DE1253833B - Elektrode zum Zu- oder Ableiten von Stroemen zur bzw. von der Haut - Google Patents

Description

DEUTSCHES 'ΜΤΈ^ PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT DeutscheKl.: 21g-23/01

Nummer: 1 253 833

Aktenzeichen: V 21980 VIII c/21 g

1 253 833 Anmeldetag: 2.Februar 1962

Auslegetag: 9. November 1967

Die Erfindung betrifft eine elektromedizinischen Zwecken dienende Elektrode, welche selbsthaftend an den Körper angelegt werden kann, um zur bzw. von der Haut elektrische Ströme zu- oder abzuleiten und dadurch Behandlungen oder Messungen zu ermögliehen, während der Patient eine vorgeschriebene Tätigkeit oder körperliche Funktion ausüben kann. Dies ist insbesondere der Fall bei Verwendung von tragbaren elektromedizinischen Geräten, die während eines längeren Zeitraumes durchgeführte Messungen bzw. Behandlungen des Patienten gestatten, und zwar unter Umständen in Räumen, die vom Sprechzimmer des Arztes entfernt liegen, während der Patient z. B. körperliche Übungen ausführen muß. Beispielsweise werden neuerdings tragbare Elektrokardiographen verwendet, welche die Aufnahme von EKGs gestatten, während der Patient in seiner Wohnung, an der Arbeitsstätte oder an einem anderen Ort seiner Berufsarbeit oder anderen körperlichen Betätigungen nachgeht. ao

Für diese und ähnliche Zwecke werden Elektroden benötigt, die sehr klein sind und so geringes Gewicht haben, daß sie vom Patienten unauffällig und ohne Beeinträchtigung seiner Bequemlichkeit getragen werden können. Die Elektroden müssen sich außerdem as schmiegsam an wechselnde Körperformen und Körperbewegungen anpassen, ohne dabei die Tätigkeit des Patienten zu behindern. Vor allem muß die Elektrode so beschaffen sein, daß auch dann, wenn der Patient Körperbewegungen ausführt, ein guter elektrischer Kontakt zur Haut bei unveränderlichem geringem elektrischem Widerstand gewährleistet bleibt. Schließlich ist es wünschenswert, daß die Elektrode mit geringem Aufwand herstellbar ist, am Körper leicht befestigt und ausgewechselt und schließlich auch in einfacher Weise mit den Anschlußleitungen des medizinischen Gerätes elektrisch verbunden werden kann.

Es ist eine für diese Zwecke bestimmte Elektrode bekannt, welche aus einer Elektrodenplatte und einem druckknopfartig ausgebildeten Kontaktteil besteht, welches mit einem an dem Anschlußkabel angebrachten Gegenkontaktstück in Eingriff gebracht werden kann; zur Befestigung an der Haut dient ein Pflasterstreifen, wobei zwischen Elektrodenplatte und Haut ein mit einer leitfähigen Paste getränktes Kissen eingefügt wird. Der von der Elektrode zur Haut oder umgekehrt fließende Strom muß also das mit der leitenden Flüssigkeit getränkte Kissen durchströmen, was zur Folge hat, daß der elektrische Ubergangswiderstand zwischen Elektrode und Haut verhältnismäßig hoch und nicht zuverlässig konstant ist. Dazu Elektrode zum Zu- oder Ableiten von Strömen
zur bzw. von der Haut

Anmelder:

United Aircraft Corporation,
East Hartford, Conn. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. C Wallach, Dipl.-Ing. G. Koch
und Dr. T. Haibach, Patentanwälte,
München 2, Kaufingerstr. 8

Als Erfinder benannt:

Richard M. Berman, Philadelphia, Pa.;

