-
Elektrode
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektrode zur Abnanme oder Zuführung
von elektrischen Signalen, wobei die Elektrode wenigstens einen Polyäther-Schaumstoffeinsatz
umfaßt, der mit einer applikationsseitigen, porenverschlossenen Kontaktfläche zur
Herstellung des elektrischen Kontaktes bei Applikation versehen ist.
-
Eine derartige Elektrode ist Gegenstand der Hauptanmeldung P 27 35
050.1-35.
-
Elektroden dieser Art ermöglichen die Zuführung elektrischer Signale
zu einem Patientenkörper, beispielsweise eines Reizstroms bei der Reizstrombehandlung.
-
Ebensogut können solche Elektroden jedoch auch zur Abnahme bioelektrischer
Signale, wie EKG od.dgl., von einem Körper eingesetzt werden. Wesentlich ist aber
in jedem Fall, daß bei Applikation die Elektroden am Körper des-Patienten gut kontaktieren,
so daß Signale zum
Patientenkörper möglichst störungsfrei zugeführt
oder vom Patientenkörper über die Elektrode störungsfrei abgenommen werden können.
-
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine Elektrode anzugeben, die
diese Bedingungen optimal erfüllt.
-
Gemäß Hauptpatentanmeldung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die
Elektrode wenigstens einen Polyäther-Schaumstoffeinsatz umfaßt, der mit einer applikationsseitigen
porenverschlossenen Kontaktfläche zur Herstellung des elektrischen Kontaktes bei
Applikation versehen ist. Es wurde also bereits erstmalig als Leitzusatz für die
Elektrode ein Polyäther-Schaumstoffeinsatz verwendet. Im Gegensatz zu den üblichen
Kontaktierungsmitteln, wie z.B. mit Kontaktflüssigkeit versehene Filz- oder Viskoseschwämme,
weist leitender Polyäther-Schaumstoff bereits ohne zusätzliche Kontaktflüssigkeit
entsprechende elektrische Leitfähigkeit auf. Auf die Tränkung mit einer solchen
Kontaktflüssigkeit kann also verzichtet werden, wodurch sich die Applikation bei
ausgezeichneter Kontaktierung erheblich erleichtert. Der leitende Schaumstoff besitzt
neben guter Leitfähigkeit auch ausgezeichnete Elastizität, so daß ein gutes Anliegen
der gesamten Elektrodenfläche auf der Haut gewährleistet ist. Hieraus wiederum resultiert
erhöhte Störsicherheit bei der Abnahme bzw. Zuführung der elektrischen Signale.
-
Gemäß weiterer Erfindung finden neben Polyäther auch noch andere leitfähige
Kunststoffe in geschäumter Form Verwendung. Dabei weisen die geschäumten Kunststoffe
einen spezifischen elektrischen Widerstand im Bereich kleiner als 2000 Ohm ~ cm
und eine Stauchhärte
im Bereich von 1 bis 20 kPa auf. Die Kunststoffe
sind beispielsweise Silikonkautschuke, andere Polyurethane, wie z.B. Polyester,
Polyäthylene, Polyvinylchloride und Polyamide. Schaumstoffe aus diesen Basismaterialien
lassen sich, sofern sie offenporig geschäumt werden, in einfacher Weise beleitfähigen.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, zur Herstellung der Schaumstoffe bereits
leitfähige Basismaterialien zu verwenden.
-
Der Kunststoff-Schauin toffeinsatz kann mit seiner applikationsseitigen
Kontaktfläche direkt an der Haut des Patienten anliegen (insbesondere bei Wechselspannungsbetrieb
mit konstanter Spannung). Zur optimalen Kontaktierung, d.h. Kontaktflächenvergroßerung
und damit Herabsetzung des ubergangswiderstandes Elektrode - Haut, empfiehlt es
sich jedoch, auf der Kontaktfläche ein angefeuchtetes Elektrodenpapier anzubringen.
Dieses Elektrodenpapier, das vorzugsweise aus saugfähigem, ca.
