DE3136366C2

DE3136366C2 - Elektrodenpolster, das zum Übertragen elektrischer Signale von der Oberfläche eines lebenden Körpers zu einem Aufzeichnungsgerät dient

Info

Publication number: DE3136366C2
Application number: DE3136366A
Authority: DE
Inventors: Katsuo Matsumoto; Yoshiyuki Ibaraki Osaka Okada; Katsuhiro Yamamoto
Original assignee: Nitto Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1981-09-14
Filing date: 1981-09-14
Publication date: 1984-08-16
Also published as: DE3136366A1

Abstract

Es wird ein Elektrodenpolster beschrieben, welches ein klebriges, quervernetztes Hydrogel umfaßt, welches an einer Elektrodenplatte haftet, und durch welches elektrische Signale vom lebenden Körper auf ein elektrisches Aufzeichnungsgerät übertragen werden können.

Description

35

Die Erfindung betrifft ein Elektrodenpolster, das zum Übertragen elektrischer Signale von der Oberfläche eines lebenden Körpers zu einem Aufzeichnungsgerät dient und ein haftendes, quervernetztes Hydrogel aus mindestens einer Polyacrylsäure oder einem Salz derselben. Wasser und einer Vernetzungskomponente umfaßt. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Elektrodenpolster zum Übertragen elektrischer Signale von der Oberfläche eines lebenden Körpers zu einem Elektrokardiograph oder einem Elektroencephalograph.

Der Kontakt zwischen einer Elektrodenplatte allein und dem lebenden Körper schafft keine ausreichende Elektroleiifähigkeit, so daß es aus diesem Grunde nicht möglich ist, exakte elektrische Signale vom lebenden Körper zu erhalten. Um diesen Nachteil zu Oberwinden, hat man eine pastöse, elektrisch leitfähige Creme zwischen der Elektrodenplatte und dem lebenden Körper verwendet Bei Verwendung dieser Creme erhält man eine Reduktion des Grundrauschens; es ist jedoch schwierig, diese Creme zu handhaben und insbesondere ist die Entfernung der restlichen Creme vom lebenden Körper oder von der Elektrode nach deren Verwendung mühsam und lästig.

Gemäß der DE-OS 19 65 146 ist eine Elektrode bekannt, bei welcher eine Elektrodenplatte mit einem elektrisch leitenden Gelkissen kombiniert ist, welches ein vernetztes Hydrogel aus Polyvinylalkohol, das einen porösen Träger durchdringt, umfaßt. Da jedoch das Hydrogel eine zu niedrige Kohäsionskraft besitzt, bleibt das Hydrogel zu einem gewissen Maße nach der Verwendung auf dem lebenden Körper zurück. Der gleiche Nachteil tritt bei der Elektrode gemäß DE-OS 27 27 396 auf, bei welcher man als Gelierungsmittel für das elektrisch leitende, viskoelastische Gel Polysaccaride verwendet Da das Gelieren des Gels ohne Verwendung eines Vernetzungsmittels vorgenommen wird, besitzt das Gel nicht die erforderliche konsistente Beschaffenheit Infolge Deformation wird ein Teil des Gels abgelöst, das durch Einwirkung der Körpertemperatur, von Schweiß bzw. beiden dieser Faktoren auf der Haut zurückbleibt

Gemäß WO-A1-8I/02 097 verwendet man ein Elektrodenpolster, das durch Polymerisieren und Quervernetzen von ionischen, ungesättigten Materialien unter Verwendung eines Polymerisationsinitiators und eines Vernetzungsmittels hergestellt wird. Ein nach diesem Verfahren hergestelltes Elektrodenpolster weist den Nachteil auf, daß es in der Regel nicht umgesetzte Monomsrkomponenten enthält, die in dem polymerisierten System zurückbleiben. Das Vorliegen von Moncmerkomponenten im Elektrodenpolster ist jedoch aufgrund der Giftigkeit derselben zu vermeiden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Elektrodenpolster zu schaffen, das am lebenden Körper, z. B. der menschlichen Haut eine ausreichende Haftung ergibt, wobei keine Hohlräume zwischen dem lebenden Körper und dem Elektrodenpolster gebildet werden und aufgrund des engen Kontaktes bereits von Beginn des Stromflusses an eine stabile Aufzeichnung erhalten wird, und welches außerdem aufgrund seiner Beschaffenheit in einfacher Weise gehandhabt werden kann, und sich von der Haut ohne Zurücklassen von Rückständen ablösen läßt

