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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum elektrischen Verbinden einer Anschlußleitung mit einer Elektrode,
insbesondere einer medizintechnischen Hautelektrode.
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Vorrichtungen zum elektrischen Verbinden einer
Anschlußleitung
mit einer Elektrode, insbesondere einer medizintechnischen Hautelektrode,
sind aus der
DE 37
19 474 A1 bekannt. Derartige Verbindungsvorrichtungen werden
beispielsweise zur Messung von physiologischen Signalen von Lebewesen verwendet,
beispielsweise von Herzaktionsspannungen (Elektrokardiogramm, EKG).
Hierzu werden Elektroden auf die Haut aufgebracht, beispielsweise geklebt,
und mit einer elektrischen Anschlußleitung verbunden, über welche
die physiologischen Signale in elektrischer Form zu einem Auswertegerät geführt werden.
Die bekannte Vorrichtung funktioniert in der Art eines Druckknopfverschlusses
und wird auf den Kontaktbolzen der Elektrode aufgeschnappt. Der Kontaktbolzen
kann dabei ein gesonderter Teil der Elektrode üblicher Art sein oder kann
beispielsweise mit einer Unterseite eines tellerförmigen Fußteiles selbst
die Elektrodenfläche
bilden.
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Von dem Anwender werden an derartige
Vorrichtungen hohe Anforderungen gestellt. So soll die Verbindung
ohne großen
Kraftaufwand herstellbar und lösbar
sein, gleichzeitig soll dauerhaft eine hochwertige elektrische Verbindung
bereitgestellt sein. Diesen Forderungen steht entgegen, daß es sich
bei den verwendeten Elektroden in der Regel um Massenprodukte handelt,
die nur zum einmaligen Gebrauch hergestellt werden. Aus diesem Grund
weisen die Anschlußköpfe der
Elektroden nur eine geringe Maßhaltigkeit
mit hohen Toleranzen auf. Weiterhin variieren diese Abmessungen
von Hersteller zu Hersteller.
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Als Alternative zu den bekannten
gattungsgemäßen Vorrichtungen
wurden daher sogenannte Elektrodenklammern entwickelt. Hierbei werden
Betätigungsschenkel
gegen eine Federkraft geöffnet und
am Kopf der Elektrode angebracht, wobei der elektrische Kontakt
beim Loslassen der Elektrodenklammer zustande kommt. Über die
verwendete Feder kann die Haltekraft zwar seht gut eingestellt werden,
und auch das Lösen
der Elektrodenklammer ist in der Regel problemlos. Allerdings haben
derartige Elektrodenklammern den Nachteil, daß aufgrund der konstruktiven
Ausgestaltung der Betätigungsschenkel
das Kontaktelement eine vielflächige
Außenform aufweist,
und daher zum Tragen unter der Bekleidung nicht geeignet ist.
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Die
EP 0 268 364 A2 zeigt eine Vorrichtung mit
zwei Klemmbacken eines U-förmigen
Kontaktorgans, die im Ausgangszustand geöffnet sind für die Aufnahme
einer Anschlussfahne der zu kontaktierenden Elektrode, und die durch
Betätigen
eines Schiebeelements gegen die Wirkung eines Kraftspeichers aufeinander
zu bewegt werden und dadurch der Kontakt mit der Anschlussfahne
hergestellt wird.
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Die
DE 198 01 173 C1 zeigt eine Vorrichtung mit
einem plattenartigen Kontaktorgan, das zur Aufnahme eines Kontaktbolzens
der zu kontaktierenden Elektrode eine Öffnung aufweist. Das Verbinden
erfolgt mittels einer schwenkbaren Klappe, die eine scharfkantige
Vertiefung aufweist, welche beim federkraftbelasteten Zurückschwenken
der Klappe hinter den Kontaktbolzen greift und dadurch die Vorrichtung
gegen ein Herabfallen von der Elektrode sichert. Die Kontaktierung
des Kontaktbolzens erfolgt durch entsprechende Ausgestaltung des
Kontaktorgans, auf welches die Federkraft, die das Zurückschwenken
der Klappe bewirkt, nicht einwirkt.
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Die
US
5,961,344 zeigt eine Verbindungsvorrichtung mit zwei parallel
zueinander ausgerichteten und um parallele Achsen schwenkbaren Nocken, zwischen
denen zwei Flachleiter geklemmt und damit elektrisch verbunden werden
können.
