DE3241171A1 - Verfahren und leitfaehige fluessigkeit zum anbringen einer elektrode an der haut eines patienten - Google Patents
Verfahren und leitfaehige fluessigkeit zum anbringen einer elektrode an der haut eines patientenInfo
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Description
-* my '" "f* '" '" " Dipl.-Ing. H.Tiedtke f
Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe
3 Dipl.-Ing. B. Pellmann
Dipl.-Ing. K Grams
7 U 1 171 Bavariaring 4, Postfach 202403
8000 München 2
Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: O 89 / 537377
cable: Germaniapatent München 8. November 1982
DE 2571 / case BUCH 3.0-009 10
Gilbert Buchalter
Millburn, New Jersey / USA
Millburn, New Jersey / USA
Verfahren und leitfähige Flüssigkeit zum Anbringen einer
Elektrode an der Haut eines Patienten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anbringen bzw. Befestigen einer Elektrode an der Haut eines Patienten
und eine leitfähige Flüssigkeit für die Verwendung in
diesem Verfahren.
Die Verwendung von leitfähigen Gelen, Cremes, Unterlagen
bzw. Polstern und Pasten als Kontaktmedien für das Auflegen bzw. Aufbringen von Elektroden auf die Haut eines
Patienten ist bekannt. Gele, Cremes, Unterlagen und
3q Pasten haben jedoch bei ihrer Anwendung bestimmte Nachteile.
Insbesondere ergeben Gele, Cremes, Unterlagen und Pasten oft ungenaue Ablesungen, weil es schwierig
ist, das Auftragen bzw. Aufbringen der Gele, Cremes oder Pasten so zu regulieren, daß benachbarte Elektroden
einander nicht stören, wobei diese Schwierigkeit darauf beruht, daß durch die Gele, Cremes oder Pasten
R/13
Dresdner Bank (München) Kto. 3 939 844 Bayer. Vereinsbank (München) Kto. 508 941 Postscheck (München) Kto. 670-43-804
- 4 - DE 2571
hindurch eine Leitung eintritt, d. h. darauf, daß die
Elektroden kurzgeschlossen werden, weil die Stellen, an denen sich das Gel oder die Paste befindet, ineinander
übergreifen. Die Person, die das Gel oder die Paste aufträgt, muß infolgedessen darauf achten, daß eine
Verbindung zwischen benachbarten Flächen, wo die Elektroden angebracht werden sollen, vermieden wird.
Außerdem führen Gele und Pasten zu Verunreinigungen und machen nach ihrer Verwendung besondere Reinigungsschritte erforderlich. Überdies können bestimmte Gele,
Cremes und Pasten die Kleidung des Patienten beschmutzen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Anbringen einer Elektrode an der Haut eines Patienten zur Verfügung
zu stellen, bei dem auf einfache Weise erreicht werden kann, daß benachbarte Elektroden einander nicht stören,
und bei dem das Kontaktmedium für die Elektroden wirtschaftlich und einfach in der Anwendung ist, die Kleidung
des Patienten nicht beschmutzt und nach seiner Anwendung keine besonderen Reinigungsschritte erforderlich macht.
Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Verfahren gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt ein sehr bequemes bzw. geeignetes, wirtschaftliches, genaues und sauberes
Verfahren zum Anbringen einer Elektrode an der Haut eines Patienten dar. Wenn eine Elektrode nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren an der Haut eines Patienten angebracht wird, können elektrische Signale über die
Elektrode und den dünnen Film von der Haut her aufgenommen bzw. aufgezeichnet oder zu der Haut hin übertragen
bzw. geleitet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein leichtes Auftragen eines flüssigen Kontaktmediums
für eine Elektrode, ohne daß Störungen
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* zwischen benachbarten Elektroden, wie sie bei der Anwendung
von Gelen, Cremes oder Pasten vorkommen, befürchtet werden müssen. Aufgrund der vorstehend erwähnten
Leitungseigenschaften des dünnen Films werden elektrische Signale nur an der Elektrodenstelle selbst aufgenommen
bzw. aufgezeichnet, während Störsignale von Flächen bzw. Bereichen, die der Elektrode benachbart sind, ausgefiltert
werden. Infolgedessen werden nicht nur Störungen zwischen benachbarten Elektroden, sondern auch Störsignale
von der Elektrode benachbarten Bereichen vermieden. Es ist deshalb nicht erforderlich, darauf zu achten,
daß die leitfähige Flüssigkeit nur auf die Elektrodenstelle aufgetragen wird, wie es bei der Verwendung
von Gelen, Cremes oder Pasten notwendig ist. Außerdem kann die leitfähige Flüssigkeit in einer solchen Form
hergestellt werden, daß nur eine geringe oder keine Reinigung erforderlich ist und daß die leitfähige Flüssigkeit
die Kleidung des Patienten nicht beschmutzt. Überdies ist das erfindungsgemäße Verfahren im Hinblick
auf die niedrigen Kosten der leitfähigen * Flüssigkeit und des Elektrolyten, die erfindungsgemäß eingesetzt
werden können, sehr wirtschaftlich.
