DE7608817U1

DE7608817U1 - Bandförmige Elektrode zur Anbringung auf der menschlichen Haut

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Publication number: DE7608817U1
Application number: DE7608817U
Authority: DE
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 1975-04-14
Filing date: 1976-03-22
Publication date: 1977-05-26
Also published as: NL7602970A; AU1259376A; ZA761454B; BR7602148A; BE840524A; DE2612130A1; SE7604323L; JPS51124082A; IT1059969B; DD124709A5; DE7626334U1; ES445991A1; DK135976A; CA1067963A; GB1520351A; CH597872A5; US4008721A; FR2307553A1

Description

Bandförmige Elektrode zur Anbringung auf der menschlichen Haut

Die Erfindung betrifft eine bandförmige Elektrode zur Anbringung auf der menschlichen Haut. Sie befaßt sich insbesondere mit Elektroden, die als Sendeelektroden, und nicht nur als Überwachungselektroden, benutzt werden sollen, um elektrische Energie in erheblicher Stärke auf den menschlichen Körper zu übertragen. Die Stromstärken, die bei Überwachungselektroden oder Meßelektroden auftreten, sind so gering, daß für die auf dem Markt befindlichen Überwachungselektroden leitende Gelees und dergleichen in großem Umfang vorgesehen werden. Solche geleeartigen Elektroden sind jedoch mit einer Reihe von Nachteilen behaftet.

FERNSPRECHER! 0B9/i012039 · KABEL: ELECTRICPATFNT MÜNCHEN

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Eine auf der menschlichen Haut anzubringende Elektrode, die verwendet werden soll, um in den menschlichen Körper elektrische Energie einzubringen, soll einer Reihe von Anforderungen genügen. Die Elektrode soll auch von Laien ohne weiteres gehandhabt werden können, so daß für ihre Anbringung und Benutzung keine besondere Geschicklichkeit oder Spezialausbildung benötigt werden. Die Handhabung soll ( ' mit einem Minimum an Sorgfalt möglich sein; Verschmutzungen,

wie sie bei der Benutzung von leitenden Gelees häufig unvermeidbar sind, sollen vermieden werden. Mit der Hautelektrode soll ein guter elektrischer Kontakt erzielt werden, der die Übertragung von Strömen ermöglicht, die im Vergleich zu den bei Überwachungselektroden auftretenden

lang an Ort und Stelle belassen werden können, während der die Elektrode tragende Patient seiner normalen Tätigkeit s~. nachgeht. Um auf der Haut des Patienten halbpermanent angebracht werden zu können, muß die Elektrode so beschaffen sein, daß sie das Wachstum von Bakterien oder anderen Mikroorganismen im Bereich zwischen Elektrode und Haut wirkungsvoll hemmt. Weil die Elektrode dazu bestimmt ist, in die Haut des Patienten eine verhältnismäßig hohe Energie zu übertragen, ist es wichtig, daß die Leitfähigkeit quer zur Elektrode hoch genug ist, um den Strom auf einen verhältnismäßig breiten Hautbereich zu verteilen. Wenn die Eektrode für längere Zeiträume auf der Haut verbleiben soll, müssen die für die

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gesamte Elektrode verwendeten Werkstoffe so gewählt sein, daß sie gegenüber der Haut der Mehrzahl der Patienten nichtallergen sind, Ein weiteres wichtiges Erfordernis einer praktisch brauchbaren Elektrode besteht darin, daß die Kosten «· der Elektrode gering sind.

Mit der Erfindung wird die Aufgabe, eine Elektrode der vor-'.) stehend skizzierten Art zu schaffen, dadurch gelöst, daß die

Elektrode einen an sich bekannten porösen Träger und einen auf der einen Seite des Trägers angeordneten in einem - flüchtigen organischen Lösungsmittel mindestens teilweise löslichen, leitenden Überzug mit einer den Überzug wasserdampfdurchlässig machenden Dicke aufweist.

Vorzugsweise besteht dabei der leitende Überzug aus einem Gemisch aus hautverträglichen Metallteilchen und einer wasser- -->. . unlöslichen, wenig klebrigen Klebstoffmasse, wobei die Metallteilchen in ausreichender Menge vorhanden sind, um für eine leitende Verbindung zwischen den Metallteilchen zu sorgen. Als Klebstoffmasse ist zweckmäßig ein an sich bekanntes nichttoxisches, nichtreizendes und nichtallergenes Polymer vorgesehen.

