依据来确定的。在确定长度和宽度时，采取折衷的方案，以便获得最大可能的接触长度或区域，同时尽量保持较低的制造成本。

支撑表面通常是由不导电的塑料泡沫制成的，其一侧为粘结剂。设置在其一侧上的不导电粘结剂优选为为皮肤亲合性的，以便在测量过程中与患者的皮肤直接接触。

在一个优选实施例中，接触带的几何形状与标准的、商业上可获得的电连接件、例如用于在HF外科手术中使用的中性电极的端子夹相一致，从而没有制造用于根据本发明的电极的特殊连接件方面的开销，从而减少了成本，并进一步提高了电极的易处理性。

附图说明

下面将参照附图对本发明进行详细的说明，其中：

图1是根据现有技术的采用八个电极的阻抗心动描记测量装置的示意图；

图2是根据本发明的与图1类似但仅采用三个电极的阻抗心动描记测量装置的示意图；

图3是根据本发明的电极的一个优选实施例的设计图。

具体实施方式

图1表示进行阻抗心动描记测量的患者上身的示意图。根据现有技术，A、B、C、D四个电极在颈部和胸腔以下分别成对地设置在患者身体的每一侧上，并且装有相关的连接导线E。例如，这些电极可以为传统的圆形EKG电极，其接触区域通常为具有大约10至12mm直径的圆。

在图1中最高和最低的两个电极(电极A和D)用于在患者的整个胸部上产生电场，而在各种情况下的内部电极对(电极B和C)用于测量阻抗。

因此，根据现有技术，电流是局部施加的，这意味着不能在点电极之间产生其强度足以进行灵敏的测量的均匀交变电场。

在医学实践(例如采用由CardioDynamics生产的商标为BioZ，和BioZ.com的系统)中，通过以70kHz的频率和2.5mA的强度施加交流电而产生电场。ISO或EN(no.60-601-1)标准对于“身体流量”检定允许达到4mA的电流强度。根据现有技术，在信号放大、积分和数字增强之后电位测量的检测限度量级为0.1至1μV。

为了比较，图2为采用根据本发明的电极的测量装置的示意性表示。在该图中，一个根据本发明的电极A被安装到颈部的后部(因此，仅能够看到它的端部)，从颈部的一侧向另一侧延伸，因而不需要第二颈部电极。将另外两个具有相同结构的电极A安装、即粘附到胸部之下的同一高度上。在这草图中，示意地表示出电极材料被分成两个接触带，特别是分成两个下电极，尽管实际中由于支撑表面而使得这些变得模糊。

如在颈部电极的情况下可以特别清楚地看到的那样，电缆连接件不粘附到身体上，并且为了测量的目的，经由例如用作中性HF外科电极那样的标准端子夹(未示出)连接到电源和测量装置上。这意味着不需要为根据本发明的电极而研发专门的端子夹。

如图1和2所示，根据本发明的接触带的电极表面比现有技术中的大很多，并且被设计成(参照图3)在任何情况下都平行延伸并且相互间隔恒定的距离。进而，尽管图1中所示的EKG电极被连接成一个“8字形”(这将需要一个额外的、单独的制造步骤，并且EKG电极再也不能直接使用)，与图1所示的非常小的EKG电极(平行于身体轴线并且在相同的高度上)相比，医务人员(例如护士)可以更容易地正确粘贴细长的电极，例如如图2所示，以与身体轴线成直角且以相同的高度粘贴到更加正确的位置上。

根据本发明，还可以仅采用两个电极，即，一个在颈部上、一个在胸腔上。于是，下部电极可以与颈部电极长度相同、或者更长，例如大约500mm长，以便延伸跨越整个胃部。为了尽可能产生最为均匀的电场的缘故，较前的结构不太受欢迎，而由于经济上的原因，后一种结构又不太受欢迎，这是因为生产根据本发明的电极的一个(较短的)结构将显著地更为廉价。因此，图2表示出了根据本发明的优选的在电场均匀性和生产成本之间的折衷方案，该方案采用三个长度大约为200mm的电极A，大致对应于成人颈部圆周的一半。

在图3中，以顶视图表示出了根据本发明的这一优选实施例。两个接触带2a、2b设置在一个长度为210mm的支撑表面1上。支撑表面1优选由例如通常用于医用电极的泡沫制成，以便可以廉价地制造该材料，这种材料柔软并且有韧性，而且可以很好地与身体的轮廓相适应。支撑表面的顶侧(面向观察者)为粘结剂，即，设有不导电的、优选具有皮肤亲合性的粘结剂、例如凝胶，并且接触带2a、2b借助粘结剂与支撑表面紧紧地粘结起来，使它们不能从支撑表面1上分离开，同时特别是当进行移动时、可以操作电极。

在这种情况下，接触带2a、2b由铝和稳定的塑料箔的复合材料、与铝一侧上的皮肤亲合性导电粘结剂一起制成，所述皮肤亲合性导电粘结剂用于粘结到皮肤上，而复合箔的塑料侧被牢固地粘结到支撑表面1上。

支撑表面1的总长度为210mm，在本实施例中，接触带2a、2b的长度为200mm，即，支撑表面在一端以10mm突出远离接触带2a、2b，—除了接触带自身的粘结作用之外—防止接触带端部从皮肤上脱离。

支撑表面1的总宽度为48mm，接触带2a、2b在它们大部分长度上的宽度为5mm。由于如果接触带太窄则电场的均匀度将下降到不能接受的程度，所以不希望接触带2a、2b的宽度小于3mm，而宽度大于10mm，由于不会显著地提高电场稳定性，所以将没有必要地提高生产成本。优选为范围在4至7mm之间，并且特别是5至6mm最为适当。

