-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine medizinische Elektrode zum Aufnehmen von bioelektrischen Signalen.
-
Es ist bekannt, bioelektrische Signale von Menschen und Tieren über medizinische Elektroden aufzunehmen. Bioelektrische Signale entstehen bei Muskelaktivität durch die Muskelfasern, wie zum Beispiel bei der Aktivität eines Herzmuskels. Diese bioelektrischen Signale können über medizinische Elektroden, die an bestimmten Punkten des Körpers z. B. an der Haut angebracht werden, gemessen werden und über Elektrodenkabel an ein entsprechendes Gerät, z. B. ein Elektrokardiogrammgerät, übermittelt werden. Aus dem Verlauf der bioelektrischen Signale, der zum Beispiel ein Elektrokardiogramm oder ein Elektromyogramm bildet, kann ein Arzt feststellen, ob eine Abweichung im Signalverlauf vorliegt und ob die Ursache der Abweichung auf einer Erkrankung des Patienten beruht.
-
Zur Messung von bioelektrischen Signalen, wie z. B. EKG-Signalen, werden häufig sogenannte Klebeelektroden eingesetzt. Bekannte Klebeelektroden haben typischerweise einen Metallkopf zum Befestigen eines Elektrodenkabels (z. B. Klammer oder Clip), eine Klebefläche zum Festkleben der Elektrode auf der Haut der Patienten, eine Metallfläche als leitfähige Elektrodenfläche (kann mit dem Metallkopf eine Einheit bilden) und ein Gel zur Herstellung der leitfähigen Verbindung zwischen der Metallfläche und der Haut an der Stelle, wo die Elektrode aufgeklebt wird. Außerdem haben solche Klebeelektroden oftmals einen Austrocknungsschutz der die Klebefläche bedeckt und so vor dem Austrocknen schützt.
-
Das Gel solcher bekannten Klebeelektroden kann einem Alterungsprozess unterworfen sein, da es nach gewisser Zeit z. B. austrocknen oder sich chemisch verändern kann. Weiterhin kann die Haftfähigkeit des verwendeten Klebers nachlassen, mit dem die Klebeelektrode auf der Hautoberfläche aufgeklebt wird. Dementsprechend ist es bekannt, dass Klebeelektroden ein Verfallsdatum besitzen, welches z. B. auf der Verpackung der Klebeelektrode aufgedruckt wird.
-
Außerdem ist es bekannt, die Leitfähigkeit der Klebeelektrode sowie den Übergangswiderstand zur Haut durch eine Impedanzmessung zu ermitteln, die in einem Elektrodenverstärker integriert wird und von diesem ausgeführt wird. Für die Impedanzmessung ist es bekannt, ein hochfrequentes Signal über die Elektroden in den Körper des Patienten einzuspeisen und die Impedanz zu bestimmen, die charakteristisch für die Leitfähigkeit der Klebeelektrode ist, da sie Impedanz ein Maß für die Signalqualität bildet. Außerdem ist es bekannt, dass ein Arzt die Qualität des EKG-Signals visuell beurteilt, ohne ein objektives Kriterium für die Signalqualität zur Verfügung zu haben, insbesondere dann, wenn keine Impedanzmessung verfügbar ist.
-
Insbesondere beim Einsatz von Elektroden im häuslichen Umfeld kommt der Qualität des mit den Elektroden gemessenen bioelektrischen Signals eine besondere Bedeutung zu, da dort typischerweise kein Arzt anhand des EKGs die Signalqualität untersuchen kann. Außerdem kann durch eine Impedanzmessung zwar ermittelt werden, dass die Signalqualität schlecht ist, aber der Grund für eine schlechte Impedanz und die damit einhergehende schlechte Signalqualität kann dabei nicht ermittelt werden.
-
Die Ursachen für die schlechte Signalqualität können aber vielfältig sein, wobei die medizinische Elektrode bzw. ihr Zustand einen entscheidenden Einfluss auf die Signalqualität und die Impedanz haben kann. So können z. B. ein gealtertes Gel und dadurch z. B. chemisch verändertes Gel, ein vertrocknetes Gel oder eine schlechte Klebeverbindung, die insbesondere bei mehrfach verwendeten Elektroden auftritt, Ursache für eine schlechte elektrische Leitfähigkeit zwischen der Elektrode und der Hautoberfläche und der damit einhergehenden schlechten Impedanz und Signalqualität sein. Weiterhin können z. B. Hautpflegemittel wie Cremes oder auch Haare oder die Beschaffenheit der Haut selbst den Leitwiderstand zwischen Haut und Elektrode entscheidend beeinflussen. Dies ist allerdings von einem Nutzer, insbesondere Laien im häuslichen Umfeld nicht ohne weiteres zu ermitteln.
-
Weiterhin kann mit den oben beschriebenen bekannten Elektroden und Geräten nicht ermittelt werden, welche Art von Elektrode für die Messung z. B. eines EKGs verwendet wurde. Es gibt verschiedene Typen von Elektroden, die unterschiedliche Eigenschaften besitzen und die ebenfalls einen entscheidenden Einfluss auf die Signalqualität haben können. Dabei spielen sowohl der Formfaktor der Elektrode, als auch das Gel eine Rolle. Große Elektroden mit entsprechend hoher Gelmenge besitzen typischerweise eine gute Leitfähigkeit, aber eine schlechte örtliche Spezifität. Im Gegensatz dazu haben kleinere Elektroden aufgrund geringerer Gelmenge eine schlechtere Leitfähigkeit aber dafür einen höhere örtliche Spezifität aufgrund der geringeren Ausdehnung.
