DE1965146A1

DE1965146A1 - Leitfaehige Gelkissen

Info

Publication number: DE1965146A1
Application number: DE19691965146
Authority: DE
Inventors: Anderson Clifford James; Gumbusky James Thomas
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1968-12-18
Filing date: 1969-12-17
Publication date: 1970-06-25
Also published as: CA952589A; GB1299449A; FR2026457A1; JPS529946B1

Description

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At

Minnesota Mining and Manufacturing Company, Saint Paul, Minnesota, V.St.A.

Leitfähige Gelkissen

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf elektrisch leitfähige Gelkissen, die geeignet sind, ein elektrisches Zeicnen von der menschlichen Haut durch ein leitfähiges Gel zu einer Elektrode, die mit einem elektrischen Anzeige- oder Aufzeichnungsgerät verbunden ist, oder auf dem umgekehrten Wege zu leiten. Die Gelkissen haben den besonderen Vorteil, dass sie einen innigen Kontakt mit der Haut bilden und dadurch für die erforderliche elektrische Berührungsfläche zwischen der Haut und der Elektrode sorgen, und zwar ohne einen wahrnehmbaren Rückstand nach einem Entfernen des Kissens zu hinterlassen. Die Gelkissen haben leicht haftende Eigenschaften und können ausserdem für sine praktisch kontinuierliche Anwendung an dem Körper für langfristige diagnostische Zwecke ausgestaltet werden, indem sie für Diagnosen und andere Zwecke die Übertragung von elektrischen Zeichen zu und von dem Körper erlauben, während der Patient

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seinen täglichen Tätigkeiten nachkommen kann und sich die Körperfunktionen abspielen können.

Es gibt viele verschiedene Arten von elektrisch leitenden Geräten, die zur Zeit in der Medizin benutzt werden, insbesondere bei der Elektrokardiographie und der Elektroenzephalographie. Ein im wesentlichen einheitlicher Kontakt zwischen der Metallelektrode und der Haut ist erforderlich, um "elektrische Störungen" zu vermeiden, die auf kleine Zwischenräume zwischen der Elektrode und der Haut zurückzuführen sind. Eine solche "Störung" kann die Genauigkeit der Ablesung wesertlich verändern. Zur Herstellung eines einheitlichen Kontakts mit dem Hautbereich wird ein Gelee oder eine Creme aus einem Gefäss oder einer Tube auf den Bereich des Messgeräts, der mit der Haut in Berührung kommen soll, aufgetragen. Obwohl diese Cremes und Gelees in ausreichender Weise die Punktion einer leitfähigen Zwischenschicht zwischen den normalen medizinischen Elektroden und der Haut des Patienten ausüben, haben die Cremes und Gelees zwei besondere Nachteile. Erstens muss beim jeweiligen Anbringen der Elektrode an dem Patienten ausserdem die Creme oder das Gelee auf der Elektrode und der Haut aufgetragen werden, wobei ein Rückstand an den Händen des techniscnen Personals zurückbleibt und zweitens bleibt ein unsauberer Rückstand auf der Haut des Patienten und der Elektrode nach deren Entfernung zurück, was eine Reinigung des Patienten und der Elektroden nötig macht. Eine solche Reinigung erfrdert im allgemeinen ein Waschen mit Seife oder einem Lösungsmittel nach dem Entfernen der Elektrode von der Haut. In gleicher Weise muss bei einer Elektrode, die für eine langfristige diagnostische Anwendung benutzt wird, das Gelee oder die Creme auf die / Unterseite der Elektrode aufgetragen werden, um eine leitfähige Zwischenschicht zwischen der Haut und der Elektrode herzustellen, was wiederum eine Reinigung notwendig macht.

Das Gelkissen nach vorliegender Erfindung stellt eine leitfähige, sich anpassende Zwischenschicht zwischen der Haut und den darauf angeoraneten Elektroden her und verhütet dadurch eine elektrische Storus,: und stexlt ausserdem einen sich anpassenden Leiter dar_£

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der leicht anzubringen ist, vom ästhetischen Standpunkt aus angenehmer ist als schmutzig machende Cremes oder Gelees und keine Reinigung der Bedienungsperson, des Patienten oder des Geräts nach dem Gebrauch erforderlich macht.

