DE19710013A1 - Elektrodenanordnung und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung, die auf die Haut eines Patienten aufgebracht werden kann und eine transepidermiale Muskelstimulation bewirkt.

Die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung weist ein elektrisch isolierendes Substrat mit mindestens zwei im Abstand voneinander angebrachten Elektroden sowie eine auf dem Substrat angeordnete elektrisch leitende Schicht auf, welche die Elektroden abdeckt und mit der Haut des Patienten in Kontakt gebracht wird, wobei der elektrische Widerstand über die Dicke der Schicht im Elektrodenbereich geringer ist als der elektrische Widerstand in Längsrichtung zwischen den Elektroden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Elektrodenanordnung,

Fig. 2 einen Schnitt II-II durch die in Fig. 1 dargestellte Elektrodenanordnung,

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung des in Fig. 2 gezeigten Elektrodenaufbaus,

Fig. 4 eine Mehrzahl erfindungsgemäßer Elektroden im praktischen Einsatz,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung der Elektrodenanordnung.

Die in den Figuren dargestellte Elektrodenanordnung 10 weist ein Substrat 13 auf. Das Substrat 13 hat die Form einer Acht mit im wesentlichen kreisförmigen verbreiterten Endstücken 11, die über einen schmalen Steg 12 miteinander verbunden sind. Das Substrat 13 besteht aus einem elektrisch isolieren­ den Material und hat eine Vorderseite 8 und eine Rückseite 9.

Auf der Rückseite 9 des Substrats 13 sind zwei im wesent­ lichen kreisförmige Elektroden 18 angeordnet, und zwar jeweils im wesentlichen konzentrisch zu einem verbreiterten Endstück 11. Jede Elektrode besteht aus einer kreisförmigen Platte 18 eines Steckers 17. Der Stecker 17 ist Teil eines Standard-Druckkontakts 15 aus ineinandergreifenden Buchsen und Steckern 16, 17.

Ein (nicht dargestelltes) doch ist mittig in jedem verbrei­ terten Endstück 11 des Substrats 13 angeordnet. Jeder Stecker 17 des Druckkontaktes 15 weist die kreisförmige Platte (Elektrode) 18 auf, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der im Substrat 13 angeordneten Löcher, sowie einen Stutzen 19, der von der Platte 18 aus durch das jewei­ lige Loch im Substrat 13 hindurchgeführt ist und auf der Vor­ derseite 8 des Substrats vorsteht. Jede Buchse 16 weist eine Ringscheibe 20 auf, deren Durchmesser in etwa dem Durchmesser der Elektrode 18 entspricht, und einen zylinderförmigen Sockel 21, der auf den Stutzen 19 aufgeclipst wird. Der Teil des Substrats 13, der um jedes Loch herum angeordnet ist, befindet sich sandwichartig zwischen der Elektrode 18 auf der Rückseite 9 und der Ringscheibe 20 auf der Vorderseite 8. Auf diese Weise werden die Druckkontakte 15 fixiert und damit auch die Elektroden 18 auf dem Substrat 13.

Eine elektrisch leitende Schicht in Form einer durchgängigen Hydrogelschicht 14 wird im wesentlichen auf die gesamte Rück­ seite 9 des Substrats 13 aufgetragen und überdeckt die Elektroden 18.

Im praktischen Einsatz wird die Elektrodenanordnung 10 dem Patienten so appliziert, daß sich die Sichtfläche der Hydro­ gelschicht 14 in Kontakt mit der Haut des Patienten befindet. Über die Elektroden 18 werden von einem (nicht gezeigten) Muskelstimulationsgerät elektrische Impulse auf die Haut übertragen. Der Stimulator ist an die Sockel 21 auf der Vorderseite 8 des Substrats 13 angeschlossen.

Der elektrische Widerstand über die Dicke der Hydrogelschicht 14 im Bereich der Elektroden 18, d. h. dem Bereich zwischen der Elektrode und der Haut des Patienten, ist wesentlich geringer als der elektrische Widerstand der Hydrogelschicht zwischen den beiden Elektroden 18. Dies ist darauf zurück­ zuführen, daß die elektrischen Signale nur einen relativ kurzen Weg durch die Dicke der Hydrogelschicht 14 von der Elektrode 18 zur Haut des Patienten im Vergleich zu der Distanz durch die Hydrogelschicht 14 zwischen den Elektroden 18 zurücklegen müssen. Da der elektrische Widerstand der Hydrogelschicht 14 zwischen Elektrode 18 und Haut geringer ist als der elektrische Widerstand der Hydrogelschicht 14 zwischen den Elektroden, bildet die durchgehende Hydrogel­ schicht 14 zwischen den Elektroden 18 keinen Kurzschluß.

Die Elektrodenanordnung eignet sich besonders zur transepi­ dermialen Stimulation der Gesichtsmuskeln eines Patienten, wie dies beispielhaft in einer möglichen Anordnung in Fig. 4 dargestellt ist.

Die Elektrodenanordnung 10 kann in einem kontinuierlichen Verfahren - wie in Fig. 5 gezeigt - in vier Bearbeitungs­ stationen I bis IV hergestellt werden. Das Hydrogel 14 wird in der ersten Bearbeitungsstation I als Sandwich zwischen einer oberen und einer unteren Acetatfolie 22, 23 zugeführt. Die obere Acetatfolie 22 wird in der Bearbeitungsstation 1 entfernt, bevor die jetzt freiliegende Hydrogelschicht 14 in der Bearbeitungsstation II mit Substratmaterial 13 belegt wird, in dem sich bereits die Druckkontakte 15 befinden. Aus dem Endloslaminat 13, 14, 23 werden dann in der Bearbeitungs­ station 111 mit Hilfe einer Stanze 24 achtförmige Profile aus dem Substrat 13 und der Hydrogelschicht 14 gestanzt, wobei jedes der Profile zwei Druckkontakte 15 aufweist. Auf diese Weise werden eine Vielzahl von Elektrodenanordnungen 10-1, 10-2, 10-3 usw. gebildet. Die Stanze 24 durchdringt nicht die untere Folie 23, die zum Befördern des Hydrogels 14 und des vorbestückten Substrats 13 durch die einzelnen Bearbeitungs­ stationen benutzt wird.