Bernard Schwartz, Springfield, Ν. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 12. Juni 1961 (116 586)

kommt, daß die Anwendung der bekannten Elektrode deshalb umständlich ist, weil man das mit der Flüssigkeit getränkte Kissen, bevor oder nachdem man den Pflasterstreifen auf die zu behandelnde Stelle geklebt hat, zwischen Hautoberfläche und Elektrodenplatte einführen muß.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist eine zum Zuoder Ableiten von Strömen zur bzw. von der Haut bestimmte Elektrode, bestehend aus einer Elektrodenplatte, einem druckknopfartig ausgebildeten Anschlußkontaktteil, das mit einem an dem Anschlußkabel angebrachten Gegenkontaktstück in Eingriff gebracht werden kann, und aus einem zur Befestigung an der Haut, unter Zwischenlage einer eine leitfähige Paste aufnehmenden, porösen Zwischenschicht dienenden Pflasterstreifen erfindungsgemäß in der Weise ausgebildet, daß das Anschlußstück auf der Oberseite des Pflasterstreifens aufliegt und die Elektrodenplatte mit der darüberliegenden Zwischenschicht an der unteren Seite des Pflasterstreifens durch ein metallisches HaIteteil festgeklemmt ist, welches mit dem Anschlußstück durch Laschen, die die Elektrodenplatte, die Zwischenschicht und den Pflasterstreifen durchsetzen, mechanisch und elektrisch verbunden ist und das auch den elektrischen Kontakt zwischen dem Anschlußstück und der Elektrodenplatte vermittelt.

709 687/325

Zweckmäßig ist dabei die Eiektrodenplatte nach Art eines Drahtgeflechtes, Siebes oder Gitters ausgebildet. Es ist wünschenswert, daß die Elektrodenplatte weniger flexibel ist als der Pflasterstreifen.

Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Ausbildung so getroffen, daß das Halteteil ringförmig ist und mit den die Elektrodenplatte, die Zwischenschicht und den Pflasterstreifen durchsetzenden Laschen, die in das obere Kontaktstück eingreifen, aus einem Stück besteht. Die Elektrodenplatte und die Zwischenschicht können etwa die gleiche Form haben und beide am Umfang von dem etwa quadratischen Pflasterstreifen überlappt sein.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Elektrode erfüllt in befriedigender Weise die eingangs erwähnten Forderungen, ohne die Nachteile der bekannten Elektrode aufzuweisen.

Ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Körperelektrode wird im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung der Elektrode nach der Erfindung, und zwar deren Oberseite sowie die Druckknopfverbindung,

F i g. 2 eine der F i g. 1 ähnliche perspektivische Darstellung, und zwar Einzelheiten der Unterseite der Elektrode für die Klebstoffbefestigung an der Haut des Patienten,

F i g. 3 eine der F i g. 2 ähnliche Darstellung der Elektrode mit einem abziehbaren Schutzbelag für den mit einer Klebstoffschicht versehenen Pflasterstreifen,

F i g. 4 einen Querschnitt, welcher die verschiedenen Teile der Elektrode im auseinandergebauten Zustand darstellt.

F i g. 5 einen der F i g. 4 ähnlichen Querschnitt, welcher Einzelheiten der Verbindungseinrichtung zum lösbaren Befestigen der elektrischen Zuleitung an dem Elektrodenkontakt darstellt.

In den F i g. 1 bzw. 2 werden das Oberteil bzw. das Unterteil einer bevorzugten Ausführungsform der Elektrode gezeigt. Diese umfassen einen Pflasterstreifen 10 und ferner an dessen Unterseite zwei die elektrische Verbindung mit dem Körper herstellende Bauteile 11 und 19 sowie auf der Oberseite des Pflasterstreifens 10 ein druckknopfartiges Anschlußstück 12, wobei sämtliche Teile zusammen an dem Pflasterstreifen 10 befestigt sind.

Die Unterseite des Pflasterstreifens 10 ist mit einer Schicht 14 aus Klebstoff versehen, der es ermöglicht, daß die Elektrode durch Druck an der Haut befestigt so und in ihrer Stellung fest anliegend gehalten wird. Für diesen Zweck brauchbare Klebstoffe stehen heutzutage zur Verfügung und werden allgemein bei selbstklebenden Verbandstoffen verwendet, welche praktisch wasserdicht und wasserdurchlässig sind und welche ihre dichte Verbindung mit der Haut auch bei Schwitzen, feuchter Atmosphäre, Temperaturwechsel usw. während eines langen Zeitraumes beibehalten.