Als leitfähiges, flüssiges Kontaktmedium, das im erfindungsgemäßen
Verfahren eingesetzt wird, kann jede _Flüssigkeit verwendet werden, die auf der Haut eines Patienten
einen dünnen Film bildet, der ein vorbestimmtes, elektrisches Signal (z. B. ein elektrisches EKG-Signal)
durch die Dickenrichtung des Films hindurchleitet, jedoch ein solches elektrisches Signal entlang der Oberflächenrichtung
des dünnen Films im wesentlichen nicht leitet. Die Flüssigkeit enthält im allgemeinen einen Elektrolyten,
damit sie leitfähig ist. Im erfindungsgemäßen Verfahren kann jede Flüssigkeit verwendet werden, die selbst
leitfähig ist oder durch Zugabe eines Elektrolyten leitfähig gemacht werden kann, jedoch worden Flüssigkeiten
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bevorzugt, die nur einen geringen oder keinen Rückstand hinterlassen oder eine leichte Reinigung ermöglichen.
Die leitfähige Flüssigkeit sollte auch mit der Haut des Patienten physiologisch verträglich sein, d. h.
sie sollte auf der Haut keine nachteiligen Reaktionen hervorrufen. Zu Beispielen für geeignete Flüssigkeiten
gehören Wasser, Alkohol, Aceton, Dimethylsulfoxid (DMSO), Dimethylformamid (DMF) oder andere polare Lösungsmittel.
Wasser, Alkohol und Mischungen davon werden bevorzugt.
Die leitfähige Flüssigkeit kann als Elektrolyten irgendein Material enthalten, das in der Flüssigkeit unter
Erzielung der gewünschten Leitfähigkeit bzw. Leitung in Ionen zerfällt. Auch die Elektrolyse sollten mit
der Haut des Patienten physiologisch verträglich sein. Zu Beispielen für geeignete Elektrolytmaterialien gehören
ionisierbare Salze, beispielsweise Salze starker Säuren und starker Basen oder schwacher Säuren und schwacher
Basen; schwache Säuren und/oder schwache Basen oder Pufferlösungen davon. Es können beispielsweise ein anorganisches
Salz wie Kaliumchlorid, Natriumsulfat oder Natriumchlorid und organische Säuren oder Salze wie
Citronensäure, Kaliumeitrat und Kaliumacetat verwendet werden. Kaliumchlorid ist ein bevorzugter Elektrolyt.
r -
Die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte, leitfähige Flüssigkeit hat vorzugsweise einen pH-Wert von etwa
5 bis etwa 9 und insbesondere einen pH-Wert von etwa 7. Hohe und niedrige pH-Werte können die mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren erhaltenen Ergebnisse beeinträchtigen, was beispielsweise von der angewandten Elektrode
abhängt.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete, leitfähige
Flüssigkeit kann auch oberflächenaktive Substanzen enthalten, die die Lösung von Öl vermitteln, wozu ionische
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und nicht ionische, oberflächenaktive Substanzen gehören. Diese oberflächenaktiven Substanzen machen die auf der
Haut befindliche Ölschicht löslich und dringen in die Keratinschicht ein. Sie vermindern auch den Hautwiderstand.
Zu Beispielen für geeignete oberflächenaktive Substanzen gehören Natriumhexametaphosphat, Trinatriumphosphat
und Materialien, die von Atlas Chemical unter den Handelsnamen TWEEN und SPAN verkauft werden. Die
oberflächenaktiven Substanzen können in der Flüssigkeit
jQ auch als Elektrolyt dienen, d. h. daß kein zusätzlicher
Elektrolyt erforderlich ist, wenn die oberflächenaktive Substanz selbst ausreichende Leitfähigkeitseigenschaften
hat.
j^g Die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte, leitfähige
Flüssigkeit kann auch verschiedene andere Zusatzstoffe wie Parfüms, Farbmittel und Konservierungsmittel enthalten.
Diese Materialien sind bekannt und werden daher nicht näher erläutert.
