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Elektrode für physiologische Messungen an der menschlichen
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Haut Die Erfindung betrifft eine Elektrode für physiologische Messungen
an der menschlichen Haut.
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Um Änderungen eines physischen Zustandes oder sonstiger physiologischer
Parameter zu messen und mit einem Reiz zu korrelieren, werden häufig die Änderung
der Hautwiderstände und der absolute Wert gemessen. Dies geschieht durch Anlegen
von zwei getrennten Elektroden an zwei nebeneinander liegenden Hautstellen, wobei
der zwischen den beiden Meßelektroden befindliche Widerstand fortlaufend registriert
wird. Um genauere und reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten, muß die Kontaktfläche
der einzelnen Elektroden auf der Haut und ebenfalls der Abstand zweier Elektroden
zueinander genau definiert werden. Ebenfalls müssen der Meßstrom und die Meßfrequenz
gleich gewählt werden, da sonst der zu messende Parameter in Abhängigkeit von der
vorgenannten Größe beeinflußt wird. Bei der praktischen Durchführung der Messung
ergeben sich aber immer noch erhebliche Ungenauigkeiten, da an den beiden Kontaktstellen
die Konsistenz der Haut unterschiedlich ist und die jeweilige Umgebung der Elektroden
stark inhomogen sein kann.
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Diese Inhomogenität kann herrühren von 1. unterschiedlicher Blutversorgung
des Gewebes in der Umgebung der Kontaktstellen, 2. verschiedener Verteilung von
Drüsen, die durch Elekt#olytabsonderung die Meßgröße stark variieren, 3. inhomogenem
und ungleichmäßigem Schichtenaufbau der Haut unter und zwischen den Meßelektroden.
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Die Beeinflussung der Leitfähigkeit der Haut zwischen den Elektroden
in Abhängigkeit von der Zeit geschieht hauptsächlich durch die Mechanismen, wie
sie unter Punkt 1 und 2 genannt wurden.
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Die Befestigung der Elektroden geschieht durch Anpressung oder Ankleben
der Elektroden auf die Haut. Vornehmlich wird als Elektrodenmaterial chloriertes
Silber oder gesintertes chloriertes Silbermaterial, das mit einem Elektrolyt-Gel
bestrichen ist, verwendet.
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An eine Elektrode zur Registrierung des Hautwiderstandes sind folgende,
von der bekannten nur zum Teil erfüllte Borderungen zu stellen: 1. einfache Anbringung,
2. schnelle Fixierung der Lage, 3. geringe Abmessungen und Gewicht, 4. Möglichkeit,
die Anbringung schnell zu lösen, 5. genau umschriebenes Hautareal und möglichst
genau definiertes Gewebematerial zu messen, 6. Unempfindlichkeit gegenüber äußeren
Einflüssen (z.B. lokale Wärmeabfuhr), 70 Möglichkeit, eine Schutzatmosphäre einzusetzen,
um die Wechselwirkung der zu messenden Hautfläche mit der umgebenden Luft oder einem
anderen Gas zu messen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Elektroden
zu beseitigen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 beschriebenen
Maßnahmen gelöst.
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Die Elektrode besteht aus einem Innen- und Außenteil mit zwei leitenden
Flächen F1 und B2 wobei die äußere Fläche (Mantelfläche) konzentrisch zur inneren
Fläche liegt (Fig. ?a).
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Im Fall der koaxialen Zylinderelektrode sind die Begrenzungslinien#
der beiden Flächen Kreise. Es sind jedoch auch andere
Begrenzungsflächen
möglich, z.B. ovale oder quadratische.
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Der zu messende Gesamtwiderstand ist vereinfacht im Ersatzschaltbild
in Fig. 1b dargestellt. Die einzelnen Komponenten sowie der Gesamtwiderstand sind
Impedanzen, d.h. Widerstände, die darstellbar sind durch einen Betrag umazugehörigen
Phasenwinkel. Beide Anteile sind allerdings noch frequenz- und meßstromabhängig,
da es sich um biologisches Gewebe handelt, das gemessen werden soll.
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Bei gleichen Flächen F1 und F2 sind die Impedanzen Z1 und Z2 der Übergangswiderstände
zu den Elektroden gleich groß (in der Regel). Die Impedanzen Z3 bis Zn des Gewebewiderstandes
sind als parallel geschaltete Widerstände aufzufassen, deren Wert einmal von dem
Zustand der Haut und der Drüsen auf der eingeschlossenen Meßfläche E3 abhängt, außerdem
von der Aktivität der Driisen auf der zu messenden Hautfläche und der Durchblutung
und Konsistenz des unter den Elektroden befindlichen Gewebes.
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Die Elektroden können auf die Haut gepreßt oder mittels der bekannten
Klebetechnik auf die Haut geklebt werden.
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In Fig. 2 ist eine Koaxial-Doppel-Elektrode im Vertikalschnitt aufgezeichnet.
Die Hohlräume H1 und H2 werden nach dem Anlegen auf der Haut über die Röhrchen L
L2, B3 und eine, in ml geeichte Spritze mit einer bestimmten Menge Elektrolyt-Gel
zur Herstellung des Kontaktes mit den chlorierten Silber-Elektroden oder den gesinterten
Silber-Silberchlorid-Pulver-Elektroden E gefüllt.
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Gemessen wird jetzt nur noch der tbergangswiderstand zwischen den
Elektroden und dem Gewebe sowie der radiale Widerstand zwischen der inneren und
äußeren Elektrode und damit ein genau definiertes und umschriebenes Hautareal.
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Die Kabel K1 und K2 sind die Anschlußkabel.
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Falls eine Wechselwirkung der Haut mit der freien Umgebung ausgeschlossen
sein soll, ist die Doppelelektrode - wie in Fig. 2 dargestellt - gekapselt (P).
Hierbei dient die Fläche F4 As Dichtungsfläche. Soll mit Wärme zufuhr oder -abfuhr,
Luftanreicherung oder -entzug oder mit einer anderen Gas zusammensetzung gearbeitet
werden, mit der die Hautfläche F3 zwischen den Elektroden beauSschlagtwird, so müssen
weitere Verbindungen (L4) zu dem Hohlraum H3 hergestellt werden, die den Austausch
der Atmosphäre mit extern angeschlossenen Geräten ermöglichen.
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Bei freier Wechselbeziehung mit der Umgebung ist die innere Elektrode
in der Lage zur äußeren Elektrode z.3. mit isolierenden Speichen fixiert, die von
einem Ring F4 zusammengehalten sind (Fig. 1a).
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Die beschriebene Doppel-Elektrode ist ebenso preiswert und einfach
herzustellen, wie eine Einfach-Elektrode. Sie ermöglicht, streng lokale Haut- und
Gewebsbezirke zu untersuchen.
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Diese Hautoberfläche erfaßt außer der genau bestimmten Fläche auch
eine konstante endliche Zahl von Drüsen, deren Einfluß auf die Messung jetzt genau
bestimmbar ist Außerdem kann man den Einfluß äußerer und innerer Reize auf die Haut
in einem streng begrenzten und lokalisierbaren Bezirk beobachten. Durch unterschiedliche
Wahl der Elektrodenflächen ist eine große Variation der Elektrodengeometrie möglich,
entsprechend den anatomischen Gegebenheiten und ihrem Untersuchungszweck. Eine Standardisierung
der Elektrodenflächen kann leicht erreicht werden, z.3. durch Wahl der Flächen in
einem bestimmten Verhältnis zueinander.