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Die
DE 35 27 916 A1 zeigt eine elektrische Steckerkupplung
mit zwei Kupplungshälften,
die mittels einer exzentrisch verlaufenden Kurvenbahn an einer als
Schwenkbügel
ausgeführten
Handhabe und einem darin geführten
Stift durch Schwenken der Handhabe aufeinander zu in eine kontaktierende Stellung überführt werden
können.
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Die
DE 40 09 938 C2 zeigt eine Vorrichtung nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Der Erfindung liegt daher das Problem
zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung
bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Insbesondere soll eine Vorrichtung bereitgestellt werden, die mit
geringem Kraftaufwand mit der Elektrode verbunden werden kann und von der
Elektrode gelöst
werden kann, und dennoch eine große Haltekraft aufweist. Vorzugsweise
soll die Vorrichtung auch zum Tragen unter der Bekleidung geeignet
sein. Weiterhin sollen die für
elektromedizinische Anwendungen bekannten Isolationsforderungen
erfüllt
sein.
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Das Problem ist durch die in Anspruch
1 bestimmte Vorrichtung gelöst.
Besondere Ausführungsarten
der Erfindung sind in den Unteransprüchen bestimmt.
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Das Kontaktorgan ist vorzugsweise
im wesentlichen flächig
ausgebildet und die öffnende
Betätigung
des Kontaktorgans erfolgt vorzugsweise durch Auslenken oder Verschieben
der Kontaktzonen im wesentlichen parallel zu der von dem Kontaktorgan gebildeten
Fläche.
Insbesondere erfolgt beim Schieben des Betätigungselements eine Auslenkung
des kraftspeichernden Elements und damit eine Kraftspeicherung.
Durch das öffnende
Betätigen
der Kontaktzone des Kontaktorgans ist der Kontaktbolzen nahezu ohne
Kraftaufwand in die Vorrichtung einführbar und beim anschließenden Rückstellen
des Betätigungselements
wird mittels der gespeicherten Kraft die Kontaktzone in elektrisch
kontaktierende Anlage an den Kontaktbolzen der Elektrode gebracht.
Mithin ergibt sich ein die Kontaktzonen mechanisch schonendes und
dadurch eine dauerhaft zuverlässige Kontaktierung
gewährleistende
Kontaktgabe des Kontaktorgans. Durch das schiebende Betätigen des Betätigungselements
lassen sich problemlos hohe Öffnungskräfte aufbringen.
Dadurch können
auch hohe Haltekräfte
und damit hohe Kontaktkräfte
bereitgestellt werden, und die Vorrichtung läßt sich dennoch leicht an der
Elektrode anbringen und von dieser lösen.
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Vorzugsweise weist das Kontaktorgan
zwei in Bezug auf die Einführachse
der Vorrichtung für
den Kontaktbolzen symmetrische Kontaktzonen auf, die im wesentlichen
falzartig durch Umbiegen einer Kontaktzunge oder flächig ausgebildet
sind. Die das kraftspeichernde Element bildenden und beispielsweise
streifenförmigen
Federschenkel sind vorzugsweise gegenüber der Fläche der Kontaktzungen abgewinkelt,
insbesondere im rechten Winkel abgebogen. Das gesamte Kontaktorgan
ist vorzugsweise einstückig
als Stanz-/Biegeteil ausgeführt.
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird
die translatorische Bewegung des Betätigungselements in eine Drehbewegung
des Antriebselements umgelenkt. Hierzu ist das Betätigungselement an
das drehbar in dem Gehäuse
der Vorrichtung gelagerte Antriebselement exzentrisch gekoppelt.
Vorzugsweise ist das Antriebselement mit jedem Betätigungselement über einen
in ein Langloch eingreifenden Stift exzentrisch miteinander gekoppelt.
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Weiter vorzugsweise wird die Drehbewegung
des Antriebselements wieder in eine translatorische Bewegung umgewandelt,
mit der das Kontaktorgan öffnend
betätigt
wird. Hierzu kann das Antriebselement beispielsweise eine exzentrisch
verlaufende Anlagefläche
aufweisen, mit der das Kontaktorgan betätigt wird. Vorzugsweise ist
die exzentrisch verlaufende Anlagefläche in Anlage an dem Kontaktorgan,
insbesondere an dem kraftspeichernden Element des Kontaktorgans.
