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Saugelektrode
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Saugelektrode, bestehend aus einem
Saugnapfgehäuse mit Anschluß an einen Unterdruckerzeuger und eigentlicher Elektrode
im Saugnapfgehäuse zur Abnahme oder Zuführung von elektrischen Signalen, wobei die
Elektrode einen Polyäther-Schaumstoffeinsatz umfaßt, der im Saugnapfgehäuse mit
einer applikationsseitigen, porenverschlossenen Kontaktfläche zur Herstellung des
elektrischen Kontaktes bei Applikation angeordnet ist. Eine derartige Saugelektrode
ist Gegenstand der Hauptanmeldung P 27 35 041.0.
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Saugelektroden dienen insbesondere in der Elektromedizin zur Therapie,
beispielsweise Reizstrombehandlung, oder auch zur Diagnostik, z.B. zur Abnahme bioelektrischer
Signale, wie EKG od.dgl. Durch die DE-PS 12 24 847 ist bereits eine Saugelektrode
vorbekannt, bei der durch Absaugen von Luft aus dem Saugnapfgehäuse ein Unterdruck
an der Applikationsstelle erzeugt wird, so
daß das Saugnapfgehäuse
samt Elektrode an der Applikationsstelle haften bleibt. Zur Herstellung einer leitenden
Verbindung zwischen Körperoberfläche-und eigentlicher Elektrode diente früher eine
elastische Schwammplatte (Natur- oder Viskoseschwamm) mit Kontaktflüssigkeit (meistens
Wasser). Der wesentliche Nachteil dieser Saugelektrode besteht darin, daß aufgrund
des reinen Saugprinzips permanent Kontaktflüssigkeit durch den Zuführungsschlauch
von der Saugpumpe angesaugt wird, wodurch sich die Kontaktflüssigkeit im Zuführungsschlauch
und in der auf Erdpotential liegenden Saugpumpe sammeln kann; abgesehen von der
unerwünschten Verschmutzung können sich also auch elektrische Nebenschlüsse bilden.
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Dieser Nachteil wird in den wesentlichen Punkten durch solche Saugelektroden
behoben, die nach dem Luftstrahlpumpenprinzip (Injektorprinzip) arbeiten. Saugelektroden
dieser Art sind beispielsweise aus der DE-AS 19 39 523 vorbekannt. Bei diesen Elektroden
wird die angesaugte Kontaktflüssigkeit von der Strömung des den Unterdruck erzeugenden
Preßgases von der Strahlpumpe weg ins Freie gesprüht. Die Kontaktflüssigkeit kann
also nicht mehr in die Leitungen zur Saugpumpe gelangen, so daß elektrische Nebenschlüsse
dort auch nicht mehr auftreten können.
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Trotz der erheblichen Vorteile der Saugelektroden nach dem Luftstrahlpumpenprinzip
ergeben sich aber auch gewisse Nachteile. Bedingt durch die kleinen Düsenquerschnitte
zwischen Unterdruckraum und Strahlrohr im Saugnapfgehäuse kommt es schon bei geringen
Verunreinigungen relativ rasch zu Verengungen. Es besteht also Gefahr, daß die Saugelektroden
sich lockern und abfallen.
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Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine Saugelektrode der eingangs
genannten Art mit geringstem technischen Aufwand so auszubilden, daß die genannten
Nachteile vermieden werden.
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Gemäß der Hauptpatentanmeldung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß
die Elektrode einen Polyäther-Schaumstoffeinsatz umfaßt, der im Saugnapfgehäuse
mit einer applikationsseitigen porenverschlossenen Kontaktfläche zur Herstellung
des elektrischen Kontaktes bei Applikation angeordnet ist. Es wurde also bereits
erstmalig als Leitzusatz für die Elektrode ein Polyäther-Schaumstoffeinsatz anstelle
des sonst üblichen auswechselbaren Filz- oder Viskoseschwammes verwendet. Polyäther-Schaumstoff
weist auch ohne zusätzliche Kontaktflüssigkeit ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit
auf. Auf die Tränkung mit einer solchen Kontaktflüssigkeit kann bei einer Saugelektrode
gemäß dieser Erfindung also von vornherein verzichtet werden. Dementsprechend ist
also die Gefahr einer .Verunreinigung von Saugdüsen speziell aufgrund von zusätzlicher
Kontaktflüssigkeit von vornherein nicht mehr gegeben. Darüber hinaus ist aber auch
die Möglichkeit einer Verunreinigung durch sonstige Flüssigkeiten, z.B. auch Schweiß
des transpirierenden Patienten, stark herabgesetzt bzw.
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ganz unterbunden, da Polyäther-Schaumstoff mit porenverschlossener
Oberfläche nicht saugfähig ist. Der leitende Schaumstoff besitzt ferner ausgezeichnete
Elastizität, so daß ein gutes Anliegen der gesamten Elektrodenfläche auf der Haut
gewährleistet ist.
