-
Die
Erfindung betrifft eine Biosignal-Elektrodenanordnung, sowie eine
Kombination einer Mehrzahl solcher Elektrodenanordnungen.
-
Die äußerste Hautschicht,
die Hornschicht, besteht aus toten Zellen. Sie ist vergleichsweise nichtleitend
und stellt eine hohe Impedanz für
die Übertragung
bioelektrischer Signale dar.
-
Die
Hornschicht läßt aufgrund
ihrer dielektrischen Eigenschaften und ihrer Dünne die kapazitive Kopplung
zwischen einer auf die Hautoberfläche aufgesetzten Elektrode
und dem darunterliegenden leitfähigen
Gewebe zu. Einigen Ionen gelingt es, die Hornschicht zu durchqueren;
der Fluß dieses
Ionenstroms kann elektrisch durch einen großen, die Kapazität der Haut
nebenschließenden
Widerstand dargestellt werden. Wenn die Elektrode-Haut-Impedanz groß gegenüber der
Eingangsimpedanz des Verstärkers
ist, tritt eine Dämpfung
des Biosignals ein. Das Vorhandensein einer Reaktanzkomponente in
der Elektrode-Haut-Impedanz kann zusätzlich eine Filterung und damit
eine Störung
des Signals hervorrufen.
-
Eine
weitere Problemquelle ist die elektrische Feldkopplung bei 50/60
Hz zwischen benachbarten Hauptstromleitungen und den Überwachungskabeln
des Patienten. An dieser Störung
ist eine Fehlanpassung der Elektrode-Haut-Impedanz schuld, die am
Verstärkereingang
zu einem differentiellen Störsignal
führt.
-
Eine
Veränderlichkeit
der Ionenkonzentration über
die Epidermis hinweg verursacht eine Potentialdifferenz. Dieses
Potential hat einen typischen Wert von 30 mV, wobei die Hautoberfläche gegenüber dem
Körperinneren
normalerweise negativ ist. Das Potential variiert von Stelle zu
Stelle, von Patient zu Patient, und hängt von der Zusammensetzung
des verwendeten Gels in Verbindung mit dem Elektroden- und Hautzustand
ab. Geringe Unterschiede bei den Elektrodenmaterialien und den hautseitigen
Parametern bewirken, daß die
Elektrode-Haut-Potentiale nicht angepaßt bzw. fehlangepaßt sind.
Die Differenz zwischen den Potentialen wird zusammen mit den gewünschten
Biosignalen verstärkt.
Größenschwankungen
der Potentiale und deren Differenz können eine unerwünschte Frequenzkomponente
in das gewünschte
Signal hereinbringen, die eine genaue Diagnose schwierig macht.
Die Abhängigkeit des
Elektrode-Haut-Potentials von der Dicke der Epidermisschicht ist
bei vielen Anwendungen zur Biosignalaufzeichnung von Bedeutung.
Wenn diese Dicke verändert
wird, indem die Haut gestreckt oder auf sie gedrückt wird, kann sich das Potential
bis zu 10 mV ändern.
Dies ist die Hauptursache des Bewegungsartefakts (Schwankungen im
Grundlinienverlauf bei Bewegungen des Patienten) und eine Funktion
des Grads der Hautdeformation.
-
Bei
vielen geläufigen
Elektroden sind elektrolytische Gele vorgesehen, die dazu dienen,
eine optimalen elektrischen Kontakt zwischen dem Elektrodensensor
und der Haut des Patienten sicherzustellen, und die ebenfalls dazu
dienen, die hohe epidermale Impedanz zu verringern.
-
Die
Verwendung elektrolytischer Gele verringert nicht nur die Hautimpedanz
und vermeidet so die damit verbundenen Probleme, sondern ist auch
als die Höhe
des Bewegungsartefakts vermindernd beobachtet worden.
-
Die
potentiellen Nachteile bei der Verwendung mit Gel versehener Elektroden
liegen im Gebrauch des elektrolytischen Gels, der die externe Zugabe
solch eines Gels während
der Applikation erfordert. Gewöhnlich
ist das Gel in einer Tube abgepackt, auf die zur Abgabe eines bestimmten
Quantums des Gels gedrückt
werden muß.