Die den elektrischen Kontakt mit der Elektrode herstellenden Teile der Elektrode weisen zunächst eine mäßig biegsame, flache, leitende Elektrodenplatte 19 auf, die aus Drahtgeflecht, Drahtnetz od. dgl. hergestellt ist und die an der Unterseite des Pflasterstreifens 10 in dessen Mitte angeordnet ist; diese Elektrodenplatte 19 hat zwar selbst eine gewisse Ausdehnung, ist jedoch von kleineren Flächenausmaßen als der Pflasterstreifen 10, so daß sie von

dem Pflasterstreifen 10 umschlossen und abgeschlossen ist, wenn die Elektrode am Körper angelegt ist. Der Pflasterstreifen 10 ist beträchtlich biegsamer als die Elektrodenplatte 19, so daß die Elektrodenplatte, z. B. das Drahtnetz, bei Bewegung des Körpers eine leichte Hautrötung hervorruft.

Zwischen dem Pflasterstreifen 10 und der Elektrodenplatte 19 ist, wie dies besonders deutlich in F i g. 4 gezeigt wird, eine Zwischenschicht in Form eines dünnen, porösen absorbierenden Kissens 20 angeordnet, das die gleiche Flächenausdehnung wie die Platte 19 besitzt und das aus Baumwolle, Gaze od. dgl. hergestellt sein kann. Dieses Kissen 20 ist dazu bestimmt, eine elektrisch leitende Paste aufzunehmen und festzuhalten, welche über das Drahtnetz 19 verteilt wird, bevor die Elektrode am Körper angelegt wird, um zusätzlich die Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden geringen elektrischen Widerstandes zwischen der Elektrode und dem Körper zu gewährleisten.

Zur Befestigung dieser Bauteile an dem Pflasterstreifen 10 und zur Sicherung des elektrischen Kontaktes durch den Pflasterstreifen 10 hindurch dient ein kleines, starres, ringförmiges Halteteil 11 aus Metall, das in der Mitte von dem Pflasterstreifen 10 und von dem Drahtnetz 19 angeordnet ist; das Halteteil

11 ist vorzugsweise als dünner Ring oder als Ringscheibe ausgebildet und trägt eine Anzahl von fest mit ihm verbundenen, sich nach oben erstreckenden, auf seinem inneren Kreisumfang in Abständen verteilten Laschen 23. Beim Zusammenbau der Elektrode durchdringen diese Laschen 23 den Pflasterstreifen 10 und werden zum Eingriff in ein druckknopfartiges Anschlußstück 12, das gemäß F i g. 1 auf der Oberseite des Pflasterstreifens 10 angeordnet ist, umgebogen bzw. umgeformt. Die Verbindung zwischen dem auf der Unterseite des Pflasterstreifens 10 angeordneten Halteteil 11 mit dem auf der Oberseite des Pflasterstreifens 10 angeordneten Anschlußstück

12 dient sowohl dazu, das Drahtnetz 19, das Kissen 20 und den Pflasterstreifen 10 zwischen dem Halteteil 11 und dem Druck-Anschlußstück 12 dicht aufeinandergeschichtet zu halten als auch ferner dazu, einen elektrischen Kontakt von geringerem Widerstand durch den Pflasterstreifen hindurch zwischen den den Körper berührenden Teilen auf der Unterseite des Pflasterstreifens 10 und dem Anschlußstück 12 auf der Oberseite des Pflasterstreifens herzustellen. Da der Pflasterstreifen 10 aus elastischem Werkstoff hergestellt ist. verschließen sich wirksam die durch das Durchstecken der Laschen 23 entstandenen Öffnungen, so daß der Pflasterstreifen eine praktisch unversehrte untere Fläche besitzt, wodurch ein Heraustreten oder ein Austrocknen der leitfähigen Paste verhindert wird. Zusätzlich ist, wie weiter unten näher erläutert wird, das Anschlußstück 12 so ausgebildet, daß es die von den Laschen 23 durchdrungenen Teile der Pflasterstreifenfläche dicht überdeckt, wodurch weiterhin gewährleistet wird, daß die leitfähige Paste weder heraustreten noch austrocknen kann.