-
0,4 mm dickem Zellstoff (Vlies) bestehen soll, nimmt nur die zur Herabsetzung
des troergangswiderstandes Elektrode - Haut notwendige Flüssigkeitsmenge auf. In
vorteilhafter Ausgestaltung wird das Anbringen eines solchen Elektrodenpapiers optimal
vereinfacht, wenn die applikationsseitige Kontaktfläche des Kunststoff-Schaumstoffeinsatzes
- insbesondere durch oberflächlich porenverschließende Lackierung, d.h. sogenanntes
coating - glatt ausgebildet wird. Speziell bei Verwendung von geschlossenporigen
Schaumstoffen und leitfähigem Basismaterial sind bereits die Grenzflächen beim Aufschäumen
des Materials glatt, so daß die spezielle porenverschließende Lackierung dann entfallen
kann. An einer solchen glatten Fläche haftet ein angefeuchtetes Elektrodenpapier
allein aufgrund der Adhäsion.
-
Die Elektrode gemäß der Erfindung läßt sich als Einfach- oder auch
Mehrfachelektrode einsetzen. In der Ausbildung als Mehrfachelektrode ist dabei eine
der gewünschten Zahl der Kontaktstellen entsprechende Anzahl von Kunststoff-Schaumstoffeinsätzen
auf einem gemeinsamen Elektrodenträger angeordnet. In vorteilhafter Ausgestaltung
als Reizstromelektrode sind dann die Kunststoff-Schaumstoffeinsätze applikationsseitig
mit einem einzigen gemeinsamen Elektrodenpapier abgedeckt. Die von Kunststoff-Schaunistoffeinsätzen
freien Zwischenräume zwischen Elektrodenträger und gemeinsamem Elektrodenpapier
sind dann vorzugsweise durch nichtleitende Einsätze, z.B. aus Moosgummi, ausgefüllt.
-
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung
mit den Unteransprüchen.
-
Es zeigen: Fig. 1 eine Einfachelektrode gemäß der Erfindung, teilweise
im Schnitt, Fig. 2 eine Mehrfachelektrode in Draufsicht und Seitenansicht, Fig.
3 eine Detailvergrößerung des Details A in Fig. 2.
-
In der Fig. 1 ist in einem Elektrodengehäuse 1 ein Elektrodenträger
2 aus nichtleitendem Moosgummi angeordnet, der zur Gehäuseöffnung hin einen Kunststoff-Schaumstoffeinsatz
3 trägt. Zwischen Moosgummi 2 und Schaumstoffeinsatz 3 liegt eine Metallgaze 4 als
großflächiger
Anschlußkontakt für eine elektrische Leitung 5, über
die ein Strom abgenommen oder zugeführt werden kann. Der Kunststoff-Schaumstoffeinsatz
3 ist an seiner Applikationsfläche 6 durch oberflächlich porenverschließende Lackierung
(sogenanntes coating) glatt ausgebildet. Die glatte Fläche 6 dient zur Aufnahme
eines Elektrodenpapiers 7, das im angefeuchteten Zustand durch Adhäsion gut haften
bleibt. Das Elektrodenpapier, das vorzugsweise aus saugfähigem, 0,4 mm dickem Zellstoff
(Vlies) besteht, nimmt nur die zur Herabsetzung des Elektrodenwiderstandes notwendige
Flüssigkeitsmenge auf.
-
Die Mehrfachelektrode der Fig. 2 umfaßt insgesamt vier Kunststoff-Schaumstoffeinsätze
9 bis 12, die im Abstand voneinander an einem gemeinsamen Träger 8, bei dem es sich
vorzugsweise wiederum um nichtleitenden Moosgummi handelt, gehaltert sind. Sämtliche
Schaumstoffeinsätze 9 bis 12 sind entsprechend dem Einsatz der Elektrode der Fig.