Manchmal ist eine abgeteilte Menge des Gels getrennt von derjenigen
der Elektrode in einem hermetisch abgedichteten Behälter abgepackt.
Im ersteren Fall stellt die Notwendigkeit, während der Applikation für externes
Gel zu sorgen, eine eindeutige Unannehmlichkeit dar, besonders in
heimischer Umgebung unter Notfallbedingungen. Nach dem Gebrauch
müssen
die Elektrode (falls sie wiederverwendbar ist) und die Applikationsstelle gereinigt
werden.
-
Im
letzteren Fall wird das Gel, sobald die Verpackung den atmosphärischen
Verhältnissen
geöffnet
ist, schnell austrocknen. Selbst wenn sie geeignet verpackt ist,
wird die mit Gel versehene Elektrode eine relativ kurze Lagerbeständigkeit
haben. Für
heimische Überwachungsanwendungen
beispielsweise muß ein
ausreichender Vorrat solcher vorab mit Gel versehener Wegwerfpackkungen
bereitgestellt und periodisch erneuert werden.
-
Eine
einfache Methode, das obige Problem beispielsweise in der heimischen Überwachungsumgebung
zu vermeiden, ist, eine oder mehrere, z. B. an einer Gliedmaße des Patienten
mittels elastischer Bänder
angebrachte trockene Metallplattenelektroden zu verwenden. Obwohl
kein Gel verwendet wird, wird die Anhäufung von Schweiß unter
der metallischen Platte die von der "trockenen" Elektrode bedeckte Haut eventuell anfeuchten.
Die Anfangsimpedanz ist jedoch viel höher als diejenige für eine mit Gel
versehene Elektrode und die Impedanz nimmt vergleichsweise langsam
mit der Zeit ab. Dies muß jedoch
kein bedeutsames Problem sein, da heute Verstärker mit ausreichend hohen
Eingangsimpedanzen und Gleichtaktunterdrückungsverhältnissen existieren, um mit
derart großen
Elektrode-Haut-Impedanzen zurecht zu kommen.
-
Die
Vorteile solcher elektrolytfreier Elektroden sind zahlreich. Die
Elektroden können
schnell und leicht an einer Gliedmaße des Patienten angebracht
werden, da sie vor oder nach der Elektrodenanbringung keine Haut-
oder Elektrodenaufbereitung erfordern. Die Elektroden sind wiederverwendbar,
werfen keine Lagerungsprobleme auf und die Korrosion der Metallplatte
ist gering. Derartige Elektroden haben sich in der Vergangenheit
als optimal beispielsweise für
die billige, schnelle, großangelegte Aufnahme
bzw. Erfassung von Elektrokardiogrammen erwiesen.
-
Trockene
Metallplattenelektroden sind jedoch empfindlich für 50/60
Hz-Störprobleme
aufgrund der Fehlanpassung ihrer hohen Elektrode-Haut-Impedanzen.
An behaarten Versuchspersonen sind sie aufgrund des schlechten elektrischen Kontakts
nicht sehr leistungsfähig.
Auch wenn sie an einem Teil des Körpers festgeschnallt wird,
neigt eine starre Metallplattenelektrode dazu, Bewegungsartefakte
zu erzeugen, wenn die darunterliegende "trockene" Haut gestreckt oder bewegt wird oder
wenn auf die Elektrode gedrückt
wird. Die relativ starre Plattenelektrode ist nur als Elektrode
für Gließmaßen geeignet,
da sie an beispielsweise einer Brust eines Patienten nicht auf einfache Weise
befestigt werden kann und nicht in der Lage ist, sich an die Körperkonturen
anzupassen.
-
Eine
Biosignal-Elektrode, bei welcher auf in einen Metallträger eingelassenen
Isolierschichten jeweils Elektrodensensoren angebracht sind, ist
aus
DE 25 55 281 A1 bekannt.
Die isolierenden Schichten sind hierbei flach ausgebildet, während die
Elektrodensensoren über
die isolierenden Schichten sich erheben. Die Oberfläche der
Elektrodensensoren kann ähnlich
einer Reibe oder dergleichen aufgerauht sein.
