DE2106124B2 - Auf der Haut eines lebenden Patienten befestigte medizinische Elektrode - Google Patents

Description

)ie Erfindung bezieht sich auf eine auf der Haut eines snden Patienten befestigbare flache medizinische ktrode mit einer eine Klebstoffschicht tragenden elastischen Platte, in deren Zentrum ein mit einem Elektrolyten in Verbindung stehender Leiter angeordnet ist, der derart mit der elastischen Platte verbunden ist, daß sich der Leiter ohne die Haut zu berühren im Abstand von der Ebene befindet in der die Klebstoffschicht liegt. Diese bekannte Elektrode (US-PS 34 87 827) ist so ausgestaltet, daß auf der der Haut abgewandten Seite der flexiblen Platte eine weitere flexible Platte angeordnet wird, die durch eine als Leiter

ίο ausgebildetes Klemmelement zusammengeklemmt werden. Die elastische Platte weist auf der anderen Seite eine Klebstoffschicht auf, auf der vor Benutzung der Elektrode ein Papierblatt aufgeklebt ist, welches im Zentrum, d. h. im Bereich des Leiters eine große

• ⁵ kreisförmige öffnung aufweist, in der auf die elastische Platte ein Gewebe aufgeklebt ist. Oberhalb dieses Gewebes befindet sich eine mit dem Papierblatt verklebte Aufnahmekammer für einen gallertartigen Elektrolyten. Wenn die Elektrode auf die Haut aufgeklebt werden soli, so wird das Papierblatt zusammen mit der den Elektrolyten aufnehmenden Kammer entfernt, nachdem Elektrolyt von der Kammer in das Gewebe gedruckt wurde. Somit liegt erhaben das Gewebe mit dem Elektrolyten auf der Haut auf. In erster Linie liegt aber das Gewebe selbst auf der Haut auf, und nicht der zwischen den Gewebefasern befindliche Elektrolyt. Dadurch ist eine einwandfreie Anlage des Elektrolyten an der Haut nicht immer gewährleistet. Dadurch, daß das Gewebe nicht ausreichend unter Druck an der Haut anliegen kann, ist ebenfalls eine einwandfreie Ruhigstellung des Elektrolyten durch das Gewebe nicht einwandfrei möglich. Durch die Verschiebung des Elektrolyten ergeben sich jedoch nachteilig Störimpulse, die das Messergebnis verfälsehen.

Weitere Elektroden sind aus der DT-AS 12 53 833 und der DT-Gbm-Schrift 19 71 661 bekannt. Bei diesen Elektroden wird das Gewebe, das den Elektrolyten halten soll, mittels eines mit Laschen versehenen Ringes gehalten, welcher durch die poröse Schicht hindurchgehen und an der Oberseite mit dem Anschluß für die elektrische Leitung verklemmt sind. Dieser Ring dient in erster Linie der Befestigung des Gewebes an der porösen Schicht und ist aus diesem Grunde sehr dünn gehalten, um die durch die poröse Schicht erreichte Wirkung nicht zu verschlechtern. Darüber hinaus besteht dieser Ring aus einem leitenden Material, so daß sich durch sein Anliegen an der Haut Störungen und ein häufiges Überschlagen der zu messenden Signale ergeben.

Gegenüber diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Elektrode der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß eine sichere, großflächige Verbindung des Elektrolyten mit der Haut und eine einwandfreie Ruhigstellung des Elektrolyten bei auf der Haut aufgebrachter Elektrode gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß auf der Seite der Klebstoffschicht an der elastischen Platte ein elektrisch nichtleitendes Versteifungsteil anliegt, welches unter Bildung eines schalenförmigen Hohlraumes einen von der Klebstoffschicht weg gerichteten Wulst aufweist, der über die Klebstoffschicht hinaussteht, wobei der Hohlraum mit

t>5 dem Elektrolyten gefüllt ist.

