DE2838866C3 - Elektrode zum äußerlichen Kontakt mit der Haut eines lebenden Körpers - Google Patents

Elektrode zum äußerlichen Kontakt mit der Haut eines lebenden Körpers

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Description

auch wenn es eine driftende Basislinie mit einer einige Hunderte von mV erreichenden Verschiebung überlappt, da die Lebendkörpersignale in Impulsen auftreten, während die Basisliniendrift eine langsam über einen längeren Zeitraum auftretende Erscheinung ist. Daher sind solche Metallelektroden für einen lebenden Körper für eine praktische Verwendung zum genauen Erfassen und Weiterleiten der elektrischen Signale von einem lebenden Körper noch nicht befriedigend.
Es ist aus der US-PS 39 64 470 eine perxutane, intradennale Elektrode bekannt, die aus Titan oder oberflächlich anodisiertem Titan besteht Wenn man solches Material für an der Haut eines Patienten anzubringende Elektroden verwendet, zeigen sich jedoch ähnliche Nachteile wie bei den bereits erwähnten bekannten Metallelektroden, eine mangelhafte Stabüität sowie ein höherer Widerstand, und außerdem treten unerwünschte Rauscherscheinungen auf.
Bei einer Metallelektrode in Berührung mit der Flüssigkeit im lebenden Gewebe, die wie eine Elektrolytlösung wirkt, kann kaum eine stabile und reversible Elektrodenreaktion zur Einstellung des Potentials der Metallelektrode gegen die Lösung erwartet werden, da es am freien Austausch der Ionen und Elektronen zwischen den Phasen der Metallelektrode und der Elektrolytlösung mangelt. Diese Situation führt zum instabilen Potential der Elektrode und, insbesondere unmittelbar nach Anbringung der Elektrode an der Haut des lebenden Körpers, zu einer sehr erheblichen Schwankung im Potential, das sich auf einem verhältnismäßig konstanten Niveau nur nach Verstreichen einer erheblichen Zeitdauer mit entsprechenden Nachteilen für die praktische Verwendung der Elektrode stabilisiert.
Als Abhilfe für die vorstehend erläuterten Nachteile bei Metallelektroden für lebende Körper ist aus der DE-AS 15 66 089 ein verbessertes Elektrodenmaterial aus z. B. Silberchlorid/Silber in Pulverform bekannt. Die Funktion dieser Art der Elektrode basiert auf dem Mechanismus, daß die zur Einstellung des Elektrodenpotentials ablaufende, durch die Gleichung
AgCl + e
Ag + Clausgedrückte Elektrodenreaktion reversibel und mit Stabüität abläuft, so daß der Austausch von Elektronen und Ionen an der Grenzfläche zwischen der Elektrode und der Elektrolytlösung frei weitergeht und zu verhältnismäßig stabilen Eigenschaften dos Elektrodenpotentials ohne erhebliche Polarisierung führt.
Die vorstehend erwähnten Silberchlorid/Silber-Elektroden werden nach dem Verfahren der Preßformung einer Mischung von metallischem Silberpulver und Silberchloridpulver zur Form einer Elektrodenplatte hergestellt
Ein anderes Verfahren, nach dem die meisten der im Handel erhältlichen Silberchlorid/Silber-Elektroden hergestellt werden, weist eine große Schwierigkeit bezüglich des Erhaltene eines gleichmäßigen Silberchloridfilms auf der Oberfläche der Silberplatte auf, so daß sich kaum stabile Eigenschaften des Elektrodenpotentials erwarten lassen.
Andererseits ist das aus der DE-AS 15 66 089 bekannte Verfahren, der Herstellung der Silberchlorid/ Silber-Elektroden vom praktischen Standpunkt aus wegen der Handhabung chemisch instabilen Silberchlorids nachteilig, das besonders unter dem Einfluß von Licht zur Zersetzung oder Denaturierung neigt, was besondere Sorgfalt bei der Lagerung und Handhabung der Elektroden erforderlich macht Deshalb ist auch in der DE-AS 15 66 089 noch offenbart, das Süberchlorid der Silber-SUberchlorid-Preßlinge durch Iichtbeständigere Silbersalze zu ersetzen.