-
Außerdem gibt es auch sogenannte Trockenenlektroden, die statt des Gels ein leitfähiges gelartiges Pad besitzen, das den Kontakt zur Haut herstellt.
-
Außerdem kann das Gel so beschaffen sein, dass es sehr schnell eine gute elektrische Leifähigkeit zur Haut herstellt, wobei solche Gele typischerweise sehr aggressiv sind und die Haut angreifen. Andererseits sind Langzeitelektroden bekannt, bei denen das Gel aufgrund der längeren Tragdauer der Elektroden weniger aggressiv ausgestaltet ist, was aber dazu führen kann, dass eine ausreichende Leitfähigkeit zur Haut erst nach einer längeren Zeitdauer, z. B. mehrere Minuten hergestellt ist.
-
Dementsprechend kann die genaue Kenntnis über die oben genannten Details der Elektrode wichtig sein, um die Ursache einer schlechten Signalqualität zu ermitteln. Dies kann aber mit den bekannten Elektroden schwierig sein, da diese Informationen der medizinischen Elektrode selbst nicht immer entnehmbar sind, sondern z. B. nur auf einer Packung, in der die medizinische Elektrode verpackt ist, aufgedruckt sind.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Elektrode bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile des Standes der Technik wenigstens teilweise überwindet.
-
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst.
-
Eine erfindungsgemäße Medizinische Elektrode zum Aufnehmen von bioelektrischen Signalen eines Muskels, insbesondere eines Herzmuskels, über die Haut eines Menschen oder Tieres, umfasst:
einen Metallkontakt für den Anschluss an ein Elektrodenkabel;
eine elektrisch leitende Elektrodenplatte zum Empfangen der bioelektrischen Signale;
ein Kontaktmittel zum Herstellen eines elektrischen Kontaktes zwischen der Elektrodenplatte und der Haut; und
eine elektronische Schaltung, die einen Speicher zum Speichern von elektrodenbezogenen Daten aufweist.
-
Weiter Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der beigefügten Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
-
Die Ausführungsbeispiele betreffen eine medizinische Elektrode zum Aufnehmen von bioelektrischen Signalen eines Muskels, insbesondere eines Herzmuskels, über die Haut eines Menschen oder Tieres. Die medizinische Elektrode wird im Folgenden auch nur als Elektrode bezeichnet. Die Elektrode umfasst einen Metallkontakt für den Anschluss an ein Elektrodenkabel, eine elektrisch leitende Elektrodenplatte zum Empfangen der bioelektrischen Signale, ein Kontaktmittel, insbesondere ein Gel, zum Herstellen eines elektrischen Kontaktes zwischen der Elektrodenplatte und der Haut und eine elektronische Schaltung, die einen Speicher zum Speichern von elektrodenbezogenen Daten aufweist.
-
Außerdem kann bei sogenannte Trockenenlektroden statt eines Gels ein leitfähiges gelartiges Pad als Kontaktmittel vorgesehen sein, das den Kontakt zur Haut herstellt.
-
Der Metallkontakt kann als Metallkopf ausgebildet sein, der wiederum als Clip oder Klammer oder ein anderes Klemmmittel ausgestaltet ist. Der Metallkopf kann selbst aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material (z. B. leifähigem Kunststoff) gebildet sein oder eine elektrisch leitende Beschichtung aufweisen, die bspw. aus Metall oder Graphit oder dergleichen ist.
-
Das Kontaktmittel kann in flüssiger oder gelartiger Form vorliegen. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist es aber auch fest. Das Kontaktmittel kann auch eine Schwammstruktur oder dergleichen aufweisen, in dem bspw. eine Kontaktflüssigkeit oder ein Gel aufgenommen ist.
-
Die elektrisch leitende Elektrodenplatte kann sehr dünn ausgestaltet sein oder sogar aufgedampft sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist sie auch Bestandteil des Metallkontakts selbst und kann bspw. eine Fläche des Metallkontakts sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen sind der Metallkontakt, das Kontaktmittel und/oder die Elektrodenplatte einteilig aufgebaut bzw. in einem Stück erhältlich.
-
Elektrodenbezogene Daten können z. B. den Hersteller der Elektrode, den Elektrodentyp, eine Chargen bzw. Seriennummer, einen Typ des Kontaktmittels, eine Kontaktmittelmenge und/oder ein Verfallsdatum oder dergleichen umfassen bzw. repräsentieren.
-
Damit ist es möglich festzustellen, ob der richtige Elektrodentyp verwendet wurde und z. B. eine schlechte Signalqualität an einer schlechten elektrischen Verbindung zur Haut liegt. Durch Auslesen der elektrodenbezogenen Daten ist es möglich, objektiv zu ermitteln, ob die schlechte Signalqualität an einem abgelaufenen Verfallsdatum und entsprechend gealtertem Kontaktmittel, an einem falschem Elektrodentyp oder zu kurzer Einwirkzeit des Kontaktmittels (z. B. des Gels) oder z. B. einem Produktionsfehler liegt.
-
Der Speicher kann als Schreib-Lese-Speicher ausgestaltet sein und bspw. ein Flash-Speicher oder dergleichen sein, der ohne Stromzufuhr Daten permanent speichert.
-
Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die medizinische Elektrode auch als sogenannte Saugelektrode ausgestaltet, bei der z. B. ein Übergangswiderstand zur Haut des Patienten und/oder die chemische Zusammensetzung z. B. des Kontaktmittels gemessen wird (siehe auch Beschreibung weiter unten).