Die vorstehende Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß ein Elektrodenpolster der eingangs genannten Art geschaffen wird, bei welchem die Vernetzungskomponente eine Verbindung darstellt die mindestens 2 Epoxygruppen im Molekül enthält

Nach Weiterbildungen der Erfindung wird ein Elektrodenpolster zur Verfügung gestellt, welches ein klebriges, quervernetztes Hydrogelpolst'-r umfaßt das mindestens eine Schicht aus einem gewebten oder nichtgewebten Material aus natürlichen oder synthetischen Fasern in dem Elektrodenpolster einschließt, und welches gegebenenfalls eine Umrandung auf der Seite des Elektrodenpolsters aufweist, die dem Kontakt zur Haut des lebenden Körpers dient

Eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung besteht darin, daß das Hydrogel eine zweischichtige Struktur aufweist, wobei die Schicht, die mit dem lebenden Körper in Kontakt ist, eine wenig klebrige Schicht darstellt

Anhand der F i g. 1 bis 6 sollen Elektroden mit Elektrodenpolstern gemäß der Erfindung näher erläutert werden.

F i g. 1 stellt eine Querschnittsansicht einer Elektrode mit einer Ausführungsform eines Elektrodenpolsters gemäß der Erfindung dar;

F i g. 2 und 3 stellen Querschnitte von Elektroden mit modifizierten Ausführungsformen von Elektrodenpolstern gemäß der Erfindung dar;

F i g. 4 ist ein Querschnitt der Elektrode mit einer weiteren Ausführungsform eines Elektrodenpolsters gemäß der Erfindung;

F i g. 5 ist eine Aufsicht auf eine Elektrode mit einer weiteren Ausführungsform eines Elektrodenpolsters gemäß der Erfindung, und

Fig.6 ist eine Querschnittsansicht einer Elektrode mit einer weiteren Ausführungsform eines Elektrodenpolsters gemäß der Erfindung.

In der gesamten Beschreibung bedeutet die Bezeich-

3 4

H nung »Elektrode« eine Kombination aus einer Elektro- Auch die Größe des Elektrodenpolsters ist nicht limit-

jj| denplatte und einem Elektrodenpolster. Das heißt, um iert; sie richtet sich nach der jeweiligen Verwendung.

Ij eine Elektrode fertigzustellen wird ein Elektrodenpol- Vom praktischen Standpunkt aus ist eine Größe von ca.

fl ster auf einer Elektrodenplatte gebildet 0,5 bis 4 cm (Seitenlänge für eine quadratische Platte

U Ein Hydrogel gemäß der Erfindung besteht aus 5 oder Durchmesser für eine runde Scheibe) vorzusehen.

Die Dicke des Elektrodenpolsters beträgt im alige-

1. mindestens einer Verbindung aus der Gruppe Poly- meinen ca. 0,5 bis 10 mm. Wenn die Dicke unterhalb ca.

•^ acrylsäure oder Polyacrylsäuresalz, 0,5 mm liegt, ist der Kontakt mit dem Körper schlecht;

ii: Z Wasser, und wenn andererseits die Dicke mehr als 10 mm beträgt ist

% 3. einer Vernetzungskomponente, welche mindestens io es unmöglich, die Elektrode am menschlichen Körper

K zwei Epoxygruppen im Molekül aufweist stabil zu fixieren.