Indessen sind die SUbersalz/Silber-Elektroden auf jeden Fall wegen des hohen Preises von Silber und Silbersalzen als den Elektrodenmaterialien wirtschaftlich nachteilig und nicht als verfügbare Elektroden
ίο weiter Verbreitung bei stark wachsendem Bedarf in jüngsten Jahren geeignet Daher werden auch die Elektroden dieses Typs von der praktischen Verwendung unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ausgeschlossen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzte Elektrode derart zu verbessern, daß sie möglichst unaufwendig herstellbar ist
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
Die Erfindung wird anhand mehrerer in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbetspiele näher erläutert; darin zeigt
F i g. 1 einen Querschnitt der Elektrode gemäß der Erfindung,
F i g. 2 Eigenschaftskurven des Elektrodenpotentials, und zwar eine Kurve (a) für eine herkömmliche Elektrode und Kurven (b) und (c) für die Elektroden gemäß der Erfindung,
F i g. 3 die pH-Werte von Wasser, in das die Elektrode über bestimmte Zeitabschnitte eingetaucht wurde, und zwar eine Kurve (a)für die nach Beispiel 4 hergestellte Elektrode und eine Kurve (b) für die nach Beispiel 2 hergestellte Elektrode,
F i g. 4 die bei Gleichspannungsanlegung erhaltenen Spannung-Strom-Kennlinien, und zwar eine Kurve (a) für eine herkömmliche Elektrode und Kurven (b) bis (e) für die nach den erfindungsgemäßen Beispielen hergestellten Elektroden, und
F i g. 5 die mit den Elektroden erhaltenen Elektrokardiogramme, und zwar eine Kurve (a) entsprechend einer herkömmlichen Elektrode und Kurven (b) bis (e) für nach den erfindungsgemäßen Beispielen hergestellte Elektroden, wobei in den Elektrokardiogrammen die linke Seite für den Patienten in Ruhe und die rechte Seite für den gleichen Patienten unter einer Lauf-Übungslast gelten.
Der Aufbau der Elektrode entsprechend der Erfindung ist in F i g. 1 veranschaulicht
F i g. 1 zeigt den Querschnitt der Elektrode, gemäß dem eine Elektrodenplatte 1 mit einem an einer Oberfläche durch Schweißen oder Ankleben mit einem elektrisch leitenden Kleber befestigten Kontaktanschluß 2 vorgesehen ist, der mit einem Meßinstrument z. B. einem (nicht dargestellten) Elektiokardiograph, mittels einer Verbindungsschnur und einem Stecker verbunden wird. Die Elektrodenplatte 1 ist in den Hohlraum eines schalenartigen Gehäuses 3 aus einem elastischen Isoliermaterial, wie z. B. einem Kunststoff oder synthetischem Kautschuk, durch Einsetz- oder Klebbindung mit ihrer der Haut zuzuwendenden Oberfläche eingesetzt. Der zwischen der anderen Oberfläche der Elektrodenplatte 1 und dem Überdekkungsteil des Gehäuses 3 gebildete Raum ist mit einem Kunstharzausguß 4 gefüllt.
Die Elektrode mit dem vorstehend erläuterten Aufbau wird verwendet, indem sie an der Haut eines lebenden Körpers an einer geeigneten Stelle des Körpers, wie z. B. der Brust und dem Kopf des Patienten je nach dem Zweck der Messung mit der der Haut zugewandten Oberfläche der Elektrodenplatle und bei Füllung des zweschen der Elektrodenplatte und der Haut gebildeten Hohlraums mit einer elektrisch leitenden Paste angebracht wird, die beispielsweise mit einer Natriumchloridlösung imprägniert ist.
Titanhydride sind gute elektrische Leiter, und es wurde durch die seitens der Erfinder für die Messungen der Elektropotentiale durchgeführten Versuche festgestellt, daß eine aus einem Titanhydrid hergestellte Elektrode reversibel und mit guter Stabilität als Elektrode zum Erfassen eines sehr geringen elektrischen Stroms bei Kontakt mit der Haut eines lebenden Körpers arbeiten kann.
Titanhydride sind feste Lösungen von interstitiell im Kristallgitter des metallischen Titans absorbiertem atomarem Wasserstoff, wobei der Hydrierungsgrad bis höchstens 2 entsprechend der Zusammensetzung von T1H2 variiert.
Das erfindungsgemäß verwendete Titanhydrid kann irgendeinen Hydrierungsgrad im Bereich von 1 bis 2, nach dem Arbeitsprinzip verstanden, aufweisen, doch ist zu empfehlen, daß der Hydrierungsgrad so hoch wie möglich liegt, um eine bessere Funktion der daraus hergestellten Elektrode zu sichern.
Es war völlig unerwartet, daß ein Titanhydrid ein ideales Material für die Elektrode im äußerlichen Kontakt mit einem lebenden Körper ist, da es überhaupt keine Angaben hinsichtlich der Verwendung von Titanhydriden als Material für Elektroden irgendwelcher Arten gab. Weiter erhält man zusätzliche Vorteile durch die Billigkeit der Titanhydride sowie durch die ausgezeichnete Formbarkeit von Titanhydridpulvern durch Preßformen zu Elektrodenplatten irgendwelcher gewünschter praktischer Formen, wie z. B. Scheiben u. dgl. So läßt sich eine Elektrodenplatte mit ausreichenden mechanischen Festigkeiten durch Preßformen eines Titanhydrädpuivers mit einem Druck von etwa 1 t/cm2 oder mehr in einer geeigneten Metallform erhalten.
