ITTO981114A1

ITTO981114A1 - Elettrodo per l'acquisizione di un segnale biologico di naturaelettrica, in particolare un segnale elettrocardiografico ed

Info

Publication number: ITTO981114A1
Application number: IT1998TO001114A
Authority: IT
Inventors: Arrigo Castelli
Original assignee: Arrigo Castelli
Priority date: 1998-12-30
Filing date: 1998-12-30
Publication date: 2000-06-30
Also published as: US6345196B1; ITTO981114A0; IT1305109B1; EP1016372A1

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione è relativa ad un elettrodo per l'acquisizione di un segnale biologico di natura elettrica, in particolare un segnale elettrocardiografico; la presente invenzione è inoltre relativa ad un elettrocardiografo utilizzante l'elettrodo stesso. Come è noto, gli attuali strumenti per l'acquisizione di segnali elettrocardiografici sono provvisti di almeno due elettrodi esterni allo strumento atti ad essere disposti su porzioni del corpo umano (ad esempio su un braccio sinistro e su un braccio destro) per prelevare segnali elettrici di natura biologica presenti sul corpo stesso in seguito all'attività cardiaca.

Gli elettrodi utilizzati hanno forma generalmente piana e sono normalmente fissati al corpo umano mediante cinghie o mediante mezzi adesivi portati dall'elettrodo stesso. Per migliorare il contatto elettrico tra l'elettrodo ed il corpo umano viene normalmente disposto tra di essi un sottile strato di gel conduttivo. Tuttavia lo strato di gel conduttivo non si dispone uniformemente sull'elettrodo e presenta spessore variabile non garantendo una distanza ottimale tra elettrodo ed il corpo umano. In particolare, in alcune zone dell'elettrodo lo spessore dello strato di gel può essere tale da presentare resistenza di contatto non adatta alle caratteristiche dello strumento per l'acquisizione di segnali elettrocardiografici .

Inoltre, questi tipi di fissaggi non permettono una disposizione rigida tra le parti in contatto elettrico consentendo movimenti relativi che possono produrre rumore nel segnale elettrico prelevato. Tale rumore può raggiungere livelli elevati e compromettere i risultati dell'esame elettrocardiografico.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un elettrodo per l'acquisizione di un segnale biologico di natura elettrica, in particolare un segnale elettrocardiografico, il quale superi gli inconvenienti degli elettrodi noti.

Il precedente scopo è raggiunto dalla presente invenzione in quanto essa è relativa a un elettrodo per l'acquisizione di un segnale biologico di natura elettrica, in particolare un segnale elettrocardiografico, come descritto nella rivendicazione 1.

La presente invenzione è inoltre relativa ad un elettrocardiografo come descritto nella rivendicazione 11.

Per una migliore comprensione della presente invenzione viene ora descritta una forma di realizzazione preferita, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

la figura 1 è una vista prospettica di uno strumento per la rilevazione di un segnale biologico di natura elettrica, in particolare un segnale elettrocardiografico, provvisto’di elettrodi realizzati secondo i dettami della presente invenzione;

- la figura 2 illustra una sezione trasversale di un elettrodo realizzato secondo la presente invenzione; e

la figura 3 illustra, in vista frontale, l'elettrodo di figura 2.

In figura 1 è indicato con 1 uno strumento portatile per la rilevazione di un segnale elettrocardiografico, comprendente un involucro esterno 2 di forma sostanzialmente parallelepipeda ed un circuito elettronico di elaborazione 3 di tipo noto (rappresentato schematicamente) alloggiato all'interno dell'involucro 2.

In particolare, l'involucro 2 presenta una parete rettangolare piana frontale 4 sulla quale sono disposti un dispositivo visualizzatore a cristalli liquidi (display) 5 e due elettrodi 7, 8 per l'acquisizione di segnali di ingresso. La parete rettangolare 4 è preferibilmente realizzata in materiale isolante, in particolare in materiale plastico.

Il circuito 3 riceve in ingresso un segnale elettrico di natura biologica prelevata su un paziente (non illustrato), in particolare un segnale di tipo elettrocardiografico proveniente dagli elettrodi 7 ed Ζ 8, ed elabora tale segnale fornendo in uscita una pluralità di informazioni, rappresentabili sul display zο 5, ed indicative all'attività cardiaca del paziente (ad esempio numero di pulsazioni al minuto, forma del tracciato elettrocardiografico, ecc.).

Gli elettrodi 7, 8 comunicano con il circuito 3 tramite rispettivi conduttori elettrici 9, 10 e il circuito elettronico 3 comunica con il dispositivo visualizzatore 5 attraverso una linea elettrica (bus) 11.

Con particolare, riferimento alla figura 2 è illustrato, in sezione trasversale, un elettrodo 7, 8.