Die Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden an Hand der dazugehörigen Zeichnungen vollständiger verstanden werden· In diesen Zeichnungen ist

Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines mit einem Hydrogel getränkten erfindungsgemässen Kissens,

Figur 2 eine Quersehnittsansleht von Figur 1,

Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines Gelkissens nach der Erfindung mit einer abziehbaren Schutzdecke aus Metallfolie,

Figur 4 eine perspektivische Ansicht von einer Reihe mit Metallfolie bedeckten Gelkissen, die zur Abgabe in Rollenform aufbewahrt werden.

Figur 5 eine Querschnittsansicht eines für langfristige diagnostische Zwecke geeigneten Gelkissens,

Figur 6 eine Querschnittsansicht eines für langfristige diagnostische Zwecke geeigneten Gelkissens unter Verwendung des Kissens von Figur 1 und

Figur 7 eine perspektivische Darstellung eines für langfristige diagnostische Zwecke geeigneten Gelkissens, das ein Einsteek-Steck-Befestlgungsteil für die Elektrode an dem Gelkissen aufweist.

Zur eingehenderen Beschreibung des erfindungsgemässen Gelkissens wird nun auf die Zeichnung Bezug genommen. Figur 1 zeigt den allgemeinen Aufbau eines für kurzfristige diagnostische Zwecke geeige\>ten Gelklseens, das mit der Ziffer 10 bezeichnet ist. In der Figur 2 hat das Hydrogel 14 die poröse Grundmasse 12 durchtränkt und ist in dieser enthalten, wobei die poröse Grundmasse in der Form eines Gespinstes oder Bausches, zum Beispiel aus Rayon, Baumwolle, Celluloseacetat, Mull, Kunststoffschwamm oder -schaum, vorliegt, so dass eine Hydroge!oberfläche auf beiden

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Seiten des Kissens vorhanden ist. Ein nichtgewobenes Gespinst aus Rayon oder dergl. ist in der Zeichnung wiedergegeben, da« einen ausgezeichnet absorbierenden oder aufsaugenden Träger darstellt. Es kann jedoch irgendein Material, das eine ausreichende Porosität aufweist, so dass in einer solchen Grundmasse ein Hydrogel festgehalten werden kann, verwendet werden. Alles, was erforderlich ist, besteht darin, dass das Material eine geeignete Nassfestigkeit aufweisen und in einem ausreichenden Masse flexibel sein muss, um eine Bruch- oder Spaltenbildung des OeIs nach dem Verblegen zu verhüten. Wenn das Hydrogel leicht haftend ist, ist es In der Lage, das Kissen leicht mit der Haut und mit der anderen Seite mit einer Elektrode zu verhaften. Das Hydrogel in dem Kissen weist jedoch ein so ausreichendes Kohäsionsvermögen auf, dass die Elektrode leicht von dem Gelkissen, ohne irgendeinen Gelee- oder Cremerückstand auf der Elektrode zu hinterlassen, entfernt werden kann. Ausserdem kann das Oelkissen leioht ron der menschlichen Haut entfernt werden, so dass,kein wahrnehmbarer Rückstand, der ein. Reinigen erfordern würde, auf dem Patienten zurückbleibt. Das Kissen kann dann einfach weggeworfen werden, so dass das gesamte Verfahren zum Anbringen elektrischer Leitungen an verschiedenen KörpersteIlen wirtschaftlicher, wirksamer und reinlicher vonstatten geht.

