FI126093B - Järjestely ja menetelmä elektrodimittausten suorittamiseksi - Google Patents

Description

Järjestelyjä menetelmä elektrodimittausten suorittamiseksi Keksinnön ala

Keksintö liittyy lääketieteellisen tekniikan alaan, tarkemmin aivosähkökäyrän eli elektroenkefalografian (EEG) mittaamiseen.

Tunnettu tekniikka

Elektroenkefalografian (EEG) avulla tutkitaan aivojen sähköistä toimintaa. Potilaan päänahkaan kiinnitettyjen elektrodien avulla rekisteröidään aivojen hermosolujen kalvojännitteiden muutoksia. Kun muutokset tapahtuvat samanaikaisesti useissa hermosoluissa, yksittäisten solujen jännitevaihtelut summautuvat ja mitattavissa oleva EEG-signaali syntyy. Käytännössä päänahalta rekisteröitävä signaali on peräisin aivokuoren pyramidisolujen postsy-naptisten potentiaalien samanaikaisista muutoksista. EEG:n jännitevaihtelu on tyypillisesti 5-250 pV ja taajuusalue 1-70 Hz. EEG-tutkimuksia käytetään erityisesti neurofysiologian erikoisosastoilla epilepsian diagnosoinnissa. Tällöin EEG-rekisteröinnin suorittaa erikoistunut henkilökunta, jolla on hyvä koulutus ja kokemus mittauslaitteiden käytöstä ja elektrodien oikeaoppisesta asettamisesta. Kuitenkin EEG-rekisteröinneistä olisi kiistattomasti hyötyä myös EEG:hen erikoistuneiden osastojen ulkopuolella esimerkiksi teho-, ja ensihoidossa sekä terveyskeskuksissa, joissa rekisteröinneillä voitaisiin havaita monia aivojen sähköisen toiminnan häiriöitä, jotka liittyvät esimerkiksi vakaviin aivovammoihin, aivoinfarktiin, aivoverenvuotoon, subaraknoidaalivuotoon, myrkytystiloihin ja epäselviin tajunnanhäiriöihin. Esimerkiksi ensihoidossa rekisteröidään rutiininomaisesti sydämen sähköistä toimintaa (EKG), mutta aivojen sähköistä toimintaa eli EEG:tä ei juurikaan mitata. Tähän ovat oletettavasti syynä markkinoilla olevat kömpelöt EEG:n anturitoteutukset, jotka ovat hitaita ja vaikeita asettaa potilaaseen oikein ilman erikoiskoulutusta ja pitkää kokemusta. EEG-monitoroinnin puute on nykyisin keskeinen diagnostinen haaste: esimerkiksi hätätapauksissa ja ensihoidossa ei useinkaan tiedetä potilaan aivojen toiminnasta tai mahdollisista vaurioista juuri mitään ennen kuin potilas on siirretty sairaalaan ja EEG-monitorointiin. Keskeistä olisi pystyä diagnosoimaan aivosähkötoiminnan häiriö mahdollisimman varhain ja käynnistää pikaisesti sen mukainen hoito.

Nykyisin EEG:tä mitataan yleisimmin käyttäen kansainvälisen standardin mukaista ns. 10-20 järjestelmää. Elektrodeina käytetään yleisimmin kuppielekt-rodeja, jotka on valmistettu esimerkiksi hopea-hopeakloridista (Ag-AgCI), hopeasta, tinasta kullasta tai platinasta. Kyseisellä 10-20 järjestelmällä on useita heikkouksia. Järjestelmässä on käytössä 21 erillistä elektrodia, joiden paikat suhteessa kalloon on määriteltävä tarkkaan, jotta diagnoosin tekeminen on luotettavaa. Kuhunkin elektrodiin liittyvä mittausjohdin tekee mittaus-kytkennästä jäykän ja epämukavan haitaten potilaan normaaleita liikkeitä ja voi aiheuttaa häiriöitä (liikeartefaktoja) mittaussignaaliin ja täten hankaloittaa EEG-käyrien tulkintaa. Kuppimaisten elektrodien asettelu päänahkaan vaatii ihon preparointia, eli ihon mekaanista raapimista kuolleen pintakerroksen (epidermis) poistamiseksi, ja johtavan väliaineen (elektrodigeelin) annostelua. Lopuksi elektrodien kiinnipysyminen varmistetaan erilaisilla kiinnitysjär-jestelmillä kuten teipeillä, nauhoilla, verkoilla, myssyillä tai liimamaisella kiin-nitysmassalla. Mittauksen valmistelu vaatii siten paljon kokemusta ja erikoisosaamista. Lisäksi kyseinen tunnetun mukainen välineistö vaatii runsaasti aikaa (30-50 min) hidastaen potilaan oikeaoppisen hoidon käynnistämistä sekä lisäten huomattavasti hoitokustannuksia.

Useat nykyiset kliinisesti käytettävät elektrodit eivät ole yhteensopivia mag-neetti(MRI)- ja tietokonetomografia(TT)- laitteistojen kanssa, joten elektrodit on riisuttava potilaasta turvallisuuden ja kuvauksen laadun varmistamiseksi. Elektrodien poistaminen ja uudelleenkiinnitys aiheuttavat ajallisesti pitkän katkoksen EEG-rekisteröintiin, jolloin jokin kliinisesti tärkeä aivosähkökäyrän poikkeama voi jäädä kokonaan havaitsematta johtaen pahimmillaan väärään diagnoosiin. Elektrodien poistoja uudelleenkiinnitys aiheuttavat myös potilaalle ihoärsytystä, kipua ja mahdollisen ihoinfektioriskin.

Kaupallisesti (esim. patenttijulkaisussa EP0951233B1) on saatavilla yksinkertaisia otsalle liimattavia kertakäyttöisiä elektrodeja, joissa on tyypillisesti vain muutama (1-4 kpl) mittauskanava ja joita käytetään lähinnä anestesiasyvyy-den määrittämiseen leikkauksien aikana. Tällaiset ratkaisut eivät kuitenkaan vähäisen elektrodimäärän vuoksi sovellu aivotoiminnan häiriöiden (esimerkiksi epilepsia, kooma, aivoverenvuodot) diagnosointiin.

