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Die Erfindung betrifft eine Mess-Elektrodenanordnung zur lösbaren Befestigung auf einem flexiblen Trägermaterial in Form eines Bandes, einer Kopfhaube oder dergleichen Mittel mit einer Auflageseite und einer Anschlussseite, welche mit einem elektrischen Kontaktierungselement versehen ist, wobei, aus der Auflageseite hervortretend, ein saugfähiger Einsatz, insbesondere Filzeinsatz ausgebildet ist, sowie ein den saugfähigen Einsatz fixierendes Befestigungsteil gemäß Patentanspruch 1.
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Aus der
DE 1 965 195 ist eine Elektrode für elektromedizinische Geräte vorbekannt. Bei diesem Stand der Technik wird von Elektroden ausgegangen, die in der Regel ein mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit gefülltes Elektrodenschwämmchen aufweisen, wobei das Elektrodenschwämmchen auf der Haut anliegt und für einen gleichmäßigen Stromübergang von der Elektrode auf die Haut sorgt. Derartige Elektroden werden entweder über Saugnäpfe am Probanden fixiert oder mittels Bändern, auch unter Nutzung von Klettverschlüssen, gehalten.
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Elektrodenschwämmchen oder filzartige Elektrodeneinsätze können desinfiziert werden oder als Einwegartikel ausgebildet sein. Bei der Elektrode nach
DE 1 965 195 wird von einer schmiegsamen Folie ausgegangen, die auf mindestens einer Seite eine elektrisch leitende Oberfläche aufweist, welche mit einer Einrichtung zum Anschluss des Elektrodenkabels verbunden ist. Weiterhin ist die bekannte Vorrichtung durch eine auf die elektrisch leitende Fläche der Folie aufgebrachte Auflage aus elektrisch schlecht leitendem oder isolierendem Material als Träger für ein elektrisch leitendes Haftmittel von vorzugsweise pastöser Konsistenz gekennzeichnet. Die Auflage dient dem Zweck, zwischen der Folie und der Haut einen definierten Übergangswiderstand zu schaffen und hierdurch einen über die Gesamtelektrodenfläche gleichmäßigen Stromübergang zwischen Folie und Haut zu erreichen. Die Auflage kann aus einem Baumwoll-, Leinen- oder Kunststoffgewebe oder aus einem Faserpapier bestehen, wobei die Auflage derart an der leitfähigen Folie stoffschlüssig fixiert wird, dass der Stoffschluss lediglich in Form eines Rasters, in Ringen oder Punkten unter Freilassung des überwiegenden Teils der Folienoberfläche besteht. Um jedoch einen ausreichenden elektrischen Kontakt zur Haut des Probanden zu schaffen, muss die vorgestellte bekannte Elektrode eine Mindestoberfläche aufweisen und über diese gesamte Oberfläche gleichmäßig, d. h. mit definiertem Anpressdruck, anliegen. Je großflächiger jedoch die Kontaktfläche ausgeführt wird, desto problematischer ist das Einstellen reproduzierbarer mechanischer Kräfte und sich hieraus ergebender elektrischer Bedingungen.
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Bei dem selbsthaftenden Sensorelement nach
DE 10 2007 024 238 A1 soll die Sensorik möglichst unauffällig an Patienten anbringbar und/oder in Textil- oder Flexmaterialien integrierbar sein. Mit der dortigen Lehre soll auf zusätzlichen permanenten Anpressdruck verzichtet werden. Am Sensorelement ist darüber hinaus mindestens ein Sensor, ein Elektronikelement, Aktor und/oder ein weiteres Element vorhanden. Die Oberfläche ist mit elastisch verformbaren, noppenförmigen Erhebungen ausgestattet, die nach dem Lösen der selbsthaftenden Verbindung vom jeweiligen Haftkörper wieder in ihre Ausgangslage oder Ausgangsform zurückgehen.
