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Elektrode für medizinische Zwecke Die Erfindung bezieht sich auf eine
Elektrode für medizinische Zwecke, welche bei Verwendung an der Haut haftet und
ein einen zur Haut hin geöffneten Hohlraum begrenzendes Napfteil, ein am Boden des
Hohlraumes vorgesehenes elektrisch leitendes Teil sowie einen mit dem leitenden
Teil in elektrischem Kontakt stehenden Elektrolyten in dem Hohlraum und einen entfernbaren
Schutzüberzug zum Halten des Elektrolyten in dem Hohlraum umfaßt, und insbesondere
auf eine Elektrode, die zur Feststellung von von der Haut eines Lebewesens kommenden
Signalen dient.
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Besonders bezieht sich die Erfindung auf eine Elektrode zur einmaligen
Verwendung, welche im Notfall oder in anderen Fällen sofort verwendet werden kann.
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In der Patentanmeldung P 21 o6 174,5 vom lO.Februar 1971 ist eine
Elektrode für medizinische Zwecke zur einmaligen Verwendung beschrieben, welche
ein Napfteil mit kleinem Querschnitt aufweist, welches von einem Stromleiter in
Form eines Druckknopfes auf einer elastischen Schaumstoffplatte gehalten wird. Bei
Verwendung wird die Platte auf die Haut mittels eines um das Napfteil umlaufenden
Klebstreifens aufgebracht. Da die Platte elastisch ist, wird das Napfteil fest gegen
die Haut so gehalten, daß es einen im Napfteil befindlicljen Elektrolyten einschließt.Der
Druckknopf wird im Abstand von der Haut angeordnet, um Geräusche zu verringern.
Bei einem Ausführungsbeispiel der in der obigen Patentanmeldung beschriebenen Elektrode
ist im Napfteil ein Elektrodengel oder eine Elektrodenpaste vorgesehen, welches
durch eine Schutzhülle verschlossen ist. Diese Hülle wird vor der Verwendung entfernt.
Bei einer derartigen Anordnung ergaben sich Schwierigkeiten, wie eine ausreichend
große Menge der Elektrodenpaste oder des Elektrodengels im Napfteil dichtend einzuschließen
ist.
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Es wurden bereits andere Elektroden vorgeschlagen oder verwendet,
bei denen die Haut und das leitende Teil durch einen Zwischenraun voneinander getrennt
sind, welcher mit einem mit einem Elektrolyten durchsetzten oder durchtränkten aufgeschäumten
Material gefüllt ist. Unmittelbar vor der Verwendung wird ein Elektrolyt in Form
einer galvanischen Paste in ein Stück aufgeschäumten Materials eingebettet und dieses
dann mit dem elektrisch leitenden Abschnitt der Elektrode in Kontakt gebracht. Eine
derartige Vorrichtung ist in der US-PS 3 170 459 beschrieben.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Elektrode zu schaffen,
die die Vorteile der in der oben genannten Patentanmeldung beschriebenen Elektrode
aufweist, welche einfach durch Abziehen einer Schutzschicht gebrauchsfertig gemacht
wird, wobei eine derartige Elektrode ebenso
leicht zu handhaben
ist wie die bekannten Arten von Heft pflasterstreifen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Elektrode der eingangs
beschriebenen Art dadurch gelöst, daß der Elektrolyt in einer Polsterung aus aufgeschäumtem
Material enthalten ist, welche im wesentlichen den Hohlraum ausfüllt, wobei die
Dicke der Polsterung größer ist als die Tiefe des Hohlraumes. Dabei wird eine Elektrode
für medizinische Zwecke vorgesehen, welche eine Schaumstoffpolsterung aufweist,
welche mit einem Elektrodengel getränkt oder durchsetzt und im Napfteil angeordnet
ist. Bei Verwendung füllt die Polsterung den zwischen der Haut und der Grundplatte
des Napfteiles gebildeten Zwischenraum im wesentlichen aus. Diese Anordnung ist
als eine Einheit ausgebildet, wobei für das Napfteil und die getränkte Polsterung
ein Schutzüberzug vorgesehen ist.