Die Elektrode nach der Erfindung erfüllt alle obenerwähnten Kriterien. Sie ist einfach aufgebaut und kann ohne Schwierigkeiten am menschlichen Körper angewendet werden. Die Elektro-

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de läßt sich auf der Haut des Patienten mühelos befestigen. Sie kann mit der Haut des Patienten für lange Zeiträume inKontakt bleiben, ohne daß in den meisten Fällen irgendwelche allergene oder andere unerwünschte Reaktionen auftreten. Die Elektrode kann auf der Haut des Patienten für lange Zeiträume belassen werden, ohne daß sie sich ablöst; selbst wenn es zu einem leichten Ablösen kommen sollte, läßt sich die Elektrode wieder mühelos an der Haut anbringen, ohne daß sie zuvor vollständig entfernt zu werden braucht. Mit ♦ der Elektrode kann ohne weiteres ein externer Leitungskontakt hergestellt werden.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine bandförmige Elektrode nach der Erfindung und

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt einer auf der Haut befestigten Elektrode gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist in vergrößerter Darstellung ein Querschnitt einer Bandelektrode veranschaulicht. Die Bandelektrode besteht aus einem Trägermaterial 1o, auf das die die Elektrode bildenden aktiven Stoffe aufgebracht sind. Bei dem Träger-

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material 1o handelt es sich vorzugsweise um ein dünnes, flexibles, poröses tuchförmiges Material, durch das Wasser sowohl in gasförmigem als auch in flüssigem Zustand hindurchtreten kann. Die Wasserdurchlässigkeit des Materials ist von Bedeutung, damit von der Haut gebildete Feuchtigkeit austreten kann und auf diese Weise ein Abheben der Bandelektrode von der Haut bei lang andauernder Benutzung ver- Jj ι mieden wird. Das Trägermaterial 1o darf nicht wasserlöslich

sein. Es wurde gefunden, daß ein nichtgewebtes Kunstseide-Fasermaterial für diesen Zweck besonders geeignet ist.

Auf der einen Seite des Trägermaterials 1o befindet sich eine Schicht 11 aus Klebstoff. Für diesen Zweck eignen sich unterschiedliche Klebstoffe. Als besonders günstig erwies j · sich ein Acrylcopolymer-Klebstoff, wie er bei Heftpflastern oder dergleichen bnutzt wird. Die Schicht 11 sollte möglichst dünn sein, jedoch die eine Oberfläche des Trägermaterials 1o vollständig abdecken. Diese Klebstoffschicht hat die Aufgabe, ein Substrat für die Aufbringung des aktiven Elektroden- ψ materials zu bilden. Es zeigte sich, daß Acrylcopolymere in C? dünnen Schichten relativ feuchtigkeitsdurchlässig sind und ^

Perspirationsstoffe austreten lassen, die bei normaler Anwen- b dung von der Haut erzeugt werden. Unter dünn ist dabei zu

verstehen, daß die Schicht 11 gerade dick genug sein soll, um eine Abdichtungsfunktion für die Ofc>er"fXäche des 'Trägermd-'

terials 1o zu übernehmen. Die über die Oberfläche des Trägermaterials 1o vorstehende Stärke der Klebstoffschicht kann beispielsweise nur 25 yum betragen.

Die Schicht 11 kann auch ganz weggelassen werden, und die Schicht 12 kann unmittelbar auf das Trägermaterial '!,ο aufgebracht werden. Dies ist jedoch weniger günstig, da -mehr { kostspieliges silberhaltiges Material der noch zu erläuternden Schicht 12 erforderlich ist, als dies bei Vorhandensein der Schicht 11 der Fall ist.

Auf die Oberfläche der Schicht 11 ist die Schicht 12 aufgebracht, die den elektrisch aktiven Teil der Elektrode bildet. Die Schicht 12 besteht aus einem Gemisch aus Klebstoff und einer Menge an Silbermetall, das die Klebstoffschicht 12 leitfähig macht. Die Menge des Silbermetalls, das in dem Klebstoff der Schicht 12 vorhanden sein muß, kann innerhalb verhältnismäßig weiter Grenzen variiert werden. Aus Wirt·^ schaftlichkeitsgründen ist es erwünscht, die vorgesehene Silbermenge so gering wie möglich zu halten. Dies kann erreicht werden, indem die Silbermetallteilchen sehr klein gemacht und in den Klebstoff eingemischt werden. Für diesen Zweck eignet sich insbesondere ein Acrylcopolymer der gleichen Art, wie es für die Schicht 11 erläutert wurde, beispielsweise ein Vinylacrylcopolymer in einem organischen Lösungsmittel.