Durch das Anliegen des Wulstes des schalenförmigen elektrisch nichtleitenden Versteifungsteils an der Haut steht der Elektrolyt über einen großen Bereich

homogen mit der Haut in Berührung, so daß eine einwandfreie Messwertaufnahme stattfinden kann. Eine störungsfreie Messwertaufnahme ist darüber hinaus auch dadurch gewährleistet, daß der Elektrolyt weitgehend auf der Haut ruhig gestellt ist. B ? jn Aufkleben des Elektrolyten auf die Haut drücken sich die Wülste in die Haut, so daß das Volumen des Hohlraumes so weit verringert wird, daß der Elektrolyt im Hohlraum zusammengedrückt wird. Dies untersützt sowohl die homogene Anlage als auch die Ruhigstellung des Elektrolyten zur Vermeidung von Störimpulsen. Schließlich ergibt sich durch das Andrücken des Wulstes an die Haut ein dichter Abschluß des Hohlraumes, wodurch der Elektrolyt nicht in den Klebebereich zwischen der elastischen Platte und der Haut gelangen kann, was unter Umständen bei längerem Anliegen der Elektrode an der Haut zu einem Lösen der Klebschicht führen könnte.

Zur weiteren Vereinfachung der Elektrode kann auf der dem schalenförmigen elektrisch nichtleitenden Versteifungsteil gegenüberliegenden Seite der elastischen Plaite eine Klemmplatte angeordnet sein, wobei der elektrische Leiter als Befestigungselement zum Befestigen der Klemmplatte, der elastischen Platte und des schalenförmigen elektrisch nichtleitenden Versteifungsteils untereinander ausgebildet ist. Somit dient der Leiter als weitere Funktion dem Zusammenhalten der einzelnen, die Elektrode bildenden Teile.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand besonderer Ausführungsbeispiele, wie sie in der Zeichnung dargestellt sind, erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Elektrode, welche auf der Hand eines Objektes angebracht ist;

Fig.2 einen Querschnitt der Elektrode entlang der Linie 2—2 der F ig. 1;

Fig.3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Elektrode und ein Schutzblatt für den Klebstoff vor dem Zusammenbau dieser Teile und

Fig.4 einen Schnitt einer Elektrode mit einem anderen Schutzblatt.

Wenn nachfolgend die Begriffe »oben« und »unten« verwendet werden, so beziehen sich diese Begriffe auf die Darstellung in den Zeichnungen und auf die Blattbegrenzung.

Eine Elektrode 10 ist auf der Hand f/eints Objektes befestigt in den F i g. 1 und 2 dargestellt. Die Elektrode 10 besteht aus einer kreisförmigen elastischen Platte 12, an der ein in der Mitte angeordnetes schalenförmiges Versteifungsteil 14 anliegt, einer Klemmplatte 16 an der gegenüberliegenden Seite der Platte 12 in Ausrichtung mit dem Versteifungsteil 14 und einem ein Befestigungselement 18 bildenden metallischen Leiter. Die Unterseite der Platte 12 ist in dem das Versteifungsteil 14 umgebenden Teil mit einer Schicht eines druckempfindlichen Klebstoffes 20 zur Befestigung der Elektrode 10 auf der Haut versehen. Bei der Anwendung werden die elektrischen Signale von der Haut von einem nicht gezeigten Gerät aufgenommen und verstärkt, welches mit dem Befestigungselement 18 über eine direkte Leitung und ein entsprechendes Befestigungselement verbunden ist, wie es in gestrichelten Linien 18a dargestellt ist. Der elektrische Fluß findet von der Haut über einen in einem Hohlraum 42 befindlichen von dem Versteifungsteil 14 und der Haut eingeschlossenen Elektrolyten und dann über das Befestigungselement 18 statt.