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Gemäß weiterer Erfindung finden neben Polyäther auch noch andere leitfähige
Kunststoffe in geschäumter Form Verwendung. Dabei weisen die Kunststoffe einen spezifi-
schen
elektrischen Widerstand im Bereich kleiner als 2000 Ohm . cm und eine Stauchhärte
im Bereich von 1 bis 20 kPa auf. Solche Kunststoffe sind beispielsweise Silikonkautschuke,
andere Polyurethane, wie z.B. Polyester, Polyäthylene, Polyvinylchloride und Polyamide.
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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.
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Der Kunststoff-Schaumstoffeinsatz kann mit seiner applikationsseitigen
Kontaktfläche direkt an der Haut des Patienten anliegen (insbesondere bei Wechselspannungsbetrieb
mit konstanter Spannung). Zur optimalen Kontaktierung, d.h. Kontaktflächenvergrößerung
und damit Herabsetzung des Übergangswiderstandes Elektrode - Haut, empfiehlt es
sich jedoch, auf der Kontaktfläche ein angefeuchtetes Elektrodenpapier anzubringen.
Dieses Elektrodenpapier, das vorzugsweise aus saugfähigem, ca.
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0,4 mm dickem Zellstoff (Vlies) bestehen soll, nimmt nur die zur Herabsetzung
des Übergangswiderstandes 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 oberflächliche porenverschließende Lackierung, d.h. sog. coating
- glatt ausgebildet wird. Speziell bei Verwendung von geschlossenporigen Schaumstoffen
mit 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 Adhäsion.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung in Verbindung
mit den Unteransprüchen.
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Die Figur zeigt in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eine Saugelektrode,
die speziell nach dem Luftstrahlpumpenpflnzip arbeitet. Die Saugelektrode des Ausführungsbeispiels
umfaßt demnach den Saugnapf 1, der beispielsweise eine im wesentlichen zylindrische
Form aufweist, die durch leichtes Zusammendrücken des elastischen Mantels im Applikationsbereich
gut an die Knimmung der Körperoberfläche angepaßt werden kann. Im oberen Teil des
Saugnapfgehäuses 1 befindet sich das Str##-rohr 2 der Luftstrahlpumpe mit einem
Anschlußstück 3 (vorzugsweise Steckkonus) für den Schlauch zu einem (nicht dargestellten)
Preßgaserzeuger und mit einem freien Auslauf 4 für' das Preßgas der Strahlpumpe,
Das Strahlrohr 2 der Luftstrahlpumpe ist vorzugsweise ein Kunststoffspritzteil;
im Gegensatz zu Rohren aus Metall wird hierdurch jede Art von Korrosion (Zersetzun.gserscheinungen
der metallischen Strahlpumpe aufgrund elektrolysierender Vorgänge) vermieden und
somit auch von dieser Seite her die Beibehaltung kleiner Düsenquerschnitte garantiert.
Durch ideale Formgestaltung, die sich bei Kunststoffbearbeitung leichter als bei
Metallbearbeitung erreichen läßt, kann außerdem der Wirkungsgrad der Luftstrahlpumpe
aus Kunststoff gegenüber jenen aus Metall gesteigert werden. Im Ausführungsbeispiel
gemäß der Zeichnung ist der Innenraum des Strahlrohres 2 über eine enge Düse 5 sowie
eine Bohrung 6 in einer Elektrodenträgerplatte 7 mit dem Unterdruckraum 8 des Saugnapfgehäuses
1 verbunden. Die Trägerplatte 7 besteht aus leitendem Material, vorzugsweise aus
Graphit oder Leitgllmmi, sie kann jedoch ebensogut auch
aus Metall
gefertigt sein. Die leitende Trägerplatte 7 trägt nun anstelle des bisher üblichen
auswechselbaren Filz- oder Viskoseschwammes einen nicht oder nur wenig saugfähigen,
aber gut elektrisch leitenden Kunststoff-Schaumstoffeinsatz 9. Der Schaumstoffeinsatz
9 ragt in Richtung der Applikationsöffnung des Saugnapfgehäuses 1 und er ist an
seiner Applikationsfläche 10 durch oberflächlich porenverschließende Lackierung
glatt ausgebildet. Die glatte Fläche 10 dient zur Aufnahme eines Elektrodenpapiers
11, das in angefeuchtetem 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 Elek#trodenwiderstandes notwendige Flüssigkeitsmenge
auf. Da es sich bei der angelegten Elektrode um ein praktisch abgeschlossenes System
handelt, kann die Transpiration der Haut zusätzlich zur Kontaktierung beitragen.