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Das Copolymer wird mit einer Menge an fein unterteiltem Silbermetall gemischt. Silbermetall wird wegen seiner ,bakteriellen Aktivität vorzugsweise vorgesehen, obwohl auch andere hautverträgliche Metallpulver, wie Gold oder Platin, benutzt Werden können. Besonders geeignet i_,t ein flockenfb'rmiges Silber, das sein metallisches Aussehen beibehält. Ein solches metallisches Aussehen ist für den Benutzer günstig, um feststellen zu können, daß es sich um einen metallischen Werkstoff handelt. Entsprechend einer geeigneten Mischung werden ungefähr 1OOG g Silber mit 3OO g Copolymer gemischt, um auf diese Weise das als Schicht 12 aufgebrachte Material zu erhalten. Bei der Bildung der Schicht 12 können auch höhere Anteile an Silber gegenüber dem Copolymer vorgesehen werden.Die höhere Silbermenge ist günstig, um den spezifischen Durchgangswiderstand des fertigen Überzugs 12 zu verkleinern, führt jedoch zu entsprechend höheren Kosten je Flächeneinheit der Elektrode. Es kann auch mit etwas geringeren Silbermengen gearbeitet werden, wobei jedoch der spezifische Durchgangswiderstand entsprechend ansteigt. Bei den genannten Mengenverhältnissen liegt der spezifische Durchgangswiderstand unter 1Λ. cm. Wird mit der vorstehend erläuterten Silbermenge gearbeitet, liegt das die Schicht 12 bildende zusammengesetzte Material in einem im wesentlichen nichtklebrigen Zustand vor. Dies ist zweckmäßig, um das Material leicht rol-Fen und speichern zu können. Berm Aufbringen der'Scnicht'12 ' auf die Schicht 11 ist es erwünscht, das Gemisch aus Silber

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und Acrylcopolymer zu verflüssigen, indem eine entsprechende Menge eines geeigneten Lösungsmittels, beispielsweise Toluol oder Aceton, zugegeben wird. Im Anschluß an den Beschichtungsvorgang verdampft das Lösungsmittel unter Zurücklasssung des fertigen Materials. Die Schicht 12 sollte möglichst dünn sein, während für eine ununterbrochene elektrische Leitfähigkeit über die Bandoberfläche hinweg gesorgt wird. Dadurch werden nicht nur die Kosten vermindert; mit abnehmender Dicke wird vielmehr, was noch wichtiger ist, clie Schicht 12 besser feuchtigkeitsdurchlässig. Für eine Langzeitanbringung auf der Haut stellt dies einen kritischen Faktor dar. Die Schicht 12 hat zweckmäßigerweise eine Stärke von weniger als 13OLim; vorzugsweise wird eine Schichtstärke von 50 bis 80 ium vorgesehen.

Das fertige Band kann in den Längen gefertigt v/erden, die für die Verteilung an die Verbraucher zweckmäßig sind. 3ei der Fertigung des Bandes kann zweckmäßigerweise eine· Abdeckung aus einem mit Silikon oder Polyäthylen beschichteten Papier zu Schutzzwecken auf die beschichtete Oberfläche aufgebracht werden. Dieses Papier wird abgezogen, sobald ein Teil des Bandes als Elektrode eingesotit werden soll. Statt dessen kann die Außenseite des Trägermaterials 10 auch so behandelt werden, daß sie nicht an der Schicht 12 anhaftet, wenn das fertige Band aufgerollt wird. In diesem Falle muß die Behänd-

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lung so gewählt sein, daß durch sie die Feuchtigkeitsdurch-

!Lässigkeit nicht verlorengeht.