Beispielsweise kann das Antriebselement einstückig oder mehrteilig einen
von der Grundplatte abstehenden Achszapfen aufweisen, dessen beispielsweise
kreisrunde Umfangsfläche
an mindestens einer Stelle abgeflacht ist oder eine Ausformung aufweist.
Mit der Abflachung oder der Ausformung kann der Achszapfen beim
Drehen in Kontakt mit dem Kontaktorgan kommen und dieses entsprechend
auslenken.
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Um ein Überdehnen des Kraftspeichers
des Kontaktorgans zu verhindern, ist die Bewegung der Betätigungselemente
begrenzt. Vorzugsweise weisen das Antriebselement und die Betätigungselemente
hierzu miteinander zusammenwirkende und das Verschieben der Betätigungselemente
begrenzende Anschlagmittel auf. Alternativ oder ergänzend können auch
die Betätigungselemente
und das Gehäuse
der Vorrichtung entsprechende Anschlagmittel aufweisen.
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Erfindungsgemäß sind zwei Betätigungselemente
auf gegenüberliegenden
Seiten der Vorrichtung angeordnet. Dadurch lassen sich hohe Kräfte bei
gleichzeitig einfacher Handhabung aufbringen, beispielsweise durch
Betätigen
der zwei Betätigungselemente
mit Daumen und Zeigefinger einer Hand. Dabei sind beide Betätigungselemente
mit einem gemeinsamen Antriebselement gekoppelt.
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In einer besonderen Ausführungsart
weist die Vorrichtung in der Draufsicht eine abgerundete Form auf.
Beispielsweise kann die Kontur insbesondere im verbundenen Zustand
der Vorrichtung mit der Elektrode in der Draufsicht im wesentlichen
eine kreisrunde Form aufweisen mit dem radial abgehenden Anschlußkabel.
Auch in der Seitenansicht kann die Kontur abgerundet sein, insbesondere
kann die Vorrichtung eine zylindrische Grundform haben mit einer
abgerundeten Kante zwischen Deckfläche und Mantel.
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In einer besonderen Ausführungsart
der Erfindung weist das Gehäuse
auf der Fläche,
die der zu kontaktierenden Elektrode zugewandt ist, eine elastisch
verformbare Wand auf, deren Härte
geringer ist als die einer anderen Wand des Gehäuses, vorzugsweise geringer
als die der übrigen
Gehäuseschale. Vorzugsweise
ist die verformbare Wand aus einem thermoplastischen Elastomer hergestellt
und garantiert durch die weichelastische Verformbarkeit ein Anschmiegen
der Vorrichtung an die zu kontaktierende Elektrode. Dadurch ist
einerseits die Kontaktsicherheit erhöht und andererseits der Tragekomfort
derartiger Vorrichtungen verbessert.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden
Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel
im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und
in der Beschreibung erwähnten
Merkmale jeweils einzeln für
sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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1 zeigt
die Einzelteile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Explosionsdarstellung,
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2 zeigt
die Anordnung der Vorrichtung der 1 von
der Unterseite,
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3 zeigt
die Verbindung des Kontaktorgans mit der Anschlußleitung,
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4 zeigt
das Einlegen des Kontaktorgans in den Gehäusekörper,
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5 zeigt
die weichelastische Wand auf der Unterseite,
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6 zeigt
die letzten Schritte des Zusammenbaus, und
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7 zeigt
die erfindungsgemäße Vorrichtung
im montierten und betriebsbereiten Zustand.
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Die
1 zeigt
die Einzelteile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
1 in
einer Explosionsdarstellung. Die Vorrichtung
1 zum elektrischen
Verbinden einer Anschlußleitung
2 mit
einer Elektrode
44 weist ein Kontaktorgan
3 zum
Steckverbinden mit einem Kontaktbolzen
43 der Elektrode
44 auf.
Das Kontaktorgan
3 ist im wesentlichen aufgebaut wie aus
der
DE 37 19 474 A1 bekannt.