-
Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die elektronische Schaltung dazu eingerichtet, die elektrodenbezogenen Daten an einen Empfänger zu übermitteln. Dies kann z. B. über ein an der Elektrode angeschlossenes Elektrodenkabel geschehen. Die Daten können an eine externe Einrichtung als Empfänger übertragen werden, die die Daten z. B. anzeigt oder auswertet. Bei manchen Ausführungsbeispielen werden die Daten auch an das Gerät, z. B. Elektrokardiogrammgerät übertragen, welches das EKG aufnimmt, oder an ein Elektromyogramm-Gerät, das ein Elektromyogramm aufnimmt. Bei manchen Ausführungsbeispielen werden die elektrodenbezogenen Daten auch an ein Analysegerät übertragen, welches die empfangenen elektrodenbezogenen Daten analysiert und darauf basierend einen Grund für eine schlechte Signalqualität ausgibt.
-
Bei manchen Ausführungsbeispielen werden die elektrodenbezogenen Daten nur dann aus der Elektrode ausgelesen, wenn eine Analyse der empfangenen Elektrodensignale ergeben hat, dass eine schlechte Signalqualität vorliegt. Dies kann bei manchen Ausführungsbeispielen auch automatisch geschehen, z. B. indem das EKG- oder Elektromyogramm-Gerät, an dem die Elektrode angeschlossen ist, ein entsprechendes Steuersignal an die elektronische Schaltung sendet, wobei diese in Reaktion auf das empfangene Steuersignal die elektrodenbezogenen Daten überträgt.
-
Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die elektronische Schaltung dazu eingerichtet, die elektrodenbezogenen Daten drahtlos zu übermitteln, z. B. über induktive oder kapazitive Kopplung, per Funk oder dergleichen. Die elektronische Schaltung kann ein Funkmodul aufweisen. Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die elektronische Schaltung einen Transponder (z. B. RFID-Transponder, engl.: radio-frequency identification), der dazu eingerichtet ist, die elektrodenbezogenen Daten in Reaktion auf ein empfangenes Funksignal per Funk drahtlos zu übermitteln. Dadurch ist es möglich, die elektrodenbezogenen Daten zu übertragen, ohne die Elektrode mit einem Kabel verbinden zu müssen. Bei manchen Ausführungsbeispielen wird auch elektrische Energie drahtlos durch induktive oder kapazitive Kopplung übertragen.
-
Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die medizinische Elektrode weiter einen Elektrodenkörper in dem die elektronische Schaltung angeordnet ist, wobei von der elektronischen Schaltung elektrische Kontakte an eine Oberseite des Elektrodenkörpers geführt sind. Dadurch kann die elektronische Schaltung der medizinischen Elektrode von außen durch einen Elektrodenstecker kontaktiert werden, der entsprechend die elektrischen Kontakte an der Oberseite es Elektrodenkörpers kontaktiert. Auf diese Art und Weise können Daten von der elektronischen Schaltung über die elektrischen Kontakte und über den Elektrodenstecker übermittelt werden und/oder die elektronische Schaltung kann mit elektrischer Energie über den Elektrodenstecker versorgt werden.
-
Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die medizinische Elektrode weiter eine Abdeckung auf dem Kontaktmittel und einen Präsenzsensor. Der Präsenzsensor ist dazu eingerichtet, zu erkennen, ob die Abdeckung vorhanden ist. Der Präsenzsensor kann dabei durch zwei Elektroden gebildet sein. Nach Entfernen der Abdeckung kann sich z. B. das Kontaktmittel ausbreiten und so einen Stromfluss zwischen den Elektroden herstellen, anhand dessen der Präsenzsensor die entfernte Abdeckung erkennen kann.
-
Bei manchen Ausführungsbeispielen weist die Abdeckung einen Kontaktbereich auf, der die beiden Elektroden kontaktiert, wenn die Abdeckung an der medizinischen Elektrode angeordnet ist. Dementsprechend fließt ein Strom zwischen den beiden Elektroden, der unterbrochen wird, wenn die Abdeckung entfernt wird. Anhand der Stromunterbrechung kann der Präsenzsensor erkennen, dass die Abdeckung entfernt ist.
-
Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die medizinische Elektrode weiter einen Leitfähigkeitssensor, der dazu eingerichtet ist, die elektrische Leitfähigkeit des Kontaktmittels zu messen. Dadurch ist es möglich festzustellen, ob eine schlechte Signalqualität an dem Kontaktmittel, also zum Beispiel an dem verwendeten Gel liegt. Die Leitfähigkeit des Kontaktmittels hängt nicht nur von der Art des Kontaktmittels, also z. B. von der Art des verwendeten Gels, sondern auch davon ab, wie auch weiter oben ausgeführt, ob das Kontaktmittel gealtert ist und/oder ausgetrocknet ist. Durch die Leitfähigkeitsmessung des Kontaktmittels ist ein objektiver Parameter erhältlich, der angibt, inwieweit das Kontaktmittel elektrisch leitfähig ist. Der Messwert der elektrischen Leitfähigkeit kann in dem Speicher der elektronischen Schaltung als elektrodenbezogene Daten abgelegt werden. Leitfähigkeitssensoren sind grundsätzlich bekannt. Der Leitfähigkeitssensor kann z. B. zwei Elektroden aufweisen, die beabstandet voneinander angeordnet sind, sodass sich Kontaktmittel zwischen ihnen befindet. Dementsprechend fließt ein Strom zwischen den beiden Elektroden durch das Kontaktmittel hindurch, sodass so die Leitfähigkeit des Kontaktmittels ermittelt werden kann.