Eräs tekniikan tasoa edustava ratkaisu on pikakäyttöinen matriisielektrodi (StatNet™, HydroDot Inc., W02009/061920A1), joka koostuu kahdesta ris-tikkäin pää yli asetettavasti liuskasta. Liuskat on kerrosrakenteisia, joissa joustavalle muovikalvolle on integroitu hopea-hopeakloridielektrodit ja hopeiset signaalien siirtolinjat. Kummassakin liuskassa siirtolinjat päätyvät liuskan reunaan, josta mitatut signaalit ohjataan pikaliittimen avulla va h vi sti n la i tteel -le. Liuskat on päällystetty liima-aineella, jonka turvin anturi pysyy itsestään kiinni iholla. Elektrodien päällä on huokoinen valmiiksi kostutettu tyynyraken-ne. Ihon preparointia tai muita esikäsittelyjä ei siten tarvita. Anturin asetta-misajaksi luvataan 5 minuuttia ja elektrodien toiminta-ajaksi 4 tuntia. Esimerkiksi StatNetin anturi asetetaan hiuksien päälle ja on rakenteeltaan jäykähkö (taipuu vain liuskan suuntaisesti), heikosti moneen suuntaan kaareville pinnoille muotoutuva, siirtyy helposti hiusten mukana ja vaatii seurantaa, jotta se on pysynyt varmasti paikallaan. Tämä anturitoteutus ei sovellu myöskään potilaille, joiden päätä tai niskaa ei saa liikutella tai joilla on kallon alueella vammoja tai mittalaitteita. Kyseinen tunnetun tekniikan toteutus soveltuu ensi- ja teho-osastokäyttöön, muttei moniin muihin EEG tutkimuskohteisiin, kuten esimerkiksi pitkäaikaisiin epilepsiatutkimuksiin tai unitutkimuksiin.

Patenttijulkaisussa US6032065A esitetään kasvojen hiuksettomille alueille soveltuva helppokäyttöinen ja kertakäyttöinen EEG-matriisielektrodi. Tukiosa on edullisesti muodostettu johtamattomasta polymeeristä, kuten mylarista. Kyseisessä julkaisussa maaelektrodi on sijoitettu keskelle, referenssielektrodi niskaan ja silmien liikettä ja leuan EMG-signaalia tarkkaillaan kyseessä olevilla elektrodeilla. EEG-elektrodeja on vain kaksi ohimolla. Kyseisessä tunnetun tekniikan toteutuksessa pitää käyttää erillistä väliainetta (electro-gel), jotta elektrodit asettuisivat ihon pintaan ja muodostuisi kunnollinen elektrodikon-takti.

Patenttijulkaisussa US2010/0041962A1 esitetään EEG:n monitorointiin tarkoitettu matriisielektrodi, joka sisältää kasvojen hiuksettomille alueille tulevia elektrodikontakteja. Siinä esitetään anturi ra ken ne, joka mahdollistaa anturin venymisen leveyssuunnassa, jotta anturirakenne sopisi erikokoisille potilaiden kasvoille. Elektrodien keskinäinen sijoittuminen toisiinsa nähden muuttuu kiinnityksissä erikokoisille kasvoille. Lisäksi anturi rakenteen stabiili kiinnitys varmistetaan erillisellä kiinnityskerroksella (adhesive layer). Anturirakenteen kiinnittymistä varmistetaan korvan taakse ulottuvalla rakenteella.

Keksinnön lyhyt selostus

Keksinnön tavoitteena on poistaa ja vähentää esitettyihin tunnetun tekniikan EEG-elektrodiratkaisuihin liittyviä ongelmia, jotka liittyvät elektrodien hankalaan ja hitaaseen asetteluun, epästabiiliin ihokontaktiin, elektrodien kuivumiseen (toisin sanoen) mittausvastuksen eli impedanssin kasvuun), mittausta häiritseviin kohina- ja häiriötasoihin ja magneetti(MRI)- ja tietokonetomogra-fia(TT> laitteistojen kanssa yhteensopimattomuuteen. Toisin sanoen keksinnön tavoitteena on toteuttaa elektrodimittaustoteutus potilaan pään ihon pinnalta toteutettavaa aivojen sähköisen toiminnan rekisteröintiä varten, jolla toteutuksella helpotetaan ja nopeutetaan olennaisesti elektrodi mittausten suorittamista hyvänlaatuisen mittausdatan muodostamiseksi tutkimuksia tai seurantaa varten. Tämä saavutetaan järjestelyllä elektrodimittausten suorittamiseksi potilaan pään ihon pinnalta toteutettavaa aivojen sähköisen toiminnan rekisteröintiä varten, järjestely käsittäen matriisielektrodirakenteen, joka käsittää ihon pinnan muodon mukaisesti mukautuvan sähköä johtamatonta materiaalia olevan runko-osan, ja joka järjestely käsittää elektrodit mittaustietojen muodostamiseksi liitettyinä mainittuun runko-osaan, välineet mittaustietojen välittämiseksi liitettyinä mainittuun runko-osaan ja mittaustie-toyksikön mainituilta välineiltä välitettyjen mittaustietojen vastaanottamiseksi mittaustietojen jatkokäsittelyä varten. Runko-osa käsittää elektrodien sijoi-tusrakenteen elektrodien keskinäisten sijaintien pitämiseksi olennaisen samoina toisiinsa nähden, ja järjestely käsittää elektrodien ja ihon pinnan väliin sijoittuvan aktiivisen kiinnityspinnan pitävän ja sähköä johtavan kiinnityskon-taktin muodostamiseksi elektrodien ja ihon pinnan välille mitattavien signaalien välittämiseksi potilaan päästä elektrodeille mainitun sähköä johtavan aktiivisen kiinnityspinnan kautta mittaustietojen muodostamiseksi.

Keksinnön kohteena on myös menetelmä elektrodimittausten suorittamiseksi potilaan pään ihon pinnalta toteutettavaa aivojen sähköisen toiminnan rekisteröintiä varten, jossa menetelmässä käytetään ihon pinnan muodon mukaisesti mukautuvaa sähköä johtamatonta materiaalia olevaa elektrodirakenteen runko-osaa, muodostetaan mittaustiedot mittaamalla elektrodeilla, välitetään mittaustiedot elektrodeilta mittaustietoyksikköön mittaustietojen jatkokäsittelyä varten. Menetelmässä sijoitetaan elektrodien sijoitusrakennetta käyttäen elektrodit potilaan pään ihon pinnalle pitämällä elektrodien keskinäiset sijainnit olennaisen samoina toisiinsa nähden, ja muodostetaan pitävä ja sähköä johtava kiinnityskontakti aktiivisen kiinnityspinnan välityksellä elektrodien ja ihon pinnan välille mitattavien signaalien välittämiseksi potilaan päästä elektrodeille mainitun sähköä johtavan kiinnityskontaktin kautta mittaustietojen muodostamiseksi.