Zur trennbaren Verbindung der Elektrode mit einer äußeren, zu dem (in der Zeichnung nicht gezeigten) medizinischen Gerät führenden Zuleitung oder einem Draht 16 hat das Anschlußstück 12 ein aufrecht stehendes vergrößertes Kopfteil 21, welches gemäß F i g. 4 und 5 eine Einschnürung aufweisen kann, ferner eine ringförmige Vertiefung und einen außen gelegenen ringförmigen Kanal 22, so daß diese Teile

zusammen ein Unterteil einer Druckknopfverbindung bilden. Die elektrische Zuleitung 16 ist ihrerseits durch Lötung oder auf andere Weise mit dem zugeordneten, die allgemeine Bezeichnung 15 tragenden Druckknopf-Oberteil verbunden, welches eine abnehmbare Verbindung mit dem das Druckknopf-Unterteil bildenden Anschlußstück 12 ermöglicht, um einen elektrischen Anschluß von geringem Widerstand zwischen der Zuleitung und der Elektrode zu schaffen. Gemäß F i g. 5 hat das Druckknopf-Oberteil 15 eine in der Mitte befindliche Öffnung, in der zwei elastische, als Federn zum Eingriff an der Einschnürung des Kopfteiles 21 wirkende Drähte angeordnet sind; dadurch kann das Druckknopf-Oberteil abnehmbar, aber trotzdem fest das Kopfteil 21 des Anschlußstückes 12 erfassen, so daß eine gute elektrische und mechanische Verbindung zwischen den Bauteilen 15 und 12 geschaffen wird.

Das Gesamtausmaß der fertigen Elektrode ist gering genug, daß sie bequem an den meisten Stellen am Körper angelegt werden kann, wobei der biegsame Pflasterstreifen 10 sich der Körperform an dieser Stelle anpaßt und die Elektrodenplatte 19 sowie das Halteteil 11 trotz wechselnder Körperbewegungen ständig in Berührung mit der Haut festhält. Infolge seiner geringeren Biegsamkeit ruft die Elektrodenplatte 19 eine schwache Reizung der Haut hervor, wodurch die Haut geringfügig anschwillt und fester gegen die Elektrodenplatte 19 drückt. Dies führt zu ständigem, einen geringen elektrischen Widerstand aufweisenden Kontakt zwischen der Haut und der Elektrode während langer Zeiträume, der natürlich durch die leitfähige, im Berührungsbereich von dem aufsaugenden Kissen 20 festgehaltene Paste beträchtlich verstärkt wird.

Es sei besonders darauf hingewiesen, daß bei dieser bevorzugten Bauart der Pflasterstreifen 10 vollständig das Halteteil 11 und die netzförmige Elektrodenplatte 19 sowie das Kissen 20 überdeckt, wodurch die leitfähige Paste nach außen flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist. Wenn die Elektrode mittels des Klebstoffes an der Haut des Patienten befestigt wird, berühren das Halteteil 11 und die Elektrodenplatte 19 die Haut, und es wird die leitfähige Paste durch den PflasterstreifenlO und die Haut eingeschlossen und somit während eines langen Zeitraumes in feuchtem oder halbflüssigem Zustand, ohne auszutrocknen, gehalten. Auf diese Weise behält die Elektrode während eines langen Zeitraumes und trotz wechselnder, zu Änderungen in den Körperformen führender Körperbewegungen einen Kontakt von sehr geringem Widerstand mit ein und derselben Stelle der Haut des Patienten.