1 ausgebildet, d.h. sie besitzen glatte Applikationsflächen aufgrund oberflächlich
porenverschließender Lackierung. Sämtliche Schaumstoffeinsätze sind ferner an der
Applikationsseite mit einem gemeinsamen Elektrodenpapier 13, z.B. wiederum Vlies,
abgedeckt. Jeder Schaumstoff einsatz 9 bis 12 ist ferner mit einem Metallgazegeflecht
großflächig kontaktiert. Jedes Metallgazegeflecht ist mit einer eigenen Leitung
zur Stromabnahme bzw. Stromzuführung versehen. In der Fig. 2 und auch in der Detailvergrößerung
der Fig. 3 ist eine solche Metallgaze speziell für den Schaumstoffeinsatz 10 mit
15 bezeichnet. Die zugehörige Stromleitung ist mit 16 gekennzeichnet. Die Stromleitungen
der restlichen drei Kunststoff-Schaumstoffeinsätze sind in der Fig. 2 mit 17, 18
und 19 angedeutet. In der Detailvergrößerung der Fig. 3 ist außer-
dem
die papiertragende lackierte Applikationsfläche des Kunststoff-Schaumstoffeinsatzes
10 mit 14 bezeichnet. Aus der Detailvergrößerung geht auch hervor, daß die von Kunststoff-Schaumstoffeinsätzen
9 bis 12 freien Zwischenräume zwischen Elektrodenträger 8 und gemeinsamem Elektrodenpapier
13 durch nichtleitende Einsätze, vorzugsweise ebenfalls aus Moosgummi, ausgefüllt
sind, die eine gut federnde Kontaktierung ohne Bruchgefahr des Elektrodenpapiers
13 gewährleisten.
-
Die Einfachelektrode der Fig. 1 eignet sich insbesondere zum Einsatz
bei der Abnahme eines EKG oder sonstiger physiologischer Körpersignale. Die Mehrfachelektrode
der Fig. 2 wird hingegen bevorzugt bei der Reizstrombehandlung (Diagnostik und Therapie)
eingesetzt, wo beispielsweise zur Erzeugung eines Interferenzstromfeldes dem Patientenkörper
gleichzeitig mehrere zu überlagernde Reizströme zugeführt werden sollen.
-
Ausgleichsströme zwischen den Kunststoff-Schaumstoffeinsätzen sind
bei entsprechend dünnem Elektrodenpapier vernachlässigbar.
-
Als Materialien für die Schaumstoffeinsätze 3 bzw. 9 bis 12 werden
neben dem bereits in der Hauptpatentanmeldung vorgeschlagenen Polyäther-Schaumstoff
andere schaumfähige, weichelastische Kunststoffe verwendet.
-
Unter Schaumstoffen versteht man nach DIN 7626/1 einen künstlich hergestellten,
spezifisch leichten Werkstoff mit zelliger Struktur. Die Eigenschaften speziell
der Schaumkunststoffe werden sowohl durch die Art der Basismaterialien wie durch
die Porenstruktur bestimmt.
-
Bei geschlossenzelligen Schaumstoffen sind die einzelnen LuSt- oder
Gasbläschen gegeneinander abgeschlossen, während sie bei offenzelligen Schaumstoffen
untere in
ander in Verbindung stehen. Dazwischen liegen mit kontinuierlichem
Übergang von der einen Gruppe zur anderen Gruppe die gemischtzelligen Schaumstoffe.
In der Praxis spricht man eher von vorwiegend offenporigen oder vorwiegend geschlossenporigen
Schaumstoffen. Das Porenvolumen, d.h. der prozentuale Volumenanteil der Bläschen
(Vakuolen) vom Gesamtvolumen beträgt im allgemeinen immer über 50 % und geht bis
99 %; es ist eine wesentliche signifikante Kenngröße für die mechanischen Eigenschaften
des Schaumstoffes. Je nach Herstellungsart, Größe des Volumenanteils und Basismaterial
verfügt man dementsprechend über eine Reihe verschiedenartiger Schaumstoffe, die
von sprödhart über zähhart bis weichelastisch führt. Fiir die erfindungsgemäße Verwendung
als leitetlder Einsatz für Elektroden wenlen weichelastische Sch-lumstoffe benötigt;
als Maß für die Weichheit, d.h. die flexiblen Eigenschaften der Schaumstoffe, wird
:#weckmüf3igerwei se die sogenannte Stauchhärte nach Diii 53577 ermittelt.