-
Eine
weitere Biosignal-Elektrode ist aus
EP 0 284 943 A1 bekannt. Bei dieser Elektrode
dient als Substrat ein Stoffstück,
auf dem mittels elektrisch leitfähiger
Tinte Sensoren und elektrische Zuleitungen aufgedruckt oder aufimprägniert sind.
Zur Herabsetzung der Impedanz zwischen Elektrode und Haut sind die
Sensoren mit einer Schicht eines elektrolytischen Gels überzogen.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend erläuterten
Probleme zu überwinden.
-
Ausgehend
von der aus
DE 25 55
281 A1 bekannten Biosignal-Elektrodenanordnung mit einem Substrat
aus flexiblem, elektrisch isolierenden Material und einer auf das
Substrat aufgebrachten Schicht eines elektrisch leitenden Materials,
welche auf dem Substrat mindestens einen Elektrodensensor sowie eine
mit diesem Elektrodensensor unmittelbar verbundene elektrische Zuleitung
bildet, wird die vorstehende Aufgabe dadurch gelöst, daß das Substrat auf seiner den
Sensor tragenden Seite im Bereich des Sensors eine Erhebung aufweist,
derart, daß der sensortragende
Substratbereich gegenüber
angrenzenden Substratbereichen übersteht
(Anspruch 1).
-
Die
Erfindung betrifft ferner eine Kombination einer Mehrzahl von Elektrodenanordnungen
(Anspruch 10).
-
Vorzugsweise
ist die Oberfläche
des Sensorelements rauh, texturiert, geriffelt, punktuell durchbrochen
oder dergleichen, wobei nachfolgend all dies durch den Begriff "rauh" erfaßt ist.
-
Die
erfindungsgemäße Biosignal-Elektrodenanordnung
bzw. -vorrichtung kann durch verschiedene bekannte Verfahren, einschließlich (Hoch-)Prägen, Tiefprägen oder
Hydroform-Prägen, hergestellt
werden. Bei den Präge-
oder Tiefprägeverfahren
werden zur Formung des Materials Garnituren zusammenpassender männlicher
und weiblicher Stempel verwendet. Da es die Vorsprünge des männlichen
Stempels sind, die den Anfangsdruck auf das nicht abgestützte Substrat
aufbringen, führen
sie zum Auftreten ungleicher Belastungen im Substrat, welche die
Formgestalt verzerren können.
Bei thermischen Formgebungsverfahren kann man auf Probleme der thermischen
Ausdehnung stoßen
und die Bearbeitungstemperatur kann Schäden an den Farbauftragungssystemen
verursachen. Demgemäß ist das
bevorzugte Herstellungsverfahren dasjenige des Hydroform-Prägens.
-
Beim
Hydroform-Prägen
ist eine Hälfte
der herkömmlichen
Stempelgarnitur beseitigt und durch eine hydraulische Flüssigkeitszellenanordnung
mit einer Front aus einem Urethan-Diaphragma ersetzt. Daher wird
beim Hydroform-Prägen
ein einseitiges Werkzeug verwendet, wobei die Flüssigkeitszellenanordnung als
der aktiv drückende "Gegenstempel" dient. Beim Hydroform-Prägen werden
hydrostatisch nivellierte Haltekräfte auf den gesamten Bereich
der Stempeloberfläche
und das Substrat aufgebracht, bevor die Verformung in den Hohlraum
eintritt. Das Substrat kann daher in den Hohlraum streckgeformt werden,
anstatt sich um die Vorsprünge
des männlichen
Stempels zu sammeln und in das weibliche Werkzeug mit nachfolgender
Beschädigung
des Substrats gedrängt
oder gepreßt
zu werden. Ein Gegenstempel in Form eines elastomeren Diaphragmas
beschädigt
das polymere Substrat nicht.
-
Ein
weiterer Vorteil des Hydroform-Prägens ist der, daß das einseitige
Werkzeug direkt nach Bildvorlagen bzw. Photo-Druckvorlagen geschaffen
werden kann und somit die genaue Erfassung der Präge-Vorlage
am Werkzeug zuläßt. Das
einseitige Werkzeug erlaubt es auch, das Substrat mittels Stiften
genau zur Stempelplatte auszurichten.