Keksintö perustuu matriisielektrodirakenteen sellaisen runko-osan hyödyntämiseen, johon on toteutettu elektrodien sijoitu sra ken ne elektrodien keskinäisten sijaintien pitämiseksi olennaisen samoina toisiinsa nähden. Varsinainen elektrodien kiinnittäminen mittauskohteen mainittuihin elektrodien keskinäisiin sijainteihin toteutetaan elektrodien ja ihon pinnan väliin sijoittuvalla aktiivisella kiinnityspinnalla pitävän ja sähköä johtavan kiinnityskontaktin muodostamiseksi elektrodien ja ihon pinnan välille. Aktiivinen kiinnityspinta voi käsittää erikseen sähköä johtavan pinnan ja sähköä johtamattoman pinnan. Mainitun kiinnityskontaktin välityksellä välitetään mitattavia signaaleita potilaan päästä elektrodeille mittaustietojen muodostamiseksi.

Keksinnön etuna on, että saavutetaan matriisielektrodirakenteen nopea ja luotettava kiinnitys potilaan pään hiuksettomille alueille siten, että elektrodien keskinäinen todellinen sijoittuminen on tiedossa. Sekä elektrodien onnistunut sähköä johtava kiinnitys että elektrodien oikea ja haluttu sijoittuminen mahdollistavat hyvälaatuisen mittausinformaation muodostamisen.

Kuvioluettelo

Kuviossa 1 esitetään matriisielektrodirakenteen elektrodien edullinen sijoittuminen potilaan pään hiuksettomille alueille.

Kuviossa 2 esitetään edullinen keksinnön mukainen toteutusmuoto järjestelystä elektrodi mittausten suorittamiseksi.

Kuviossa 3 esitetään esimerkki pr i ntti tekn i i ka I la valmistetusta spiraalisesta elektrodirakenteesta.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Esillä olevan keksinnön mukaisella järjestelyllä elektrodimittausten suorittamiseksi mitataan potilaan pään ihon pinnalta aivojen sähköistä toimintaa mittaustietojen muodostamiseksi. Mittaustiedot tallennetaan aivojen sähköisen toiminnan arviointia varten. Kuviossa 2 esitetään yksi keksinnön mukainen edullinen toteutusmuoto järjestelystä elektrodimittausten suorittamiseksi. Järjestely käsittää matriisielektrodirakenteen, joka käsittää ihon pinnan muodon mukaisesti mukautuvan sähköä johtamatonta materiaalia olevan runko- osan 100. Mainittuun runko-osaan 100 ovat liitettyinä elektrodit 102 mainittujen mittaustietojen muodostamiseksi. Myös välineet 104 mittaustietojen välittämiseksi ovat liitettyinä mainittuun runko-osaan 100. Välineinä 104 ovat esimerkiksi johdinlinjat esimerkiksi ZIF-tyyppiseen pikaliittimeen 105, jonka kautta mittaustiedot välitetään edelleen langallisesti tai langattomasti mitta-ustietoyksikölle mittaustietojen jatkokäsittelyä varten. Mittaustietoyksikkö on esimerkiksi tietokoneyksikkö diagnoositutkimuksia varten.

Kuviossa 1 esitetään matriisielektrodirakenteen elektrodien edullista sijoittumista potilaan pään hiuksettomille alueille. Keksinnön mukainen runko-osa 100 (kuvio 2) käsittää elektrodien sijoitusrakenteen 108, jonka avulla pidetään elektrodien 102 keskinäiset sijainnit olennaisen samoina toisiinsa nähden. Keksinnön mukainen järjestely käsittää myös elektrodien 102 ja ihon pinnan väliin sijoittuvan aktiivisen kiinnityspinnan 110 pitävän ja sähköä johtavan kiinnityskontaktin muodostamiseksi elektrodien ja ihon pinnan välille, jonka kiinnityskontaktin välityksellä välitetään mitattavia signaaleita potilaan päästä elektrodeille mainitun sähköä johtavan aktiivisen kiinnityspinnan 110 kautta mittaustietojen muodostamiseksi. Aktiivinen kiinnityspinta voi käsittää myös alueen tai alueita 111, jotka ovat sähköä johtamatonta ja ihon pintaan kiinnittyvää materiaalia, joka käsittää hydrogeeliä tai muuta ainetta tai ai-neseosta, jolla ovat mainitut vastaavanlaiset ominaisuudet.

Keksinnön edullisessa toteutusmuodossa runko-osa 100 käsittää mainitun elektrodien sijoitusrakenteen 108 matriisianturirakenteen helpoksi kiinnittämiseksi potilaan pään hiuksettoman ihon alueille mainitun aktiivisen kiinnityspinnan 110 välityksellä. Tällöin kukin elektrodi kiinnittyy sille tarkoitettuun mittauskohtaan mainituilla pään hiuksettoman ihon alueilla. Sähköä johtava aktiivinen kiinnityspinta 110 käsittää edullisesti hydrogeeliä stabiilin ja olennaisen häiriöttömän kiinnityskontaktin muodostamiseksi elektrodien 102 ja ihon pinnan välille. Kokonaan tai osittain runko-osan 100 päälle voidaan muodostaa maadoituskerros ulkoisten sähköisten häiriöiden vaikutuksen estämiseksi. Maadoituskerros on eristetty eristekerroksella ja/tai runko-osalla aktiivisesta kiinnityspinnasta 110 ja johtimista. Jos runko-osassa ei ole reikiä, se voi toimia eristeenä. Mikäli runko-osassa on reikiä, eristys voidaan muodostaa erillisellä kerroksella. Maadoituskerros vaikuttaa siten, että se estää sähköisten häiriöiden indusoitumisen johtimiin ja sen myötä mitattuun EEG-signaaliin eli mittaustietoon.

Matriisielektrodirakenne voi käsittää edullisesti ainakin kaksi referenssielekt-rodia 102 ja edullisesti ainakin kaksi maaelektrodia 102, joiden välillä voidaan mittauksia suoritettaessa valita, mitä elektrodikombinaatiota käytetään mittaustietojen muodostamiseksi. Mikäli elektrodi kontakti on hyvä, matriisielektrodirakenne voi myös käsittää vain yhden referenssielektrodin ja vain yhden maaelektrodin. Maadoituskerros kytketään edullisesti maaelektrodiin tai maa-elektrodeihin. Matriisielektrodirakenteita voidaan skaalata eri kokoisiin päihin optimaalisesti sopiviksi skaalauksen vaikuttamatta käytettävien elektrodien lukumäärään. Keksinnön mukainen järjestely voi käsittää ainakin mat-riisielektrodirakenteen pakattuna pakkaukseen, jonka ulkopuolelta nähtäväksi on muodostettu mitoitusindikaattorit oikean matriisielektrodirakenteen koon varmistamiseksi potilaan päähän sopivaksi pakkausta avaamatta.