Insbesondere weist das Kontaktorgan
3 zwei im unausgelenkten Zustand
parallel zueinander verlaufende kraftspeichernde Elemente
4 in
Form von Federschenkeln auf, die jeweils in ihrem mittleren Bereich
einstückig einen
Kontaktwulst
5 ausbilden. Mit ihrem von dem kraftspeichernden
Element
4 beabstandeten Ende bilden die Kontaktwülste
5 eine
in der Seitenansicht gekrümmte
oder keilförmige
und in der Draufsicht geradlinige, keilförmige oder gekrümmte Kontaktzone aus,
die in eine von dem Kontaktorgan
3 gebildete Durchtrittsöffnung für den zu
kontaktierenden Kontaktbolzen
43 der Elektrode
44 hineinragt.
Die kraftspeichernden Elemente
4 sind nahe ihrem längsrandseitigen
Ende an dem im wesentlichen flächigen Kontaktorgan
3 festgelegt.
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Der in der Draufsicht im wesentlichen
kreisrunde und vorzugsweise im wesentlichen zylindrische Gehäusekörper 6 weist
diametral zu seiner Längsachse 10 angeordnete Öffnungen 11, 12 auf,
in die jeweils ein Betätigungselement 8, 9 einführbar ist. Beide
Betätigungselement 8, 9 sind
als Gleichteile identisch ausgebildet, weshalb nachfolgend nur ein Betätigungselement 8 eingehend
beschrieben ist.
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In der Draufsicht ist das Betätigungselement 8 im
wesentlichen U-förmig
mit zwei unterschiedlich langen Schenkeln 13, 14.
Der die Schenkel 13, 14 verbindende Abschnitt 15 ist
in der Draufsicht der Kontur des Gehäusekörpers 6 nachgebildet
und weist einen hochgezogenen Rand (25) auf. Der längere Schenkel 14 weist
an seinem von dem Verbindungsabschnitt 15 entfernten Ende
ein Langloch 16 auf, in das ein von dem Antriebselement 18 vorzugsweise
einstückig
ausgebildeter Stift 19 eingreift. Beim Betätigen des
Betätigungselements 8 in
Richtung des Pfeils 20 kommt es aufgrund der exzentrischen Anordnung
des Stifts 19 in Bezug auf die Drehachse des Antriebselements 18,
die mit der Längsachse 10 des
Gehäusekörpers 6 zusammenfällt, zu
einer Drehbewegung des Antriebselements 18 in Richtung des
Pfeils 21. Entsprechendes gilt im übrigen im Falle einer Bewegung
des weiteren Betätigungselements 9 in
Richtung des Pfeils 22. Vorzugsweise werden beide Betätigungselemente 8, 9 gleichzeitig
betätigt.
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Die Betätigung erfolgt gegen die Wirkung
der Schraubenfeder 23, die sich mit einem Ende in einer Bohrung 24 im
Verbindungsabschnitt 15 und mit dem anderen Ende an dem
Gehäusekörper 6 abstützt. Das
Betätigungselement 8 bildet
auf dem längeren Schenkel 14 ein
erstes Anschlagmittel 26 in Form einer Nase aus, das beim
Einschieben des Betätigungselements
in den Gehäusekörper 6 in
Anlage an ein von dem Antriebselement 18 ausgebildetes
zweites Anschlagmittel 27 kommt und dadurch ein weiteres
Einschieben des Betätigungselements 8 in
den Gehäusekörper 6 verhindert.
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Das Antriebselement 18 umfaßt auch
einen um die Längsachse 10 drehbaren
Antriebszapfen 28, dessen Längs- und Drehachse auf die
Durchtrittsöffnung 7 des
Kontaktorgans 3 ausgerichtet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Antriebselement 18 zweistückig ausgebildet, insbesondere
ist der Antriebszapfen 28 formschlüssig in die Antriebskappe 29 eingesetzt
und drehfest mit dieser verbunden. Während die Antriebskappe 29 aus
einem Kunststoff besteht, ist der Antriebszapfen 28 aus
Metall. Ebenso kann die Antriebskappe 29 und der Antriebszapfen 28 einstückig ausgebildet
sein, insbesondere aus Kunststoff, erforderlichenfalls auch aus Metall.