Weiter sind chemische Stabilität und physiologische Inaktivität des Materials gegeben, da keine Giftigkeitsprobleme auch bei sehr langer Verwendung der Elektrode, wenn sie an der Haut eines lebenden Körpers angebracht ist, auftreten und auch keine Störungen angetroffen werden, wie sie bei mehreren der im Handel erhältlichen Elektroden für elektrische Körper durch die Bildung von Rost und Verschlechterung der Elektrodenfunktion aufgrund der Ansammlung der Produkte durch die Elektrodenreaktionen auftreten.
Obwohl sich die mit einem Titanhydrid allein hergestellten Elektrodenplatten ausgezeichnet mit verbesserten Elektrodeneigenschaften verhalten, ist darauf hinzuweisen, daß sich weitere Verbesserungen durch die Elektrodenplatten erzielen lassen, die aus einer Mischung eines Titanhydrids mit bestimmten Zusätzen geformt sind.
Verschiedene Verbindungen wurden als Zusätze zur Verbesserung des Verhaltens von Titanhydridelektroden mit dem Ergebnis überprüft, daß die wirksamsten Silberhalogenide, z. B. Silberchlorid, sind. So vermischt man 100 Gewichtsteile eines Titanhydrids mit 1 bis 100 Gewichtsteilen oder vorzugsweise 5 bis 50 Gewichtsteilen Silberchlorid sorgfältig mit einem geeigneten Mischgerät zur Bildung einer Pulvermischung, die in der gleichen Weise wie bei der Herstellung der Elektroden aus Titanhydrid allein zu Elektroden geformt wird. Der oben angegebene Bereich der Menge des Silberhalogenids wird unter Berücksichtigung der Formbarkeit der Pulvermischung sowie der elektrischen Leitfähigkeit der geformten Elektroden bestimmt
Es wurde weiter festgestellt, daß die Wirksamkeit eines Silberhalogenids, z. B. Silberchlorid, zur Verbesserung der Eigenschaften der Titanhydridelektroden noch verbessert werden kann, wenn Silberchlorid mit einem basischen Metallsalz unter Lieferung von Alkalität in Wasser, z. B. basischen Salzen von Alkalimetallen, z. B.
Lithium, Natrium und Kalium, und Erdalkalimetallen, z. B. Kalzium und Magnesium, beispielsweise deren Wolframaten, Molybdaten, Sulfiten, Phosphaten, Pyrophosphaten, Hypophosphiten, Metaphosphaten, Silikaten, Metasilikaten, Tetraboraten und Metaboraten kombiniert wird, wie sie in der Tabelle 1 zusammengestellt sind, in'der diese Salze in drei Güteklassen A, B und C gemäß ihrer Bevorzugung im Rahmen der Erfindung eingeteilt sind, wobei die Salze der Gruppe A mit geringer Löslichkeit in Wasser am meisten bevorzugt sind und die Salze der Gruppe C am wenigsten bevorzugt sind.
Tabelle 1 Lithium Natrium Kalium Kalzium Magnesium
C A B A A
Wolframat C A B A A
Molybdat C B B B B
Sulfit B B B B B
Phosphat C B B B B
Pyrophosphat C B B B B
Hypophosphit C B B B C
Metaphosphate C B B A A
Silikat B B B A A
Metasilikat A A A A A
Tetraborat C B B C C
Metaborat
Die dem Titanhydrid in Verbindung mit Silberchlorid zuzusetzende Menge dieser Zusätze ist nicht begrenzt, soweit die Formbarkeit der Mischung und die elektrische Leitfähigkeit der geformten Elektrodenplalte nicht ungünstig beeinträchtigt werden. Üblicherweise ist zu empfehlen, daß 2 bis 25 Gewichtsteile des basischen Metallsalzes mit 100 Gewichtsteilen Titanhydrid unter Berücksichtigung der Formbarkeit der Pulvermischung, der elektrischen Leitfähigkeit der geformten Elektrodenplatte und der Herstellungskosten vermischt werden.
Der Zusatz dieser Zusätze, entweder allein oder als Mischung von zwei oder mehr Stoffen, zu Titanhydrid bringt weitere Verbesserungen der Reversibilität der Elektrodenreaktion, der Stabilität des Elektrodenpotentials und der Nichtpolarisierbarkeit der Elektrode, was zu einer besseren Funktion der Elektrode führt. Insbesondere erwies sich eine aus einer Mischung von Titanhydrid und Silberchlorid geformte Elektrodenplatte als noch nicht ganz befriedigend, während sie aufgrund der vorstehend erwähnten Verbesserungen einwandfrei war, da bei Lagerung oder während der Verwendung eine HCI-Bildung auftrat, die für einen lebenden Körper unerwünscht sein kann. Die HO-Bildung bei dieser Art von Elektrodenplatten beschleunigt sich bei einer erhöhten Temperatur, der die Elektroden unvermeidbar während der Lagerung und des Transports ausgesetzt werden können, so daß Störungen bei ihrer späteren Verwendung verursacht werden. Der Mechanismus der HCI-Bildung in der den Zusatz von Silberchlorid enthaltenden Titanhydridelektrodenplatte ist vermutlich die Reaktion des thermisch vom Titanhydrid abgegebenen Wasserstoffs mit dem Silberchlorid.