Signaalikohinasuhdetta (S/N) voidaan parantaa muodostamalla ja käyttämällä optimoitua elektrodirakennetta olennaisen hyvän signaalikohinasuhteen (S/N) muodostamiseksi sekä myös MRI- ja TT-kuvausyhteensopivuuden muodostamiseksi. Optimoitu elektrodi ra ken ne on esimerkiksi spiraalimainen matriisielektrodirakenne. Kuviossa 3 esitetään esimerkki printtitekniikalla valmistetusta spiraalisesta elektrodirakenteesta 102. Elektrodia 102 ympäröivä alue 111 ja kuvion 2 ja 3 mukaisissa esimerkeissä erilliset ympyränmuotoiset alueet 111 esittävät aktiivisen kiinnityspinnan alueita 111, joissa on sähköä johtamatonta ja ihon pintaan kiinnittyvää materiaalia, joka käsittää hydrogeeliä tai muuta ainetta tai aineseosta, jolla ovat mainitut vastaavanlaiset ominaisuudet.

Lisäksi järjestely elektrodimittausten suorittamiseksi voi käsittää ainakin yhden potilaan rintakehän alueelle kiinnitettävän elektrodin 112 sydänmittausten (EKG) suorittamiseksi.

Seuraavaksi esitetään kuvioihin 1-3 liittyen, tai ainakin osaan niistä liittyen, keksinnön erilaisia mahdollisia käyttötarkoituksia ja toteutusmuotoja. Tästä eteenpäin tässä yksityiskohtaisessa selostuksessa esitettävät asiat ovat siis esimerkkejä keksinnön eri osien 100, 102, 104,105, 106, 108, 110,112 erilaisista mahdollisista toteutuksista ja ominaisuuksista. Esillä olevan keksinnön mukaisesti siis toteutetaan matriisielektrodirakenne, joka käsittää kasvojen muodon mukaan mukautuvan runko-osan 100, joka on valmistettu johtamattomasta materiaalista, esimerkiksi polyesterikalvosta, ja johon elektrodit 102 ja mittaustietojen välitysjohtimet 104 ovat integroidut. Runko-osan ansiosta elektrodien paikat toistensa suhteen säilyvät olennaisen muuttumattomina ja elektrodien sijoittaminen oikeisiin kohtiin potilaan kasvoilla ja muuallakin on helpompaa. Runko-osaan kiinnitetyt elektrodit asetetaan potilaan hiuksettomille alueille otsalle, ohimolle, poskille ja nenänvarteen sekä korvien takaosaan. Lisäksi yksi elektrodi voidaan sijoittaa rintakehälle tarkkailemaan EKG:tä.

Matriisielektrodi on suunniteltu kiinnitettäväksi suoraan puhdistetulle iholle ja kattamaan kaikki oleelliset, normaalisti hiuksettomilta pään alueilta tehtävät EEG-mittaukset. Kiinnitykseen ei tarvita, eikä saa käyttää irtogeelejä tai elekt-rodipastoja. Hydrogeeliin perustuva aktiivinen kiinnityspinta antaa välittömästi stabiilin ja jopa vuorokausia hyvänä kestävän kontaktin iholle. Matriisielektrodi on valmistusteknisesti ja rakenteellisesti kohtuullisen yksinkertainen ja edullinen ja soveltuu siten kertakäyttöiseksi. Matriisielektrodi toimitetaan steriloituna kertakäyttöpakkauksessa.

Yhdessä esimerkinomaisessa matriisielektrodirakenteessa johtimina 104 käytetään hopeoitua Aracon-kuitua. Elektrodit 102 ovat hopealangasta valmistettuja spiraalin (halk. 7 mm) muotoisia rakenteita, jotka päällystetty sähköä johtavalla hydrogeelikalvolla. Matriisielektrodissa on yhteensä 16 elektrodia, joista 10 kpl on EEG:tä mittavia elektrodeja (kuvassa Fpl, Fp2, Af7, Af8, F7, F8, Spl, Sp2, T9 ja T10), 2 kpl EOG elektrodeja (silmänliikkeiden tunnistus, kuvassa "EOG" ja "EOG"), 2 kpl referenssielektrodeja (REF) ja 2 kpl maa-elektrodeja (GND). Elektrodit 102 voivat olla johtavan metallilangan tai kuidun (esim. hopea pinnoitettu eristeellinen Aracon) päässä olevia spiraalin-muotoisia rakenteita (102, kuvio 3). La n ka materiaa Iina voidaan käyttää hyvin sähköä johtavaa materiaalia, kuten hopeaa, hopea-hopeakloridia, kultaa tai erilaisia seosmateriaaleja. Elektrodien hyvä kontakti ihoon varmistetaan sähköä johtavalla, lääketieteen käyttöön kehitetyllä esimerkiksi hydrogeelikalvolla (esim. AG602, Amgel Technologies). Ihokiinnitys voidaan tarvittaessa varmistaa halutuista kohdista ihoteipin avulla. Elektrodien tukena käytetään kasvojen muodon mukaan mukautuvaa ohutta kalvoa, joka voi olla esimerkiksi polyamidia, polyimidia (Kapton), polyesteria (Mylar) tai muuta joustavaa materiaalia.

Keksinnön mukaiset elektrodit on suunniteltu kiinnitettäväksi suoraan puhdistetulle iholle ja kattamaan kaikki oleelliset, hiuksettomilta pään alueilta tehtävissä olevat EEG-mittaukset. Kiinnitykseen ei tarvita, eikä saa käyttää irto-geelejä tai pastoja. Hydrogeeliin perustuva aktiivinen kiinnityspinta antaa välittömästi stabiilin ja jopa vuorokausia hyvänä kestävän kontaktin iholle.

Keksinnön mukaisen matriisielektrodirakenne voidaan muodostaa esimerkiksi laminointitekniikkaan perustuvalla toteutustavalla. Anturitoteutus on kerros-rakenteinen, sisältäen ulkoa potilaan iholle päin mentäessä esimerkiksi seu-raavat kerrokset: stiffener layer (1), grounding layer (2), base layer (3), conducting layer (4), insulant layer (5), hydrogel layer (6), release liner layer (7). Matriisielektrodin runko-osana (base layer) käytetään kasvojen muodon mukaan mukautuvaa ohutta polymeeri ka Ivoa, kuten mylaria. Elektrodit 102 ja niiden siirtolinjat 104 (conducting layer) ovat mylarin pinnalle johtavasta musteesta (kuten Ag/AgCI ink) valmistettuja paksukalvorakenteita. Matriisielektrodin runko-osa on päällystetty eristeaineella (insulant layer), jotta johtimiin ei tulisi oikosulkuja. Eristeaineessa on aukot elektrodien kohdalla, joiden kautta elektrodispiraalit ovat kosketuksessa hydrogeelin (esimerkiksi AG602, Amgel Technologies, Fallbrock, CA, USA) kanssa. Release liner layer on suojakalvokerros, joka suojaa elektrodeja kuivumiselta, kalvo voi olla esimerkiksi ohut muovikalvo, joka repäistään irti siinä vaiheessa kun elektrodia aletaan kiinnittää.