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An seinem der Antriebskappe 29 entfernten Ende
weist der Antriebszapfen 28 eine zylindrische Mantelfläche 30 auf,
die an zwei gegenüberliegenden
Seiten Abflachungen 31 aufweist. Im dargestellten Ausgangszustand
entspricht die Weite des Anschlußzapfens 28 zwischen
den beiden Abflachungen 31 im wesentlichen dem Abstand
der beiden kraftspeichernden Elemente 4 des Kontaktorgans 3. Bei
einem Drehen des Antriebselements 18 entsprechend dem Pfeil 21 kommt
aber die beispielsweise teilkreiszylindrische Mantelfläche 30 in
Anlage an die kraftspeichernden Elemente 4 und spreizt
diese derart, daß die
Kontaktwülste 5 die
Durchtrittsöffnung 7 für den Eintritt
des Kontaktbolzens 43 freigeben.
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Die 2 zeigt
die Anordnung der Vorrichtung 1 der 1 von der Unterseite. Der Antriebszapfen 28 weist
auf seiner dem Kontaktorgan zugewandten Stirnseite eine Eintrittsöffnung 32 für den Kontaktbolzen 43 auf.
Die Weite der Eintrittsöffnung 32 entspricht
dabei im wesentlichen der Durchtrittsöffnung 7 des Kontaktorgans 3.
Der Gehäusekörper 6 weist
auf seiner in der 2 sichtbaren
Unterseite eine im wesentlichen formschlüssige Aufnahme 33 für das Kontaktorgan 3 auf.
Dadurch ist das Kontaktorgan allein durch das Einsetzen formschlüssig in dem
Gehäusekörper 6 fixiert.
Außerdem
bildet der Gehäusekörper 6 einstückig eine
radial abstehende und im Querschnitt teilkreisförmige Abstützung 34 für die Anschlußleitung 2 auf.
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Die Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 erfolgt
vorzugsweise in folgenden Schritten:
Zunächst wird die Anschlußleitung 2 mit
dem Kontaktorgan 3 elektrisch verbunden, vorzugsweise durch eine
Krimpverbindung 46. Auf die Anschlußleitung 2 wird außerdem eine
Zugentlastungsmuffe 45 aufgebracht. Der so erreichte Zustand
ist in der 3 dargestellt.
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Anschließend wird die Anschlußleitung 2 mit dem
Kontaktorgan 3 von der Unterseite in die Aufnahme 33 des
Gehäusekörpers 6 eingesetzt
und fixiert. Dieser Zustand ist in der 4 dargestellt.
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Anschließend wird der Gehäusekörper 6 mit dem
eingelegten Kontaktorgan 3 in die Spritzform einer Kunststoffspritzmaschine
eingelegt, um auf derjenigen Fläche
der Vorrichtung 1, die der zu kontaktierenden Elektrode 24 zugeordnet
ist, eine elastisch verformbare Wand 47 anzuformen bzw.
einzuspritzen. Gleichzeitig oder anschließend wird zum weiteren Schutz
gegen mechanische Beanspruchung an die Anschlußleitung 2 bzw. den
Gehäusekörper 6 die Biegetülle 48 angeformt.
Die Wand 47 wird vorzugsweise durch ein thermoplastisches
Elastomer mit ausreichend geringer Härte hergestellt, um ein Anschmiegen
an die Form der Elektrode 44 zu gewährleisten. Der so erreichte
Zustand ist in der 5 dargestellt.
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Anschließend werden die beiden Betätigungselemente 8, 9 in
den Gehäusekörper 6 eingeführt und
von oben das Antriebselement 18 eingesetzt. Die Drehführung des
Antriebselements 18 kann sowohl durch von dem Gehäusekörper 6 und insbesondere
der Aufnahme 33 ausgebildete stegförmige gekrümmte Führungsflächen 49 erfolgen,
die mit entsprechenden Umfangsflächen
des Antriebszapfen 28 zusammenwirken, oder durch die auf
der Oberseite des Gehäusekörpers 6 vorgesehene
kreisrunde Führungsöffnung 50,
die mit der Umfangsform der Antriebskappe 29 zusammenwirkt.
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Beim Einsetzen des Antriebselements 18 greifen
die Stifte 19 der Antriebskappe 29 in die Langlöcher 16 der
beiden Betätigungselemente 8, 9, wodurch
diese in dem Gehäusekörper 6 beweglich aber
unverlierbar angeordnet sind. Die 6 zeigt die
letzten Schritte des Zusammenbaus, wogegen die 7 die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in
ihrem fertig montierten und betriebsbereiten Zustand zeigt.