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Die Oberfläche der noppenförmigen Erhebungen ist zumindest in dem Bereich, der mit dem jeweiligen Haftkörper in berührenden Kontakt gebracht wird, sphärisch gekrümmt ausgebildet. Diese Krümmung kann bevorzugt kugelförmig, aber auch einer Ellipse oder anderen konvexen oder konkaven Formen folgend ausgebildet sein.
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Um die Haftung zu gewährleisten, werden die noppenförmigen Erhebungen mit speziellen Kopplungs- und Funktionseigenschaften versehen. Die noppenförmigen Erhebungen können unmittelbar an einer Trägerschicht ausgebildet oder bevorzugt unlösbar daran befestigt sein. Durch die sphärisch gekrümmten noppenförmigen Erhebungen entstehen beim Kontakt mit der Oberfläche von Haftkörpern Saugvorgänge, durch die bei der Deformation der noppenförmigen Erhebungen zwischen Haftkörper und Oberfläche von noppenförmigen Erhebungen ein Unterdruck ausgebildet wird. Um die erläuterten selbsthaftenden Eigenschaften zu bewerkstelligen, muss das vorbekannte Sensorelement über eine großflächige Ausbildung der erwähnten Erhebungen verfügen. Weiterhin bestehen Probleme hinsichtlich der Reproduzierbarkeit der mechanischen Kraftwirkungen zwischen dem als Elektroden wirksamen Teil der Erhebungen und der Hautoberfläche eines Probanden. Dies deshalb, da die zur Ausbildung der Saugkräfte erforderlichen Verformungen naturgemäß auch zu einer veränderten Kontaktoberfläche mit wiederum verändertem Kontaktübergangswiderstand führen.
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Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Mess-Elektrodenanordnung zur lösbaren Befestigung auf einem flexiblen Trägermaterial in Form eines Bandes, einer Kopfhaube oder dergleichen Mittel anzugeben, welche kostengünstig herstellbar ist, die miniaturisiert ausgeführt werden kann und welche unter allen Umständen reproduzierbare elektrische Eigenschaften, insbesondere Kontaktübergangswiderstände zur Hautoberfläche eines Probanden gewährleistet.
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Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch eine Mess-Elektrodenanordnung gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
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Es wird demnach von einer Mess-Elektrodenanordnung zur lösbaren Befestigung auf einem flexiblen Trägermaterial in Form eines Bandes, einer Kopfhaube oder dergleichen Mittel ausgegangen, wobei die Elektrodenanordnung über eine Auflageseite und eine elektrische Anschlussseite verfügt. Die elektrische Anschlussseite ist mit einem elektrischen Kontaktierungselement versehen. Aus der Auflageseite hervortretend ist ein saugfähiger Einsatz, insbesondere Filzeinsatz ausgebildet. Darüber hinaus ist ein den saugfähigen Einsatz fixierendes Befestigungsteil vorhanden.
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Der saugfähige Einsatz kann z. B. aus einem zylindrischen oder stiftförmigen Filzmaterial bestehen, um eine Punktkontaktelektrode zu realisieren.
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Die mit der Hautoberfläche des Probanden in Kontakt kommende Seite oder das diesbezügliche Ende des Filzeinsatzes kann sphärisch oder halbkugelförmig geformt oder aber auch kegel- bzw. kegelstumpfförmig ausgebildet sein.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform besteht das Befestigungsteil entweder selbst aus einem leitenden Material oder nimmt ein derartiges Material auf. Mögliche Ausführungsformen des leitenden Materials sind kohlenstoffhaltige Kunststoffe, silberhaltige textile Materialien, Edelmetalle oder Körper aus gesintertem Silberchlorid.
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Das Metall der Elektrode bildet mit dem Kontaktgel und der Haut eine Galvanische Zelle, deren Spannung mehrere Hundert Millivolt betragen kann und zwischen den einzelnen Elektroden differiert. Der Entladezyklus dieser Galvanischen Filter kann 10 bis 20 Minuten betragen und wird über Filter beseitigt die niedere Frequenzen (< 0,2 Hz) aus dem Messsignal entfernen. Des Weiteren ist der Entladevorgang nicht gleichmäßig sondern erfolgt in Schüben, was das Filtern ebenfalls erschwert. Die beispielhafte Verwendung von Silberchlorid minimiert die Spannung der galvanischen Zellen und mindert das kaskadenartige Entladeverhalten.