In particolare, la parete frontale 4 presenta una prima sede ribassata 13 a perimetro circolare limitata da una parete laterale cilindrica 15 e da una parete anulare di fondo 16 sulla quale si apre una seconda sede ribassata circolare 18 coassiale alla prima sede ribassata 13. La seconda sede ribassata 18 è limitata da una parete laterale cilindrica 20 e da una parete di fondo 22 sulla quale si apre un foro passante cilindrico 24 coassiale ad un asse 26.

Ciascun elettrodo 7, 8 comprende un conduttore metallico piano 30 (ad esempio realizzato in argento clorurato) conformato a disco il quale è disposto nella seconda sede ribassata 18 con un proprio bordo perimetrale 30p fissato (ad esempio incollato) sulla parete di fondo 22. Il conduttore metallico piano 30 presenta pertanto un prima faccia circolare piana 30a rivòlta verso la parete 4 e l'interno dell' involucro 2 ed una seconda parete circolare piana 30b rivolta verso l'esterno dell'involucro 2.

Lo spessore del conduttore 30 (misurato lungo l'asse 26) è inoltre inferiore rispetto all'altezza (misurata lungo l'asse 26) della parete laterale cilindrica 20. Il conduttore 30 comunica elettricamente con un conduttore elettrico 9, 10 alloggiato in parte nel foro 24.

Ciascun elettrodo 7, 8 comprende inoltre un disco isolante piano 32 (figure 2 e 3) il quale è disposto nella prima sede ribassata 13 con un proprio bordo perimetrale 32p fissato sulla parete anulare 16. Il disco isolante piano 32 è realizzato in materiale plastico ìsolante rigido (ad esempio nylon) ed è limitato da una prima faccia 32a rivolta verso l'esterno dell'involucro ed una seconda faccia 32b rivolta verso l'interno dell'involucro 2 e quindi verso la faccia 30b del conduttore metallico piano 30 da cui dista una distanza D.

In questo modo, tra il conduttore metallico 30 ed il disco isolante piano 32 viene formata una intercapedine cilindrica 34 avente altezza D e diametro pari a quello della sede ribassata 18.

Il disco isolante piano 32 presenta:

• una prima pluralità di fori passanti 35 (ad esempio diciotto fori passanti) disposti su una prima circonferenza CI coassiale all'asse 26;

• una seconda pluralità di fori passanti 35 (ad esempio dodici fori passanti) disposti su una seconda circonferenza C2 coassiale ed interna rispetto alla circonferenza Cl;

• una terza pluralità di fori passanti 35 (ad esempio sei fori passanti) disposti su una terza circonferenza C3 coassiale ed interna rispetto alla circonferenza C2; e

• un foro passante centrale 35.

In particolare, ciascun foro passante 35 presenta forma tronco conica con sezione trasversale trapezoidale isoscele che decresce dalla prima faccia 32a alla seconda faccia 32b del disco 32 cioè dall'esterno dell'elettrodo 7,8 verso il conduttore metallico piano 30. I fori 35 presentano inoltre un diametro medio di circa 1,5 mm .

L'intercapedine 34 comunica inoltre con l'esterno dell'elettrodo 7,8 attraverso i fori 35.

Come detto precedentemente, il disco isolante piano 32, preferibilmente realizzato in materiale plastico, realizza una struttura piana di tipo rigido che è sostanzialmente indeformabile in una direzione (indicata con la freccia nella figura 2) trasversale al piano P1 su cui giace il conduttore piano 30.

In uso, su ciascun elettrodo 7,8 viene versato una piccola quantità di un liquido conduttore 40 (figura 1) , in particolare acqua clorurata, la quale penetra all'interno dei fori 35 disponendosi nell'intercapedine 34 la quale viene riempita dal liquido conduttore 40 che si distribuisce in modo uniforme al di sopra del conduttore 30. La particolare sezione dei fori 35 (che decresce dall'esterno verso l'interno dell'elettrodo 7, 8) favorisce l'ingresso del liquido conduttore 40 realizzando inoltre una moderata azione di aspirazione del liquido conduttore 40 verso l'intercapedine 34.

Viene così formato uno strato di liquido conduttore 40 alloggiato nella intercapedine 34 e comunicante con il liquido conduttore alloggiato all'interno dei fori 35. In particolare, all'interno di ciascun foro 35, il liquido conduttore forma una colonna di liquido che si estende per tutta l'altezza del foro 35 presentando un livello superiore sostanzialmente complanare alla faccia 32a.

In questo modo, all'interno di ciascun elettrodo 7,8 si forma uno strato di liquido conduttore SL comprendente il liquido alloggiato all'interno dell'intercapedine 34 e dei fori 35; tale liquido presentando spessore pari a D S, dove D è l'altezza dell'intercapedine 34 e S è lo spessore del disco isolante piano 32. Tale spessore SL è sostanzialmente costante, in quanto il disco 32 è sostanzialmente indeformabile (in particolare, non comprimibile) e le inflessioni del disco 32 verso l'intercapedine 34 sono del tutto trascurabili in relazione ai carichi applicati all'elettrodo 7,8. L'elettrodo 7,8 viene infatti utilizzato disponendo una porzione del corpo umano , in particolare l'estremità di un dito, a contatto con la faccia 32a del disco 32; in questo modo, la porzione del corpo umano comunica elettricamente (contatto ohmico) con il liquido conduttore alloggiato nei fori 35 e quindi con il disco conduttore 30 attraverso lo strato di liquido conduttore avente spessore SL costante. Viene così garantita una distanza ottimale tra il conduttore 30 ed il corpo umano attraverso uno strato di liquido presentante spessore costante e determinato realizzando così una resistenza di contatto adattata alle caratteristiche dello strumento per l'acquisizione di segnali elettrocardiografici.