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Ein einfacher Schutzüberzug für das Napfteil und die Polsterung ist
nicht ausreichend, da die getränkte Polsterung wegen seiner Feuchtigkeit sowohl
am Napfteil als auch am Schutzüberzug anhaften würde. Angesichts der Tatsache, daß
das Napfteil einen sehr kleinen Querschnitt aufweist (geringe Höhe im Vergleich
zu seinem Durchmesser), ist die Beruhrungsfläche zwischen der Polsterung und dem
Napfteil nicht viel größer als die Fläche der offenliegenden Fläche der Polsterung.
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Wird an Schutzüberzug verwendet, welcher mit der Polsterung im wesentlichen
über deren gesamte offenliegende Fläche in Berührung steht, so würde aus diesem
Grund die Polsterung häufig mit dem Schutzüberzug zusammen abgezogen werden. Natürlich
wäre das nicht besonders wünschenswert, besonders nicht in Notfällen.
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Erfindungsgemäß ist der einzige Abschnitt des Schutzüberzuges, welcher
mit der Polsterung in Berührung steht, eine Vertiefung welche im allgemeinen über
der Mitte der Polsterung im Abstand von der Grundplatte des Napfteiles entsprechend
so angeordnet ist, daß die Polsterung gegen die Grundplatte gehalten wird. Die Vertiefung
ist so geformt, daß die Berührungsfläche zwischen diesem und der getränkten Polsterung
beträchtlich kleiner ist als die Berührungsfläche zwischen der Polsteurung und dem
Napfteil. Dem-entsprechend ist das Haftvernlögen zwischen der mit dem Gel getränkten
Polsterung und dem Napfteil von Natur aus größer als die Haftkraft zwischen der
Polsterung und dem Schutzüberzug. Deshalb kann der Schutzüberzug cinfacdadurch entfernt
werden, daß er von der Elektrode abgezogen wird, ohne daß die Polsterung unabsichtlich
mit entfernt wird.
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Im folgenden wird nun die Erfindung anhand besonderer Ausführungsbeispiele
näher beschrieben und erläutert, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen
wird. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Unterseite einer erfindungsgemäß
mit einem Schutzüberzug versehenen Elektrode; Fig. 2 einen Querschnitt durch die
Elektrode und den Schutzüberzug entlang der Linie 2 - 2 aus Fig.1; Fig. 3 eine teilweise
auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Unterseite der Elektrode, wobei
der Schutzüberzug entfernt ist; Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Art
und Weise, in der der Schutzüberzug von der Elektrode entfernt wird und Fig. 5 eine
perspektivische Darstellung der auf der Hand eines Patienten befestigten Elektrode.
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In der Zeichnung ist eine Elektrode 10 dargestellt, welche aus einer
runden elastischen Polsterung oder Scheibe 12 besteht, welche über einem in der
Mitte angeordneten, umgestülpten Napfteil 14 vorgesehen und zwischen diesem und
einer Klemmplatte 16 auf der Scheibe 12, welche dieselbe Form wie das umgestülpte
Napfteil 14 aufweist und mit diesem ausgerichtet ist, gehalten wird. Das umgestülpte
Napfteil 14 weist die Form einer Hohlraumdichtung mit einer runden flachen Grundplatte
mit einem halbkreisförmigen oder U-förmigen Ringflansch auf. Der Durchmesser des
Napfteiles 14 ist wesentlich größer als seine Höhe. Diese Teile werden durch einen
Metalleiter zusammengehalten, welcher aus einem Druckteil eines Druckknopfes gebildet
wird, und einen unteren kreisförmigen Plattenabschnitt 20 umfaßt, aus dessen Mitte
sich ein hohles Kontaktstück 22 nach oben erstreckt sowie einen oberen Plattenabschnitt
24, welcher zur Aufnahme des Kontaktstückes 22 einen nach oben ragenden hohlen Flansch
26 aufweist.