Infolge ihrer billigen Herstellungsweise kann die Elektrode nach jeder Verwendung am Patienten weggeworfen werden. Es ist beabsichtigt, die Elektroden einzeln, in kleinen durchsichtigen und sterilen Hüllen zu verpacken. Bei ihrem geringen Raumbedarf kann eine große Anzahl solcher Hüllen in einer einzigen Schachtel oder Packung untergebracht werden und in der gleichen Art wie vorgeformte Klebverbände bekannter Art in den Handel gebracht werden.

Damit die Schicht 14 aus Klebstoff bis zum Gebrauch frisch und sauber bleibt und damit die Elektrode leicht auf der Haut angebracht werden kann, C5 ohne daß sie während ihrer Handhabung an anderen Gegenständen kleben bleibt, ist die mit der Klebschicht versehene Unterseite der Tragplatte 10 ge-

maß F i g. 4 vorzugsweise mit zwei abziehbaren Schutzstreifen 24 und 25 bedeckt, die z. B. aus billigem Papier, Plastikmaterial angefertigt sind. Diese Schutzstreifen 24 und 25 werden vor dem Anbringen der Elektrode auf der Haut ohne Schwierigkeit entfernt, wobei die darunter befindliche Klebstoffschicht freigelegt wird. Gewünschtenfalls kann die leitfähige Paste schon auf der Elektrode aufgebracht sein, bevor die einzelne Elektrode in ihre besondere Umhüllung eingeschlossen wird. Es kann aber auch kurz vor dem Anlegen der Elektrode am Körper eine kleine Menge der Paste aus einer auspreßbaren Tube auf dem Drahtnetz verteilt werden.

Wenn auch beabsichtigt ist, daß die Elektrode selbst nach Gebrauch durch eine neue ersetzt werden soll, ist jedoch das Druckknopf-Oberteil 15 an der zu dem (in der Zeichnung nicht gezeigten) medizinischen Gerät führenden Zuleitung 16 dauerhaft angelötet oder befestigt und soll immer wieder zusammen mit anderen Elektroden zur Verwendung kommen. Wahlweise können aber, da das Druckknopf-Oberteil 15 und die Zuleitung 16 ebenfalls verhältnismäßig billig sind, auch diese Bauteile, falls es gewünscht wird, nach jedem Gebrauch ersetzt werden.

Es dürfte augenscheinlich sein, daß die Druckknopf-Teile 15 bzw. 12 leicht und schnell gelöst bzw. verbunden werden können, um so die Elektrode und das außenliegende elektrische Gerät bequem voneinander zu lösen bzw. miteinander zu verbinden. Die Zuleitung 16 kann für manche Verwendungszwecke dünn und sehr biegsam gestaltet sein, um ohne Störung der elektrischen Verbindungen und ohne Behinderung der Bewegung des Patienten verschiedenartige Körperbewegungen zuzulassen. Um bei fortgesetzter Biegung und Beanspruchung ein Brechen der Zuleitung 16 nahe an ihrer Verbindung mit dem Druckknopf-Oberteil 15 zu verhindern, kann gemäß F i g. 1 und 5 eine kurze Verstärkungshülse 17 aus einem Kunststoff über der Zuleitung 16 an deren Eintrittsstelle in das Anschlußteil 15 vorgesehen sein. Dieser Hülsenabschnitt 17 vermindert die Beanspruchung des Drahtes 16 an dieser Stelle und verhindert, daß der Draht bricht und sich vom Anschlußteil 15 löst.

Weitere Einzelheiten der bevorzugten Ausführungsform und des Zusammenbaues der Teile zeigen die Fig. 4 und 5. Das Anschlußstück 12 wird vorzugsweise mit einem äußeren ringförmigen Flansch 22 ausgestaltet, der konzentrisch um das aufrecht stehende Kopfteil 21 angeordnet ist und nach innen zur Bildung eines ringförmigen Kanals umgebördelt ist, der den aufrecht stehenden Laschen 23 des Halteteiles 11 gegenübersteht. Beim Zusammenbau dieser Teile gelangen die Laschen 23, nachdem sie den Pflasterstreifen 10 durchdrungen haben, in den ringförmigen Kanal und werden dort, wie F i g. 5 zeigt, umgebogen bzw. umgeformt, wodurch die Bauteile auf den beiden Seiten des Pflasterstreifens 10 dicht miteinander verbunden werden. Der Flansch 22 überdeckt dicht die von den Laschen 23 in dem Pflasterstreifen 10 gebildeten öffnungen und verschließt sie flüssigkeitsdicht, um ein Heraustreten bzw. Austrocknen der leitfähigen Paste zu verhindern. Wie bereits oben gesagt wurde, umschließt aber auch schon der Pflasterstreifen, da er elastisch ist, die ihn durchdringenden Laschen 23.