Die leitfähige Flüssigkeit kann verschiedene Elektrolytmengen
enthalten, was beispielsweise von der anzuwendenden Dicke des dünnen Films und von den gemessenen
elektrischen Signalen abhängt. Die Konzentration des
2g Elektrolyten und die Dicke des Films müssen so gewählt
werden, daß elektrische Signale durch die Dickenrichtung des Films hindurch zu einer an der Haut angebrachten
Elektrode geleitet werden, jedoch so, daß die elektrischen Signale entlang der Oberflächenrichtung des Films,
QQ d. h. von der Elektrode benachbarten Bereichen her,
im wesentlichen nicht geleitet werden. Im erfindungsgemäßen Verfahren können Konzentrationen des Elektrolyten
von etwa 0,01 bis etwa 15 Gew.-% in Wasser angewandt werden. Typischerweise werden jedoch Konzentrationen
des Elektrolyten angewandt, die etwa 0,25 bis etwa 4 Gew.-% und vorzugsweise etwa 0,5 bis etwa 2,5 Gew.-%
betragen.
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* Wenn die leitfähige Flüssigkeit eine oberflächenaktive
Substanz enthält, die auch ein Elektrolyt ist, wird die Menge der oberflächenaktiven Substanz im allgemeinen
so gewählt, daß die gesamte Elektrolytkonzentration innerhalb der vorstehend erwähnten Bereiche liegt. Die
oberflächenaktive Substanz wird im allgemeinen in einer Menge eingesetzt, die ausreicht, um den Hautwiderstand
zu vermindern und infolgedessen die Leitung der gewünschten elektrischen Signale durch die Haut zu erhöhen.
In der leitfähigen Flüssigkeit können typischerweise etwa 0,05 bis etwa 2,0 Gew.-% einer oberflächenaktiven
Substanz verwendet werden.
Die leitfähige Flüssigkeit kann auf die Haut des Patienten durch alle Verfahren aufgetragen bzw. aufgebracht
werden, die unter Einhaltung der erforderlichen Merkmale einen dünnen Film erzeugen. Zu Beispielen für geeignete
Verfahren gehören das Aufsprühen, das Aufwalzen, das Auftupfen und das Aufstreichen bzw. Aufpinseln des Films
auf die Haut des Patienten. Das Aufsprühen der leitfähigen Flüssigkeit auf die Haut des Patienten wird bevorzugt,
weil dieses Verfahren hygienischer ist, d. h. weil in diesem Fall keine Berührung einer Auftragvorrichtung
mit der Haut des Patienten notwendig ist. Die Vorrichtungen zur Durchführung dieser Auftragverfahren
sind bekannt. Zum Aufsprühen der leitfähigen Flüssigkeit auf die Haut eines Patienten kann beispielsweise jeder
geeignete Aerosolsprühbehälter oder Pumpbehälter angewandt werden, und zwar vorzugsweise ein Behälter, der
die Flüssigkeit beim Aufsprühen zerstäubt.
Die leitfähige Flüssigkeit wird auf die Haut in einer ausreichenden Dünnheit oder Dicke so aufgetragen, daß
elektrische Signale durch die Dickenrichtung des Films hindurch zu oder von einer an der Haut angebrachten
BAD ORiGiNAL
- 9 - DE 2571
Elektrode geleitet werden, jedoch so, daß entlang der Oberflächenrichtung des dünnen Films im wesentlichen
keine Leitung der elektrischen Signale eintritt. Die erforderliche Dicke oder Dünnheit ändert sich mit der
Zusammensetzung des Films, dem Lösungsmittel, dem Elektrolyten usw., die eingesetzt werden, und mit der Stärke
des elektrischen Signals selbst. Wenn weniger Elektrolyt eingesetzt wird oder wenn die Flüssigkeit durch eine
andere Maßnahme weniger leitfähig gemacht wird, kann ein dickerer Film angewandt werden. Die leitfähige
Flüssigkeit wird typischerweise so auf die Haut eines Patienten aufgesprüht, daß die die leitfähige Flüssigkeit auftragende Person ein "Glänzen" des Films beobachten kann, wobei die leitfähige Flüssigkeit jedoch nicht in einer so großen Menge aufgesprüht wird, daß sie von der Haut des Patienten herunterläuft.