-
Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die medizinische Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter einen Leitfähigkeitssensor, der dazu eingerichtet ist, die Leitfähigkeit zwischen der Elektrodenplatte und der Haut zu messen. Die Leitfähigkeitsmessung kann insbesondere auch eine Impedanzmessung umfassen, wie sie oben bereits ausgeführt wurde. Die medizinische Elektrode weist dazu eine Elektrode auf, die beabstandet zur Elektrodenplatte angeordnet ist, sodass ein Strom, insbesondere ein Wechselstrom, der zwischen der Elektrodenplatte und der Elektrode fließt, durch die Haut fließt, sodass die Impedanz ermittelt werden kann.
-
Eine solche Leitfähigkeitsmessung kann bei manchen Ausführungsbeispielen auch verwendet werden, um eine Information über den Zustand einer Klebeschicht der medizinischen Elektroden zu erhalten, mit der sie an der Haut festgeklebt ist, bzw. eine Information über die Klebeverbindung der medizinischen Elektrode zur Haut.
-
Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die medizinische Elektrode weiter einen chemischen Sensor, der dazu eingerichtet ist, eine chemische Eigenschaft des Kontaktmittels zu ermitteln. Chemische Sensoren sind grundsätzlich bekannt und können unterschiedliche Prinzipien ausnutzen, um unterschiedliche chemische Eigenschaften des Kontaktmittels zu ermitteln. Chemische Sensoren können z. B. molekulare Eigenschaften zur Detektion ausnutzen, wie z. B. eine Molekülmasse, Diffusionsverhalten, Molekülstruktur (magnetische Eigenschaften, bspw. Paramagnetismus), Molekülstabilität (Bindungsenergie) und Molekülbeweglichkeit. Es können aber auch chemische Eigenschaften wie Reaktivität, Oxidierbarkeit und Reduzierbarkeit ausgenutzt werden.
-
Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die elektronische Schaltung dazu eingerichtet, Messdaten von einem Sensor der medizinischen Elektrode in dem Speicher zu speichern. Der Sensor ist dabei einer der oben genannten Sensoren bzw. es können auch mehr als einer der oben genannten Sensoren in der medizinischen Elektrode vorhanden sein. Außerdem kann der oben erwähnte Mikrocontroller dazu eingerichtet sein, die Funktionsweise eines oder mehrerer der oben genannten Sensoren auszuüben.
-
Folglich können bei manchen Ausführungsbeispielen folgende Einflussfaktoren zur Elektroden- und damit Signalqualität wenigstens teilweise ermittelt werden:
- – Verwendung des richtigen Elektrodentyps des richtigen Herstellers
- – Verwendung der Elektrode innerhalb des Verfallsdatums
- – Ausschließen der Mehrfachverwendung einer Elektrode
- – Die Elektrode besitzt einen ausreichenden Übergangswiederstand zur Haut
- – Die Elektrode besitzt ein ausreichend leitfähiges Kontaktmittel (Gel)
- – Die Elektrode besitzt ein chemisch und biologisch unverändertes Gel
-
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann folglich die Signalqualität objektiv ermittelt, ausgegeben und/oder gespeichert werden. Der Grund für eine schlechte Signalqualität kann objektiv ermittelt, ausgegeben und/oder gespeichert werden. Bei Fehlmessungen, die auf eine schlechte Signalqualität zurückzuführen sind, kann der Grund für diese Fehlmessung objektiv ermittelt, ausgegeben und/oder gespeichert werden und folglich als Nachweis für die Ursache der Fehlmessung dienen. Außerdem kann die Verwendung nicht zugelassener Elektroden ermittelt, ausgegeben und/oder gespeichert werden, wodurch ein Nachweis dieser Ursache bei Fehlmessungen und eine kommerzielle Patientenbindung an bestimmte medizinische Elektroden möglich sind. Die Verwendung der richtigen Elektrode für die richtige Anwendung kann ebenfalls bei manchen Ausführungsbeispielen ermittelt werden, wodurch ein Nachweis dieser Ursache bei Fehlmessungen und eine kommerzielle Patientenbindung ebenfalls möglich sind.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer medizinischen Elektrode gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
-
2 die medizinische Elektrode von 1 mit einem Elektrodenstecker zeigt;
-
3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer medizinischen Elektrode mit einem weiteren Elektrodenstecker veranschaulicht;
-
4 einen gefederten Kontakt des Elektrodensteckers von 3 im Detail veranschaulicht;
-
5a ein Ausführungsbeispiel einer medizinischen Elektrode mit einem Präsenzsensor zum Erkennen des Vorhandenseins einer Abdeckung veranschaulicht;
-
5b zeigt, wie der Präsenzsensor von 5a das Entfernen der Abdeckung erkennt;
-
6a ein alternatives Ausführungsbeispiel einer medizinischen Elektrode mit einem Präsenzsensor zum Erkennen des Vorhandenseins einer Abdeckung veranschaulicht;
-
6b zeigt, wie der Präsenzsensor von 6a das Entfernen der Abdeckung erkennt;
-
7 ein Ausführungsbeispiel einer medizinischen Elektrode mit einem Leitfähigkeitssensor zum Ermitteln der Leitfähigkeit des Kontaktmittels zeigt;
-
8 ein Ausführungsbeispiel einer medizinischen Elektrode mit einem Leitfähigkeitssensor zum Ermitteln des Übergangswiderstandes zur Haut zeigt; und
-
9 ein Ausführungsbeispiel einer medizinischen Elektrode mit einem chemischen Sensor zum Ermitteln einer chemischen Eigenschaft des Kontaktmittels zeigt.