Ein Absaugen großer Mengen überschüssiger Kontaktflüssigkeit oder auch von Körperschweiß
sowie ein damit verbundenes Mitführen von Verschmutzungen wird jedoch auf jeden
Fall von vornherein vermieden.
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Die hygienische .Applikation wird ferner erheblich verbessert, wenn
als Elektrodenpapier billiges Einmalpapier verwendet wird. So können Hautschuppen
oder sonstige Ablagerungen nach jeder Behandlung mit dem Wegwerfen des Elektrodenpapiers
beseitigt werden. Auch so wird eine mögliche Quelle für ein Verstopfen der Ansaugdüse
5 beseitigt.
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Die Saugelektrode gemäß der Ausführungsform eignet sich beispielsweise
für die Reizstrombehandlung (Diagnostik und Therapie); sie läßt sich ebensogut auch
zur Abnahme eines EKG oder sonstiger physiologischer Körpersignale einsetzen. Die
Zuführung bzw. Abnahme der elektrischen Ströme zu bzw. von der aus Kunststoff-Schaumstoffein-
satz
9, Trägerteil 7 und Elektrodenpapier 11 bestehenden Elektrode erfolgt über das Schlauchanschlußstück
3, das für den Stromübertritt zur Trägerplatte 7 metallisch ausgebildet ist.
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Das Ausführungsbeispiel beinhaltet speziell eine Saugelektrode nach
dem Luftstrahlpumpenprinzip. Eine derartige Saugelektrode gewährleistet besonders
gute Haftung, sofern die engen Saugdüsen im erfindungsgemäßen Sinne immer offen
bleiben. Selbstverständlich läßt sich jedoch die flüssigkeitsreduzierende Applikation
mit leitendem Schaumstoff auch bei Saugnapfelektroden mit geräteseitig untergebrachter
Saugpumpe einsetzen. Da praktisch keine Kontaktflüssigkeit angesaugt wird, ist die
Gefahr einer Ansammlung überschüssiger Kontaktflüssigkeit in den Saugleitungen bzw.
in der Saugpumpe beseitigt und die damit verbundenen Nachteile können nicht mehr
auftreten.
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Als Materialien für den Schaumstoffeinsatz 9 werden neben dem bereits
in der Hauptpatentanmeldung vorgeschlagenen Polyäther-Schaumstoff andere schaumfähige,
weichelastische Kunststoffe verwendet.
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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
Luft- 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. Für die erfindungsgemäße Verwendung als leitender Einsatz für Elektroden
werden weichelastische Schaumstoffe benötigt; als Maß für die Weichheit, d.h. die
flexiblen Eigenschaften der Schaumstoffe, wird zweckmäßigerweise die sog. Stauchhärte
nach DIN 53577 ermittelt. Die Stauchhärte ist als die zu einer festgelegten Verformung
(im allgemeinen 40 %) beim Belastungsvorgang ermittelte Druckspannung definiert;
sie wird in Kilo Pascal (kPa) oder Newton pro mm2 Ci kPa = 0,001 N/mm2)gemessen.
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Bei der Herstellung von leitfähigen Schaumstoffen lassen sich zwei
Gruppen unterscheiden: Die erste Gruppe sind die überwiegend offenporigen Schaumstoffe.
Diese werden beispielsweise aus Polyurethanen, wie Polyester und Polyäther, Polyäthylenen,
Polyvinylchloriden oder Polyamiden t als Rohmaterial aufgeschäumt und anschließend
in den offen 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 Porenvolumen ein. Andererseits bestimmen - wie oben erwähnt - genau
diese Parameter auch die Weichheit bzw.
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Flexibilität des Schaumstoffes. Die so auf Polyurethan-, Polyäthylen-,
Polyvinylchlorid- und Polyamid-Basis hergestellten Schaumstoffe weisen einen spezifischen
elektrischen Widerstand im Bereich kleiner als2000 Ohm ~ cm und eine Stauchhärte
von 1 bis 20 kPa auf.
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Dabei wird der spezifische Widerstand in Anlehnung an DIN 53482 und
die Stauchhärte nach DIN 53577 gemessen.
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Die zweite Gruppe von Schaumstoffen kann schon durch dispergierte
leitfähige Teilchen bereits als Ausgangslösung elektrisch leitend gemacht werden.
Als Basismaterialien hierfür können sowohl die oben genannten Stoffe, die überwiegend
offenporig Schaumstoffe bilden als auch solche Stoffe, die überwiegend geschlossenporige
Schaumstoffe bilden, verwendet werden.
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Beispielsweise werden bei Silikonkautschuk als Basismaterial Graphitteilchen
dispergiert. Es sind leitfähige Silikonkautschuke mit spezifischen Widerständen
kleiner 1 als 20 Ohm ~ cm -i bekannt. Solche Kunst-Kautschuke können geschäumt werden.
Ein 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.