Unter Bezugnahme auf die F i g. 2 und 3 hat das Versteifungsteil die Form einer kreisförmigen Scheibe, welche von einem ringförmigen Wulst 24 mit halbkreis- ode^r U-förmigen Querschnitt umgeben ist. Die Mitte 22 des Versteifungsteils 14 ist mit einer öffnung 26 versehen. Das Versteifungsteil 14 ist elektrisch nicht leitend und kann durch Vakuumverformung aus einer relativ dünnen Platte eines geeigneten thermoplastischen Materials, wie z. B. Vinylkunststoff, Linearpolyäthylen, Celluloseacetobutyrat oder dgl., hergestellt sein.

Die Klemmplatte 16 ist ebenfalls nicht leitend und

vorzugsweise identisch mit dem Versteifungsteil 14 aufgebaut und weist entsprechend einen kreisförmigen flachen Boden 28 mit einem U-förmigen Rand oder Wulst 30 auf und hat eine zentrale Öffnung 32. Es versteht sich, daß die Form der Klemmplatte 16 nicht wichtig ist, aber die dargestellte Form wird wegen der Ersparnisse bei den Herstellungskosten, welche sich aus der Verwendung der gleichen Teile sowohl für das Versteifungsteil 14 als auch für die Klemmplatte 16 ergeben, vorgezogen.

Das als Matrizenteil ausgebildete Befestigungselement 18 weist eine untere kreisförmige Platte 34 auf, in dessen Mitte ein hohler, am oberen Ende offener Zapfen 36 nach oben ragend ausgebildet ist, und eine obere Platte 38 mit einer nach oben ragenden Hülse 40. Zum Zusammenbau der die Elektrode 10 bildenden Teile werden zuerst das Versteifungsteil 14 und die Klemmplatte 16 in der Mitte auf gegenüberliegenden Seiten der elastischen Platte 12 in der Mitte auf gegenüberliegenden Seiten der elastischen Platte 12 angeordnet und miteinander ausgerichtet. Der Zapfen 36 wird dann durch die Öffnung 26 eingesetzt, durch die Mitte der elastischen Platte 12 geschoben und dann

durch die öffnung 32 in die Hülse 40. Die Teile des Befestigungselementes 18 werden dann zusammengepreßt, worauf sich das Ende des Zapfens 36 nach innen umbiegt und seine Seitenwände nach außen knicken, so daß die Teile des Befestigungselementes fest zusammengeklemmt sind. Das Befestigungselement 18 besteht aus Metall und ist vorzugsweise mit einem Überzug oder einer Plattierung aus Silber oder dgl. versehen, um eine zufriedenstellende elektrische Berührungsfläche mit dem im Hohlraum 42 befindliche Elektrolyten herzustellen.

Die Klebstoffschicht 20 kann auf die Unterseite der elastischen Platte 12 entweder vor oder nach dem Zusammenbau aufgebracht werden. Nachdem die Teile zusammengebaut sind und die Klebstoffschicht 20 aufgebracht ist, wird ein schützendes Blatt 44 aus Wachspapier mit einem zentralen Ausschnitt 46 für das Versteifungsteil 14 an der Unterseite der elastischen Platte 12 angebracht. Die Elektrode mit dem schützenden Blatt 44 kann dann bis sie benutzt wird, gebrauchsfertig aufbewahrt werden. Eine andere Anordnung ist in Fig. 4 dargestellt, wobei das Versteifungsteil 14 mit dem Elektrolyten beim Zusammenbau versehen ist, und ein geeignetes geformtes Plastik- oder Papierblatt 48 zum Schutz an der Unterseite der elastischen Platte 12 und am Versteifungsteil 14 angebracht ist, um den Elektrolyten darin zurückzuhalten. Natürlich können die schützenden Blätter 44 oder 48 leicht entfernt werden, wenn die Elektrode 10 verwendet werden soll.

ei Wie oben beschrieben wurde, sollte das metallische Befestigungselement 18, welches der einzige Leiterteil der Elektrode 10 ist, von einer Berührung mit der Haut ferngehalten werden Der Bereich zwischen dem