Kaikki siirtolinjat päätyvät edullisesti anturin ulokeosaan, josta mitatut signaalit ohjataan pikaliittimen avulla vahvistinlaitteelle. Liittimenä käytetään joko M Rl yhteensopivaa liitintä tai helposti irrotettavaa/uudelleen kiinnitettävää liitintä (esim. ns. ZIF-type connector). Johdinkerros on peitetty eristeker-roksella (insulant layer), jossa on soikionmuotoiset avaukset spiraalinmuo-toisten elektrodien kohdalla. Elektrodien hyvän kontaktin ihoon varmistavat elektrodien kohdille kiinnitetyt alueet johtavaa hydrogeel ikä Ivoa. Lisäksi tehosteena käytetään sähköä johtamatonta hydrogeeliä kunkin elektrodin ympärillä (hydrogel layer tai muu adhesiivinen materiaali) helpottamaan erittäin taipuisan anturin asennusta potilaan iholle ja varmistamaan hyvä kiinnitys. Hydrogel layer on peitetty elektrodin asennuksen ajaksi tukevuutta tuovalla suojakalvolla (release liner layer). Matriisielektrodissa on yhteensä 17 elektrodia, joista 10 kpl on EEG:tä mittaavia elektrodeja, 2 kpl EOG elektrodeja (silmänliikkeiden tunnistus), 2 kpl maaelektrodeja), 2 kpl referenssielektrode-ja sekä rintakehälle asetettava EKG-elektrodi (sydämen sähköisen toiminnan mittaus).

Toteutusesimerkkien 1 ja 2 valossa on alan ammattilaiselle selvää, että keksinnössä kuvattu matriisielektrodi pystytään toteuttamaan hyvin erilaisilla tekniikoilla esim. ohutkalvoja litografiamenetelmillä, silkkipainotekniikalla, printtaustekniikoilla, erilaisilla laminointitekniikoilla jne.

Keksinnön mukaista järjestelyä elektrodimittausten suorittamiseksi voidaan hyödyntää ja käyttää esimerkiksi seuraavissa sovellutuksissa ja niillä voidaan saavuttaa esimerkeissä mainittuja toiminnallisia parannuksia:

Esimerkki 1. Lyhyt seuranta, pannan nopean, luotettavan kiinnityksen etu, ei erityisosaamista

Tajuton potilas tuodaan ensiapuun. Ensihoitaja kykenee muutamassa minuutissa, ilman erillistä EEG-hoitajan koulutusta, kiinnittämään keksinnön potilaan otsalle ja kasvoille. Näin saadaan nopea yleiskuva potilaan aivojen tilasta. Mahdollisista kiireellistä hoitoa vaativista sairauksista (esimerkiksi status epilepticus, lukinkalvon alainen verenvuoto, keskushermoston infektiot sekä metaboliset ja toksikologiset häiriötilat) johtuvat EEG-muutokset havaitaan välittömästi ja potilas saadaan mahdollisimman nopeasti ohjattua oikeaan hoitoon.

Esimerkki 2. Pitkä seuranta

Keksintöä käytetään sairaalan osastolla pitkäaikaiseen EEG-seurantaan, jotta potilaan aivosähkökäyrässä satunnaisesti pitkällä aikavälillä ilmenevät poikkeavuudet saadaan havaittua. Toisaalta pitkällä seuralla havaitaan jos potilaan neurologinen status yllättäen heikkenee. Keksinnön mukaiset elektrodit kestävät kuivumatta pitkäaikaisen rekisteröinnin, eikä ihossa esiinny allergisia reaktioita. Matriisielektrodi on kevyt, taipuisa ja hengittävä, joten se ei aiheuta potilaalle ylimääräistä rasitusta. Mittaukset toteutettiin Telefactor EEG-laitteella ja elektrodien kontakti-impedanssit ja mitatut signaalit säilyivät hyvälaatuisina koko 48 tuntia kestäneiden mittausten ajan.

Esimerkki 3. Status epilepticus

Status epilepticus (SE) on hengenvaarallinen neurologinen hätätila, joka vaatii nopeaa ja tehokasta hoitoa. SE johtuu eksitatoristen välittäjäaineiden (glutamaatti) liiallisesta erittymisestä hermopäätteistään. Arviolta jopa 20% purkauksista on non-konvulsiivisia eli ne eivät aiheuta havaittavia kouristuksia. Tämän vuoksi ilman EEG-mittausta potilas saattaa kärsiä epileptisestä pur- kaustoiminnasta ilman, että sitä havaitaan ja hoidetaan. Keksintö tarjoaa nopean ja helpon tavan todeta onko tajuttomalla potilaalla non-konvulsiivinen status. Matriisielektrodia voidaan käyttää myös status epilepticus -lääkityksen loudauksen aikana, jolloin voidaan havaita välittömästi mahdolliset aivo- ja sydänperäiset komplikaatiot. Lisäksi matriisielektrodia voidaan käyttää status epilepticuksen hoidossa käytettävän purskevaimentuma-tilan monitorointiin. Purskevaimentuma näkyy erinomaisesti otsaelektrodeista.

Esimerkki 4. SAV-potilas (lukinkalvonalainen aivoverenvuoto) SAV-potilaalla verta vuotaa lukinkalvon (araknoidea) ja välittömästi aivoja ympäröivän pehmeäkalvon (pia mater) väliseen tilaan. Äkillisesti alkanut kova päänsärky on tärkein yksittäinen oire subaraknoidaalivuodossa. Osittain tarkoitukseen soveltuvien helppokäyttöisten EEG-elektrodien puutteen vuoksi SAV-potilaiden tilan seurannassa ei yleisesti käytetä EEG-monitorointia, vaikka sen on raportoitu olevan hoidon onnistumisen kannalta ensiarvoisen tärkeää. Keksintö tarjoaa nopean ja helpon tavan toteuttaa SAV-potilaan seuranta.

Esimerkki 5. Kallon tai niskarangan vamma, normaali EEG ei sovellu, eräs esimerkki tehohoidosta

Potilas löytyy tajuttomana kadulta ja sillä on tai epäillään vammaa kallon tai niskarangan alueella. Normaali EEG ei sovellu, koska perinteistä mittauskyt-kentää ei voida kiinnittää vamman päälle. Toisaalta potilaan päätä ei vamman vuoksi saa liikuttaa ja perinteisen mittauskytkennän asettaminen vaatisi sitä. Keksintö mahdollistaa tällaisen niska/päävammapotilaan E EG-mitta uksen ilman, että potilaan päätä tarvitsee liikuttaa tai että elektrodeja tarvitsisi asettaa vamman päälle.