-
Die Stauchhärte ist als die zu einer festgelegten Verformung (im allgemeinen
40 Vo) beim Belastungsvorgang ermittelte Druckspannung definiert; sie wird in Kilo
Pascal (kPa) oder Newton pro mm (1kPa = 0,001 N/mm ) gemessen.
-
Bei der Herstellung von leitfähigen Schaumstoffen lassen sich zwei
Gruppen unterscheiclen: Die erste Gruppe sind die überwiegend offenporigen Schaumstoffe.
Diese werden beispielsweise aus Polyurethanen, wie Polyester und Polyäther, Polyäthylenen,
Polyvinylchloriden oder Epoxydharz n als Rohmaterial aufgeschäumt und anschließend
in den offenen Poren beleitfähigt. Dafür wird ein elektrisch leitender Lack,
vorzugsweise
auf Kohlenstoffbasis (sog. Coatings) in die Schaumstoffe eingebracht, so daß leitfähige
Teilchen an den Zellwänden haften bleiben. Insgesamt ergibt sich dadurch eine integrale
Leitfähigkeit des Schaumstoffes; der spezielle Wert der elektrischen Leitfähigkeit
bzw. spezifische Widerstand ergibt sich dabei aus dem Verhältnis der mit Lack beschichteten
Grenzflächen der Poren zum Gesamtvolumen des Schaumstoffes. Als Parameter geht also
wesentlich das bei der Herstellung des Schaumstoffes gezielt beeinflußbare Pprenvolumen
ein. Andererseits bestimmer - wie oben erwähnt - genau diese Parameter auch die
Weichheit bzw. Flexibilität des Schaumstoffes. Die so auf Polyurethan-, Polyäthylen-
Polvvinylchlorid- und Polyamid-Basis hergestellten Schaumstoffe weisen einen spezifischen
elektrischen Widerstand im Bereich kleiner als 2000 Ohm ~ cm und eine Stauchhärte
von 1 bis 20 kPa auf. Dabei wird der spezifische Widerstand in Anlehnung all DItI
531#2 und die StauchI"#rte nach DIN 53577 gemessen.
-
Die zweite Gruppe von Schaumstoffen kann schon durch dispergierte
leitfähige TeiLchen bereits als Ausgangslösung elektrisch leitend gemacht werden.
Als Basismateriall en hierfür können sowohl die obengenannten Stoffe, die überwiegend
offenporig Schaumstoffe 1> Llden, als auch solche Stoffe, die überwiegend geschlossenporige
Schaumstoffe bilden, verwendet werden.
-
Beispielsweise werden bei Silikonkautschuk als Basismaterial Graphitteilchen
dispergiert. Es sind leitfähige Silikonkautschuke mit spezifischen Widerständen
kleiner-als 20 Ohm ~ cm bekaniib. Solche Kunstkants chuke können geschäumt werden.
E n geschlossenporiger
Schaumstoff auf Silikonbasis hat wegen
der glatten Oberflächen für die erfindungsgemäße Anwendung bei Elektroden sogar
Vorteile; er braucht nicht in einem separaten Verfahrensschritt an der Oberfläche
unter Porenverschluß glatt gemacht zu werden. Die Weichheit bzw. die elastischen
Eigenschaften eines so hergestellten Schaumstoffes hängen wiederum im wesentlichen
vom Porenvolumen ab. Im gewissen Maße werden auch noch die Menge und Größe der im
Basismaterial dispergierten elektrisch leitenden Teilchen die flexiblen Eigenschaften
beeinflussen. Insgesamt haben zwar die so hergestellten Schaumstoffe einen höheren
spezifischen elektrischen Widerstand als das leitfähige Basismaterial; sie liegen
aber bezüglich der elektrischen Eigenschaften günstiger als die beleitfähigten Schaumstoffe.