Befestigungselement 18 und der Haut sollte vollkommen mit dem Elektrolyten gefüllt sein. Darüber hinaus sollte die Bewegung der Elektrode relativ zur Haut und zum Elektrolyten zwangsläufig verhindert werden. Zusätzlich zur Erfüllung dieser Anforderungen hat die Elektrode 10 ein ungewöhnlich flaches Profil. Diese Eigenschaften ergeben sich in erster Linie aus der Verwendung der elastischen Platte 12 und der Formgebung des Versteifungsteils 14.

Wie aus einer Betrachtung der Fig. 2 zu sehen ist, bilden der halbkreisförmige oder U-förmige Wulst 24 einen konvex gebogenen Rand, welcher die Öffnung des Versteifungsteils 14 und eine äjßere vom Wulst nach außen verlaufende Wand 50 begrenzt. Die obere Kante der äußeren Wand 50 liegt im wesentlichen mit der oberen Fläche des Bodens 22 in einer Ebene. Der Mittelteil der elastischen Platte 12 ist zwischen den gegenüberliegenden Bodenflächen des Versteifungsteils 14 und der Klemmplatte 16 zusammengepreßt. Demzufolge sind vor der Befestigung der Elektrode 10 auf die Haut die elastische Platte 12 und ihre Klebstoffschicht 20 axial oberhalb des Wulstes des Versteifungsteils 14 angeordnet. Um die Elektrode 10 an der Haut zu befestigen, muß die elastische Platte 12 nach unten gebogen werden, worauf der ringförmige Teil der elastischen Platte 12, welcher unmittelbar die äußere Wand 50 umgibt, gedehnt wird, um den Bereich zwischen der oberen Kante der auseinanderlaufenden äußeren Wand 50 und dem Teil der Haut zu überspannen, an welchem die Klebstoffschicht 20 befestigt wird. Wegen ihrer Elastizität drückt der gespannte Teil der elastischen Platte 12 den konvex gebogenen, durch die Wulst 24 gebildeten Außenteil elastisch in die Haut und bildet eine leichte Vertiefung darin. Dadurch wird das Versteifungsteil 14 fest abdichtend auf der Haut gehalten, wodurch der Elektrolyt zwangsläufig innerhalb des Hohlraumes 42 gehalten wird.

Es wird auch eine Bewegung des Versteifungsteils 14 und des Elektrolyten relativ zur Haut vermieden. Der U-förmige Wulst hat genügend Tiefe, um einen sehr kleinen, jedoch ausreichenden Zwischenraum zwischen der Haut und dem leitenden unteren Plattenteil 34 des Befestigungselementes 18 in dem Hohlraum 42 zu bilden. Weil Bewegungen des Versteifungsteils 14 verhindert werden, wird der Zwischenraum zwischen dem Plattenteil 34 und der Haut während langer Verwendungszeiträume aufrechterhalten.

Aus schon erwähnten Gründen wird die elastische Platte 12 vorzugsweise aus einem geschäumten oder mit offenen Zellen versehenen Polyvinylchlorid mit relativ geschlossenen Zellen an der oberen und unteren Seite hergestellt. Dieses Material ist mit niedrigen Kosten erhältlich, ist ausreichend flexibel, um sich der Haut anzupassen und hat genügend Elastizität, um das Versteifungsteil 14 gegen die Haut zu pressen ohne von der Haut abzureißen oder wegzuziehen. Bei solchem Material sind die zwei Oberflächen aufgeschäumter Polyvinylchloridplatten von etwas unterschiedlicher Art. Die eine hat einen geschlosseneren Zellenaufbau als die anderen. Obwohl diese Flächen bei der Herstellung der Elektrode 10 austauschbar sind, wird es hier vorgezogen, die mehr geöffnete Zellenoberfläche als Unterseite zu verwenden. Die mehr geöffnete Zellenfläche ist genügend porös, um eine ausreichende Luftzufuhr oder Belüftung der von ihr bedeckten Haut herzustellen, was besonders zur Verwendung über längere Zeiträume wichtig ist. Auch ist die geschlossene Zellenfläche als obere Fläche vorzuziehen, weil diesi Art Oberfläche der Verschmutzung widersteht.