Flüssigkeit wird typischerweise so auf die Haut eines Patienten aufgesprüht, daß die die leitfähige Flüssigkeit auftragende Person ein "Glänzen" des Films beobachten kann, wobei die leitfähige Flüssigkeit jedoch nicht in einer so großen Menge aufgesprüht wird, daß sie von der Haut des Patienten herunterläuft.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei allen Verfahren
für die Messung elektrischer Signale, die zu der Haut eines Patienten hingeleitet oder von der Haut eines
Patienten hergeleitet werden, beispielsweise bei der Messung von Elektrokardiogrammen (EKG), Elektroencephalogrammen
(EEG), Elektromyogrammen (EMG) und Biofeedback-Signalen, angewandt werden. Es ist lediglich erforderlich,
den leitfähigen Film auf die Haut des Patienten aufzutragen und dann die gewünschte Elektrode über diesen
Film an der gewünschten Stelle anzubringen. Störungen zwischen Elektroden sind nicht zu befürchten, solange
die Elektroden in einer normalen Anordnung angebracht sind. Bei einer normalen Anordnung befinden sich die
Elektroden auf der Haut immer in einer ausreichenden Entfernung voneinander, so daß entlang der Oberflächenrichtung
des Films zwischen den Elektroden im wesentlichen keine Leitung eintritt. Natürlich könnte für jede
Elektrode ein getrennter Film aufgetragen werden, falls dies erwünscht ist, jedoch ist diese zusätzliche Vor-
BAD ORIGJNAl
- 10 - DE 2571
Sichtsmaßnahme im allgemeinen nicht notwendig.
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele
näher erläutert.
Es wurde eine wasserhaltige, leitfähige Flüssigkeit hergestellt, die 1 Gew.-% Kaliumchlorid und 1 Gew.-%
Natriumhexametaphosphat enthielt. Diese Lösung wurde in einen sauberen, gewöhnlichen Spraybehälter mit einer
zur Zerstäubung dienenden Spraypumpe, beispielsweise in einen Haarspraybehälter, hineingebracht.
Die hergestellte, leitfähige Flüssigkeit wurde auf alle Flächen bzw. Bereiche aufgesprüht, an denen eine EKG-Elektrode
anzubringen war. Es wurde darauf geachtet, daß die besprühten Bereiche für die Elektroden nicht
ineinander übergriffen. Die Lösung wurde in einer Menge aufgebracht, die dazu ausreichte, daß die Person, die
die Lösung aufbrachte, den Film sehen konnte, wobei die Menge der aufgebrachten, leitfähigen Flüssigkeit
jedoch nicht so groß war, daß sie von der Haut des
Patienten herunterlief. Dann wurden die EKG-Elektroden an jeder der getrennten, besprühten Bereiche angebracht, und es wurden Ablesungen vorgenommen. Die erhaltenen EKG-Ablesungen waren genauso gut wie im Fall der Anwendung von üblichen Gelen oder Pasten.
Patienten herunterlief. Dann wurden die EKG-Elektroden an jeder der getrennten, besprühten Bereiche angebracht, und es wurden Ablesungen vorgenommen. Die erhaltenen EKG-Ablesungen waren genauso gut wie im Fall der Anwendung von üblichen Gelen oder Pasten.
Die leitfähige Flüssigkeit von Beispiel 1 wurde auf die Haut eines Patienten aufgebracht, intern die gesamte
Fläche besprüht wurde, auf der eine Anzahl von EKG-Elektroden anzubringen war, und zwar ohne Berücksichtigung
BAD ORIGINAL
- 11 - DE 2571
der Anordnung der Elektroden, so daß die besprühten Flächen für benachbarte Elektroden ineinander übergriffen.
Die durch das Verfahren dieses Beispiels erhaltenen Ergebnisse waren genauso gut wie in Beispiel 1, bei
dem die Elektrodenstellen nicht ineinander übergriffen. Das erfindungsgemäße Verfahren führt demnach überraschenderweise
zu einem guten elektrischen Kontakt zwischen der Haut des Patienten und einer EKG-Elektrode, ohne
daß wie bei Gelen und/oder Pasten eine auf einer Leitung entlang der Oberflächenrichtung des Kontaktmediums beruhende
Störung zwischen den Elektroden befürchtet werden muß. Es ist keine Reinigung erforderlich, weil nur geringe
Mengen von Kaliumchlorid und Natriumhexametaphosphat eingesetzt werden, und es ist nicht möglich, daß
die Kleidung des Patienten beschmutzt wird, wie es bei üblichen Gelen oder Pasten vorkommen kann. Außerdem
ist das Verfahren dieses Beispiels viel wirtschaftlicher
als die Verwendung von Gelen oder Pasten.