-
Das
Hydroform-Prägen
ermöglicht
viele einzigartige Prägeanwendungen,
die durch herkömmliche
Verfahren nicht zustande gebracht werden können, wie die Bildung spitzer
Krümmungen,
das Tiefziehen von Formen und die Schaffung negativer oder Null
gleichender Verjüngungswuinkel
("draft angles") am geformten Teil.
-
Um
die Rauheit in der Oberfläche
des Sensorelements zu schaffen, müssen das Substrat und die leitfähige Schicht
geeignet weich bzw. formbar sein. Ferner sollte der thermische Ausdehnungskoeffizient
der leitfähigen
Schicht an denjenigen des flexiblen Substrats angepaßt sein.
Die Flexibilität
des Materials sollte so sein, daß Rißbildung, Absplitterung etc.
minimiert sind.
-
Die
leitende Schicht kann mittels elektrisch leitender Tinte vorgesehen
werden, die zusätzlich
die Eigenschaft des "Selbstschutzes" gegen Korrosion sowie
bleibender Größe auf der
Oberfläche
hat.
-
Ein
geeignetes, z. B. mit Silber- und Silberchlorid-Teilchen versetztes
thermoplastisches Material kann für die leitende Schicht verwendet
werden. Die geeignete Wahl der Teilchengröße, des thermoplastischen Bindemittels,
der Ablagerungs- sowie der Aushärtparameter
führt zu
einer optimalen, einen guten elektrischen Kontakt mit der Haut sicherstellenden
leitenden Schicht.
-
Modellierte
Oberflächen-"Riffelungen" oder durchbrochene "Punkte" im Sensor optimieren
den Kontakt zwischen dem Sensor und der Haut des Patienten weiter.
Aufgrund der Reibkräfte
minimieren die Riffelungen oder Punkte die Bewegung der Elektrode
relativ zur Haut und stellen somit eine stabilere Biosignal-Aufzeichnung
sicher. Die Riffelungen oder Punkte erhöhen die Kontaktfläche und
durchdringen dann, wenn sie gegen die Haut gedrückt werden, die Epidermisschicht
in ausreichendem Maße,
um die Schwankungen des Elektrode-Haut-Potentials (Bewegungsartefakt)
ohne Traumatisierung der Haut signifikant zu vermindern.
-
Das
die Zuleitung umgebende Substrat kann ausgeschnitten oder anderweitig
entfernt werden, um einen Substratfinger freizulassen, auf welchem
die Zuleitung liegt. Ein solcher Finger ermöglicht eine Relativbewegung
des Sensors und nimmt so atmungsbedingte oder von einer Bewegung
des Patienten etc. hervorgerufene Änderungen der Abmessungen und
der Form des überwachten
Körpersegments
auf.
-
Mehrfache
Elektrodenvorrichtungen, hinfort "Off-Shoot"-Elektroden genannt, können mit
einem gemeinsamen Elektrodengeschirr verbunden werden. Das Geschirr
kann mit mehreren weiblichen bzw. Mutter-Verbindern ausgebidet sein,
die in mit einer leitenden Schicht überzogenen Bereichen des Geschirrsubstrats
durch Hydroform-Prägen
herstellbar sind. Die Off-Shoot-Elektroden können dann vermittels ebenfalls
durch Hydroform-Prägen
hergestellter männlicher
bzw. Vater-Verbinder mit entsprechenden der Mutter-Verbinder am
Geschirr verbunden werden. Die leitende Schicht, die auf beispielsweise der
Vorderseite der Off-Shoot-Elektrode
die Anschlußleitung
bildet, ist über
ein Durch gangsloch mit der Rückseite
des Substrats galvanisch verbunden, um die Verbindung mit dem Elektrodensensor
herzustellen. Diese Verbindungsmethode ermöglicht es der Off-Shoot-Elektrode,
um den Verbinder zu schwenken, was der Elektrodenvorrichtung die
Möglicheit
gibt, sich an anatomische Abweichungen zwischen Menschen anzupassen.
Mehrere an jedem Ende Vater- und Mutter-Verbinder aufweisende Teilstücke können in
Reihe verbunden werden, um gelenkig bewegliche Off-Shoot-Elektroden
herzustellen, die mit einem hohen Grad an Manövrierbarkeit ausgestattet sind.