-
In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer medizinischen Elektrode 1 gezeigt. Im Folgenden haben gleiche oder ähnliche Teile der medizinischen Elektrode 1 in der Beschreibung gleiche Bezugszeichen und diese Teile werden auch nur einmal beschrieben, um Wiederholungen zu vermeiden.
-
Die medizinische Elektrode 1 von 1 ist als sogenannte Klebelektrode ausgebildet und dient dazu, auf die Haut eines Patienten aufgeklebt zu werden und bioelektrische Signale von dem Patienten zu empfangen. Sie hat einen Metallkopf 2 zum Befestigen eines Elektrodenkabels mit Elektrodenstecker. Der Metallkopf 2 hat eine elektrische leitende Verbindung zu einer elektrisch leitenden Elektrodenplatte 3, die hier aus Metall gebildet und zum Empfang von bioelektrischen Signalen dient. Der Metallkopf 2 kann bei manchen Ausführungsbeispielen auch als Klammer oder Clip ausgeführt sein. Der Metallkopf 2 und die Elektrodenplatte 3 sind hier als zwei getrennte Elemente ausgeführt, können bei anderen Ausführungsbeispielen aber auch als ein Element z. B. in einem Stück ausgeführt sein.
-
Die medizinische Elektrode 1 hat außerdem ein Kontaktmittel 4, das in einem Hohlraum eines Elektrodenkörpers 8 der medizinischen Elektrode 1 enthalten ist. Das Kontaktmittel 4 ist unter der Elektrodenplatte 3 angeordnet und dient dazu, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Elektrodenplatte 3 und der Haut des Patienten herzustellen. Das Kontaktmittel 4 ist hier als Gel ausgebildet, wie es auch oben ausgeführt wurde.
-
Der Elektrodenkörper 8 ist aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt und enthält z. B. Kunststoff und/oder textile Materialien.
-
Der Metallkopf 2 ist an der Oberseite des Elektrodenkörpers 8 angeordnet, sodass er zur Verbindung mit einem Elektrodenkabel zugänglich ist.
-
An der Unterseite des Elektrodenkörpers 8 ist eine Klebeschicht 9 angeordnet, die zum Festkleben der medizinischen Elektrode 1 auf die Haut des Patienten dient.
-
Die medizinische Elektrode 1 hat an der Unterseite, d. h. dort wo die Klebeschicht 9 angeordnet ist, eine Abdeckung 10, die die Klebeschicht 9 und das Kontaktmittel 4 vor dem Austrocknen und vor Verschmutzung schützt. Außerdem sorgt die Abdeckung 4 dafür, dass das Kontaktmittel 4 an Ort und Stelle bleibt und nicht aus seinem Hohlraum ausläuft. Die Abdeckung 10 ist hier aus einem beschichteten Papier hergestellt, kann aber auch aus Kunstsoff oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sein, als Folie ausgeführt sein, usw.
-
Insbesondere wegen des Kontaktmittels 4, das hier als Gel ausgeführt ist, ist die medizinische Elektrode 1 einem Alterungsprozess unterworfen. Das Gel kann z. B. austrocknen oder sich chemisch verändern. Weiterhin kann die Haftfähigkeit des Klebers der Klebeschicht 9 nachlassen. Deshalb besitzt die medizinische Elektrode 1 ein Verfallsdatum nachdem eine Anwendung zu den oben genannten Einbußen bei der Signalqualität führen kann.
-
Um Informationen über Hersteller, Elektrodentyp, Chargen- bzw. Seriennummer, verwendetes Kontaktmittel und dergleichen in der medizinischen Elektrode 1 zu speichern, hat sie eine elektronische Schaltung 7, die einen Speicher 6 aufweist, der als Flashspeicher ausgeführt ist und die Informationen permanent speichern kann, auch wenn kein elektrischer Strom zugeführt wird.
-
Auch wenn im vorliegenden Ausführungsbeispiel die elektronische Schaltung 7 als im Elektrodenkörper angeordnet ausgeführt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht in dieser Hinsicht beschränkt. Bei anderen Ausführungsbeispielen ist die elektronische Schaltung außerhalb des Elektrodenkörpers angeordnet ist bspw. über eine leitende Verbindung zu den Messkontakten/Sensoren in der Elektrode angekoppelt.
-
Die elektronische Schaltung 7 hat außerdem einen Mikrocontroller 5, der dazu eingerichtet ist, Informationen an den Speicher 6 zu übertragen und in ihm zu speichern. Die elektronische Schaltung 7 hat eine flexible Platine, auf der der Speicher 6 und der Mikrocontroller 5 angeordnet sind. Bei anderen Ausführungsbeispielen ist die Platine starr ausgeführt. Die elektronische Schaltung 7 ist in dem Elektrodenkörper 8 integriert.
-
Außerdem hat die medizinische Elektrode 1 eine Spule 11 auf der elektronischen Schaltung 7, über die eine induktive Kopplung stattfinden kann. Über die induktive Kopplung können drahtlos Energie und Informationen zur elektronischen Schaltung 7 und von ihr an ein externes Gerät übertragen werden.
-
So kann zum Beispiel, wie es in 2 veranschaulicht ist, über einen Elektrodenstecker 12 eines Elektrodenkabels, der mit der medizinischen Elektrode 1 verbunden ist, eine induktive Kopplung hergestellt werden.