'■4 Ein repräsentatives Beispiel einer Elektrode mit ei-

:■ Die Polyacrylsäure und das Polyacrylsäuresalz, die nem Elektrodenpolster nach einer Ausführungsform ge-

'■': verwendet werden können, weisen einen durchschnittli- maß der Erfindung ist in F i g. 1 dargestellt worin 1 eine

chen Polymerisationsgrad von ca. 100 bis 100 000 auf. !5 elektrische Leitung, 2 eine metallische Elektrodenplatte,

j Spezifische Beispiele von Acryisäuresalzen umfassen 3 ein klebriges, vernetztes Hydrogelpolster, welches

;| Natriumpolyacrylat Triethanolamin-Polyacrylat Am- äquivalent dem Elektrodenpolster 5 ist und 6 einen Teil

-] moniumpoiyacrylat oder Kaliumpolyacrylat Die Menge eines lebenden Körpers darstellt

J an Polyacrylsäure oder Polyacrylsäuresalz beträgt von Modifizierte Beispiele von Elektroden mit Elektro-

J- ca. 1 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Hy- 20 denpolstern gemäß der Erfindung shvg in den F i g. 2 und

ψ-, drogeis. 3 dargestellt worin 1, 2 und 3 (= S) r«e vorstehend

•'% Spezifische Beispiele der Verbindung, weiche minde- angegebenen Bedeutungen haben, 7 in der F i g. 2 einen

• ; stens zwei Epoxygruppen in dem Molekül aufweist wie Sauggummi zur Haftung einer Elektrode an einem Ie-

Cj sie gemäß der Erfindung verwendet wird, umfassen Tri- benden Körper (in diesem Fall stellt die Elektrode eine

':£ gjycidylisocyanurat, Polyäthylenglycol-Diglycidylether, 25 Saugelektrode dar) und 8 in Fig.3 einen Träger (z. B.

■^; Athytenglycol-Diglycidylether, Glycerindiglycidylether, ein Gummi), um die Elektrodenplatte an dem Elektro-

■'\ Glycerintriglycicylether und dergleichen. Die Menge denpolster zu fixieren, darstellen. Der Träger 8 dient

V der verwendeten Verbindung beträgt von ca. 0,05 bis dazu, um Elektrodenplatte und Hydrogelpolster zusam-

5 Gew.-%, bezogen auf das Gesicht des Hydrogels. menzuhalten und die Verdunstung der im Gel enthalte-

Die feste Haftung bzw. die Klebrigkeit des Hydrogels 30 nen Feuchtigkeit zu vermeiden.

kann durch die Menge der Vernetzungskomponente Usn das Ablösen des Hydrogels vom Körper nach der

kontrolliert werden. Wenn die Menge an Vernetzungs- Verwendung zu verbessern, bringt man in dem Hydro-

komponente erhöht wird, so nimmt die Festigkeit des gelpolster mindestens eine Schicht aus einem gewebten

Hydrogels zu; es besteht jedoch die Tendenz, daß die oder nicht-gewebten Material aus natürlichen oder svn-

Klebrigkeit abnimmt 35 thetischen Fasern (Textilmaterial) an.

Das Hydrogel kann weitere Additive enthalten, wie Die Anordnung des gewebten Textiimaterials oder

z. B. einen mehrere Hydroxylgruppen enthaltenden Al- des netzartigen, nicht-gewebten Textiimaterials unter-

kohol als Klebrigmacher (z. B. Glycerin, Piropylenglycol stützt das Hydrogelpolster, wodurch sich eine Richte

oder Polyäthylenglycol), ein elektrolytisches Material Handhabung ergibt die Selbsthaftung von Hydrogelen,

(z. B. Natriumchlorid oder Kaliumchlorid), ein den pH- 40 die beim Handhaben eine kugelartige Form annehmen,

Wert kontrollierendes Agens, ein Agens, weiches Flexi- vermieden wird, und die Ausdehnung des Hydrogelpol-

bilität verleiht, ein Fungizid und dergleichen. Die Ge- sters verhindert wird, wenn dieses von der Haut abge-

samtmenge der Additive beträgt von ca. 3 bis 30 löst wird. Aus diesem Grunde ist es wünschenswert, daß

Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Hydrogels. das entsprechende gewebte oder nicht-gewebte Materi-

Wasser kann in dem Hydrogel in einer Menge von ca. 45 al eine Steifigkeit in einem bestimmten Maße aufweist.