Ein guter elektrischer Kontakt kann sichergestellt werden, indem:
(i) für
einen festen Sitz des männlichen
mit dem weiblichen Verbinders gesorgt wird; (ii) die Verbindungsflächen des
männlichen
und weiblichen Verbinders während
des Formgebungsvorgangs aufgerauht werden; und (iii) leitende Schichten
an den Verbindungsstellen abgelagert werden, welche aufgrund z.B.
der Teilchengröße des Füllmittels
rauhe Oberflächen
aufweisen.
-
Die
leitfähige
Schicht kann gedruckt oder anderweitig auf dem Substrat abgelagert
werden, wie für
eine gegebene Anwendung erforderlich. Wo eine Vielzahl Sensoren
vorhanden ist, können
die Sensoren durch ein Band aus beispielsweise geeignetem Schaum
hinterlegt bzw. unterstützt
werden, um (i) die Sensorelemente in ihren korrekten Relativpositionen zu
halten, wenn das umgebende Substrat entfernt wird, (ii) die Elektrodenvorrichtung
handhabbarer zu machen und ein Leitungsdurcheinander zu vermeiden,
(iii) bei der gleichmäßigen Verteilung
jeden aufgebrachten Drucks über
die Elektroden zu helfen und (iv) auf diese Weise beizutragen, das
Bewegungsartefakt zu minimieren. Die unterstützende Schicht sollte vorzugsweise
leicht, flexibel und streckbar sein, um sicherzustellen, daß das Geschirr
komfortabel ist, daß es
sich leicht an die Körperkonturen
anpassen kann und daß es Änderungen
der Abmessungen des Körpersegments
aufgrund Atmung oder einer Bewegung des Patienten aufnehmen kann.
-
Die
erfindungsgemäße Elektrodenvorrichtung
kann bei solchen Anwendungen, die lediglich die kurzzeitige, "diagnostische" Beobachtung des (der)
erfaßten
Biosignals (Biosignale) erfordern, von der Versuchsperson oder dem
Patienten manuell an den zu untersuchenden Teil des Körpers und
ohne die Notwendigkeit einer Gelschicht angelegt werden. Für Langzeitüberwachungsanwendungen
kann ein eine Mehrzahl von Elektrodensensorelementen umfassendes
Elektrodengeschirr vermittels elastischer Riemen, Klebebands, Saugnäpfen etc.
und wiederum ohne die Notwendigkeit einer Gelschicht am erforderlichen
Körperteil
in Stellung gehalten werden.
-
In
der Form eines Geschirrs kann die erfindungsgemäße Elektrodenvorrichtung für bestimmte biomedizinische
Anwendungen mit Gel versehen sein, vorzugsweise mittels Hydrogel-Pads. "Feste", leitende, klebende
Hydrogel-Pads können
auf den profilierten, gedruckten Sensoren ausgelegt werden, was
zu einem einfachen, leicht herzustellenden Elektrodenaufbau führt. Die
Verwendung eines solchen Hydrogels befreit von der Notwendigkeit
eines gelrückhaltenden
Rings, eines mit Gel getränkten Schwamms
und einer Dichtkappe, welche bei herkömmlichen "Naß"-Gel Elektroden verwendet
werden.
-
Die
Verwendung eines klebenden Hydrogels an der erfindungsgemäßen Elektrodenvorrichtung
ist bei Anwendungen vorteilhaft, bei denen beispielsweise eine große Zahl
von Elektroden am Körper
angebracht werden muß.
Die Vermessung der Herztätigkeit
an der Körperoberfläche ist
eine solche Anwendung. Die Anzahl und Verteilung der Elektroden
ist derart, daß es
schwierig wäre,
trockene Elektroden manuell oder mittels Riemen ausreichend gut
zu halten, um einen guten elektrischen Kontakt sicherzustellen.