-
Dazu hat der Elektrodenstecker 12 ebenfalls eine Spule 15, die über zwei Leitungen 16 und 17 mit einem externen Gerät verbindbar ist, z. B. mit einem EKG-Gerät, welches dann auch die Spule 15 entsprechend ansteuert, um Informationen aus der elektronischen Schaltung 7 zu empfangen und/oder an sie zu übertragen. Damit kann das externe Gerät die elektrodenbezogenen Daten aus dem Speicher 6 abfragen.
-
Der Elektrodenstecker 12 hat außerdem eine Metallbeschichtung 13 die in ihrer Form negativ zum Metallkopf 2 ausgebildet ist, sodass der Elektrodenstecker 12 auf den Metallkopf 2 aufgesteckt werden kann und die Metallbeschichtung 13 einen elektrischen Kontakt zum Metallkopf 2 herstellt. Die Metallbeschichtung 13 ist mit einer Leitung 14 kontaktiert, sodass die über die von der Elektrodenplatte 3 empfangene bioelektrische Signale an das externe Gerät übertragen werden können.
-
Über die induktive Kopplung der Spule 15 des Elektrodensteckers 12 und der Spule 11 der medizinischen Elektrode 1 kann folglich elektrische Energie und/oder Information, wie die elektrodenbezogenen Daten aus dem Speicher 6, drahtlos übertragen werden. Auch sonst ist einen Kommunikation zwischen einer externen Elektronik, wie einem EKG-Gerät oder einem Analysegerät oder dergleichen, und der elektronischen Schaltung 7 mit ihren angeschlossenen Komponenten möglich. So kann z. B. über die Kopplung auch ein Sensor der elektronischen Schaltung bzw. ein mit der elektronischen Schaltung gekoppelter Sensor von der externen Elektronik gesteuert werden. Auch der Speicher 6 kann bei manchen Ausführungsbeispielen extern gesteuert werde, sodass bei manchen Ausführungsbeispielen der Mikrocontroller 5 auch weggelassen werden kann.
-
Um die richtige Position der Spule 15 und der Spule 11 zueinander zu garantieren, kann z. B. eine mechanische Fixierung des Elektrodensteckers 12 vorgesehen sein z. B. durch Stifte, Vorsprünge, Kerben, Nuten oder andere ineinandergreifende mechanische Mittel, die einen Elektrodenstecker und die medizinische Elektrode in einer definierten Position zueinander fixieren. Bei anderen Ausführungsbeispielen ist die Spule 11 der medizinischen Elektrode 1 konzentrisch ausgebildet und erstrecket sich ringförmig durch den Elektrodenkörper 8, sodass es keine Rolle spielt, an welcher Stelle die Spule 15 des Elektrodensteckers 12 angeordnet ist, da sich immer ein Teil der Spule 11 unter ihr befinden wird. Dazu sind die Spule 15 des Elektrodensteckers und die Spule 11 der medizinischen Elektrode 1 jeweils mit gleichem Abstand zur Mittelachse der medizinischen Elektrode 1 angeordnet, die sich mittig durch den Metallkopf 2 erstreckt.
-
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann anstelle von oder zusätzlich zu der Spule 11 bzw. 15 ein Chip zur drahtlosen Kommunikation, z. B. ein RFID-Chip oder dergleichen angeordnet sein.
-
Bei manchen Ausführungsbeispielen ist auch eine kapazitive Kopplung zwischen dem Elektrodenstecker 12 und der medizinischen Elektrode 1 vorgesehen, die analog zu dem Ausführungsbeispiel der 2 ausgebildet ist.
-
Eine drahtgebundene Kopplung zwischen einem Elektrodenstecker 12' und einer medizinischen Elektrode 20 ist in 3 veranschaulicht.
-
Die medizinische Elektrode 20 und der Elektrodenstecker 12' entsprechen weitgehend der medizinischen Elektrode 1 der 1 und 2 bzw. dem Elektrodenstecker 12 von 2.
-
Auf der elektronischen Schaltung 7 fehlt die Spule 11 und stattdessen sind zwei elektrische Kontakte 21a und 21b angeordnet, die durch den Elektrodenkörper 8 an dessen Oberfläche nach außen geführt sind.
-
Entsprechend hat der Elektrodenstecker 12' zwei elektrischen Kontakte 22a und 22b, die die elektrischen Kontakte 21a und 21b elektrisch kontaktieren, wenn der Elektrodenstecker 12' an der medizinischen Elektrode 20 angeordnet ist. Die elektrischen Kontakte 22a und 22b sind als Federkontakte ausgeführt, wie in 4 beispielhaft für den Kontakt 22a gezeigt ist. Der Kontakt 22a hat einen stangenförmigen Abschnitt 119 und einen Tellerabschnitt 121. Der stangenförmige Abschnitt 119 ist von einer Feder 120 umgeben, die den Kontakt 22a derart spann, dass der Tellerabschnitt 121 gegen die elektrischen Kontakte 21a und 21b der medizinischen Elektrode 20 drücken, wenn der Elektrodenstecker 12' aufgesteckt ist. Die elektrischen Kontakte 22a und 22b des Elektrodensteckers 12' sind jeweils mit der elektrischen Leitung 16 bzw. 17 verbunden, die an ein externes Gerät anschließbar sind, wie oben ausgeführt.