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Der saugfähige Einsatz wird dann in das Befestigungsteil austauschbar eingebracht, insbesondere eingeschraubt, eingedrückt, eingerastet, eingepresst und/oder eingeklemmt.
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Weiterhin ist erfindungsgemäß auflagenseitig eine mechanische Stabilisierungsvorrichtung, den saugfähigen Einsatz bzw. das Befestigungsteil umgebend, vorgesehen. Diese mechanische Stabilisierungsvorrichtung weist z. B. die Gestalt einer Manschette und/spinnenbeinartiger Fortsätze auf. Die Manschette und die spinnenbeinartigen Fortsätze können z. B. aus einem elastischen oder elastomeren Material bestehen. Das Stabilisieren verhindert ein Gleiten des saugfähigen Materials über die kontaktierte Haut und/oder eine Änderung der Größe der Kontaktfläche zwischen Elektrode und Haut und somit der Impedanz (folglich Änderung der Amplitude des Messsignals) während der Messung. Weiterhin ist ein Ausgleich von Schwankungen im Anpressdruck (Änderung der Impedanz) gegeben und es verhindert die Ummantelung ein schnelles Austrocknen des saugfähigen Einsatzes.
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Durch die mechanische Stabilisierungsvorrichtung wird beim Inkontaktbringen der entsprechenden Elektrode mit der Oberfläche der Haut eines Probanden für eine definierte Lage der bevorzugt miniaturisiert ausgeführten Elektroden gesorgt. Gleichzeitig erfolgt eine Straffung der Hautoberfläche und eine hierdurch verbesserte Kontaktierung.
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Das elektrische Kontaktierungselement steht in elektrischer Verbindung zum leitfähigen Elektrodenkörper, wobei wiederum dieses Material elektrisch mit dem saugfähigen Einsatz verbunden ist. Der saugfähige Einsatz wird zur Ausbildung der maßgeblichen elektrischen Funktionen mit einer leitfähigen Flüssigkeit getränkt und/oder mit einem entsprechenden leitfähigen Gel versehen.
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Für den Fall, dass der saugfähige Einsatz mit einer leitfähigen Flüssigkeit getränkt wird, wird über die Ausformung des Elektrodengehäuses sichergestellt, dass die saugfähigen Einsätze zweier Elektroden nicht über das, möglicherweise ebenfalls von der Flüssigkeit getränkten, Trägermaterial (z. B. Band, Kappe) elektrisch kurzgeschlossen werden. Zusätzlich kann für das Trägermaterial ein schnell trocknendes Textil verwendet werden.
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Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass unter dem Begriff „saugfähiger Einsatz” auch ein Einsatz verstanden wird, der selbst leitfähig ist, z. B. indem er aus leitfähigen Mikropartikeln besteht oder solche Partikel enthält. Der saugfähige Einsatz vereint hier die gewünschten Eigenschaften der Nachgiebigkeit und Leitfähigkeit sowie der Austauschbarkeit, letzteres aus hygienischen Gründen.
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Durch den vorbeschriebenen Einschraub-, Einklemm- oder sonstigen Befestigungsvorgang hinsichtlich saugfähigem Einsatz im Befestigungsteil kann der saugfähige Einsatz nach Gebrauch entfernt und durch einen neuen, hygienisch einwandfreien Einsatz ersetzt werden.
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Bei einer Ausführungsform ist das Befestigungsmittel als Hohlkörper ausgebildet, der in seinem Inneren einen Sintereinsatz aufweist, wobei der saugfähige Einsatz in einer Durchgangsöffnung des Sintereinsatzes eingeschraubt werden, eingedrückt, eingerastet, eingepresst und/oder eingeklemmt wird.
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Hierfür kann die Durchgangsöffnung über ein Gewinde zum Einschrauben eines zylindrisch oder stiftförmig ausgebildeten Teiles des saugfähigen Einsatzes verfügen.