-
Die
aufgerauhte Oberfläche
des Elektrodensensorelements stellt einen beständigen elektrischen Kontakt
zwischen dem Sensor und dem Gel-Pad sicher, ebenso wie sie die Kontaktfläche erhöht und damit
die Sensor-Gel-Schnittstellenimpedanz verringert. Derjenige Teil
der Elektrodenvorrichtung, auf dem das Elektrodensen sorelement vorgesehen
ist, kann während
des Prägeverfahrens
in solcher Weise mit einer Kontur versehen werden, daß er eine
Vertiefung um das Sensorelement bildet, welche von einer Lippe umgeben
ist und mit Gel beladen werden kann. Die Vertiefung würde dem
Gel, während
es in einem flüssigen
Zustand ist, die Möglichkeit
geben, auf den profilierten Sensor zu fließen und in Situ zu trocknen.
Nach der Einbringung des Gels in die Vertiefung kann ein entfernbarer
Abdeckstreifen so angebracht werden, daß er vor dem Gebrauch die Gesamtheit
des Gels bewahrt. Die erfindungsgemäße Elektrodenvorrichtung ermöglicht es,
wenn sie in Form eines Geschirrs vorliegt, eine Vielzahl von Sensorelementen,
optimal an die Körperkonturen
anzupassen.
-
Im
folgenden werden bevorzugte, lediglich beispielhafte Ausführungsformen
der Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert. Es
stellen dar:
-
1 eine Perspektivansicht
einer ersten Ausführungform
einer erfindungsgemäßen Biosignal-Elektrode;
-
2 eine Querschnittsansicht
einer zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Biosignal-Elektrode;
-
3 eine Querschnittsansicht
einer dritten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Biosignal-Elektrode;
-
4 eine Perspektivansicht
einer vierten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Biosignal-Elektrode;
-
5 eine Querschnittsansicht
einer fünften Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Biosignal-Elektrode;
und
-
6 eine Querschnittsansicht
einer sechsten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Biosignal-Elektrode.
-
Wenn
man nun die Zeichnungen betrachtet, und insbesondere die 1, so ist dort eine erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Elektrodenvorrichtung 10 dargestellt,
welche ein Substrat 11 mit einer Vorderseite 12 und
einer Rückseite 13 umfaßt. Auf
der Vorderseite 12 ist ein Elektrodensensor 14 sowie
eine zugehörige
Zuleitung 15 abgelagert. Auf der Vorderseite 12 oder
der Rückseite 13 können, falls
erwünscht,
zusätzliche
Sensoren 16 und jeweils zugehörige Zuleitungen 17 ebenfalls
abgelagert sein. Jede der Zuleitungen 15, 17 endet
in einem entsprechenden Anschlußende 18.
Die Sensoren 14, 16, die Zuleitungen 15, 17 und
die Anschlußenden 18 können mittels
wohlbekannter Verfahren, einschließlich Siebdrucken einer geeigneten,
elektrisch leitenden Tinte, abgelagert werden. Eine dielektrische Schicht 19 ist über den
Zuleitungen 15, 17 abgelagert, um diese gegenüber einem
Patienten zu isolieren, an welchem die Vorrichtung 10 eingesetzt
wird. Es ist zu bemerken, daß die
Sensoren 14, 16 und die Anschlußenden 18 freiliegend
bleiben können.
Diejenigen Teile des Substrats 11, auf dem die Sensoren 14, 16 vorgesehen
sind, heben sich gegenüber
dem Rest des Substrats 11 ab. Um ein solches Relief zu schaffen,
kann das Substrat bekannten Verfahren, wie Profilieren, Prägen, Verformen,
Modellieren oder Gießen
unterworfen werden. Ein bevorzugtes Verfahren ist dasjenige des
Hydroform-Prägens,
wie es in der vorliegenden Beschreibung bereits früher beschrieben
ist.
-
In 2 der Zeichnungen ist eine
zweite Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Elektrodenvorrichtung 100 gezeigt,
welche der Elektrodenvorrichtung 10 bis auf das folgende
im wesentlichen ähnlich
ist. Derjenige Teil 111 des Substrats 11, der erhaben
ist, ist geriffelt oder mit Vertiefungen versehen; folglich sind
die Elektrodensensoren 14, 16 bei 114 ebenfalls
geriffelt oder mit Vertiefungen versehen, was zu einer rauhen oder
texturierten Oberfläche
der Elektrodensensoren 14, 16 führt.