Die Verwendung eines Zusatzes, der aus einer Mischung von Silberchlorid und einem basischen Metallsalz besteht, ist zur Verhinderung des vorstehend erläuterten ungünstigen, durch das HCI verursachten Effekts, der sonst unvermeidbar ist. aufgrund der Umwandlung des freien HCl in ein für den lebenden Körper inaktives Material durch die Reaktion mit dem basischen Mctallsalz wirksam.
Die vorteilhaften Wirkungen eines kombinierten Zusatzes von Silberchlorid und einem basischen Metallsalz können weiter durch die zusätzliche Zumischung von Kohlenstoffpulver unter Erhalten einer weiter verbesserten Reversibilität der Elektrodenreaktion und verbesserter Polarisationseigenschaften verbessert werden.
Und zwar genügt eine aus Titanhydrid mit Zumischung von Silberchlorid, einem basischen Metallsalz und Kohlenstoffpulver geformte Elektrodenplatte allen Anforderungen an eine Elektrode für lebende Körper mit sehr geringer Rauschbildung und sehr geringer Abwanderung der Grundlinie, da sich die Elektrodenplatte wie eine nichtpolarisierbare Elektrode mit stabilem (statischem) Elektrodenpotential aufgrund der sehr guten Reversibilität der Elektrodenreaktion verhält
Das zur Verwendung als Bestandteil der obigen Zusätze geeignete Kohlenstoffpulver kann entweder amorpher Kohlenstoff oder Graphit sein, wenn eine ausreichend hohe Reinheit gesichert ist und ist nicht durch das Verfahren zu seiner Herstellung begrenzt
Die empfohlene Zusammensetzung der Mischung für eine Elektrodenplatte, λνεηη Kohlenstoffpulver zugesetzt wird, ist derart daß unter Berücksichtigung der Formbarkeit elektrischen Leitfähigkeit und Produktionskosten zu 100 Gewichtsteilen des Titanhydrids 1 bis 100 Gewichtsleile oder vorzugsweise 5 bis 50 Gewichtsteile Silberchlorid, 1 bis 50 Gewichtsteile oder vorzugsweise 2 bis 25 Gewichtsteile des basischen Metallsalzes und 1 bis 20 Gewichtsteile oder vorzugsweise 1 bis 10 Gewichtsteile des Kohlenstoff pul vers zugemischt werden.
Die Elektrodeneigenschaften der erfindungsgemäßen Elektrode für lebende Körper sind so ausgezeichnet,
ίο daß sich die Messung für einen Patienten nicht nur im Ruhezustand, sondern auch unter Bewegungsübungsbelastung kontinuierlich für eine längere Zeitdauer bei sehr geringer Schwankung des Elektrodenpotentials, sehr geringer Basisliniendrift und geringer Rauschstörung unter Lieferung einer sehr stabilen und verläßlichen Mcßanzcäge durchführen läßt. Außerdem ermöglicht die Billigkeit der erfindungsgemäßen Elektrode, daß sie aufgrund ihrer Verfügbarkeit von großem praktischem Wert (Einweg-Elektrode) ist.
Es folgen Beispiele und ein Vergleichsbeispiel zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Elektrode für lebende Körper im einzelnen.
Beispiel 1
Ein Titanhydrid von Handelsqualität in Form eines Pulvers mit einer TiH 1.924 entsprechenden Zusammensetzung wurde als Maierial für die Elektrode verwendet, und 0,2 g des Pulvers wurden unter einem Druck von 3 t/cm2 zu einer Scheibe von 10 mm Durchmesser preßgeformt.
Eine Elektrode, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, wurde mit der oben hergestellten Scheibe als der Elektrodenplatte zusammengesetzt. Der Anschluß des Zuführungsdrahtes wurde mit der Elektrodenplatte mittels eines elektrisch leitenden Klebers verbunden, und ein Silikoneharz wurde als Ausgießmasse verwendet.
Die Eigenschaften des Elektrodenpotentials wurden durch Messen der Potentialdifferenz zwischen den Anschlüssen von zwei solchen Elektroden, die entsprechend obiger Beschreibung hergestellt wurden, untersucht, die an ihren Rändern verbunden waren, wobei die Elektrodenplatten einander zugewandt waren und der Hohlraum zwischen beiden Elektrodenplatten mit durch eine 0,9%ige wässerige Natriumchloridlösung angefeuchteter Baumwolle gefüllt war.
Beispiel 2
Elektrodenplatten wurden durch Preßformen einer Pulvermischung von 100 Gewichtsteilen des gleichen wie des im Beispiel 1 verwendeten Titanhydrids und 10 Gewichtsteilen eines analysenreinen Silberchlorids hergestellt und Elektroden wurden in gleicher Weise wie im Beispiel 1 erhalten.
Die Elektrodenpotentialeigenschaften dieser Elektroden wurden wie im Beispiel 1 untersucht, und die Ergebnisse sind durch die Kurve (c) in Fig.2 veranschaulicht Wie aus diesen Ergebnissen ersichtlich ist, bringt der Zusatz von Silberchlorid eine bemerkenswerte Wirkung zur Stabilisierung des Elektrodenpoten-
fao tials.
Beispiel 3
Die Versuchsdurchführung war die gleiche wie im Beispiel 2 mit der Ausnahme, daß die Silberchloridmenge im Bereich von 1 bis 100 Gewichtsteilen je 100 Gewichstefle des Titanhydrids variiert wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 zusammengefaßt in der jeder der Zahlenwerte einen Durchschnittswert für 10 Paare der Elektroden darstellt
Tabelle 2
ίο
Silberchlorid PotentialdifTerenz zwischen den Elektroden, mV Gewichtsteile
Anfangs Nach 1 min Nach 10 min Nach 30 min Nach 1 h
0,87
0,58
0,56
0,61
0,78
0,79
0,55
0,49
0,53
0,71
0,66
0,36
0,37
0,44
0,50
0,58
0,29
0,31
0,37
0,39
0,32
0,23
0,25
0,28
0,30
Nach 10 h Nach 24 h
0,30 0,21
0,14 0,08
0,15 0,07
0,16 0,08
0,18 0,09
Beispiel 4
Die Versuchsdurchführung war die gleiche wie in den vorstehenden Beispielen mit der Ausnahme, daß die Elektrodenplatten aus einer Pulvermischung vor. 100 Gewichtsteilen des gleichen Titanhydrids, 10 Gewichtsteilen des gleichen Silberchlorids und 10 Gewichtsteilen eines analysenreinen Natriumwolframatdihydrats hergestellt wurden.
Die in diesem Beispiel und im Beispiel 2 hergestellten Elektrodenplatten wurden jeweils auf einer Glasschale angeordnet und von unterhalb der Schale leicht erhitzt, um die Bildung von HCl durch Rauchen von Ammoniumchlorid zu überprüfen, wenn ein mit Ammoniakwasser befeuchteter Glasstab in die Nähe gebracht wurde, um mit dem HCl, falls vorhanden, zu reagieren. Im Fall der in diesem Beispiel hergestellten Elektrodenplatte wurde kein Rauchen bemerkt, während für die im Beispiel 2 hergestellte Elektrodenplatte ein merkliches Rauchen beobachtet wurde, daß die Bildung von HCI zeigte.
Weiter wurden die in diesem Beispiel und im Beispiel 2 hergestellten Elektrodenplatten jeweils in 10 ml von
Tabelle 3
destilliertem Wasser eingetaucht, und der pH-Wert des Wassers wurde über eine Zeitdauer von 24 h bestimmt; die Ergebnisse sind in F i g. 3 veranschaulicht, wobei der pH-Wert als Ordinate und die Zeit in h als Abszisse aufgetragen sind, die Kurve (a) für die Elektrodenplatte dieses Beispiels gilt und die Kurve (b) für die Elektrodenplatte des Beispiels 2 gilt. Die Ergebnisse zeigen klar die Bildung von HCl bei der Elektrodenplatte des Beispiels 2.
Beispiel 5
Elektrodenplatten wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel 4 mit der Ausnahme der Verwendung eines der anderen basischen Metallsalze der Gruppe A nach der Tabelle 1 anstelle des im Beispiel 4 verwendeten Nalriumwolframats hergestellt. Die Eigenschaften des Elektrodenpotentials der Elektroden mit diesen Elektrodenplatten wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 unter Erhalten der in der Tabelle 3 aufgeführten Ergebnisse untersucht, wo die Durchschnittswerte von mV angegeben sind, die mit 10 Paaren der Elektroden für jeden der basischen Salzzusätze erhalten wurden.
Zusatz
Polentialdifferenz zwischen den Elektroden, mV
Kalziumwolframat
Magnesiumwolframat
Natriummolybdat
ICalziummolybdat
Magnesiummolybdat
Kalziumsilikat
Magnesiumsilikat
Kalziummetasilikat
Magnesiummetasilikat
Lithiumtetraborat
Natriumtetraborat
Kaliumtetraborat
Kalziumtetraborat
Magnesiumtetraborat
Anfangs Nach Nach Nach Nach Nach Nach
1 min 10 min 30 min 1 h 10 h 24 h
1,12 0,95 0,62 0,40 0,16 0,07 0,02
1,68 1,40 0,88 0,62 0,37 0,10 0,05
1,25 1,13 0,64 0,57 0,22 0,09 0,05
0,88 0,82 0,63 0,39 0,15 0,08 0,04
1,61 1,54 0,86 0,68 0,30 0,14 0,09
1,16 1,12 0,74 0,51 0,23 0,11 0,05
1,25 1,02 0,73 0,47 0,30 0,27 ϋ,ϊϊ
0,70 0,72 0,48 0,29 0,24 0,10 0,03
0,99 0,84 0,56 0,33 0,15 0,12 0,06
0,74 0,74 0,44 0,29 0,22 0,16 0,08
0,85 0,79 0,59 0,36 0,19 0,15 0,04
0,82 0,83 0,61 0,46 0,29 0,18 0,07
0,93 0,86 0,59 0,38 0,14 0,08 0,03
0,95 0,93 0,72 0,54 0,22 0,16 0,10
Beispiel 6
Elektrodenplatten wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel 4 mit der Ausnahme hergestellt, daß die Mengen des Silberchlorids und des Natriumwolframats nicht je 10 Gewichtsteile waren, sondern auf drei Niveaus von 5, 25 und 50 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile des Titanhydrids unter Lieferung von neun verschiedenen Zusammensetzungen variierten.
Die Eigenschaften des Elektrodenpotentials der Elektroden mit den so hergestellten Elektrodenplatten wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 unter Lieferung der in der Tabelle 4 aufgeführten Ergebnisse untersucht, wo die Durchschnittswerte von mV angegeben sind, die mit 10 Paaren der Elektroden für jede der neun Zusammensetzungen erhalten wurden.
Beispiel
Die Versuchsdurchführung war die gleiche wie in den vorstehenden Beispielen mit der Ausnahme, daß die Titanhydrids, 10 Gewichtsteilen des gleichen Silberchlorids, 10 Gewichtsteilen des gleichen Natriumwolframat-
Elektrodenplatten aus einer Pulvermischung hergestellt IO dihydrats und 5 Gewichtsteilen Graphitpulver zusamwurden, die aus 100 Gewichtsteilen des gleichen mengesetzt waren.
Tabelle 4
TiH2, AgCl, Na2WO4, Versuch Potentialdiflerenz zwischen den Elektroden, mV Nach Nach
Gewichts Gewichls- Gewichts- Nr. 10 h 24 h
teile teile teile Anfangs Nach Nach Nach Nach
1 min 10 min 30 min 1 h
25
50
5
25
50
25
50
25
50
0,83
1,14
1,40
0,65
0,66
0,81
0,75
0,84
0,92
0,67 1,07 1,35 0,72 0,61 0,76
0,74 0,81 0,88 0,45
0,69
0,82
0,33
0,52
0,45
0,40
0,53
0,64
0,26
0,48
0,63
0,24
0,25
0,32
0,23
0,27
0,31
0,11
0,20
0,24
0,17
0,14
0,18
0,08
0,12
0,15
0,04
0,08
0,11
0,04
0,07
0,15
0,03
0,05
0,10
Die Spannungs-Slrom-Kennlinien der Elektroden wurden unter Anlegen von Gleichspannung gemessen, und die Ergebnisse sind in der Fig.4 gezeigt, wo die Kurven (a) bis (e) für eine herkömmliche Nickel-Silber-Elektrode bzw. die im Beispiel 1, Beispiel 2, Beispiel 4 bzw. in diesem Beispiel der Erfindung hergestellten Elektroden gelten. Wie diese Figur erkennen läßt, sind sämtliche erfindungsgemäßen Elektroden der herkömmlichen Elektrode sehr überlegen, und die Elektrode nach diesem Beispiel 7 ist besonders ausgezeichnet, was den Vorteil des Zusatzes des Graphitpulvers zeigt.
Beispiel 8
Die Versuchsdurchführung war die gleiche wie im Beispiel 7 mit der Ausnahme, daß die Mengen des Silberchlorids, Natriumwolframatdihydrats und Graphitpulvers variiert wurden, wie aus der Tabelle 5 hervorgeht.
Die Ergebnisse sind in der gleichen Tabelle zusammengefaßt, in der jeder der Zahlenwerte einen Durchschnittswert für 10 Paare der mit der gleichen Zusammensetzung hergestellten Elektroden darstellt
Tabelle 5 Natrium-
wolframat-
dihydrat		 Graphit
pulver		 PotentialdifFerenz Nach zwischen den Elektroden, mV Nach 1 h Nach 10 h Nach 24 h
2 1 Anfangs 0,64 1 min Nach 10 min Nach 30 min 0,26 0,15 0,10
Zusatzmenge, Gewichtsteile je
100 Gewichtsteile Titanhydrid		 10 5 0,67 0,55 0,42 0,31 0,18 0,13 0,07
Silber
chlorid		 25 10 0,56 0,62 0,33 0,23 0,25 0,18 0,11
5 0,64 0,43 0,33
25
50
Beispiel 9
Die Versuchsdurchführung war die gleiche wie im Beispiel 7 mit der Ausnahme, daß das im Beispiel 7 verwendete Natriumwolframst mit je einem anderen der basischen Metallsalze der Gruppe A in der Tabelle 1 ersetzt wurde.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 6 aufgeführt, in der jeder der Zahlenwerte einen Durchschnittswert für 10
65 Paare der mit der gleichen Zusammensetzung hergestellten Elektroden darstellt.
Beispiel 10
Elektrokardiogramme wurden mit mehreren Arten der Elektroden aufgenommen, wie in F i g. 5 gezeigt ist, in der das Elektrokardiogramm (a) für eine herkömmliche Nickel-Silber-Elektrode gilt und die Elektrokardro-
gramme (b) bis (e) für die im Beispiel 1, Beispiel 2, Beispiel 4 und Beispiel 7 g-srnäß der Erfindung hergestellten Elektroden gelten.
In jedem der Elektrokardioagramme (a) bis (e) entspricht die linke Seite einem Patienten in Ruhe, und
Tabelle 6
die rechte Seite gilt für den gleichen Patienten unter einer Laufübungsbelastung. Wie sich aus dieser Messung klar ergibt, können die Elektroden gemäß der Erfindung, viel bessere Ergebnisse insbesondere liefern, wenn der Patient unter Belastung ist
Zusatz Potentialdifierenz zwischen den Elektroden, mV Nach Nach Nach Nach Nach Nach
Anfangs 1 min 10 min 30 min 1 h 10 h 24 h
0,75 0,46 0,30 0,18 0,05 0,03
Kalziumwolframat 0,78 0,90 0,62 0,58 0,24 0,11 0,07
Magnesiumwolframat 0,94 0,71 0,42 0,27 0,15 0,04 0,02
Natriummolybdat 0,72 0,84 0,50 0,34 0,23 0,09 0,05
Kalziummolybdat 0,83 0,92 0,58 0,45 0,23 0,14 0,08
Magnesiummolybdat 0,98 1,14 0,75 0,65 0,44 0,25 0,11
Kalziumsilikat 1,16 1,14 0,83 0,69 0,48 0,26 0,14
Magnesiumsilikat 1,25 0,78 0,47 0,31 0,17 0,09 0,04
Kalziummetasilikat 0,81 0,81 0,52 0,33 0,19 0,13 0,09
Magnesiummetasilikat 0,82 0,95 0,68 0,57 0,30 0,17 0,12
Lithiumtetraborat 0,97 0,87 0,48 0,35 0,21 0,11 0,06
Natriumtetraborat 0,88 0,99 0,58 0,43 0,25 0,12 0,08
Kaliumtetraborat 1,05 0,93 0,55 0,41 0,27 0,15 0,10
Kalziumtetraborat 0,92 0,98 0,64 0,42 0,28 0,17 0,13
Magnesiumtetraboral 1,03 Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    I. Elektrode zum äußerlichen Kontakt mit der Haut eines lebenden Körpers über eine elektrisch leitende Paste, mit einem schalenartigen Gehäuse aus einem elektrischen Isoliermaterial und einer mi* dem Gehäuse in dessen Höhlung Test verbundenen, unter Verwendung eines Pulvers wenigstens einer Metallverbindung geformten Elektrodenplatte, deren eine Oberfläche der Haut zugewandt ist und mit deren anderen Oberfläche ein Anschlußdraht verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenplatte (1) Titanhydrid als einzigen oder als wesentlichen Bestandteil enthält.
    Z Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode*platte (1) aus mit einem Silberhalogenid vermischtem Titanhydrid besteht
    3. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenplatte (1) aus mit einem Silberhalogenid und einem basischen Metallsalz vermischtem Titanhydrid besteht.
    4. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenplatte (1) aus mit einem Silberhalogenid, einem basischen Metallsalz und Kohlenstoffpulver vermischtem Titanhydrid besteht
    5. Elektrode nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das basische Metallsalz aus der Gruppe der Wolframate, Molybdate, Sulfide, Phosphate, Pyrophosphate, Hypophosphite, Metaphosphate, Silikate, Metasilikate, Tetraborate und Metaborate des Lithiums, Natriums, Kaliums, Kalziums oder Magnesiums gewählt ist.
    6. Elektrode nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das basische Metallsalz aus der Gruppe der Natrium-, Kalzium- und Magnesiumwolframate, Natrium-, Kalzium- und Magnesiummolybdate, Kalzium- und Magnesiumsilikate, Kalzium- und Magnesiummetasilikate und Lithium-, Natrium-, Kalium-, Kalzium- und Magnesiumtetraborate gewählt ist.