Esimerkki 6. Kraniotomia

Kraniotomialla tarkoitetaan kirurgista toimenpidettä, jossa pääkallo avataan, jotta päästäisiin käsiksi aivoihin. Kraniotomiaa käytetään myös aivoturvotuk-sen ja kohonneen kallonsisäisen paineen hoitamiseksi, jotta paine laskisi ja aivoilla olisi tilaa turvota. Erityyppiset epileptiset ilmiöt ovat yleisiä EEG:ssä tällaisissa hoidoissa. Normaalin EEG-kytkennän käyttäminen on kuitenkin mahdotonta, koska kraniotomian kohdalle ei voi kiinnittää elektrodeja. Helppokäyttöinen otsalle ja kasvoille kiinnitettävä matriisielektrodi mahdollistaa tällaisen potilaan EEG:n seuraamista ilman, että vaarannetaan potilaan terveyttä.

Esimerkki 7. Eristyspotilas (kertakäyttöisyys, turvallisuus ja helppous)

Potilaalla epäillään Creutzfeldt-Jakobin tautia (CJD, kansan kielessä "hullun-lehmän tauti") ja hän on eristyksessä. CJD aiheuttaa selviä muutoksia EEG-signaaliin, joten mittaus on erittäin käyttökelpoinen taudin tunnistuksessa. Keksintö nopeuttaa ja helpottaa tällaisen eristyspotilaan mittausta. Lisäksi keksintö pienentää tartuntariskiä, koska se on kertakäyttöinen, nopea ja helppo kiinnittää. Matriisielektrodi voidaan hävittää heti rekisteröinnin jälkeen.

Esimerkki 8. Potilaalla mittalaitteita kytkettynä kallon läpi aivoihin, normaali EEG ei sovellu

Teho-osastolla potilaalla voi olla erilaisia mittalaitteita (esimerkiksi mikro-dialyysilaite tai aivopainemittari) kytkettynä kallon läpi suoraan aivoihin. Tällöin normaali EEG-mittaus on mahdotonta toteuttaa. Keksinnön avulla EEG-mittaus voidaan kuitenkin suorittaa, koska se asetetaan potilaan otsalle ja kasvoille kallon sijaan. Keksinnöllä toteutettu mittaus ei häiritse muita mittalaitteita, eikä potilaalle aiheudu vaaratilanteita kun keskushermostoon liitettyjä mittalaitteita ei tarvitse liikuttaa.

Esimerkki 9. Elvytyksen jälkeinen monitorointi

Kun sydän pysähtyy tai aivojen verenkierto muuten häiriintyy, niin on aina mahdollista, että aivoihin jää hapenpuutteesta johtuva ohi menevä tai pysyvä hypoksis-iskeeminen aivovaurio. Koska keksintö on helppo ja nopea kiinnittää, se tarjoaa nopean ratkaisun elvytyksen jälkeiseen EEG-monitorointiin. Keksinnön avulla saadaan jo muutamassa minuutissa elvytyksen jälkeen tietoja mahdollisista vaurioista. Keksintö voisi olla elvytyslaitteiston vakiovaruste, että se olisi aina heti asetettavissa elvytyksen jälkeen.

Esimerkki 10. PLED (periodic lateralized epileptiform discharges)

Vakavan aivovamman yhteydessä voidaan EEG-signaalissa nähdä PLED-aaltoja, jotka ilmenevät periodisesti. PLED-aalloke voidaan joissain tapauksessa sekoittaa EKG-artefaktaan, joten on hyvä jos EEG:n rinnalle saadaan näkyviin myös EKG-signaali. Keksinnössämme on muista pika-EEG-ratkaisuista poiketen oma elektrodi EKG:lle, joka siis mittaa sydämen sähköistä toimintaa.

Esimerkki 11. Anestesian syvyysanturi

Koska keksintö on helppo ja nopea käyttää ja lisäksi se on kertakäyttöinen, niin sillä voidaan rekisteröidä myös EEG-signaalia anestesia monitorin käyttöön. Keksintö kytketään sopivalla adapterilla kiinni anestesiamonitoriin ja anestesian syvyys voidaan lukea suoraan monitorin näytöltä kuten erityisesti kyseiseen käyttöön tarkoitetulla elektrodilla. Koska keksintö on monikäyttöinen, ei teho-osastolle tarvitse ostaa useita erilaisia aivosähkökäyrän mittaukseen soveltuvia antureita. Keksinnön mukaisen matriisipannan lisäksi toimitetaan erilaisia sovitinliittimiä, joilla panta voidaan helposti kytkeä erilaisiin EEG-vahvistimiin ja -monitoreihin.

Esimerkki 12. MRI-yhteensopivuus, (fantom mittaus)

Keksinnön mukainen järjestely ei ole ferromagneettinen. Keksinnön MRI-yhteensopivuutta on testattu MRI-fantomille. Keksinnön mukainen järjestely ei lämpene MRI-kuvauslaitteessa eikä se aiheuta MRI-kuviin häiriöitä. Näin keksintöä ei tarvitse riisua magneettikuvauksen ajaksi ja EEG-mittausta voidaan jatkaa välittömästi kuvauksen jälkeen. Normaalisti EEG-anturit täytyy irrottaa kuvauksen ajaksi, jonka jälkeen ne täytyy kiinnittää uudelleen, mikäli halutaan jatkaa rekisteröintiä. Tämä vie ylimääräistä aikaa ja saattaa hidastaa potilaan ohjautumista oikeaan hoitoon. Lisäksi elektrodien uudelleen kiinnittämisessä on aina riski, että iho rikkoontuu ja se taas puolestaan lisää riskiä saada erilaisia allergisia reaktioita tai infektioita. Keksinnön MRI-yhteensopivuus varmistetaan irrotettavalla ZIF-tyyppisellä liittimellä, joka voidaan helposti poistaa ennen kuvausta ja yhteys vahvistimelle saadaan takaisin kiinnittämällä ZIF-liitin takaisin matriisielektrodiin.

Esimerkki 13. TT-yhteensopivuus, fantom

Keksinnön yhteensopivuutta tietokonetomografiakuvaukseen (TT) on testattu fantomilla. Keksintö ei lämpene tietokonetomografialaitteessa eikä se aiheuta otettuihin kuviin merkittäviä häiriöitä. Näin keksintöä ei tarvitse välttämättä riisua TT-kuvauksen ajaksi ja EEG-mittausta voidaan jatkaa välittömästi kuvauksen jälkeen. Normaalisti EEG-anturit täytyisi irrottaa kuvauksen ajaksi, jonka jälkeen ne täytyy kiinnittää uudelleen, mikäli halutaan jatkaa rekisteröintiä. Tämä vie ylimääräistä aikaa ja saattaa hidastaa potilaan ohjautumista oikeaan hoitoon. Lisäksi elektrodien uudelleen kiinnittämisessä on aina riski, että iho rikkoontuu ja se taas puolestaan lisää riskiä saada erilaisia allergisia reaktioita tai infektioita.