-
In 3 der Zeichnungen ist eine
dritte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Elektrodenvorrichtung 200 gezeigt,
welche der Elektrodenvorrichtung 10 bis auf das folgende
im wesentlichen ähnlich
ist. Derjenige Teil 211 des Substrats 11, der erhaben
ist, ist mit einer Mehrzahl relativ kleiner Öffnungen 212 durchbrochen,
welche zu einer Mehrzahl feiner Punkte 213 auf den Elektrodensensoren 14, 16 führen.
-
Die
Verwendung von Schichten eines dünnen,
flexiblen Substrats 11 und einer dielektrischen Schicht 19 führt zu einer
insgesamt flexiblen erfindungsgemäßen Elektrodenvorrichtung,
die sich an die Körperkonturen
anpassen kann. Das Vorstehen des Elektrodensensors 14, 16 optimiert
den Kontakt zwischen den Elektrodensensoren 14, 16 und
der Haut der Versuchsperson weiter, wenn die Vorrichtung 10 an
der Haut angebracht ist. Die erhabenen Elektrodensensoren 14, 16 sorgen
für die
zusätliche vorteilhafte
Eigenschaft, daß im
Gebrauch der erfindungsgemäßen Vorrichtung
die Auswirkungen von Änderungen
des Drucks auf dieselbe absorbiert werden, und tragen so dazu bei,
die Bewegungsartefakte zu minimieren, welche allgemein ein Hauptproblem bei
trockenen Elektrodenanordnungen sind.
-
In 4 der Zeichnungen ist eine
vierte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 300 gezeigt,
welche der Vorrichtung 10 der 1 der Zeichnungen im wesentlichen ähnlich ist
und außer den
folgenden diejenigen zusätzlichen
Merkmale aufweisen kann, wie sie mit Bezug auf die Vorrichtungen 100 und 200 beschrieben
wurden.
-
Derjenige
Teil des Substrats 311, der die Zuleitungen 17 umgibt,
kann ausgeschnitten oder anderweitig entfernt werden, um Finger 320, 321, 322 des
Substrats freizulassen, auf welchen die Zuleitungen 17 gelegen
sind. Die Vorsehung der Finger 320, 321, 322 ermöglicht eine
Bewegung der Sensorelemente 14, 16 relativ zu
den Anschlußenden 18 und trägt somit
einer Bewegung der Versuchsperson aufgrund beispielsweise Atmens
etc. Rechnung.
-
Die
Sensoren 14, 16 und die zugehörigen Leitungen 15 können mit
den für
eine gegebene Anwendung erforderlichen relativen Abständen und
Orientierungen auf das Substrat 11 gedruckt oder anderweitig
darauf abgelagert werden. Wo es möglich ist, können die
Sensoren 14, 16 durch ein Band 319 aus beispielsweise
geeignetem Schaum unterlegt werden, um (i) die Sensoren 14, 16 in
ihren korrekten Relativpositionen zu halten, wenn das umgebende
Substrat 11 entfernt wird, (ii) die Elektrodenvorrichtung 300 handhabbarer
zu machen und ein Zuleitungsdurcheinander zu vermeiden, (iii) bei
der gleichmäßigen Verteilung
jeglichen aufgebrachten Drucks über die
Sensoren 14, 16 zu helfen und (iv) auf diese Weise
beizutragen, Bewegungsartefakte zu minimieren. Das Band 319 sollte
vorzugsweise leicht, flexibel und streckbar sein, um den Komfort
und die Anpassung an die Körperkonturen
sicherzustellen und um die akkomodierende Aufnahme atmungsbedingter
oder von einer Bewegung des Patienten hervorgerufener, Änderungen
der Abmessungen des Körpersegments zu
ermöglichen.
-
In 5 der Zeichnungen, die eine "Off-Shoot"-Elektrode betrifft,
ist eine fünfte
Ausführungsform 400 einer
erfindungsgemäßen Elektrodenvorrichtung
gezeigt, welche der Vorrichtung 10 der 1 der Zeichnungen bis auf das folgende
im wesentlichen ähnlich
ist. Zuerst umfaßt
sie nur einen einzelnen Sensor 14 und eine einzelne Zuleitung 15. Zweitens
befindet sich die Zuleitung 15 nicht an der Vorderseite 12,
anstatt dessen ist sie auf der Rückseite 13 abgelagert.