Gemäß F i g. 5 wird das Druckknopf-Oberteil 15 vorzugsweise aus mehreren Teilen gebildet; ein Teil

Claims (7)

hat die Form eines Ringes und trägt Laschen 27, die in einen Flansch 28 eingreifen können. Das Teil ist an einem zur Aufnahme des herausragenden Kopfes 21 des Druckknopf-Unterteiles 12 bestimmten Teil 26 befestigt. Um das Handhaben des Druckknopf-Oberteiles 15 zu erleichtern und seine elektrisch leitenden Teile nach außen zu isolieren, können diese leitenden Teile 26,30, wie die Zeichnung zeigt, in ein Kunststoff teil 18 eingebettet sein; dieses Kunststoffteil 18 erstreckt sich rund um die Außenseite der metallischen Anschlußteile 26 und 30 und umschließt Teile der Zuleitung 16 sowie der die Beanspruchung vermindernden Hülse 17. Patentansprüche:

1. Zum Zu- oder Ableiten von Strömen zur bzw. von der Haut bestimmte Elektrode, bestehend aus einer Elektrodenplatte, einem druckknopfartig ausgebildeten Anschlußkontaktteil, das mit einem an dem Anschlußkabel angebrachten Gegenkontaktstück in Eingriff gebracht werden kann, und aus einem zur Befestigung an der Haut unter Zwischenlage einer eine leitfähige Paste aufnehmenden porösen Zwischenschicht dienenden Pflasterstreifen, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück (12) auf der Oberseite des Pflasterstreifens (10) aufliegt und die Elektrodenplatte (19) mit der darüberliegenden Zwischenschicht (20) an der unteren Seite des Pflasterstreifens durch ein metallisches Halteteil (11) festgeklemmt ist, welches mit dem Anschlußstück (12) durch Laschen (23), die die Elektrodenplatte, die Zwischenschicht und den Pflasterstreifen durchsetzen, mechanisch und elektrisch verbunden ist und das auch den elektrischen Kontakt zwischen dem Anschlußstück und der Elektrodenplatte vermittelt.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenplatte (19) nach Art eines Drahtgeflechtes, Siebes oder Gitters ausgebildet ist.

3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenplatte (19) weniger flexibel ist als der Pflasterstreifen (10).

4. Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (11) ringförmig ist und mit den die Elektrodenplatte (19), die Zwischenschicht (20) und den Pflasterstreifen (10) durchsetzenden Laschen (23), die in das obere Kontaktstück (12) eingreifen, aus einem Stück besteht.

5. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück (12) einen ringförmigen Hohlflansch (22) aufweist, in welchem die Enden der Laschen (23) sich beim Einstecken des Halteteils (11) umbiegend eingreifen.

ao

6. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenplatte (19) und die Zwischenschicht (20) etwa die gleiche Form haben und daß beide am Umfang von dem etwa quadratischen Pflasterstreifen (10) überlappt sind.

7. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffschicht (14) des Pflasterstreifens zu ihrem Schutz vor dem Gebrauch mit zwei hälftigen abziehbaren Schutzstreifen (24, 25) versehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 60 544;
deutsche Patentanmeldung M 11110 VIII c/21g,
23/01 (bekanntgemacht am 20. 11. 1952);
französische Patentschrift Nr. 467 596;
USA.-Patentschrift Nr. 2 943 628.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen