DE2912161C2

DE2912161C2 - Hautelektrode

Info

Publication number: DE2912161C2
Application number: DE2912161A
Authority: DE
Inventors: Takashi Nagareyama Chiba Fujiwara; Kotaro Tokyo Fukuda; Toshiaki Kato; Yosinori Fujimi Saitama Okamoto; Masakatsu Iwatsuki Saitama Shimada; Makoto Yokosuka Kanagawa Shimura; Katsuhiko Chiba Tabuchi
Original assignee: Tdk Electronics Co Ltd Tokyo; TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1978-03-29
Filing date: 1979-03-28
Publication date: 1982-12-30
Also published as: US4259965A; JPS54143681U; DE2912161A1; JPS5746964Y2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Hautelektrode zum Verbinden von Meß- und Überwachungseinrichtungen mit der Haut eines Patienten mit einer an der Haut des Patienten festlegebaren Basisanordnung, die ein in einem zylindrischen rohrförmigen Gehäuse gehaltertes Abtastelement zum Erfassen von Biopotentialen an der Haut aufweist, und mit einer Anschlußvorrichtung, welche lösbar mit der Basisanordnung verbindbar ist.

Eine derartige Hautelektrode ist aus der DE-OS ^b> 44 942 bekannt. Bei der bekannten Hautelektrode ist das Abtastelement Bestandteil eines nietenartigen Haltekömers, der fest mit einem Druckknopf-Verbindungsstück verbunden ist, mit dem die Anschlußvorrichtung verbunden werden kann, welche ein Gegenstück zu dem Druckknopf-Verbindungsstück zur Herstellung einer lösbaren Druckknopf-Verbindung aufweist.

Nachteilig an der bekannten Hautelektrode ist es, daß ZUiTi Herstellen der Druckknopf-Verbindung eine erhebliche Kraft erforderlich ist, so daß das zwischen der Haut des Patienten und der Basisanordnung befindliche Elektrolyt-Gel von dem Hautbereich weggedrückt wird, dessen Biopotentiale e-faßt werden sollen. Dies kann folgende Nachteile mit sich bringen:

1. Die wirksame Oberfläche des Hautbereiches, dessen Biopotentiale erfaßt werden sollen, ändert sich;

2. der bei den Messungen erfaßte Hautbereich wird verschoben, so daß die Genauigkeit der Meßergebnisse verringert wird;

3. die Basisanordnung weist normalerweise eine flexible Kunststoffscheibe auf, deren im Gebrauch der Haut des Patienten zugewandte Seite mit einem druckempfindlichen Kleber versehen ist, mit dessen Hilfe die Basisanordnung sicher an der Haut des Patienten festgelegt werden kann. Wenn das Elektrolyt-Gel nun bei der Herstellung der Steckverbindung oder dergleichen zwischen die Kunststoffscheibe und die Haut gedrückt wird, dann haftet die Basisanordnung möglicherweise nur noch so schwach an der Haut des Patienten, daß eine wirksame Festlegung der Basisanordnung nicht mehr gewährleistet ist.

4. Wenn das herausgedrückte Elektrolyt-Gel in Kontakt mit dafür nicht vorgesehenen Teilen der Basisanordnung gelangt, können die zu den Meß- und Überwachungseinrichtungen übertragenen Signale Störungen enthalten, die zu einer Fehldiagnose führen.

Die vorstehend aufgeführten Schwierigkeiten führen dazu, daß bei den bekannten Hautelektroden die Verbindung zwischen der Basisanordnung und der Anschlußvorrichtung nur von sehr geübtem Personal einigermaßen sicher hergestellt werden kann.

Schwierigkeiten ergeben sich auch bei einer anderen, aus der US-PS 39 64 470 bekannten Hautelektrode, bei der die Basisanordnung teilweise in die Haut des Patienten implantiert ist und mit der die Anschlußvorrichtung mit der Basisanordnung mittels einer Art Druckknopf-Verbindung lösbar verbunden wird. Bei dieser implantierten Elektrode besteht zwar keine Gefahr, daß beim Anbringen der Anschlußvorrichtung ein Elektrolyt-Gel weggedrückt wird; dafür ergibt sich aber beim Lösen der Druckknopf-Verbindung, wenn diese stramm sitzt, um einen zuverlässigen elektrischen Kontakt zu erhalten, die Gefahr, daß die Verankerung der Basisanordnung in der Haut des Patienten beeinträchtigt wird. Diese Gefahr ist zwar dann geringer, wenn gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der bekannten Elektrodenanordnung eine permanent-magnetische Verbindung zwischen der Basisanordnung der Anschlußvorrichtung geschaffen wird; trotzdem treten aber auch hier beim Lösen der Verbindung unerwünscht hohe Kräfte auf, da die Gesamt-Abmessungen der Basisanordnung bei einer implantierbaren Elektrode naturgemäß relativ klein gehalten werden müssen.

Bei einer aus der US-PS 40 67 342 bekannten Hautelektrode wird die elektrische Verbindung zwi-

sehen der Anschlußvorrichtung und der Basisanordnung wieder mittels permanent-magnetischer Einrichtungen bewirkt. Dabei sitzt jedoch die Anschlußvorrichtung flach auf der Basisanordnung, so daß sie gegen ein seitliches Verschieben und schließlich auch gegen ein Abfallen nicht hinreichend gesichert ist

Eine weitere implantierbare Hautelektrode ist aus der US-PS 40 25 964 bekannt. Auch hier erfolgt die Verbindung zwischen der Basisanordnung und der Anschlußvorrichtung mittels permanent-magnetischer Einrichtungen, wobei sich ähnliche Probleme ergeben wie bei der implantierbaren Elektrode gemäß der US-PS 39 64 470.

Ausgehend vom Siande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine nicht implantierbare Hautelektrode anzugeben, bei welcher beim Herstellen der Verbindung zwischen Basisanordnung und Anschlußvorrichtung keine Gefahr eines Wegdrükkens des für die einwandfreie Kontaktgabe erforderlichen Elektrolyt-Gels besteht und bei der Jie Verbindung zwischen der Anschlußvorrichtung und der Basisanordnung ferner so ausgebildet ist, daß im Gebrauch eine unerwünschte Änderung der elektrischen Kontaktflächen und der gegenseitigen Positionierung sicher vermieden wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Hautelektrode der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Basisanordnung zusätzlich ein ferromagnetische Element aufweist, welches ebenfalls in dem zylindrischen rohrförmigen Gehäuse gehaltert ist und auf der der Haut des Patienten abgewandten Seite des Abtastelements in elektrischen Kontakt mit diesem steht, und daß die Anschlußvorrichtung einen scheibenförmigen Magneten in einem zylindrischen Joch aufweist, welches mit einer der Basisanordnung zugewandten, den Magneten aufnehmenden Aussparung versehen ist und einen Außendurchmesser aufweist, der etwas geringer ist als der Innendurchmesser des zylindrischen Gehäuses.

Der entscheidende Vorteil der erfindungsgemäßen Hautelektrode besteht darin, daß die form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen Basisanordnung und Anschlußvorrichtung auch von ungeübtem Personal schnell und bequem hergestellt werden kann, ohne daß das für einen sicheren Kontakt erforderliche Elektrolyt-Gel seitlich aus der Kontaktzone herausgedrückt wird und zu den eingangs erläuterten Schiwerigkeiten Anlaß gibt. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Hautelektrode sind dabei entscheidend darauf zurückzuführen, daß zwischen der Basisanordnung und der Anschlußvorrichtung eine mechanisch zuverlässige und elektrisch leitende Verbindung geschaffen wird, die einerseits auf magnetischen Kräften beruht, welche zwischen den Unteranordnungen der Hautelektrode wirksam sind, und andererseits darauf, daß die Anschiußvorrichtung formschlüssig in die Basisanordnung eingreift.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Hautelektrode sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen

Fig. la—c eine Draufsicht (a), einen Querschnitt (b) und eine Unteransicht (c) einer bevorzugten Ausführungsform einer Basisanordnung einer erfindungsgemäßen Hautelektrode;

Fig.2a—c eine Draufsicht (a), einen Querschnitt (b) und eine Unteransicht (c) einer bevorzugten Ausführungsform einer Anschlußvorrichtung einer Hautelektrode gemäß der Erfindung:

Fig.3a—c eine Draufsicht (a), einen Querschnitt (b) und eine Unteransicht (c) einer abgewandelten Ausführungsform einer Basisanordnung einer Hautelektrode gemäß der Erfindung und

Fig.4a—c eine Draufsicht (a), einen Querschnitt (b) und eine Unteransicht (c) einer abgewandelten Ausführungsform einer Anschlußvorrichtung einer Hautelektrode gemäß der Erfindung.

Im einzelnen zeigen Fig. la—c eine Basisanordnung einer erfindungsgemäßen Hautelektrode, die ein Gehäuse 1 zur Aufnahme eines ferromagnetischen Elements 2 und eines Abtastelements 3 aufweist. Das Gehäuse 1 besteht aus isolierendem starren Kunststoffmaterial, wie zum Beispiel Polyäthylen oder Polypropylen. Das Gehäuse 1 besitzt einen zylindrischen rohrförmigen Grundkörper mit einer geringen Höhe, die im allgemeinen weniger als 4 mm beträgt, und mit einem nach außen abstehenden Flansch \A am in der Zeichnung und im Gebrauch unteren Ende sowie mit einem nach innen abstehenden Rand XB am oberen Ende. Das ferromagnetische Element 2 ist eine flache Scheibe aus einem Stahl mit einer hohen mangetischen Sättigungsflußdichte und einer hohen elektrischen Leitfähigkeit. Das Element 2 wird von unten in das Gehäuse 1 eingesetzt, bis es an der Unterseite des Randes Iß anliegt. Die Innenfläche des Randes IS und die Oberseite des ferromagnetischen Elements 2 definieren eine nach oben offene zylindrische Kammer IC zur Aufnahme einer Anschlußvorrichtung, die nachstehend noch beschrieben wird. Das Abtastelement 3 ist eine flache Scheibe aus einem geeigneten Elektrodenmaterial, beispielsweise aus Silber, und wird ebenfalls von unten in das Gehäuse 1 eingesetzt, bis es in elektrischem Kontakt mit der Unterseite des ferromagnetischen Elements 2 steht. Die Elemente 2 und 3 sind an dem Gehäuse 1 mittels eines Klebers 4 befestigt. Zwischen dem ferromagnetischen Element 2 und dem Abtastelement 3 befindet sich eine geeignete leitfähige Paste 5 — gegebenenfalls auch Kontakt-Federn — um auf diese Weise Änderungen des Kontaktwiderstandes zwischen diesen beiden Elementen zu vermeiden, welche andernfalls von Produkt zu Produkt aufgrund unvermeidlicher Fertigungstoleranzen unterschiedlich sein könnten. Jeder Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 1 und den Elementen 2 und 3 sollte mit einem isolierenden Harz ausgefüllt sein. Die Basisanordnung weist ferner eine Scheibe 6 mit einer Mittelöffnung auf, die aus Schaumstoff, Papier oder Stoff besteht, und die sich an dem Flansch 1/4 des Gehäuses 1 abstützt, während der Grundkörper des Gehäuses die Mittelöffnung durchgreift. Die Unterseite der Basisanordnung ist mit einer geeigneten druckempfindlichen Kleberschicht 9 versehen, damit die Basisanordnung haftend an dem zu beobachtenden Hautbereich festgelegt werden kann. Bis zum Gebrauch ist die Kleberschicht 9 vorzugsweise mit einer Schutzfolie 8 oder dergleichen abgedeckt, die abgezogen werden kann.

Beim Befestigen der Basisanordnung an der Haut kann zwischen das Abtastelement 3 und die Hautoberfläche ein elektrolytisches Gel eingebracht werden, und zwar nach einem der folgenden Verfahren:

1. Ii. den Hohlraum 7, der durch die Unterseite des Abtastelements 3 und die Innenwand des unteren Teils des zylindrischen Grundkörpers des Gehäuses 1 gebildet wird, wird ein Schwämmchen geeigneter Form eingelegt, welches mit dem

Elektrolyt-Gel imprägniert ist.

2. Man legt in den Hohlraum 7 ein Schwämmchen geeigneter Form ein und imprägniert dieses mit dem Elektrolyt-Gel.

3. Man füllt den Hohlraum 7 mit dem Elektrolyt-Gel. "'

Wie Fig. 2a—c zeigen, weist die Anschlußvorrichtung einer erfindungsgemäßen Hauteiektrode ein Joch 11, einen Magneten 12, eine Zuleitung 13 und ein Abdeckelement 14 auf. Das Joch 11 besteht aus einem "' ferromagnetischen Material, wie zum Beispiel Stahl, und ist als flacher, nach unten offener Zylinder ausgebildet, an dessen geschlossenem oberen Ende der scheibenförmige Permanentmagnet 12 befestigt ist. Das Joch 11 dient nicht nur dazu, den Magneten 12 in seiner Lage zu '' halten, sondern auch dazu, den von dem Magneten Ϊ2 ausgehenden magnetischen Fluß zu lenken. Der Außendurchmesser des zylindrischen Jochs 11 ist etwas geringer als der Innendurchmesser der Kammer lCder Basisanordnung, so daß das Joch 11 mit dem Magneten 12 der Anschlußvorrichtung passend in die Kammer XC der Basisanordnung eingesetzt werden kann, um eine Verbindung zwischen den beiden Teilanordnungen der Hautelektrode herzustellen. Ein Ende der Zuleitung 13 ist mit der äußeren Zylinderfläche des Jochs 11, beispielsweise durch Löten, verbunden. Das äußere Ende der Zuleitung 13 kann mit einer verrastbaren Fassung (nicht dargestellt) versehen sein, welche elektrisch leitend mit einem Stecker einer Überwachungs- bzw. Meßvorrichtung verbunden werden kann. ^Jü Das runde Abdeckelement 14 besitzt einen nach unten hängenden Rand, bestehend aus einem isolierenden Kunststoffmaterial, wie z. B. Polyäthylen oder Polypropylen, und ist an der Oberseite des Jochs 11 mit Hilfe eines Klebers 15 befestigt. ^J5

Zum Verbinden der Anschlußvorrichtung mit der Basisanordnung, die bereits an der Haut festgelegt ist, ist es ausreichend, ciie Unterseite der Anschlußvorrichtung in die Nähe der zylindrischen Kammer IC an der Oberseite der Basisanordnung zu bringen, woraufhin das loch 11 von dem ferromagnetischen Element 2 angezogen und dann an diesem aufgrund der Wirkung des Magneten 12 festgehalten wird. Auf diese Weise wird ein elektrischer Kontakt zwischen dem Abtastelement 3 und der Zuleitung 13 hergestellt, wobei die leitfähige Paste 5, das ferromagnetische Element 2 und das Joch 11 in dieser elektrischen Verbindung liegen. Da es nicht erforderlich ist, beim Verbinden der Basisanordnung und der Anschlußvorrichtung eine äußere Kraft auf die Basisanordnung auszuüben, werden ein unerwünschtes Entweichen des Elektrolyt-Gels und andere Schwierigkeiten, wie sie eingangs erwähnt wurden, völlig vermieden, so daß die erfindungsgemäße Hautelektrode auch von ungeübtem Personal sicher gehandhabt werden kann. Weiterhin bringt die erfindungsgemäße Hautelektrode zusätzliche Vorteile mit sich, auf die nachstehend noch eingegangen wird.

Es ist häufig erforderlich, Biopotentiale an einem sich bewegenden Patienten zu überwachen, der eine Hautelektrode unter seiner Unterwäsche trägt. In diesem Fall sollte die Hautelektrode so dünn wie möglich sein, da sie sonst für den Patienten unbequem ist. Wegen der scheibenförmigen Ausbildung des Abtastelements und des ferromagnetischen Elements der Basisanordnung der Haut-Elektrode gemäß der Erfindung kann diese dünner gemacht werden als bei jeder anderen bekannten Hautelektrode. Weiterhin sind die einzelnen Elemente sehr einfach aufgebaut, so daß Herstellung und Montage außerordentlich einfach und billig sind. Zusätzlich sorgt das scheibenförmige ferromagnetische Element 2 für eine größere wirksame Oberfläche gegenüber anderen Formen, wodurch die Kraft der magnetischen Kupplung erhöht wird. Weiterhin paßt das Joch 11 der Anschlußvorrichtung in die Kammer IC der Basisanordnung, so daß sich eine formschlüssige Verbindung ergibt, die seitlichen Zugkräften widersteht. Darüber hinaus hat das Abdeckelement 14 der Anschlußvorrichtung einen Durchmesser, der wesentlich größer ist, als derjenige des Gehäuses 1 der Basisanordnung, so daß das Abdeckelement 14 zum Entfernen der Anschlußvorrichtung von der Basisanordnung leicht und bequem mit den Fingern erfaßt werden kann. Schließlich schützt das Joch 11, welches die Oberseite und die Seitenflächen des Magneten 12 umschließt, gegen die Entstehung unerwünschter magnetischer Streuflüsse.

Fig.3a—c zeigen eine abgewandelte Ausführungsform der Basisanordnung, bei der das Gehäuse 1 am unteren Ende einen Rand XB hat. Beim Zusammenbau wird dementsprechend zunächst das Abtastelement 3 von oben in das Gehäuse 1 eingelegt, bis es auf der Oberseite des Randes XB aufliegt, anschließend wird dann das ferromagnetische Element 2 eingelegt.

Fig.4a—c zeigen eine abgewandelte Ausführungsform der Anschlußvorrichtung, bei der das Joch 11 einen nach außen abstehenden Flansch XXA aufweist, dessen Hauptebenen senkrecht zur Symmetrieachse des Joches 11 verlaufen, und der den Rand des runden Abdeckelements 14 mechanisch abstützen kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hautelektrode zum Verbinden von Meß- und Überwachungseinrichtungen mit der Haut eines Patienten mit einer an der Haut des Patienten festlegbaren Basisanordnung, die ein in einem zylindrischen rohrförmigen Gehäuse gehaltenes Abstastelement zum Erfassen von Biopotentialen an der Haut aufweist, und mit einer Anschlußvorrichtung, welche lösbar mit der Basisanordnung verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisanordnung zusätzlich ein ferromagnetisches Element (2) aufweist, welches ebenfalls in dem zylindrischen rohrförmigen Gehäuse (I) gehaltert ist und auf der der Haut des Patienten abgewandten Seite des Abtastelements in elektrischen Kontakt mit diesem steht, und daß die Anschlußvorrichtung einen scheibenförmigen Magneten (12) in einem zylindrischen Joch (11) aufweist, welches mit einer der Basisanordnung zugewandeten, den Magneten μ (12) aufnehmenden Aussparung versehen ist und einen Außendurchmesser aufweist, der etwas geringer ist als der Innendurchmesser des zylindrischen Gehäuses (1).

2. Hautelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) der Basisanordnung an seinem im Gebrauch der Haut des Patienten abgewandten Ende seines Grundkörpers einen nach innen vorspringenden Rand (IB) aufweist, daß das ferromagnetische Element (2) an jo der im Gebrauch der Haut des Patienten zugewandten Unterseite des Randes (Iß)anliegt und daß eine erste zylindrische Kammer (IQ durch die Innenwand des Randes (1BJ und die im Gebrauch von der Haut des Patienten abgewandte Oberseite des ferromagnetischen Elements (2) gebildet ist.

3. Hautelektrode nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der zylindrischen Außenwand des Jochs (11) eine Zuleitung (13) verbunden ist und daß mit der flachen, w im Gebrauch von der Haut des Patienten abgewandten Oberseite des zylindrischen Joches (11) ein rundes Abdeckelement (14) mittels eines Klebers (15) verklebt ist.

4. Hautelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis *"> 3, dadurch gekennzeichnet, daß das runde Abdeckelement (14) einen im Gebrauch der Haut des Patienten zugewandten Umfangsbereich aufweist und daß das Joch (11) mit einem zu seiner Mittelachse senkrechten Flansch (IMJzur mechanisehen Abstützung des Umfangsbereichs des Abdekkelements (14) versehen ist.