Esimerkki 14. Ambulanssi- tai ambulanssihelikopterimittaukset

Koska keksintö on erittäin helppokäyttöinen, sillä voidaan suorittaa EEG-rekisteröintejä kenttäolosuhteissa jo ambulanssissa ja ambulanssihelikopte-reissa. Käytännössä on tarkoituksenmukaista kiinnittää matriisielektrodi potilaaseen ambulanssissa, ambulanssihelikopterissa tai armeijassa joukkosidon-tapaikalla/ kenttäsairaalassa. Näin potilaan aivojen tila ja mahdolliset häiriöt tiedetään jo ennen kuin potilas ehtii sairaalaan. EEG-data lähetetään myös langattomasti sairaalan tietojärjestelmään. Näin potilas voidaan ohjata heti sairaalaan tullessa oikeaan hoitoon ja aloittaa oikea lääkitys.

Esimerkki 15. Langattomat tiedonsiirtoratkaisut

Keksintö on erittäin kevyt, helppo asettaa ja kertakäyttöinen. Näin ollen se on erittäin käyttökelpoinen erilaisiin kenttäolosuhteisiin tarkoitettujen langattomien EEG-mittausratkaisujen EEG-anturiksi. Langattomat järjestelmät on mahdollista toteuttaa esimerkiksi bluetooth, wlan, GSM, 3G tai infrapunatek-niikoin.

Esimerkki 16. Terveyskeskustasoinen EEG-käyttö, tulosten lähetys keskussairaalaan

Koska keksinnön avulla on helppo ja nopea toteuttaa EEG-mittaus eikä sen asettamiseen tarvita erityistaitoja, niin sen toteuttaminen onnistuu helposti myös terveyskeskuksien sairaanhoitajilta. EEG voidaan näin mitata saman tien jo terveyskeskuksen päivystyksessä, ilman että potilasta välttämättä tarvitsee lähettää keskus- tai yliopistosairaalaan rekisteröitäväksi. Neurofysiologi voi lukea EEG:n etänä Internetin kautta ja potilas voidaan ohjata välittömästi oikeanlaiseen hoitoon. Tämä on tärkeää koska monissa tapauksissa hoidon aikainen aloittaminen parantaa toipumisennustetta. Terveyskeskusrekiste-röinneillä mahdollisesti säästetään myös isoja summia kuljetuskuluista, kun potilasta ei välttämättä tarvitse kuljettaa sairaalasta toiseen.

Esimerkki 17. Keskosmonitorointi

Hyvin pienillä keskosvauvoilla aloitetaan heti syntymän jälkeen ns. amplitudi-integroitu EEG-monitorointi (aEEG), jotta mahdollinen epileptinen aktiviteetti saataisiin havaittua. Nykyään elektrodeina käytetään neulaelektrodeja, jotka ovat nopeita ja helppoja kiinnittää. Niitä kiinnitettäessä joudutaan kuitenkin rikkomaan ihoa, joka taas kasvattaa riskiä saada erilaisia tulehduksia tai infektioita. Jos neulojen sijaan käytettäisiin yhtä nopeasti ja helposti kiinnitettävää keksintöä, niin tulehdusten ja infektioiden riskiä saataisiin huomattavasti pienennettyä. Keksinnöstä on mahdollista valmistaa kooltaan pieniä versioita, että ne sopivat myös keskosvauvoille.

Esimerkki 18. Lapsipotilaat

Perinteisen EEG-kytkennän asettaminen yhteistyökyvyttömän lapsen päähän on aikaa vievä, hankala ja joskus jopa mahdoton tehtävä. Perinteisessä kytkennän asettamisessa lapsen pään ihoa joudutaan yleensä raaputtamaan puutikulla, joka tuntuu lapsesta epämiellyttävältä. Lisäksi lapsella saattaa olla neulakammo ja hän pelkää, että häntä pistetään neulalla, kun hoitaja ottaa raaputustikun esiin. Joskus joudutaan käyttämään jopa rauhoittavia lääkkeitä, että perinteisen kytkennän kiinnittäminen onnistuu. Tämä ei tietenkään ole toivottavaa, koska rauhoittavat lääkkeet vaikuttavat aina myös vähän EEG-signaaliin. Keksinnön asettaminen iholle ei vaadi ihon raaputusta, joten yhteistyö lapsen kanssa onnistuu huomattavasti helpommin. Lisäksi sen asettamiseen kuluu paljon lyhyempi aika, joten lapsen kärsivällisyys riittää paremmin.

Esimerkki 19. Terveyskeskusten kroonikkopotilaat

Terveyskeskuksissa on paljon huonosti kommunikaatioon kykeneviä kroonisesti sairaita vanhuspotilaita, joidenka neurologinen tila on kartoittamatta. Keksintö mahdollistaisi nopean ja helpon tavan mitata rutiininomaisena seu lontana näitä potilaita läpi ja kartoittaa heidän tila. On mahdollista, että jotkut heistä ovat esimerkiksi non-konvulsiivisessa epileptisessä statuksessa.

Esimerkki 20. Vaihtoehtoiset maa- ja vertailuelektrodit.

Koska ensihoitotilanteissa joudutaan työskentelemään vaikeissa olosuhteissa, jolloin potilas voi olla esimerkiksi hyvin likainen tai rauhaton, keksinnössä on kaksi maa- ja referenssielektrodia (vertailuelektrodia). Jos toinen kahdesta menee rikki, voidaan ohjelmallisesti vaihtaa ehjään ja näin saadaan varmistettua EEG-rekisteröinnin toimivuus.

Esimerkki 21. Pakkaukseen sisältyvät käyttöä helpottavat ratkaisut

Pannan pakkaus on oleellinen käyttöä helpottava osa tuotetta. Siinä voi olla mm. selkeät kuvalliset numeroidut ohjeet, kuva tyypillisestä pannan sijoittelusta kasvoille, ihon puhdistukseen tarvittavat välineet (kosteuspyyhkeet, puhdistusteippi,...), hiusten kiinnitykseen tarvittavat välineet (jos hiukset tulisivat muuten tielle, esim. verkko, panta ki i n n i tyskl i psi t,..), liitinosa jne. Pakkauksen ulkopinnalle voidaan muodostaa mitoitusindikaattoreiksi esimerkiksi mitoitusasteikko. Sen avulla voi yksinkertaisesti (kokeilemalla pakkausta potilaan kasvoilla) arvioida pakkausta avaamatta, onko kyseinen malli sopiva, vai tulisiko valita joku muu modulaarinen koko. Tämä auttaa olennaisesti sopivan koon valinnassa.