In der Bearbeitungsstation IV wird Abfall 25, vorzugsweise in Form einer Endlosfolie aus Substratmaterial und Hydrogel ent­ fernt, so daß nur noch die einzelnen Elektrodenaufbauten 10-1, 10-2, 10-3 usw. auf der Folie 23 verbleiben. Die Elektro­ denanordnungen 10 können von der Folie 23 entfernt werden und versandfertig verpackt werden. Es ist ersichtlich, daß das Substratmaterial 13 so vorbestückt und die Stanze 24 so geformt werden kann, daß nur ein Minimum an Abfall entsteht.

Die Anordnung mehrerer Elektroden auf jedem Elektrodenaufbau vereinfacht die Herstellung der Elektrodenanordnung im Vergleich zur Herstellung einzelner Elektroden. Ein weiterer Vorteil ist eine größere Kontaktfläche und somit eine bessere Haftung auf der Haut des Patienten, als dies bei der Verwen­ dung kleinflächiger Elektroden erreicht werden könnte. Außer­ dem kann ein zweiadriges Kabel zum Anschluß der Elektrodenan­ ordnung verwendet werden, während separate Elektroden für + und - zwei separate Kabel erfordern. Werden z. B. bei einer Gesichtsanwendung vier Kanäle benutzt, läßt sich die Anzahl der benötigten Kabel von 8 auf 4 reduzieren. Die Verwendung zweiadriger Kabel vermeidet außerdem das Problem der Zusam­ menfassung der +- und --Kabel. Der Elektrodenaufbau kann außerdem für bestimmte Muskelgruppen speziell geformt und farblich codiert werden, so daß der Benutzer weniger Schwie­ rigkeiten damit hat, die Elektroden an den richtigen Stellen auf der Haut des Patienten zu plazieren.

Die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung legt ebenfalls den Abstand zwischen den Elektroden fest und erlaubt auf diese Weise eine bessere Kontrolle des Stimulationsbereichs. Da die Elektroden nicht voneinander getrennt werden können, ist es nicht möglich, über empfindlichen und potentiell gefährlichen Regionen, z. B. Nacken oder Auge, zu stimulieren.

Es ist ersichtlich, daß die Elektrodenanordnung 10 in kom­ plexeren Ausgestaltungen der Erfindung aus mehr als nur zwei Elektroden 18 bestehen kann. Ebenfalls ist ersichtlich, daß die Elektroden 18 anders als hier beschrieben ausgebildet werden können. So kann jeder Kontakt 15 aus einem einzigen Stück gefertigt werden, das beim Durchdrücken durch das Substrat 13 das Material vorübergehend dehnt. Nach der Dehnung zieht sich das Material wieder in seine ursprüngliche Form zurück, so daß der Kontakt innerhalb des Substrats 15 festgehalten wird. Weiterhin müssen die Kontakte 15 nicht vollständig aus Metall hergestellt werden, sie können z. B. aus metallbeschichtetem Kunststoff bestehen, was den Vorteil eines geringeren Gewichts im Vergleich zu einem ganz aus Metall bestehenden Kontakt hat.

Es ist ebenfalls ersichtlich, daß die Hydrogelschicht 14 keine homogenen elektrischen Eigenschaften haben muß. So ist es z. B. möglich, der Schicht 14 in der Region zwischen den Kontakten 15 Isolierstoffe bei zugeben, um den elektrischen Widerstand der Schicht in Längsrichtung mit oder ohne schmalen Stegbereich 12 zu erhöhen.

Claims (5)

1. Elektrodenanordnung zum Aufbringen auf die Haut eines Patienten - bestehend aus einem elektrisch isolierenden Substrat mit mindestens zwei im Abstand voneinander ange­ brachten Elektroden sowie aus einer auf dem Substrat angeord­ neten elektrisch leitenden Schicht, welche die Elektroden abdeckt und mit der Haut des Patienten in Kontakt gebracht wird, wobei der elektrische Widerstand über die Dicke der Schicht im Elektrodenbereich geringer ist als der elektrische Widerstand in Längsrichtung zwischen den Elektroden.

2. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, wobei das Substrat eine Vielzahl elektrischer Kontakte hat und wobei jeder Kontakt einen Stecker aufweist, der durch das Substrat geführt und mit einer auf der anderen Seite des Substrats angeordneten Buchse verbunden ist, wobei jede Elektrode durch einen Teil des Steckers gebildet ist.

3. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Substrat einen schmalen Steg zwischen den Elektroden auf­ weist.

4. Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektrisch leitende Schicht eine Hydrogelschicht ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei
eine elektrisch leitende Schicht lösbar auf eine Träger­ schicht aufgebracht wird,
ein Substrat mit einer Vielzahl von in einem vorgege­ benen Abstand angeordneten Elektroden auf die elektrisch leitende Schicht so aufgebracht wird, daß die Schicht die Elektroden bedeckt,
aus dem Substrat und der elektrisch leitenden Schicht eine Vielzahl von Elektrodenanordnungen mit jeweils min­ destens zwei Elektroden ausgestanzt werden und
die Elektrodenanordnungen von der Trägerschicht abgenom­ men werden.