Inoltre, l'elettrodo 7,8 realizza una disposizione rigida tra le parti in contatto elettrico non consentendo movimenti relativi .tra le parti ed impedendo così la formazione di rumore nel segnale elettrico prelevato dall'elettrodo steso.

Risulta infine chiaro che al dispositivo qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall'ambito di tutela della presente invenzione. Ad esempio, per ottenere il contatto ohmico suddetto può essere utilizzata, anziché acqua clorurata, qualunque altra soluzione liquida che abbia caratteristiche conduttive analoghe

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Elettrodo per rilevare un segnale elettrico di natura biologica, in particolare un segnale elettrocardiografico, caratterizzato dal fatto di comprendere: - un conduttore sostanzialmente piano (30); e una struttura sostanzialmente piana di tipo rigido (32) disposta affacciata al detto conduttore sostanzialmente piano (30) e provvista di una pluralità di fori passanti (35) atti a contenere un fluido conduttivo (40); detto elettrodo (7,8) ricevendo il detto fluido conduttivo (40) che si distribuisce nei detti fori (35) per formare uno strato di fluido conduttivo sovrapposto al detto conduttore piano (30) presentante spessore (SL) sostanzialmente costante anche quando una porzione corporea viene disposta a contatto delle struttura sostanzialmente piana di tipo rigido (32) per realizzare un contatto di tipo ohmico con detto conduttore piano (30). 2. - Elettrodo secondo la rivendicazione 1, in cui la detta struttura sostanzialmente piana di tipo rigido (32) é sostanzialmente indeformabile in una direzione trasversale al piano (PI) su cui giace il detto conduttore piano (30). 3. - Elettrodo secondo la rivendicazione 1, in cui la detta struttura sostanzialmente piana di tipo rigido (32) è disposta spaziata (D) rispetto al detto conduttore piano (30) per formare una intercapedine (34) comunicante con i detti fori (35); la detta intercapedine (34) ricevendo il detto fluido conduttore (40) proveniente dai detti fori (35) per realizzare uno stato di fluido conduttivo distribuito in modo uniforme sul detto conduttore piano (30). 4.- Elettrodo secondo la rivendicazione 1, in cui i fori (35) presentano sezioni trasversali decrescenti dall'esterno dell'elettrodo (7,8) verso il conduttore piano (30). 5.- Elettrodo secondo la rivendicazione 4, in cui in cui i detti fori (35) presentano forma tronco conica. 6.- Elettrodo secondo la rivendicazione 4, in cui in cui i detti fori (35) presentano sezione trasversale trapezoidale isoscele. 7.- Elettrodo secondo la rivendicazione 4, in cui i fori (35) presentano un diametro medio di circa 1,5 mm. 8.- Elettrodo secondo la rivendicazione 1, in cui la detta struttura rigida (32) è conformata a disco. 9.- Elettrodo secondo la rivendicazione 1, in cui il detto conduttore piano (30) è conformato a disco. 10.- Elettrodo secondo la rivendicazione 1, in cui i detti fori (35) sono disposti su circonferenze concentriche (Cl, C2, C3). 11.- Elettrocardiografo comprendente una coppia di elettrodi (7,8) per la rilevazione di un segnale elettrocardiografico, un circuito elaboratore (3) del detto segnale e mezzi visualizzatori (5) dei risultati dell'elaborazione del detto segnale, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti elettrodi comprende: - un conduttore sostanzialmente piano (30); e una struttura sostanzialmente piana di tipo rigido (32) disposta affacciata al detto conduttore sostanzialmente piano (30) e provvista di una pluralità di fori passanti (35) atti a contenere un fluido conduttivo (40); detto elettrodo (7,8) ricevendo il detto fluido conduttivo (40) che si distribuisce nei detti fori (35) per formare uno strato di fluido conduttivo sovrapposto al detto conduttore piano (30) presentante spessore (SL) sostanzialmente costante anche quando. una porzione corporea viene disposta a contatto delle struttura sostanzialmente piana di tipo rigido (32) per realizzare un contatto di tipo ohmico con detto conduttore piano (30). 12.- Elettrodo per rilevare un segnale elettrico di natura biologica, in particolare un segnale elettrocardiograf ico, ed elettrocardiografo sostanzialmente come descritti ed illustrati con riferimento ai disegni allegati.