Die verschiedenen thermoplastischen Materialien welche oben zur Verwendung bei der Herstellung dei

■3 Versteifungsteils 14 und der Klemmplatte 16 erwähn wurden, sind für diesen Zweck ideal, weil sie billig unc nicht leitend sind und leicht durch Vakuumverformunf in die gewünschte Form gebracht werden können Obwohl flexibel, ist eine in die dargestellte Schalenform

ι» gebrachte thermoplastische Platte genügend starr, urr ein Zusammenbrechen der äußeren Wand 50 unter dei Kraft der gedehnten Platte 12 zu verhindern. Der axiale Zwischenraum des Randes und der oberen Kante de: Versteifungsteils 14 wird so aufrechterhalten. Eine thermoplastische Platte hat auch eine Nachgiebigkeit welche bei der Herstellung einer guten Abdichtung mii den Teilen des Befestigungselementes 18 hilft. Demzufolge wird der Elektrolyt vollständig innerhalb de; Hohlraumes 42 und der hohlen Mitte des Befestigungs elementes 18 gehalten. Weil sowohl das Versteifungstei 14 als auch die Klemmplatte 16 identisch au: Plattenmaterial hergestellt sind, drücken die einandei gegenüberliegenden Kanten ihrer äußeren Wände die elastische Platte 12 dazwischen zusammen, wie es bei 52 dargestellt ist. Daher ist im wesentlichen der einzige Tel der elastischen Platte 12, welcher beim Aufbringen aul die Haut gedehnt wird, der Teil zwischen der äußerer Wand 50 und der Haut.

Es wurde eine Elektrode entsprechend der Erfindung hergestellt, und erfolgreich geprüft. Die Elektrode hatte in der Regel eine Gesamthöhe von nur 7,6 mm wobei die Tiefe des Versteifungsteils 14 2,4 mm betrug und die elastische Platte 12 eine Dicke von 3,2 mm hatte. Dei Durchmesser der elastischen Platte 12 war 88,5 mm. Da; Versteifungsteil 14 und demzufolge die Klemmplatte Ii hatten einen Gesamtdurchmesser von 22,2 mm wöbe der Durchmesser des Bodens 22 12,7 mm betrug. Die untere Platte 34 des Befestigungselementes 18 hatte einen Durchmesser von 10,0 mm. Diese Abmessunger sind nicht kritisch. Z. B. könnte der Gesamtdurchmessei des Versteifungsteils 14 zwischen ungefähr 12,7 mm und 25,4 mm mit entsprechenden Abänderungen der Durchmesser des Bodens 22 des Versteifungsteils 14 und des Plattenteiles 34 des Befestigungselementes liegen Wenn das Versteifungsteil 14 nicht tiefer gemacht wird, se scheinen ungefähr 25,4 mm der maximal verwendbare Schalendurchmesser zu sein, weil die von dem Wulsl eines Versteifungsteils 44 mit größerem Durchmesser begrenzte Haut leicht die leitende Platte 34 berühren könnte.