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Die Teile werden dadurch zusammengefügt und zusammengehalten, daß
das Napfteil 14 und die Klemmplatte 16 auf den gegenüberliegenden Seiten der Platte
12 in der Mitte angeordnet und ausgerichtet werden. Dann wird durch die zueinander
ausgerichteten Oeffnungen in der Mitte der Platte 12 und der Teile 14 und 16 das
hohle Kontaktstück 22 in den hohlen Flansch 26 eingesetzt. Durch Zusammendrücken
der Druckknopfteile wird das obere Ende des Kontaktstückes 22 nach innen umgeschlagen,
während die Seitenwandungen nach außen gedrängt werden, wodurch die Teile des Druckknopfes
fest miteinander verkeilt sind.
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Die untere Fläche der Platte 12 ist mit einer im Handel erhältlichen
Acrylklebschicht 28, die für medizinische Verwendung geeignet ist, versehen. Bis
zur Verwendung der Elektrode 10 ist die Klebschicht 28 durch eine Schutzfolie 30
aus Papier geschützt, welche einen mit der Klebschicht 28 in Verbindung stehenden
Abreißstreifen aufweist.
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Vorzugsweise ist die Platte 12 aus aufgeschäumtem Kunststoff, beispielsweise
Polyvinylchlorid, geformt, wodurch die richtige Luftzufuhr für die Haut oder die
entsprechende Belüftung derselben sichergestellt ist. Eine derartige Platte ist
biegsam, schmiegt sich leicht der Form der Haut an und ermöglicht eine ungehinderte
Bewegung der Haut, auf welcher sie angebracht ist. Das Napfteil 14 kann aus einem
thermoplastischen plattenförmigen Material vakuumverformt sein, welches leicht biegsam,
jedoch genügend starr ist, um eine Abknickung desselben zu verhindern. Zur Bildung
des Napfteiles können verschiedene Kunststoffmaterialien verwendet werden, beispielsweise
Vinyl, lineares Polyäthylen und Celluloseacetobutyrat.
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Die bisher beschriebenen Teile können identisch mit den Teilen der
in der oben genannten Patentanmeldung beschriebenen Elektrode sein. Aus dieser geht
hervor, daß die Elektrode zahlreiche Vorteile aufweist, die in erster Linie auf
den kleinen Querschnitt und auf die Tatsache zurückzuführen sind, daß die elastische
Platte 12 bei Anwendung auf der Haut einen federnd angelegten Druck zwischen der
Haut und dem Rand des Napfteiles 14 aufrechterhält. Auch wenn die Elektrode 10 einen
kleinen Querschnitt aufweist, weshalb sie über längere Zeiträume hinweg verwendet
werden kann ohne die Bewegungsfreiheit des Patienten zu behindern, bleibt en unveränderlicher
Zwischenraum zwischen der Haut des Patienten und dem elektrischen leitenden Plattenabschnitt
20 erhalten. Für Personen, bei denen die Elektrode 10 angewendet wird, bedeutet
dies kein ungewöhnlich unangenehmes Gefühl, da der Flansch des Napfteiles U-förmig
ausgebildet ist. Jedoch wirkt der Flansch des Napfteiles mit der ihn umgebenden
und mit einer Klebschicht versehenen Platte 12 so zusammen, daß auf der Haut eine
kreisförmige Vertiefung entsteht, während sich die Haut leicht in die Höhlung des
Napfteiles hineinwölbt.
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Falsche Signale aufgrund enger relativen Bewegung der Teile werden
auf einem Minimum gehalten, da immer zwischen der
Fläche der mit
dem Elektrolyten in Verbindung stehenden Haut und dem leitenden Plattenabschnitt
20 des Druckknopfes 18 ein im wesentlichen gleichmäßiger Abstand erhalten bleibt.
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Erfindungsgemäß wird zunächst der Elektrolyt mit der Elektrode 10
dadurch zusammengefügt, daß eine schelbenförmige Polsterung 52 aus nicht leitfähigem,
offenzelligem Material mit einem Elektrodengel getränkt wird, Yorzugsweise weist
die Polsterung 32 einen Durchmesser auf, welcher im wesentlichen gleich dem Durchmesser
der Grundplatte des Napfteiles 14 ist, und eine Dicke, die größer als die Tiefe
des Napfteils 14 ist. Die Polsterung wird ausreichend mit dem Elektrodengel durchsetzt,
so daß beim Aufpressen der Elektrode 10 auf die Haut das Gel das gesamte Volumen
des Hohlraumes zwischen der Haut und dem leitfähigen Plattenabschnitt 20 ausfüllt,
worauf zwischen der Haut und dem leitfähigen Plattenabschnitt 20 durch das Gel ein
guter elektrischer Kontakt gesichert ist.