Das Gelkissen oder mehrere Gelkissen können in einzelnen Abpackungen 15 aus Aluminiumfolie, so wie es in der Figur 3 dargestellt ist, verschlossen werden, um das Verdampfen von Wasser zu verhindern und ein leichteres Handhaben zu fördern, wenn das Kissen benutzt oder aufbewahrt wird. Für das Abpacken kann irgendein Material, das für Feuchtigkeit undurchlässig ist und leicht entfernbar ist, so dass das Gelkissen auf einfache Weise für den Gebrauch entnommen werden kann, verwendet werden. Die einzelnen Kissen, die mit einer Folie überdeckt sind, können einzeln verpackt sein, und die Abpackungen können in der Form eines zusammenhängenden Streifens miteinander trennbar verbunden sein, etwa durch eingekerbte Linien 17 oder dergl·, und der Streiten kann zur leichteren Abgabe zu einer Rolle 19, wie es in der Figur 4 dargestellt

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* 1st, aufgewunden sein. Jeder Folienabschnitt, der ein Gelkissen enthält, wird durch zahlreiche Perforationen in einer geraden Linie abgetrennt, so dass ein einzelnes Kissen abgerissen und von dem Rest getrennt werden kann.

Wenn eine lektrisch leitfähige Zwischenschicht erforderlich ist, etwa beim Aufnahmen eines Elektrokardiogramms (EKG), wird das Kissen von der Schutzfolie befreit und auf der gewünschten Zuleitungsstelle auf dem Patienten angeorde\),t, wobei das Hydrogel auf der Kissenoberfläche die Haut berührt und dieser leicht anhaftet. Eine Elektrode wird auf der freien Hydrogeloberflache des Ki3sens angebracht, und dann wird die Aufnahme gemacht. Danach wird das Kissen von der Haut und derElektrode entfernt und hinterlässt dabei keinen Rückstand oder Film und kann anschliessend weggeworfen werden.

Das Kissen kann auf einfache Weise durch Eintauchen eines porösen, gewirkten MaterJäLs in eine wässrige Lösung eines Hydrogelbildners, wie zum Beispiel Polyvinylalkohol, zum Benetzen des Materials, Abstreichen der Überschüssigen Lösung und dann Eintauchen in ein Lösung eines gelbildenden Mittels oder eines Vernetzungsmittels für den Gelbildner und dementsprechende Ausbildung eines Gels in dem gesamten gewirkten Material hergestellt werden.

Das Gelkissen für langfristige diagnostische Zwecke nach der Figur 5 weist eine obere Metallfolienschicht 18 auf, die die obere Oberfläche bedeckt. Obwohl Aluminiumfolie als Deokflache bevorzugt wird, kann irgendein Material, das undurchlässig und genügend flexibel ist, so dass es bei verschiedenen Körperbewegungen gebogen werden kann, benutzt werden₀ Die Folienschicht ist so ausgestaltet, dass die Mitte unter Ausbildung eines Hohlraumes eier einer umgekehrten Grube unmittelbar unter dem Mittelpunkt uöt Folienschicht erhöht ist. Auf der Unterseite der Foliensohicht !■findet sich eine Schicht a-is druckempfindlichem Klebstoff 22 _# iliö bewirkt» dass das Kissen, der Hartobei-f" 3.-->hs r.rji-.-äf t^l» *.;rui es auf diüce aui'gvöraok';. wird, unmittelbar tinker- i,eis i,:^äiK>-^..yf ^aIi-

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chen Klebstoff ist ein ablösbares Schutzfutter 24, das den druckempfindlichen Klebstoff schützt und ausserdem die untere Oberfläche des gesamten Gelkissens bildet und dabei den Hohlraum 34 abg^nzt, vorhanden. Das Hydrogel 20, das der Leiter des elektrischen Impulses ist, wird in dem Hohlraum 34 angeorde^jt, dringt aber nicht in die Wandung des Hohlraums ein. Ein Kontakt oder Draht 26 ist mit der Folienschicht verbunden, und beim Gebrauch ist das andere Ende mit einem elektrischen Anzeigegerät verbunden, Bei der Verwendung für langfristige diagnostische Zwecke verbleibt das Gelkissen auf der Haut für eine lange Zeitspanne, und das Anzeigegerät kann von dem Patienten getragen oder mit diesem durch irgendwelche Einrichtungen verbunden werden. Im Hinblick auf einen längeren Zeitraum muss das Kissen bequem sein, weil der Patient seinen täglichen Betätigungen ohne merkliche Beeinträchtigung weiter nachgehen will. Dementsprechend sind die nach de;.¹ Erfindung benutzten Materialien genügend flexibel, so dass normale Körperbewegungen ohne Beeinflussung des Kissens oder des Patienten ausgeführt werden können, Ferner ist von Bedeutung, dass das Kissen angemessene ästhetische Eigenschaften aufweist, weil es manchmal freigelegt werden kann.