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Der saugfähige Einsatz reicht bis zur Anschlussseite und durchdringt das Befestigungsteil. Weiterhin wird der saugfähige Einsatz mit einer Kraft beaufschlagt, welche einen Vektor in Richtung Auflageseite ausbildet, was den Kontaktübergangswiderstand zur Hautoberfläche des Probanden minimiert.
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Der Hohlkörper als Befestigungsteil besteht aus einem elektrisch isolierenden Material.
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Bevorzugt ist das Befestigungsteil mehrteilig ausgebildet, um dieses am Band oder der Kopfhaube über eine dort vorhandene Öffnung zu fixieren. Bevorzugt wird hier auf ein druckknopfartiges Fixieren des Befestigungsteils am Band oder Kopfhaube zurückgegriffen.
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Die Manschette und/oder die spinnenbeinartigen Fortsätze als Stabilisierungsteil umgeben das freie Ende des saugfähigen Einsatzes radial beabstandet.
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Die bei einer Ausführungsform vorgesehenen spinnenbeinartigen Fortsätze weisen ausgehend vom saugfähigen Einsatz eine radiale Orientierung auf und besitzen eine Biegung oder einen sphärischen Verlauf.
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Die Biegung oder der sphärische Verlauf ist so realisiert, dass beim Anbringen des Bandes oder der Kopfhaube am Probanden die Fortsätze nachgeben und sich vom Zentrum des saugfähigen Einsatzes seitlich weg bewegen. Hierdurch findet eine Straffung der Hautoberfläche statt und es wird die elektrische Kontaktierung optimiert. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die mechanische Stabilisierungsvorrichtung keine elektrische Funktion aufweist und aus diesem Grund aus einem nichtleitfähigen Material besteht oder gegenüber dem saugfähigen Einsatz oder anderen leitfähigen Elementen isoliert ausgeführt wird.
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Die Manschette und/oder die spinnenbeinartigen Fortsätze der Stabilisierungsvorrichtung stehen mit dem Befestigungsteil in Verbindung. Diese Verbindung kann gleichzeitig mit dem druckknopfartigen Fixieren des Befestigungsteils am Band oder der Kopfhaube zustande kommen oder ausgeführt werden.
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Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann ein auf der Anschlussseite aus dem Befestigungsteil herausragendes freies Ende des saugfähigen Einsatzes mit einer elastischen Kappe oder dergleichen Mittel abgedeckt werden. Dabei wird die Kappe zwischen Befestigungsteil und dem entsprechenden Ende des saugfähigen Einsatzes fixiert, wodurch ein zusätzlicher Kraftvektor des saugfähigen Einsatzes in Richtung Hautoberfläche des Probanden erzeugt werden kann. Die Kappe kann in ihrem Inneren eine definierte Menge leitfähiger Flüssigkeit aufweisen, die bei einem Überstülpen der Kappe und Fixieren am Befestigungsteil freigesetzt wird, um dann mit dem saugfähigen Einsatz in Kontakt zu kommen und diesen zu tränken.
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Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist das Befestigungsteil ein isolierendes Material und weist eine Topfform auf. Der saugfähige Einsatz ist bei dieser Ausführungsform in das Innere des Befestigungsteils austauschbar eingeschraubt, eingedrückt, eingerastet, eingepresst und/oder eingeklemmt. Auch bei dieser Ausführungsform ist auflageseitig eine mechanische Stabilisierungsvorrichtung vorhanden, welche insbesondere das Befestigungsteil umgibt und an diesem form- und/oder kraftschlüssig fixiert ist.
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Dabei steht die mechanische Stabilisierungsvorrichtung bezogen auf die Außenkante des Befestigungsteils seitlich über, schließt jedoch zumindest nahezu oberflächenbündig mit dem saugfähigen Einsatz bzw. der Spitze des saugfähigen Einsatzes ab. Die diesbezügliche Manschette ist mit dem Befestigungsteil form- und/oder kraftschlüssig austauschbar verbunden, d. h. kann in leichter Weise ausgewechselt werden.