Die Zuleitung 15 steht mit dem Sensor 14 unter
Berücksichtigung
der Vorsehung eines Lochs 301 im Substrat 11 in elektrischem
Kontakt, welches es der elektrisch leitenden Tinte ermöglicht,
durch das Loch 301. zu fließen und dadurch für die elektrische
Verbindung zwischen dem Sensor 14 und der Zuleitung 15 zu
sorgen. Ferner ist dasjenige Ende des Substrats 11, das
von dem Ende mit dem Sensor 14 darauf entfernt ist, zur
Bereitstellung eines männlichen
oder Vater-Verbinders 302 U-förmig in eine Richtung ausgebildet,
die derjenigen Richtung entgegengesetzt ist, in welcher der Sensor 14 auf dem
Substrat 11 abgelagert ist. Die Rückseite 13 des Substrats 11 mit
dem männlichen
Verbinder 302 daran weist auch eine Fortsetzung der Leitung 15 auf.
-
Ein
Geschirr 310 ist vorgesehen, welches im wesentlichen ein
Substrat 311 umfaßt,
das ebenfalls eine Vorderseite 312 und eine Rückseite 313 aufweist.
Das Geschirr weist eine Mehrzahl von Figurationen in Gestalt weiblicher
oder Mutter-Verbinder 303 auf, welche mit entsprechenden
männlichen
Verbindern 302 in Eingriff bringbar sind.
-
Die
Vorderseite 312 des Geschirrs 310 weist eine Leitung 315 auf,
die in ähnlicher
Weise wie die Zuleitung 15 darauf abgelagert ist. Die Leitung 315 erstreckt
sich in den weiblichen Verbinder 303, so daß dann,
wenn die Verbinder 302 und 303, wie in 5 gezeigt, gekuppelt sind,
eine elektrische Verbindung zwischen den Leitungen 15 und 315 besteht. Die
Leitung 315 kann in ähnlicher
Weise wie das Anschlußende 18 am
Geschirr 310 enden. Es ist dem Beachtung zu schenken, daß das Geschirr 310 eine Mehrzahl
elektrisch voneinander isolierter Leitungen 15 aufweisen
wird, um die Möglichkeit
zu schaffen, eine Mehrzahl von Off-Shoot-Elektrodenvorrichtungen
an das Geschirr anzuschließen,
so daß das
Geschirr 310 nicht nur ein Mittel bereitstellt, um eine Mehrzahl
von Elektrodenvorrichtungen am Körper
eines Patienten oder einer Versuchsperson anbringen zu können, sondern
auch um eine unabhängige
elektrische Leitung von jeder Elektrodenvorrichtung vorzusehen,
wobei die Enden dieser Leitungen individuell an eine geeignete Überwachungsvorrichtung
elektrisch angeschlossen werden können.
-
In 6 der Zeichnungen ist eine
sechste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Elektrodenvorrichtung 500 gezeigt,
welche bis auf das folgende der in 1 der
Zeichnungen gezeigten Vorrichtung im wesentlichen ähnlich ist.
Derjenige Teil des Substrats 11, auf dem der erhabene bzw.
vorstehende Sensor 14 vorgesehen ist, ist mit einer Mulde oder
Grube 501 versehen, die eine Lippe 503 aufweist
und in der das Sensorelement 14 liegt. Nach der Herstellung
der Elektrodenvorrichtung wird ein geeignetes elektrolytisches Gel 502 in
die Mulde 501 gegossen, das abhängig von der Art des verwendeten
Gels bis zu einer viskosen Konsistenz trocknet. An der Mulde 501 oder
bevorzugt einer Mehrzahl von Mulden wird dann ein Abdeckstreifen
angebracht, der vor dem Gebrauch der Vorrichtung entfernbar ist.
-
Die
Erfindung ist weder auf noch durch die beschriebenen speziellen
Ausführungsformen
beschränkt,
welche nicht unbeträchtliche
Abwandlungen erfahren können,
ohne dabei vom Umfang der Erfindung abzuweichen.