In der Praxis kann die beschriebene Bandelektrode wie folgt angewendet werden. Der Hautbereich, auf den die Elektrode aufgebracht werden soll, wird bestimmt und in üblicher Weise gereinigt, wobei überschüssige Körperöle von der Hautoberflä-C" ehe abgewaschen werden. Ein Band geeigneter Große wird von

einer Spule abgeschnitten. Ein Elektrodenanschluß wird in | nicht näher dargestellter Wei&e mit dem Band vereinigt, das auf die Haut des Patienten aufgebracht werden -soll. Die Haut 'Ji des Patienten wird dann mit einer Schicht aus einem haut

verträglichen Lösungsmittel für den Klebstoff der Schicht 12, beispielsweise Aceton oder einem Alkohol niedrigen Molekulargewichts, überzogen; die Schicht 12 des Bandes wird auf diese Flüssigkeitsschicht aufgelegt. Das Lösungsmittel hat die Aufgabe, die Schicht 12 anzulösen, so daß sie stark klebrig wird und die Haut gut benetzt. In diesem Zustand dringt das Elektrodenmaterial 12 leicht in die Vertiefungen der Haut ein, wie dies aus Fig. 2 zu erkennen ist. Es wird ^,

für einen innigen physikalischen Kontakt gesorgt, wie er

I durch Kontaktklebstoffe bekannter Art allein nicht herstell- |

bar ist.

Vorzugsweise wird die Elektrode mit gegen die Haut gerichteter Schicht 1-2 auf die Haut des Patienten aufgedrückt. Dabei

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erfolgt, wenn überhaupt, nur eine geringe Adhäsion. Dann wird das Lösungsmittel, beispielsweise Aceton oder ein Alkohol mit niedrigem Molekulargewicht, auf die Rückseite 1O des Bandes aufgebracht. Das Lösungsmittel durchdringt die Schichten 10 und 11 und löst die Schicht 12 an, was für den innigen Hautkontakt sorgt, wie er in Fig. 2 angedeutet ist. Das Lösungsmittel hat einen niedrigen Siedepunkt und dampft von der Bandelektrode rasch ab, wodurch eine halbpermanente Verbindung zwischen Elektrode und Haut hergestellt wird. Sollte das aufgebrachte Band unerwünschte Zeichen einer Ablösung erkennen lassen, braucht nur ein Tropfen Lösungsmittel aufgetragen zu werden, der durch die Trägerschicht 10 hindurch für ein erneutes Anhaften des Bandes auf der Haut sorgt.

Eine derart ausgebildete und auf die Haut aufgebrachte Elektrode hat alle eingangs geschilderten Vorteile. Das wasserunlösliche Material von sehr geringer Stärke läßt Wasserdampf ( durch, so daß bei langzeitiger Anwendung nicht die Neigung

zum Ablösen oder Abblättern besteht. Da der Klebstoff wasserunlöslich ist, kann der Patient baden und die Außenflächen der Elektrode auch im übrigen den normalen täglichen Umwelteinflüssen aussetzen.

Wenn die Elektrode nicht mehr länger erforderlich ist, läßt sie sich leicht abnehmen. Der Benutzer braucht sie nur zu greifen und von der Haut abzuziehen. Falls erwünscht, können

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etv.aige Klebstoff- und Silberreste, die auf der unebenen Hautoberfläche zurückgeblieben sind, mittels des gleichen Lösungsmittels gelöst und abgewaschen werden, das auch benutzt wird, um den Kleber beim Aufbringen der Elektrode weich zu machen und anzulesen.

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Claims

ι ί - ί 14'« J II) 11» 4 7608817 26.05.77 - 12 Ansprüche

1. Bandförmige Elektrode zur Anbringung auf der menschlichen

Haut, gekennzeichnet durch einer an sich bekannten il

porösen Träger (10) und einen auf der einen Seite des Trägers » angeordneten, in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel mindestens teilweise löslichen, leitenden Überzug (I2)mit einer den Überzug wasserdampfdurchlässig machenden Dicke.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Überzug (12) aus einem Gemisch aus hautverträglichen Metallteilchen und einer wasserunlöslichen, wenig klebrigen Polymer-Klebstoffmasse besteht und die Metallteilchen in einer für eine leitende Verbindung zwischen den Metallteilchen sorgenden Menge vorhanden sind.

3. Elektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteilchen aus Silber bestehen.

4. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Überzug (12) einen spezifischen;; Durchgqngswiderstand von weniger als 1 Cl. cm hat.

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5. Elektrode nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoffmasse ein Acrylcopolymer vorgesehen ist und der leitende Überzug (12) eine Dicke von weniger als 130 /um hat.

6. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Trä^ar (10) und dem leitenden Überzug (12) eine nichtleitende, feuchtigkeitsdurchlässige Klebstoffschicht (11) vorgesehen ist.

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