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Die Polsterung 32 kann aus offenzelligem, aufgeschäumten Polyurethanmaterial
hergestellt sein, jedoch sind andere Schaumstoffe ebenfalls hierfür geeignet. Das
Elektrodengel kann einen vollkommen herkömmlichen Aufbau haben, der, wie jedem Fachmann
bekannt sein wird, so eingestellt ist, daß mit der Haut ein guter elektrischer Kontakt
zustande kommt, und welcher auch mit der Platte 20 einen guten elektrischen Kontakt
aufweist, vorausgesetzt die Platte 20 weist Silber oder ein anderes geeignetes Metall
auf, oder besteht aus demselben. Die Polsterung 32 kann mit dem Gel durch Eintauchen
in eine genügend große Menge desselben getränkt werden, worauf sie unter Druck ausgedrückt
wird und der Druck allmählich verringert wird, bevor die Polsterung aus dem Gel
entfernt wird; dies geschieht in ähnlicher Weise wie man einen Schwamm mit Wasser
durchtränkt.
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Da die Polsterung 32 mit dem Gel durchtränkt ist, neigt sie dazu,
an dem leitfähigen Plattenabschnitt 20 und der Grundplatte des Napfteiles 14 anzukleben.
Diese Haftkraft genügt, um die getränkte Polsterung 32 einfach auf dem leitfähigen
Plattenabschnitt 20 und am Napfteil 14 ohne weitere Klebmittel richtig anzuordnen.
Ist dies geschehen, so ist die Elektrode 10 gebrauchsfertig.
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In Fig. 5 ist gezeigt, wie die Elektrode 10 an einer Hand II befestigt
ist, wobei ein Aufnahmeteil 34 des Druckknopfes in gestrichelten Linien eingezeichnet
und mit dem Druckteil 18 in Eingriff gebracht ist. Da die Polsterung 32 vorzugsweise
dicker als die Tiefe des Napfteiles 14 ist, wird sie beim Aufbringen der Elektrode
auf die Hand zusammengedrückt. Dementsprechend ist die Polsterung 32 fest gegen
jede Bewegung im Napfteil 14 gesichert, während falsche Signale, die aus einer Bewegung
der Polsterung 32 resultieren, vermieden werden. Zudem hat ein Zusammendrücken der
Polsterung 32 den wünschenswerten Nebeneffekt, daß dazu beigetragen wird, daß das
Elekbrodengeldie gesamte Fläche der vom Flansch des Napfteiles umschlossenen-LIaut
gründlich abdeckt, während sichergestellt ist, daß durch das Gel von der Haut zu
dem leitfähigen Plattenabschnitt 20 ein geschlossener Stromweg vorhanden ist.
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Dieser Stromweg wird durch die miteinander verbundenen Druckknopfteile
18 und 34 vervollständigt, von wo aus er zu einer Stromleitung 36 verläuft, welche
gestrichelt eingezeichnet ist.
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Die von der Haut kommenden elektrischen Signale werden durch die Leitung
36 zu einem Verstärker und einer Ableseeinrichtung geführt, die jedoch nicht abgebildet
sind.