Ein handelsüblicher, medizinisch eingestufter, empfindlicher Klebstoff aus Akrylharz wurde auf die untere Fläche der elastsichen Platte 12 aufgebracht, um die Klebstoffschicht 20 zu bilden. Weil die Unterseite der elastischen Platte 12 nicht vollständig dicht ist, kann etwas von dem Klebstoff unter dem teilweise geschlossenen Teil der Zellenfläche wirkungslos geworden sein. Es wurde eine genügend kleine Menge Klebstofl aufgebracht, um ein Verschließen der unteren Fläche

w) gegen den Durchgang von Luft zu vermeiden Natürlich kann die Klebstoffschicht 20 druckempfindlich sein, so daß die elastische Platte 12 als natürliches Ergebnis des Drückens der Platte 12 auf die Haut gedehnt wird. Auch sollte die Klebstoffschicht nicht von der Art sein, daß sie

μ die sich der Haut anpassende Flexibilität der elastischen Platte 12 nachteilig beeinflußt oder daß sie die Poren der Unterseite der elastischen Platte 12 verschließt.
Der Durchmesser der dargestellten elastischen Platte

12 ist ungefähr 2 1/2 mal so groß, wie der Durchmesser des Versteifungsteils 14. Es wird vorgezogen, daß der Durchmesser der tragenden Platte 12 normalerweise 2 bis 3 mal so groß wie der Durchmesser des Versteifungsteils 14 ist, um eine große Hautkontaktfläche für die druckempfindliche Klebstoffschicht 20 zu schaffen. Weil die tragende Platte 12 flexibel ist, paßt sie

sich leicht an Bewegungen der Haut an. Obwohl das Versteifungsteil 14 relativ unflexibel ist, wird es durch die Spannung des gedehnten Teils der tragenden Platte 12 genügend fest gegen die Haut gehalten, so daß die Elektrode nach dieser Erfindung an Objekten verwendet werden kann, welche sich dauernd in Bewegung befinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Auf der Haut eines lebenden Patienten befestigbare flache medizinische Elektrode mit einer eine Klebstoffschicht tragenden elastischen Platte, in deren Zentrum ein mit einem Elektrolyten in Verbindung stehender Leiter angeordnet ist, der derart mit der elastischen Platte verbunden ist, daß sich der Leiter ohne die Haut zu berühren im Abstand von der Ebene befindet in der die Klebstoffschicht liegt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Seite der Klebstoffschicht (20) an der elastischen Platte (12) ein elektrisch nichtleitendes Versteifungsteil (14) anliegt, welches unter Bildung eines schalenförmigen Hohlraumes (42) einen von der Klebstoffschicht (20 weg gerichteten Wulst (24) aufweist, der über die Klebstoffschicht (20) hinaussteht, wobei der Hohlraum (42) mit dem Elektrolyten gefüllt ist.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulst (24) einen halbkreisförmigen oder U-förmigen Querschnitt aufweist.

3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffschicht (20) an der elastischen Platte (12) ein druckempfindlicher Kleber ist.

4. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem schalenförmigen elektrisch nichtleitenden Versteifungsteil (14) gegenüberliegenden Seite der elastischen Platte (12) eine Klemmplatte (16) angeordnet ist, wobei der elektrische Leiter als Befestigungselement (18) zum Befestigen der Klemmplatte (16), der elastischen Platte (12) und des schalenförmigen elektrisch nichtleitenden Versteifungsteils (14) miteinander ausgebildet ist.

5. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (18) bzw. der Leiter aus zwei Platten (34,38) besteht welche an der Klemmplatte (16) bzw. am schalenförmigen elektrisch nichtleitenden Versteifungsteil (14) anliegen.

6. Elektrode nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmplatte (16) identisch mit dem schalenförmigen elektrisch nichtleitenden Versteifungsteil (14) ausgebildet ist und die Klemmplatte und das schalenförmige elektrisch nichtleitende Versteifungsteil einander gegenüberliegend ausgerichtet sind.

7. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Platte (12) aus offenporigem, thermoplastischem Material hergestellt ist, dessen Flächen mit relativ geschlossenen Poren versehen sind.

8. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (42) des schalenförmigen elektrisch nichtleitenden Versteifungsteils (14) durch ein abnehmbares schützendes Blatt (48) abgedeckt ist.

9. Elektrode nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß das schützende Blatt (48) die Klebstoffschicht (20) überdeckt.