    7. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Titanhydrid einen Hydrierungsgrad von angenähert 2 aufweist.
    8. Elektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Silberhalogenid dem Titanhydrid in einer Menge von 1 bis 100 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile Titanhydrid zugemischt ist.
    9. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Silberhalogenid und das basische Metallsalz dem Titanhydrid in Mengen von 1 bis 100 Gewichtsteilen bzw. 1 bis 50 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile Titanhydrid zugemischt sind.
    10. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Silberhalogenid, das basische Metallsalz und das Kohlenstoffpulver dem Titanhydrid in Mengen von 1 bis 100 Gewichtsteilen bzw. 1 bis 50 Gewichtsteilen bzw. 1 bis 20 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile Titanhydrid zugemischt sind.
    II. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenstoffpulver Graphitpulver verwendet ist.
    12. Elektrode nach Anspruch 2, 3, 4, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Silberhalogenid Silberchlorid verwendet ist.
    Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektrode der im
    Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten Art Eine derartige Elektrode dient dazu, die durch die im
    lebenden Körper stattfindenden physiologischen elektrischen Erscheinungen erzeugten Signale, wie z.B.
    elektrokardiographische Signale, elektromyographische Signale, elektroenzephalographische Signale u. dgl.
    zu erfassen.
    Gegenwärtig besteht ein großer Bedarf für die Messung und Aufzeichnung der physiologischen elektrischen Erscheinungen, wie z.B. Elektrokardiogramme und Elektroenzephalogramme, nicht nur in der medizinischen Wissenschaft sondern, auch auf den Gebieten der Biophysik und der Biotechnik. Bei diesen Messungen ist die von den Elektroden gespielte Rolle sehr wichtig, um die schwachen, im lebenden Körper erzeugten elektrischen Signale zu erfassen und als Medium zur Weiterleitung der Signale zu den Meßinstrumenten zu dienen.
    Verschiedene Arten von Elektroden werden in jüngster Zeit verwendet um eine verläßliche Funktion zu erzielen, die weitgehend vom Aufbau und vom Material der Elektrode abhängt Es ist das grundsätzliche Erfordernis, daß sich die Schwankung des Elektrodenpotentials, die durch gewisse andere Erscheinungen als die angestrebten elektrischen Signale vom lebenden Körper verursacht wird, und die Erzeugung von Rauschen möglichst gering halten lassen, um die elektrischen Signale genau zu erfassen und die Signale zum Meßinstrument weiterzuleiten, wenn die Elektrode an der Haut des lebenden Körpers angebracht ist, da die im lebenden Körper erzeugten elektrischen Signale nicht so stark sein können, daß sie höchstens etwa 1 mV überschreiten.
    Lebende Körper sind mit einer Gewebeflüssigkeit gefüllt, die sich mit der physiologischen Kochsalzlösung d. h. einer wässerigen Lösung von Natriumchlorid in einer Konzentration von 0,9% simulieren läßt. Daher kann eine an einem lebenden Körper angebrachte Elektrode zur Erfassung der elektrischen Signale vom lebenden Körper und zur Übertragung der Signale angenähert durch die in eine wässerige Elektrolytlösung, die eine O,9°/oige Natriumchloridlösung ist, eingetauchte Elektrode zur Erfassung der elektrischen Signale von einem lebenden Körper durch die Elektrolytlösung und zu deren Weiterleitung simuliert werden.
    Dabei erfordern die genaue Erfassung und die Weiterleitung der elektrischen Signale von einem
    so lebenden Körper Elektrodeneigenschaften der Stabilität im Elektrodenpotential, eine geringe Impedanz der Elektrode und die Abwesenheit von Rauschspannungen. Die Grundbedingung zur Erfüllung dieser Anforderungen ist, daß die Elektrodenreaktion mit guter Reversibilität an der Elektrode, die sich als nichtpolarisierbare Elektrode verhält, stattfindet.
    Trotz der obigen Anforderungen tritt bei herkömmlichen Elektroden für einen lebenden Körper, die aus Metallen, wie z. B. Gold, Platin, Silber, Wolfram, Molybdän. Kupfer, rostfreiem Stahl u.dgl. hergestellt sind, eine sehr große »Drift« in der Basislinie des ■ Elektrodenpotentials auf, die in den meisten Fällen bis zu einigen Zehnern oder Hunderten von mV reicht. »Drift« in der Basislinie bedeutet eine relativ langsame Verschiebung des Hintergrundpotentials, und das im lebenden Körper erzeugte Signalpotential überlappt diese Basislinie, so daß ein selten 1 mV übersteigendes Lebendkörpersignal nicht immer ununterscheidbar ist,
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