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Die Manschette ist als flexibler Ring mit konzentrischen Vor- und Rücksprüngen realisiert, wobei die konzentrischen Vor- und Rücksprünge der Lagefixierung der Elektrodenanordnung und einem entsprechenden Stabilisieren, wie bereits vorstehend erwähnt, dienen. Messungenauigkeiten werden hierdurch vermieden.
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Bei dieser Ausführungsform steht das Kontaktierungselement unmittelbar mit dem saugfähigen Einsatz in Verbindung und wird z. B. durch eine seitliche Öffnung im Befestigungsteil in das Innere desselben geführt und kann dort mit dem saugfähigen Einsatz in Kontakt gelangen.
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Auf der Bodenseite weist das Befestigungsteil eine Öffnung zum Einbringen einer leitfähigen Flüssigkeit auf, die über diese Öffnung zum saugfähigen Einsatz gelangt.
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Der saugfähige Einsatz ist der Topfform des Befestigungsteils entsprechend komplementär ausgebildet und kann so in die offene Seite des Topfes eingebracht werden. Der Einsatz kann eine hervorstehende kegelstumpf- oder kegelförmige Spitze aufweisen, aber auch entsprechend sphärisch oder halbkugelförmig ausgestaltet sein, um einen nach Möglichkeit Punktkontakt mit der Hautoberfläche des Probanden einzugehen.
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Die Erfindung soll nachstehend anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
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Hierbei zeigen:
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1 eine Längsschnittdarstellung durch die erfindungsgemäße Mess-Elektrodenanordnung gemäß erstem Ausführungsbeispiel;
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2 eine Darstellung in Form eines Längsschnitts der Mess-Elektrodenanordnung gemäß zweitem Ausführungsbeispiel und
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3 eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform in Explosivansicht.
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Die Mess-Elektrodenanordnung gemäß den Figuren geht zunächst von einem Befestigungsteil 1 aus. Dieses kann als zweiteiliger Hohlkörper ausgebildet sein und in seinem Inneren gesintertes Silberchlorid 2 aufweisen.
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Das Befestigungsteil 1 ist druckknopfartig (Bezugszeichen 3) an einem Gewebeband 4 in einer dort vorhandenen Aussparung fixierbar. Ein Kontaktierungselement, z. B. in Form eines Elektrodendrahts 5, reicht bis in das Innere des Befestigungsteils 1 und des dort vorgesehenen gesinterten Silberchloridmaterials.
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Das Befestigungsteil 1 wird von einem saugfähigen Einsatz 6 durchdrungen.
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Der saugfähige Einsatz 6 steht auch in Verbindung mit dem gesinterten Silberchloridmaterial 2. Auflageseitig tritt der saugfähige Einsatz heraus bzw. steht vor und weist an seinem zur Haut eines Probanden weisenden Ende eine sphärische Gestalt 7 auf. Die Hautoberfläche ist gestrichelt mit dem Bezugszeichen 8 symbolisiert, wobei in der Darstellung nach 1 noch kein vollständiges Anliegen des Gewebebands 4 und damit der Mess-Elektrodenanordnung vollzogen wurde.
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Eine mechanische Stabilisierungsvorrichtung 9 umgibt den saugfähigen Einsatz 6 an seinem sphärisch ausgebildeten Teil 7.
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Die mechanische Stabilisierungsvorrichtung 9 weist beispielsweise eine Vielzahl von spinnenbeinartigen Fortsätzen 10 auf oder ist als Manschette (nicht gezeigt) ausgebildet.
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Wie aus den Schnittdarstellungen nach den 1 und 2 erkennbar, ist das Befestigungsmittel 1 als Hohlkörper ausgeführt, wobei der saugfähige Einsatz 6 in eine entsprechende Durchgangsöffnung gemäß 1 eingeschraubt oder gemäß 2 eingerastet bzw. eingeklemmt wird.
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Das Schraubgewinde ist in 1 mit dem Bezugszeichen 11 gestrichelt angedeutet.