-
Um den Elektrodenstecker 12' mechanisch zu fixieren, sind an seiner Unterseite drei Magnete 24a, 24b und 24c angeordnet und diesen gegenüberliegend hat die medizinische Elektrode 20 entsprechende magnetische Metallelemente 23a, 23b und 23c in der Oberseite des Elektrodenkörpers 8. Dementsprechend hält die magnetische Anziehungskraft der Magnete 24a, 24b und 24c den Elektrodenstecker 12' in seiner Position und sie zieht ihn mit der Unterseite an die Oberseite des Elektrodenkörpers 8 der medizinischen Elektrode. Dadurch wird jeweils der Tellerabschnitt 121 der elektrischen Kontakte 22a und 22b des Elektrodensteckers 12 gegen die elektrischen Kontakte 21a und 21b der medizinischen Elektrode 1 gegen die Federkraft der Feder 120 gedrückt, wodurch ein gute elektrischer Kontakt hergestellt wird.
-
Dadurch kann elektrische Energie und/oder Information, wie die elektrodenbezogenen Daten, über die elektrischen Kontakte 21a, 21b, 22a bzw. 22b der medizinischen Elektrode 20 bzw. des Elektrodensteckers 12' übertragen werden.
-
Alternativ können auch die elektrischen Kontakte 21a und 21b der medizinischen Elektrode 20 als Ringkontakte ausgebildet sein und sich entsprechend als konzentrische kreisförmige Streifen auf der Oberseite des Elektrodenkörpers 8 erstrecken, um die richtige Position der federgelagerten Kontakte 22a und 22b des Elektrodensteckers 12' bezüglich den elektrischen Kontakten 21a und 21b der medizinischen Elektrode 20 zu gewährleisten. Außerdem kann eine zusätzlich mechanische Fixierung vorhanden sein, wie oben ausgeführt.
-
Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele einer medizinischen Elektrode beschrieben, wobei zur Vereinfachung der Darstellung die elektronische Schaltung bzw. der Kopplung zwischen einem Elektrodenstecker und der elektronischen Schaltung nicht gezeigt ist. Dies kann z. B. entsprechend analog den oben erörterten Ausführungsbeispielen, insbesondere der 1 bis 3, ausgestaltet sein, das heißt die im Folgenden beschriebenen medizinischen Elektroden können zur drahtlosen oder drahtgebunden Kopplung ausgebildet sein.
-
Die 5a und 5b zeigen ein Ausführungsbeispiel einer medizinischen Elektrode 30, bei der das Entfernen der Abdeckung 10 erkannt werden kann.
-
Dazu hat die medizinische Elektrode 30 zwei elektrische Kontakte 31a und 31b beabstandet voneinander an ihrer Unterseite des Elektrodenkörpers 8 angeordnet. Zwischen den Kontakten 31a und 31b ist ein Zwischenraum, sodass kein Strom zwischen ihnen fließen kann. Ist die Abdeckung 10 entfernt (5b), so fließt das Kontaktmittel 4 aus und in den Zwischenraum zwischen den Kontakten 31a und 31b und stellt dadurch eine elektrische Verbindung zwischen den beiden elektrischen Kontakten 31a und 31b her. Das Kontaktmittel 4 schließt folglich die beiden elektrischen Kontakten 31a und 31b und bildet einen Überganswiderstand, der von einem Präsenzsensor 32 ermittelt werden kann, der mit den beiden elektrischen Kontakten 31a und 31b elektrisch gekoppelt ist.
-
Bei erneutem Aufbringen der Abdeckung 10 auf den Elektrodenträger 8 bleibt das Gel des Kontaktmittels 4 als dünner Film erhalten und stellt die elektrische Verbindung zwischen den elektrischen Kontakten 31a und 31b her bzw. lässt sie bestehen.
-
Der Präsenzsensor 32 ist hier zwar außerhalb der medizinischen Elektrode 30 gezeigt, aber er kann auch Bestandteil der elektronischen Schaltung 7 sein oder auch durch den Mikrocontroller 5 realisiert sein, der entsprechend eingerichtet ist, einen Stromfluss bzw. Widerstand zwischen den beiden elektrischen Kontakten 31a und 31b zu ermitteln.
-
Der Präsenzsensor 32 kann aber auch in einem externen Gerät vorgesehen sein bzw. ein dort vorhandener Mikroprozessor kann entsprechend eingerichtet sein, einen Stromfluss bzw. Widerstand zwischen den beiden elektrischen Kontakten 31a und 31b zu ermitteln.
-
Die 6a und 6b zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel einer medizinischen Elektrode 40, bei der das Entfernen der Abdeckung 10 erkannt werden kann.
-
Dazu hat die medizinische Elektrode 40 zwei elektrische Kontakte 41a und 41b beabstandet voneinander an ihrer Unterseite des Elektrodenkörpers 8 angeordnet. Die Abdeckung 10 hat einen Metallkontakt 42, der aufgedampft oder als Metallfolie, als Metallstreifen oder dergleichen ausgeführt sein kann und so angeordnet ist, dass er die beiden elektrischen Kontakte 41a und 41b elektrisch miteinander verbindet.
-
Ist die Abdeckung 10 entfernt (6b), so ist der elektrische Kontakt zwischen den beiden elektrischen Kontakten 41a und 41b unterbrochen. Diese Unterbrechung des Stromflusses kann von einem Präsenzsensor 42 ermittelt werden, der mit den beiden elektrischen Kontakten 41a und 41b elektrisch gekoppelt ist.
-
Der Präsenzsensor 42 ist hier zwar außerhalb der medizinischen Elektrode 40 gezeigt, aber er kann auch Bestandteil der elektronischen Schaltung 7 sein oder auch durch den Mikrocontroller 5 realisiert sein, der entsprechend eingerichtet ist, einen Stromfluss bzw. Widerstand zwischen den beiden elektrischen Kontakten 41a und 41b zu ermitteln.