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Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Schutzüberzug 38 für das Napftell
14 und die mit Gel durchtränkte Polsterung 32 vorgesehen, so daß die Elektrode 10
gebrauchsfertig aufbewahrt werden kann. Aus Fig. 1 und 2 geht hervor, daß der Schutzüberzug
38 einen im wesentlichen flachen Streifen aus nicht-leitfähiger Kunststoffolie aufweist,
welche mit flachen Enden 40,
die in derselben Ebene liegen, und
einem erhöhten# zylinderförmigen Mittelabschnitt 42 versehen sind, dessen Innendurchmesser
im wesentlichen dem Außendurchmesser des Napfteiles 14 entspricht. Die Höhe des
zylinderförmigen Mittelabschnittes 42 ist größer als die Gesamthöhe des Napfteiiesl4
und der Polsterung 32, wodurch die innere Grundfläche 44 des Mittelabschnittes 42
im Abstand zu der Polsterung 32 angeordnet ist. Die Grundplatte des Mittelabschnittes
42 weist Jedoch in der Mitte einfach innen gerichtete konische Vertiefung 46 auf,
deren unterstes Ende von der Ebene der flachen Enden 40 um einen beträchtlich kleineren
Betrag als die Dicke der Polsterung 32 entfernt ist.
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Aus den oben genannten Gründen ist die Vertiefung 46 so gestaltet,
daß nach dem Zusammenfügen der Teile die Berührungsfläche zwischen der Vertiefung
46 und der Polsterung 32 beträchtlich kleiner ist als die Gesamtberührungsfläche
zwischen der Polsterung 32 und dem leitfähigen Plattenabschnitt 20 und der Grundplatte
des Napfteiles 14.
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Der Schutzüberzug 38 wird auf der Rückseite der Folie 30 angebracht,
wobei der zylinderförmige Mittelabschnitt 42 über das Napfteil 14 gestreift und
an der Folie 30 mittels der Klebstellen 48 befestigt ist. Der Schutzüberzug dient
nicht nur dazu, eine Verschmutzung der Polsterung 32 zu verhindern, sondern auch,
um die Polsterung 32 fest im Napfteil 14 und gegen den leitfähigen Plattenabschnitt
20 zu halten, da die konische Vertiefung mit der Polsterung 32 in Eingriff steht.
Wird die Elektrode verwendet, so wird die Schutzfolie einfach von der Platte 12
abgezogen, wobei auch der Schutzüberzug 38 mit entfernt wird, wie in Fig. 4 gezeigt
ist, aus welcher auch ersichtlich istp daß die Schaumstoffpolsterung 32 wegen ihrer
Elastizit#t wieder ihre ursprüngliche Scheibenform angenommen hat.
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Wie aus Fig. 4 weiterhin ersichtlich ist, bleibt die Polsterung 32
im Napftel 14 eingepaßt und wird nicht - und das ist wichtig - mit dem Schutzüberzug
38 zusammen entrernt, da, wie bereits erwähnt, die Berührungsfläche und damit die
Haftfähigkeit zwischen der Vertiefung 46 und der getränkten Polsterung 32 kleiner
ist als die zwischen der Polsterung 32J dem leitfähigen Plattenabsehnitt 20 und
dem Napfteil 14.
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Der SchutzUberzug 38 ist vorzugsweise genügend biegsam, so daß er
sich von selbst an die Fole 30 anpaßt, wenn diese von der Platte 12 abgezogen wIrd0
Jedoch sollte er genügend in sich gefertigt sein, so daß sein Mittelabschnitt 42
nicht umknickt, wenn die Elektrode gelagert wird, wodurch die BerUtirungsRläche
zwischen diesem und der Polsterung 32 unerwünscht groß wird. Es ist offensichtlich,
daß eine Vielzahl von verschiedenen Kunststoffmaterialien zu diesem Zweck verwendet
werden können, Polyvinylbutyrat, welches in die abgebildete Form vakuumverformt
wurde, hat sich als zufriedenstellend erwiesen.
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Nach Zusammenfügung der Elektrode und des Schutzüberzuges können
diese fur unbegrenzte Zeit bis zur Verwendung gelagert werden. Um Jedoch eine unerwünschte
Feuchtigkeitsansammlung in der zwischen dem Napfteil 14 und dem Mittelabschnitt
42 des Schutzüberzuges 38 gebildeten Kammer zu verhindern, um auch ein Austrocknen
des Elektrodengels zu vermeiden, werden die zusammengefügte Elektrode und die Schutz
folien 30, 38 vorzugsweise in einer geeigneten luft- und wasserdichten Verpackung
aufbewahrt.