支撑表面1沿着电极的纵向边缘以5mm突出远离接触带2a、2b，用以进一步增强接触带的连接。

接触带2a、2b相互平行延伸且在电极的大部分长度上分离开28mm的确定距离(在本实施例中)。用于避免接触带之间相互干扰的最小间距为15至20mm，考虑到经济上的制约，最大的实际间距为大约50mm。28至30mm的间距被确定为在干扰和材料成本之间表现出最佳的折衷效果。

支撑表面1和接触带2a和2b各自的一端形成一个连接带1’、2a’、2b’，支撑表面1的宽度减小(从48mm至22mm)，而接触带2a、2b(从5mm至9.5mm)加宽，并且它们相互的间距减小(从30mm至3mm)。按照这种方式，可以将所形成的带连接到一个现有的端子夹上，并且不需要设计专用的夹子，从而降低了成本。

为了防止在测量过程中粘到端子夹上，接触带在连接带的区域中没有粘结剂。

图3中所示的支撑表面1的顶侧和接触带2a、2b在存储时被一个现有的撕开薄片(未示出)保护，以防止触点和粘结剂表面接触到灰尘和受到损伤。在使用之前，必须将该薄片取下。

采用根据本发明的这种电极，可以在患者的整个胸部产生一个交变的电场，该电场与现有技术相比更加均匀和稳定，从而，显著提高了灵敏度、可重复性和测量的精确性。

例如，采用图2所示的测量装置，可以以一个频率仅为40kHz且电流强度仅为350μA的交变电场进行工作。这使得测量电压信号的检测阈值下降至0.01μV的范围内，同时可以在几秒钟内获得测量值；相比而言，根据现有技术，在获得一个清晰的信号之前，需要等待一分钟。

进而，采用根据本发明的电极的这种类型的测量装置，被验证可以用于“心脏流量(CF)”的应用，对于这种应用，根据ISO或EN标准(no.60-601-1)可以施加不超过0.4mA的电流强度，这意味着例如即使在心脏直视手术过程中也可以采用根据本发明的电极来测量阻抗。

本发明提供了新型的医用电极，特别是用于阻抗心动描记的电极，与现有技术相比具有下述优点：

1)不需要移动患者的身体就可以安装上电极；

2)电极是预制的，即，电极不需要被剪切成一定尺寸，并且不需要对触点进行焊接；

3)仅需要两个或三个根据本发明的电极，使得处理更为容易且安装更为快捷；

4)以正确的排列、即相互平行并且处于同一高度上且与身体的轴线成直角地进行电极的粘结，变得更为容易，这对于可重复性是有利的；

5)根据本发明的电极的接触带直接触及患者的身体，以便防止滑动；

6)可以产生更稳定、均匀的交变电场，从而可以进行更为精确的测量；

7)可以将测量范围减小至少一个10的数量级，从而不仅提高了精确度，而且即使对于在心脏直视手术中的测量也可以获得“CF”验证。

8)由于采用廉价的Al代替Ag作为电极材料，在本发明优选实施例中仅需要制造一种电极形状，不必预先用导电凝胶对皮肤进行处理，并且可以采用现有的端子夹，所以可以显著降低成本。

降低制造成本、并且由这种更为简单的处理获得的测量的良好可重复性意味着，根据本发明的电极的商业上的可应用性是不容置疑的。

Claims (7)

1、一种用于测量患者身体中电阻抗的医用电极、特别是阻抗心动描记电极，包括下述构件：

一个细长不导电支撑表面(1)，在一侧上具有粘结剂，并且其一端具有用于将电极安装到电连接件上的连接带(1’)；

两个由作为电极材料的导电Al复合箔制成的接触带(2a、2b)，所述两个接触带在支撑表面的粘结剂侧粘结到支撑表面(1)上，并且形成一个具有导电性、皮肤亲合性的粘结剂的粘结结构，并且该粘结结构在背离支撑表面(1)的表面上具有连接带(2a’、2b’)的凹入部，并且还在支撑表面(1)的连接端形成各连接带(2a’、2b’)；以及

用于将在使用中与患者身体接触的支撑表面(1)和接触带(2a、2b)的粘结表面的可取下保护罩。

2、根据权利要求1所述的电极，其特征在于，除了形成连接带(2a’、2b’)的部分之外，两个接触带(2a、2b)分离开15至50mm、优选为20至40mm、特别是25至30mm地基本平行地延伸，并且具有3至10mm、优选为4至7mm、特别是5mm的宽度。

3、如权利要求1或2所述的电极，其特征在于，接触带(2a、2b)的长度优选在50至600mm、特别是100至400mm、更优选为150至300mm且尤其是大约200mm的范围内。

4、如权利要求1至3中任何一项所述的电极，其特征在于，除了形成连接带(1’、2a’、2b’)的区域之外，接触带(2a、2b)的外边缘和支撑表面(1)的外边缘之间的间距为1至20mm，优选为3至15mm，特别优选为4至12mm，其中，沿电极纵向边缘的间距特别地大约为5mm，并且在与接触带(1’、2a、2b)相对的电极端部处的间隔距离特别地为10mm。

5、如前述任何一项所述的电极，其特征在于，支撑表面(1)由不导电塑料泡沫制成，在所述不导电塑料泡沫的一侧上为粘结剂。

6、如权利要求5所述的电极，其特征在于，支撑表面(1)的一侧上的粘结剂是皮肤亲合性的。

7、如前述任何一项权利要求所述的电极，其特征在于，连接带(1’、2a’、2b’)的几何形状与标准化的、商业上可获得的电极连接件、例如用于HF外科手术的中性电极的端子夹的几何形状是相匹配的。

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