-
Der Präsenzsensor 42 kann aber auch in einem externen Gerät vorgesehen sein bzw. ein dort vorhandener Mikroprozessor kann entsprechend eingerichtet sein, einen Stromfluss bzw. Widerstand zwischen den beiden elektrischen Kontakten 41a und 41b zu ermitteln.
-
Bei anderen Ausführungsbeispielen weist der Präsenssensor einen Stift auf, der mit der Abdeckung aus der Elektrode gezogen wird, wodurch ein Kontakt geöffnet bzw. geschlossen wird. Dadurch kann ermittelt werden, ob die Abdeckung vorhanden ist oder nicht.
-
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer medizinischen Elektrode 50, bei der die Leitfähigkeit des Kontaktmittels 4 durch die Messung eines elektrischen Widerstandes bzw. einer Impedanz zwischen zwei elektrischen Kontakten 51a und 51b ermittelt wird. Die elektrischen Kontakte 51a und 51b sind beabstandet voneinander angeordnet, wobei das Kontaktmittel 4 einen elektrischen Kontakt zwischen ihnen herstellt. Die elektrischen Kontakte 51a und 51b können dabei so angeordnet sein, dass das Kontaktmittel 4 zwischen ihnen angeordnet ist, wenn die Abdeckung 10 vorhanden ist und/oder wenn sie entfernt ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen können auch die elektrischen Kontakte 31a und 31b für die Leitfähigkeitsmessung verwendet werden, die für die Präsenzprüfung der Abdeckung 10 weiter oben erklärt wurden.
-
Der Widerstand bzw. die Impedanz zwischen den beiden elektrischen Kontakten 51a und 51b wird mittels einer Gleich- und/oder Wechselstrommessung ermittelt, die von einem Leitfähigkeitssensor 52 ausgeführt wird und der mit den beiden elektrischen Kontakten 51a und 51b elektrisch gekoppelt ist.
-
Der Leitfähigkeitssensor 52 ist hier zwar außerhalb der medizinischen Elektrode 50 gezeigt, aber er kann auch Bestandteil der elektronischen Schaltung 7 sein oder auch durch den Mikrocontroller 5 realisiert sein, der entsprechend eingerichtet ist, einen Stromfluss bzw. Widerstand zwischen den beiden elektrischen Kontakten 51a und 51b zu ermitteln.
-
Der Leitfähigkeitssensor 52 kann aber auch in einem externen Gerät vorgesehen sein bzw. ein dort vorhandener Mikroprozessor kann entsprechend eingerichtet sein, einen Stromfluss bzw. Widerstand zwischen den beiden elektrischen Kontakten 51a und 51b zu ermitteln.
-
8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer medizinischen Elektrode 60, bei der ein Übergangswiderstand zwischen der medizinischen Elektrode 60 und der Haut eines Patienten durch die Messung eines elektrischen Widerstandes bzw. einer Impedanz zwischen einem elektrischen Kontakt 61 und der Elektrodenplatte 3 ermittelt wird.
-
Der elektrische Kontakt 61 ist an der Unterseite des Elektrodenkörpers 8 angeordnet, sodass der in Kontakt mit der Haut des Patienten kommt, wenn die medizinische Elektrode 60 mit ihrer Klebeschicht 9 festgeklebt.
-
Der Widerstand bzw. die Impedanz zwischen der Elektrodenplatte 3 und dem elektrischen Kontakt 61 wird mittels einer Gleich- und/oder Wechselstrommessung ermittelt, die von einem Leitfähigkeitssensor 62 ausgeführt wird, der mit der Elektrodenplatte 3 über den Metallkopf 2 und mit dem elektrischen Kontakt 61 elektrisch gekoppelt ist.
-
Der Leitfähigkeitssensor 62 ist hier zwar außerhalb der medizinischen Elektrode 50 gezeigt, aber er kann auch Bestandteil der elektronischen Schaltung 7 sein oder auch durch den Mikrocontroller 5 realisiert sein, der entsprechend eingerichtet ist, einen Stromfluss bzw. Widerstand zwischen der Elektrodenplatte 3 dem elektrischen Kontakt 61 zu ermitteln.
-
Der Leitfähigkeitssensor 62 kann aber auch in einem externen Gerät vorgesehen sein bzw. ein dort vorhandener Mikroprozessor kann entsprechend eingerichtet sein, einen Stromfluss bzw. Widerstand zwischen der Elektrodenplatte 3 dem elektrischen Kontakt 61 zu ermitteln.
-
9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer medizinischen Elektrode 70, bei dem eine chemische Eigenschaft des Kontaktmittels 4 über einen chemischen Sensor 71 ermittelt wird, der Bestandteil der elektronischen Schaltung 7 ist und mit dem Mikrocontroller 5 verbunden ist. Chemische Sensoren sind grundsätzlich bekannt und je nachdem, welche Art von Eigenschaft des Kontaktmittels 4 ermittelt werden soll, kann ein entsprechender chemischer Sensor gewählt werden.
-
Bei den Ausführungsbeispielen der 5a bis 7, sind jeweils zwei elektrische Kontakte gezeigt und in dem Ausführungsbeispiel der 8 nur ein Kontakt. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf eine bestimmte Anzahl von elektrischen Kontakten begrenzt.
-
Im Übrigen kann der Mikrocontroller 5 bzw. der Speicher 6 dazu eingerichtet sein, Daten die von einem der oben genannten Sensoren 32, 43, 52, 62, 71 stammen, in dem Speicher 6 zu speichern.