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Aus den Figuren ist erkennbar, dass der saugfähige Einsatz 6 bis zur Anschlussseite reicht und das Befestigungsteil 1 durchdringt. Durch das Gewinde nach 1 kann eine Kraftbeaufschlagung realisiert werden, welche einen Vektor in Richtung Auflageseite ausbildet.
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Ebenso ist es möglich, bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 einen Kraftvektor in Richtung Auflageseite auszubilden, indem z. B. ein elastisches Band oder eine elastische Kappe 12 den saugfähigen Einsatz 6 in die gezeigte Pfeilrichtung presst.
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Die spinnenbeinartigen Fortsätze 10 umgeben das freie Ende des saugfähigen Einsatzes 6, d. h. das in Richtung Hautoberfläche 8 des Probanden gerichtete Ende ist radial beabstandet. Die einzelnen Fortsätze 10 weisen eine Biegung oder einen sphärischen Verlauf auf, wie in den 1 und 2 symbolisch erkennbar.
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Der saugfähige Einsatz 6 kann leicht aus dem Befestigungsteil entnommen und durch einen neuen Einsatz ersetzt werden, um allen hygienischen Anforderungen zu genügen.
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Gemäß der perspektivischen Darstellung nach 3, die eine dritte Ausführungsform in Explosivansicht zeigt, besteht die Mess-Elektrodenanordnung aus einem Befestigungsteil 1. Hier kann es sich um ein Kunststoff-Spritzgussteil handeln.
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Das Befestigungsteil 1 dieser Ausführungsform ist topfförmig realisiert und weist einen inneren Hohlraum auf, in den der saugfähige Einsatz 6 eingedrückt bzw. eingerastet oder eingeklemmt werden kann.
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Das Befestigungsteil gemäß der Ausführungsform nach 3 besteht aus zwei Elementen, nämlich dem Teil 1 und dem Teil 100.
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Die Außenabmessungen des Teils 1 im Bereich des zylindrischen Abschnitts sind auf den Innendurchmesser des Unterteils 100 abgestellt. Mithin kann das Teil 1 (Oberteil) mit eingestecktem Einsatz 6 druckknopfartig in das Teil 100 (Unterteil) eingesteckt und verbunden werden. Dabei ist zwischen dem umlaufenden Bund 110 des Oberteils 1 und dem umlaufenden Bund 120 des Unterteils 100 ein z. B. textiles Material 200 eingeklemmt gehalten. Bei dem textilen Material 200 kann es sich um den Abschnitt eines Bandes einer Kopfhaube oder dergleichen Mittel zum Fixieren der Elektrodenanordnung an einem Körperteil eines Probanden handeln.
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Ein seitlicher Fortsatz 130 des Unterteils 100 besitzt eine Durchgangsöffnung zum Anschluss eines elektrischen Kontaktierungselements 5. Den Außenabmessungen des Teils 130 entsprechend ist in der Manschette 300 eine Aussparung 310 eingebracht, so dass der Ringabschnitt 320 der Manschette 300 über das Unterteil 100 gestülpt werden kann. Ein Spreizvorsprung 140 am Unterteil 100 fixiert die Manschette 300 sicher, wobei in der Manschette 300 noch eine entsprechende Ringnut (in der 3 nicht gezeigt) vorhanden sein kann.
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Zur im Montagezustand nach unten offenen Seite öffnet sich die Manschette 300 z. B. in konischer Gestalt. In diesem konischen Abschnitt 330 der Manschette 300 können unterseitig konzentrische Vor- und Rücksprünge zur Lagefixierung der Gesamtanordnung bezüglich der Hautoberfläche eines Probanden vorgesehen sein.
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Die Manschette 300 kann aus einem elastomeren, insbesondere gummiartigen Material hergestellt werden.
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Im Oberteil 1 befindet sich noch ein Fortsatz 150 mit einer Durchgangsöffnung 160. Über diese Durchgangsöffnung 160 kann der saugfähige Einsatz 6 mit leitfähiger Flüssigkeit getränkt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1965195 [0002, 0003]
- DE 102007024238 A1 [0004]