Wenn das leitfähige Kissen für eine Benutzung fertig ist, wird das ablösbare Schutzfutter 24 abgezogen, wobei das Hydrogel und der druckempfindliche Klebstoff 22 freigelegt werden, der gegen die Haut auf die vorgesehenen Zuleitungsstellen gedrückt wird, wodurch das Hydrogel in eine Berührung mit der Haut gelangt. Das Hydrogel 20 bleibt in dem Kissen und ist an dieses leicht gebunden. Praktisch geht nichts von dem Hydrogel zusammen mit dem ablösbaren Schutzfutter verloren, weil das Kohäsionsverraögen des Hydrogels stärker ist als die Haftfestigkeit an dem Futter, und daher bleibt das Hydrogel zusammenhängend. Der Leitungsdraht 26 wird dann mit einem Draht des Anzeigegeräts verbunden. Weitere Mittel können angewendet werden, um das Kissen festzuhalten und das Anhaften zu sichern, wie zum Beispiel Klebestreifen. Nacn der Aufnahme werden die Drähte gelöst, und das Kissen wird entfer-i?t_d :„P.-:K f*as3 ein waiirriühPiuarer Rückstand auf der Haut des

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Patienten zurückbleibt und eine Reinigung erforderlich wäre.

Ausserdem kann eine poröse Bahn ( nicht dargestellt ), die mit einem Hydrogel getränkt ist» zwischen dem ablösbaren Schutz futter 24 und der Folienschioht 18 unter Ausbildung der unteren Oberfläche des Kissens angeordnet werden, um ein Zurückhalten des Hydrogels In dem Hohlraum zu unterstützen. In diesem Fall wird die imprägnierte Bahn mit dem Randbereich der unteren Oberfläche der undurchlässigen Folienschicht 18 durch den druekempfindliehen Klebstoff verbunden,wobei das Kissen mit der Haut mit anderen Mitteln verhaftet wird. Die imprägnierte Bahn dient zum Festhalten des Hydrogels in dem Hohlraum und unterstützt ausserdem den Transport eines elektrischen Zeichri§s zwischen der Haut und der Elektrode.

Eine andere AusfUhrungsform des für langfristige diagnostische Zwecke geeigneten Kissens wird in der Figur 6 dargestellt. Das Kissen enthält einen mit Hydrogel getränkten niehfcgewebten porölen Bausch 46 mit einer midr^mh lass igen oberen Oberfläche 42, die den Hydrogelbausch 46 abdeckt waa. sich etwas ttfesE⁰ diesen hinaus bis nahe zu dem unteren Teil des Kissens und parallel zu dem Boden des Hydrogelkissens ausdehnt. In Verbindung mit diesem sich ausdehnenden Teil befindet sich eine Schicht aus druckempfindIiohem Klebstoff 47, die von einem ablösbaren Schutzfutter 43 bedeckt ist. Ein Draht oder ein Befestigungsmittel 44 ist an den inneren Hydrogelbausch 46 befestigt oder kommt zumindest mit der Hydroge!oberfläche in Berührung und erstreckt sich durch die undurchlässige Oberflächenschicht bis zu dem Äusseren des gesamten Kissens, wo das Befestigungsmittel bzw. der Draht mit einer Elektrode verbunden werden kann.