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Die Elektrode 10 hat keine kritischen Abmessungen, Jedoch wurde ein
gemäß der Erfindung gebautes Modell mit Erfolg getestet, bei welchem das Napfteil
14 und die Klemmplatte 16 eine Tiefe in der Größenordnung von 0,23876 cm (0,094
inch) autWeisn und auf einer elastischen Platte 12 mit einer Dicke
von
0,3175 cm (0,125 inch) befestigt sind. Die Gesamthöhe der zusammengebauten Elektrode
liegt in der Größenordnung von nur 0,762 cm (0>3 inch). Der Durchmesser des Napfteiles>
und dementsprechend des Klemmteiles, betrug etwa 2,2225 cm (0,875 inch), während
der Durchmesser der Grundplatte des Napfteiles etwa 1,27 cm (0,5 inch) und der DurchmesseWdes
Plattenabsehnittes 20 des Druckknopfes 1,016 cm (0,4 inch) betrug. Der Durchmesser
der Kunststoffplatte liegt vorzugsweise in der Größenordnung des Zwei- bis Dreifachen
des Durchmessers des Napfteiles 14, um damit eine breite Fläche für die Berührung
mit der Haut mit dem Klebstreifen 28 zu schaffen, wodurch die Elektrode 10 fest
an der Haut befestigt wird.
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Der Durchmesser der Polsterung 32 ist vorzugsweise genauso groß wie
der Durchmesser der Grundplatte des Napfteiles, d.h. 1,27 cm (0,5 inch) bei dem
oben beschriebenen Modell. Die Dicke hat keine kritische Abmessung und hängt zum
Teil von der Art des dafür verwendeten Materials und besonders davon ab, ob es sich
dabei um ein relativ offenzelliges oder relativ geschlossenzelliges Material handelt.
Auf jeden Fall sollte die PolsZcer g 32 so dick sein wie die Tiefe des Napfteiles,
so daß die sich in das Napfteil einwölbende Haut auf jeden Fall die Polsterung 32
zusammen drückt, um damit verfälschte Ergebnisse aufgrund einer Bewegung zu verhindern.
Zur Zeit wird angenommen, daß die Polsterung 32 eineinhalbmal so dick wie die Tiefe
des Napfteiles 14 sein sollte, so daß durch das Zusammendrücken ein Überdruck auf
die Polsterung 32 gegen die Haut und gegen das Napfteil gebildet wird, welcher die
Polsterung 32 in ihrer festgelegten Stellung hält. Jedoch sollte die Polsterung
32 nicht so dick sein, daß der Druck gegen das Klebmittel 28 so wirkt, daß der Rand
des Napfteiles 14 von der Haut abgehoben wird. Im allgemeinen kann die Polsterung
32 eine Dicke in der Größenordnung von 0,25 bis 0,3556 cm (.1 bis .14 inch) bei
dem beschriebenen Modell aufweisen. Die Berührungsfläche zwischen der Polsterung
32 und
der konischen Vertiefung 46 ist bedeutend kleiner als der
Durchmesser der Polsterung 32 und liegt vorzugsweise in der Größenordnung von einhalbmal
dem Durchmesser der Polsterung. Die Höhe des erhabenen Mittelabschnittes 42, welcher
über der Polsterung 32 liegt, muß nur genügend dimensioniert sein, um einen Kontakt
mit dieser zu vermeiden; 0>508 cm (0,2 inch) sind hierfür reichlich bemessen.
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Außer dem Elektrolyten ist das einzige Teil der Elektrode iO und
der Schutzfolien 30, 38 das aus elektrisch leitfähigem Material besteht, der Druckknopf
38. Da alle anderen Teile nichtleitend sind, können sie aus billigem, im Handel
leicht erhältlichem Kunststoffmaterial bestehen.
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Aus diesem Grunde, und da die Elektrode sehr einfach in der Herstellung
ist, ist die Herstellung zu sehr niedrigen Kosten möglich.
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Der in dieser Anmeldung verwendete Begriff "Elektrolyt" dient zur
Bezeichnung von Pasten oder Gels, die in erster Linie zur Leitung elektrischen Stroms
unter Bio-Potentialen vorgesehen sind.