5 bis 95 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Hydro- Die Maschenweite des gewebten Textiimaterials oder

gels, vorliegen. Wasser hat die Funktion, dem Hydrogel des netzartigen nicht-gewebten Textiimaterials beträgt

die erforderliche Elektroleitfähigkeit zur Übertragung von ca. 0,1 bis 5 mm. Wenn die Maschengröße weniger

der elektrischen Signale zu verleihen; die Elektroleitfä- als ca. 0,1 mm beträgt, so dringt das Hydrogel nicht in

higkeit wird durch Zugabe von Elektrolyten erhöht Au- 50 ausreichendem Maße in das Gewebe ein. Dadurch wird

ßerdem verleiht Wasser dem Elektrodenpolster die gute der elektrische Stromfluß gestört, so daß sich infolge

Haftung bzw. Klebrigkeit dessen während der Messung ein Rauschen ergibt.

Eine Elektrode besitzt folgende Struktur: Das klebri- Wenn andererseits die Maschengröße über ca. 5,0 mm

ge, vernetztes Elektrodenpolster wird so auf der Elek- liegt so dient das Gewebe nicht mehr als Träger,

trodenplatte gebildet, daß es einen Kontakt mit dem 55 Die Dicke der Fa^rn des gewebten oder netzartigen

lebenden Körper herstellt; aus diesem Grunde bildet nicht-gewebten Textiimaterials ist nicht besonders Ii-

sich kein Hohlraum zwischen dem Elektrodenpolster mitiert. Vom praktischen Standpunkt beträgt sie im all-

und dem Körper. Das Elektrodenpolster weist außer- gemeinen von ca. 50 bis 400 μΐη.

dem aufgrund des synergistischen Effektes von Wasser Auch hinsichtlich der Beschaffenheit des gewebten und dem Elektrolytmaterial eine ausgezeichnete Elek- 60 oder niehtgewebten Textilmaterials bestehen keine betroleitfähigkeit auf. Darüber hinaus hat das Elektroden- sonderen Begrenzungen. Es können übliche nacürliche polster den Vorteil, daß die Vernetzungsdichte hoch ist, und synthetische Fasern verwendet werden. Beispiele so daß das Hydrogel nach der Verwendung nicht am sind Polyester. Kunstseide und dergleichen. Körper zurückgehalten wird. Es können zwei Schichten des gewebten oder netzar-Die Form des Sektrodenpolsters ist nicht speziell 05 tigen nicht-gewebten Materials in der Nähe der Oberlimitiert. Im allgemeinen wird ein Elektrodenpolster in flächen des Hydrogelpolsters angeordnet sein. Form einer runden oder quadratischen Platte verwen- Ein Beispiel nach einer weiteren Ausführungsform ^det· gemäß der Erfindung ist in Fig.4 dargestellt. Gemäß

5

F i g. 4 wird ein scheibenartiges Elektrodenpolster 5 mit einer Dicke von 2 mm, welches durch Einbringen eines gewebten Textilmaterials 4 aus Polyester mit einer Maschengröße von 1 mm in der Nähe der Oberfläche des Hydrogelpolsters 3 hergestellt wurde, auf eine Metall- s scheibe (Elektrodenplatte 2) mit einem Durchmesser von 20 mm haftend aufgebracht, wobei die Elektrodenplatte die elektrische Leitung 1 aufweist. Das Elektrodenpolster wird haftend auf dem Körper 6 angebracht,

so daß das Elektrodenpolster in Kontakt mit der Haut io :

Um im weiteren das Ablösen des Hydrogelpolsters von der Haut zu verbessern, insbesondere um zu erreichen, daß sich das Elektrodenpolster leicht von der Haut , abtrennen läßt, aber immer noch genügend an der Elektrodenplatte haftet, wird nach einer weiteren Ausführungsform (Fig. 5) eine Umrandung so auf das Hydrogelpolster aufgebracht, daß auf diesem auf der Kontaktseite zur Haut noch in ausreichendem Maße klebrige Hydrogelschicht freiliegt.