Das Verfahren von Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch wurde als leitfähige Flüssigkeit Wasser eingesetzt,
in dem 1 Gew.-% Natriumchlorid und 1 Gew.-% Natriumhexametaphosphat
enthalten waren. Die durch dieses Verfahren erhaltenen Ergebnisse führten zu guten EKG-Ablesungen,
jedoch war Natriumchlorid weniger leitfähig als Kaliumchlorid,
was zu erwarten war.
Das Verfahren von Beispiel 2 wurde abermals wiederholt, jedoch wurde anstelle des Natriumhexametaphosphats 1
- 12 - DE 2571
Gew.-% Trinatriumphosphat eingesetzt. Dieses Verfahren
führte zu einigermaßen guten EKG-Ablesungen, jedoch war der pH-Wert wegen des Trinatriumphosphats etwas
höher, und es wurde eine gewisse Signaldrift bzw. Signalwanderung erhalten.
Das Verfahren von Beispiel 2 wurde abermals wiederholt, jedoch enthielt die leitfähige Flüssigkeit anstelle
des Kaliumchlorids 1 Gew.-% Citronensäure. Dieses Verfahren führte zu guten EKG-Ablesungen, jedoch war die
Citronensäure weniger leitfähig als das Kaliumchlorid.
Das Verfahren von Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch wurde anstelle des Kaliumchlorids 1 Gew.-% Kaliumeitrat
eingesetzt. Dieses Verfahren führte wieder zu guten EKG-Ablesungen.
Das Verfahren von Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch wurde anstelle des Kaliumchlorids 1 Gew.-% Kaliumacetat
eingesetzt. Dieses Verfahren führte wieder zu guten EKG-Ablesungen.
Durch Auflösen von 12 Gew.-# Kaliumeitrat und 1 Gew.-%
Natriumhexametaphosphat in Wasser wurde eine leitfähige
Flüssigkeit hergestellt. Diese leitfähige Flüssigkeit wurde in dem vorstehend in Beispiel 2 beschriebenen
Verfahren angewandt. Dieses Verfahren führte zu einiger-
BAD ORIGINAL
- 13 - DE 2571
1 maßen guten EKG-Ablesungen, jedoch waren die Ergebnisse
nicht so gut v/ie bei einigen der niedrigeren Konzentrationen der Elektrolyten, und es blieb ein geringer Rückstand
zurüok.
BAD ORIGINAL
Claims (8)
- ed™= - BuHLiNGjKiN^;;;;;;; Ässasi ä.
- ä f* ** ">% *" Dipl.-Ing. H.Tiedtke Γ
- VIRUPE - ΓΈΙΛΜΑΝΝ - «RAMS Dipl.-Chem. G. Bühling
- Dipl.-Ing. R. Kinne
Dipl.-Ing. R Grupe
Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K Grams - O O / 1 1 7 1 Bavariaring 4, Postfach 202403
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- 8. November 1982DE 2571 / case BUCH 3.0-009 10Patentansprüchelly Verfahren zum Anbringen einer Elektrode an der Haut eines Patienten, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:Auftragen bzw. Aufbringen eines dünnen Films einer leitfähigen Flüssigkeit auf die Haut des Patienten, wobei der Film ausreichend dünn ist, so daß elektrische Signale durch die Dickenrichtung des Films hindurch zu einer an der Haut angebrachten Elektrode geleitet werden, daß jedoch im wesentlichen keine Leitung der elektrischen Signale entlang der Oberflächenrichtung des Films eintritt, undAnbringen der Elektrode an der Haut über den dünnen Film.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Flüssigkeit einen Elektrolyten und eine aus Wasser, Alkohol, Aceton, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid und Mischungen davon ausgewählte Substanz enthält.B/13Dresdner Bank (München) Kto. 3 939 844 Bayer. Vereinsbank (München) Kto. 508 941 Postscheck (München) Kto. 67O-43-804- 2 - DE25713. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Flüssigkeit Wasser und einen Elektrolyten enthält.4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Flüssigkeit etwa 0,1 bis etwa 15 Gew.-% des Elektrolyten enthält.5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus Kaliumchlorid, Natriumchlorid, Natriumsulfat, Salzen organischer Säuren und die Lösung von Öl vermittelnden, oberflächenaktiven Substanzen und Mischungen davon ausgewählt ist.6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Flüssigkeit eine die Lösung von Öl vermittelnde, oberflächenaktive Substanz enthält.7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der die Lösung von Öl vermittelnden, oberflächenaktiven Substanz um Natriumhexametaphosphat handelt.8. Leitfähige Flüssigkeit für die Verwendung in dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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