Verschiedene Mittel können zum Verbinden eines Leitungsdrahtes mit dem Kissen benutzt werden. In der Figur 7 ist eine weitere Form eines für langfristige diagnostische Aufnahmen geeigneten Kissens dargestellt« Dieses Kissen 32 hat eine Trägeroder Deckschicht 34 aus undurchlässigem Material mit einem zen-

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tral angeordneten leitfähigen Steckbefestigungsteil 36, das herausragt. Die Elektrode 28 enthält das Gegenprofil für das einrastende Befestigungsmittel, und diese Teile können bequem ineinander einrasten, so dass bei Benutzung des Kissens ein vollständiger Zusammenhalt erzielt wird.

Beispiel

Eine Rolle aus nichtgewebtem Gespinst mit geeigneter Nassfestigkeit wird mit einer Emulsion eines Acrylatpolymerisats, das im Handel als Rohm & Haas HA-8 erhältlich ist, behandelt. Das Gespinst wird auf einer Reihe von Walzen durch eine Badlösung aus .4 tigern Polyvinylalkohol und 0,1 tigern l-(3-Chlorallyl)-^,5,7-triaza-1-azoniaadamantanchlorid, das ein Fungizid ist ( im Handel als "Dowicil 100ⁿ erhältlich ), in Wasser geführt. Die Lösung benetzt das Gespinst, unddie überschüssige Lösung wird von der sich bewegenden Bahn mit einem Gummiabstreifer_t abgestreift, bevor die Bahn in ein zweites Bad eintritt. Das Gespinst braucht nur etwa 1 Sekunde lang in die Polyvinylalkohollösung eingetaucht zu werden. Die sich bewegende Bahn wird dann in ein zweites Bad geführt, das 10 #iges Natriumboratdekahydrat in Wasser enthält. Die Temperatur sollte über 20° C gehalten werden. Das Natriumbora tdekahydra t dient als Vernetzungs- oder Gelierungsmittel für den Polyvinylalkohol, indem sich in dem gesamten Gespinst ein Gel bildet, sobald die Bahn aus der zweiten Lösung herausgeführt wird. Die Eintauchzeit beträgt wiederum nur etwa 1 Sekunde, um eine Kristallisation des Natriumboratdekahydrats zu verhindern. Das mit Gel durchtränkte Kissen wird in Quadrate geschnitten und 1st für eine Benutzung fertig. Das Gelkissen wurde als leitfähige Zwischenschicht zwischen normalen Elektroden zur Aufnahme eines Elektrokardiogrammes und der Haut des Testjatienten benutzt. Die erhaltenen Anzeigen oder Aufzeichnungen waren von gleicher Qualität wie die unter Verwendung von Cremes und Gelees nach den gängigen EKG-Verfahren erhaltenen, besassen jedoch den zusätzlichen Vorteil, dass kein Rückstand auf der Haut des Patienten oder auf der Elektrode zurückblieb, wenn das Kissen entfernt wurde.

- Patentansprüche 009826/1938

Claims

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Patentansprüche:

Elektrisch leitfähiges Medium zur Erleichterung der Übertragung von elektrischen Zeichen zwischen dem Körper und einer Elektrode, gekennzeichnet durch ein leicht anpassungsfähiges Kissen, das aus einem Träger mit einem darin enthaltenen kohäsiven Hydrogel besteht, wobei das Hydrogel der menschlichen Haut leicht anhaftet und ein so ausreichendes Kohäsionsvermögen aufweist, dass eine rückstandsfreie Entfernung von der Haut ermöglicht wird.

Kissen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger eine poröse Struktur aufweist, in der das genannte Hydrogel enthalten ist.,

Kissen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger undurchlässige Wandungen und in diesen einen Hohlraum aufweist, das Hydrogel in diesem Hohlraum enthalten ist, das Kissen Mittel zum Transport eines elektrischen Zeichens von dem Hydrogel zu einem Bereich ausserhalb der Wandung des Hohlraumes aufweist undder Träger wenigstens einen entfernbaren Teil aufweist, so dass das Hydrogel mit der menschlichen Haut in Kontakt kommen kann.

Kissen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrogel ein Gemisch von Wasser, Polyvinylalkohol, Natrium-

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boratdekahydrat und einem Pungicid enthält, wobei das Wasser in einer Konzentration von wenigstens 70 % vorhanden ist.

Dr .Ve ./Br.

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