Das Material für die Filmumrandung kann aus Papier oder aus Kunststoff bestehen.

Die Dicke der Umrandung bzw. des Rahmens beträgt im allgemeinen 10 bis 300 μΓΠ.

Die Breite der Umrandung variiert in Abhängigkeit verschiedener Faktoren, wie z. B. der Größe des Polsters. Vom praktischen Standpunkt liegt sie zwischen ca. 2 und 8 mm.

In F i g. 5 haben die Bezeichnungen 2, 4 und 5 die vorstehend angegebenen Bedeutungen, 9 bedeutet die vorstehend beschriebene Umrandung. '

Um die Handhabung des Elektrodenpolsters während seiner Verwendung zu verbessern, kann nach dem Verfahren gearbeitet werden, daß das Hydrogelpolster eine zweischichtige Struktur aufweist, worin eine Schicht, welche in Kontakt mit der Elektrodenplatte ist, eine

stark anhaftende bzw. klebrige Schicht, und eine andere ■

Schicht, welche in Kontakt mit dem lebenden Körper ist, eine wenig klebrige Schicht darstellt (F i g. 6).

In F i g. 6 haben die Bezeichnungen 1 bis 6 die vorstehend angegebenen Bedeutungen, 3' stellt eine schwach klebrige Hydrogelschicht dar. Die schwach klebrige Schicht kann auf einfache Weise dadurch hergestellt werden, daß die Menge der Vernetzungskomponente in der Zusammensetzung des Hydrogels kontrolliert wird.

Das Dickenverhältnis der stark klebrigen Schicht 3 und der schwach klebrigen Schicht 3' kann beliebig gewählt werden.

Das Elektrodenpolster enthält Wasser und Salz, so

daß es möglich ist, daß die Elektrodenendplatte auf- 50 ."·]

grund des Materials korrodieren könnte. Es ist deshalb ;;_-.

vorzuziehen, daß die Elektrodenplatte und das Elektrodenpolster bis zu deren Verwendung separat gehalten ^i werden. ";:

In den Ausführungsformen gemäß F i g. 1 bis 5 kann 55 ;;

die Elektrode allein aufgrund der Klebrigkeit des Elek- "^:

trodenpolsters am lebenden Körper fixiert werden. . ·

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig.6, in welchem

sich der lebende Körper bewegt, die Elektrodenendplat- I-'.

te schwer ist und ebenfalls die Elektrode vertikal auf 60 Iß

dem lebenden Körper fixiert ist, muß die Elektrode un- , ■;

ter Verwendung eines Fixierbandes fixiert werden, wie £;■'

z. B. eines Heftpflasters, einer Klemme oder Klammer ß;

oder dergleichen. Qi

65 B

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen ?§

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrodenpolster, das zum Übertragen elektrischer Signale von der Oberfläche eines lebenden Körpers zu einem Aufzeichnungsgerät dient und ein haftendes, quervernetztes Hydrogel aus mindestens einer Polyacrylsäure oder einem Salz derselben. Wasser und einer Vernetzungskomponente umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernet-Zungskomponente eine Verbindung darstellt, welche mindestens 2 Epoxygruppen im Molekül enthält

2. Elektrodenpolster gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrogel mindestens eine Schicht eines gewebten oder nicht-gewebten Materials aus natürlichen oder synthetischen Fasern mit einer Maschenweite von 0,1 bis 5 mm einschließt.

3. Elektrodenpolster gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» daß das Hydrogel eine Umrandung aus nicht klebesden Material an der Seite des Elek- 2S trodenpolsters aufweist, weiche dazu dient, den elektrischen Kontakt mit dem lebenden Körper herzustellen.

4. Elektrodenpolster gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Hydrogel eine zweischichtige Struktur aufweist, wobei die Schicht, die mit dem lebenden Körper in Kontakt ist, eine wenig klebrige Schicht darstellt

5. Elektrodenpolster gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des genannten Hydrogels ca. 0,5 bis 10 mm beträgt