Esimerkki 22. Erilaisten elektrodi päiden impedanssitestauksia iholla.

Esikäsittely: kaikissa tapauksissa puhdistus alkoholilla, kevyt raaputus teipillä ja kostutus 0.5 % NaCklla. Vertailuna hopeakloridikuppielektrodi. Tämän esimerkkitoteutuksen mittaukset toteutettiin Telefactor EEG-laitteella. Tässä toteutusesimerkissä spiraalielektrodi antoi pienimmän kontakti-impedanssin ja sen signaalin kohinataso oli selvästi alhaisempi kuin muilla ratkaisuilla.

Keksinnön mukainen ihoon kiinnittyvä elektroditoteutus voidaan toteuttaa myös sopivan sähköäjohtava n adhesiivin avulla. Tällaisia adhesiiveja voivat olla esim. tärkkelys- tai agarpohjaiset materiaalit, joihin on lisätty esim. NaCkia sähkönjohtavuuden lisäämiseksi.

Esimerkki 23. Häiriötasojen vertailu

Keksinnössä käytetyn elektrodin on havaittu saavuttavan paremman signaali-kohina - suhteen kuin tunnetun tekniikan mukaiset elektrodit. Tähän ovat syynä käytetyt materiaalivalinnat, käytetty aktiivinen kiinnityspinta 110 käsittäen esim. hydrogeeliä ja hopea-hopeakloridi elektrodin eri muodot/kuviot (kiekko, elliptinen kiekko, rinki, silmukka, sormimainen muoto, käärmemäi-nen muoto, spiraalimuoto jne.). Elektrodi on myös erittäin stabiili, eikä se oli herkkä potilaan liikkeestä johtuville häiriöille. Nämä ovat tärkeitä ominaisuuksia, jotta EEG:ssä näkyvät pienenpienet muutokset voidaan havaita.

Seuraavassa kuvataan yksityiskohtaisesti keksinnön erästä edullista toteutusmuotoa eli uudentyyppistä kertakäyttöistä matriisielektrodia aivojen sähköisen toiminnan (EEG) monitorointiin, jota voidaan hyödyntää etenkin ensi-hoitotilanteissa. Akuutissa tilanteessa tajuttoman potilaan EEG:n mittaus on olennaisen tärkeää potilaan tilan kartoittamisessa. Ensihoidossa on rutiininomaista mitata sydämen sähköistä toimintaa (EKG), mutta aivojen sähköistä toimintaa ei juurikaan mitata. Tähän syynä ovat markkinoilla olevat kömpelöt anturitoteutukset, jotka ovat hitaat asettaa potilaaseen oikeaoppisesti. EEG:lla voitaisiin kuitenkin havaita erilaisia aivotoiminnan häiriöitä, jotka liittyvät esim. vakaviin aivovammoihin, aivoinfarktiin, aivoverenvuotoon, subaraknoidaalivuotoon, status epilepticukseen, myrkytystiloihin ja epäselviin tajunnanhäiriöihin. Keskeistä olisikin pystyä diagnosoimaan aivoperäiset sairaudet mahdollisimman varhain ja käynnistää pikaisesti sen mukainen hoito. Nykyisin laajasti käytössä olevat EEG-elektrodit ovat metallielektrodeja (SS, Ag-AgCI, Pt), jotka ovat yksittäisiä ja ihoon liimattavia. Elektrodien paikat suhteessa kalloon on määriteltävä tarkkaan, jotta diagnoosin tekeminen voi olla luotettavaa. Tämä vaatii luonnollisesti erikoisosaamista. Nämä tekijät yhdessä monimutkaistavat ja hidastavat EEG rekisteröinnin aloittamista ja siksi sitä ei juurikaan kentällä toteuteta.

Keksinnön erään edullisen toteutusmuodon mukaisen matriisielektrodin runko on polyesterikalvoa (mylar). Sähköiset elektrodit ovat johtavan hopeapinnoi-tetun eristeellisen Aracon-kuidun päähän liitettyjä hopeaspiraaleja (halkaisija 7 mm). Elektrodin hyvän kohtaktin ihoon varmistaa lääketieteen käyttöön kehitetty hydrogeelikalvo (halkaisija 12-18 mm). Ihokiinnitystä helpottamaan on kunkin elektrodin ympärille kiinnitetty hengittävä teippiosa. Tällä mat-riisielektrodilla voidaan saavuttaa seuraavanlaisia etuja ja parannuksia: merkittävästi kevyempi ja taipuisampi ratkaisu, joka muotoutuu paremmin kasvojen muodon mukaan ja eikä taivuta ihoa, stabiili elektrodi kontakti ihoon hyvin tarttuvan hydrogeelin ja tässä esimerkissä myös ihoteippituennan ansiosta. Tämä ratkaisu ei vaadi kovia puristusvoimia ihoa vasten kuten ensimmäiset prototyypit toimiakseen hyvin, elektrodin sähköinen kontakti on hyvä, eikä siinä tarvitse eikä saa käyttää geeliä, hopealangan ja geelin välinen kontakti on optimoitu langan muodon ja spiraalirakenteen avulla, parempi hengittävyys on oleellista varsinkin voimakkaasti hikoilevilla potilailla, hyvin kiinni-pysyvät ja kattavat referenssielektrodit keskilinjassa, silmän liikkeen pysty- ja vaakaelektrodit artefaktojen havainnoimiseksi ja korvien taakse kiinnitettävät kallon takaosan monitorointia parantavat elektrodit.

Keksinnöllä on monia vaihtoehtoisia ratkaisumalleja valmistustekniikan, materiaalivalintojen, elektrodilukumäärien, elektrodien sijaintien suhteen. Edellä mainittu tällä hetkellä uusin kehitysversio on varsin optimaalinen materiaalivalintojen ja niiden toimivuuden osalta. Koska henkilöiden kallon kokoja mittasuhteet vaihtelevat paljon, optimaalinen sovellus ottaa myös nämä seikat huomioon ja anturitoteutusta on helposti valmistettavissa muutamaa perus-kokoa. Hyvä referenssielektrodien oikean paikan löytäminen (tässä kaksi elektrodia) helpottaa mittausdatan analysointia merkittävästi poistaen erilai- sia artefaktoja, joita ovat esim. mm. silmänliikkeistä johtuvat lihasten sähköisen toiminnan (EMG) sekoittuminen mitattavaan signaaliin. Käsittääksemme keksinnön mukaista kasvojen alueen (otsa, ohimot ja nenävarsi) ei ole saatavilla kaupallisesti ja keksintö on uusi. Keksinnön etuja ovat mm. helppokäyttöisyys, edullisuus, kertakäyttöisyys, yksinkertaisuus ja monipuolinen luotettava mittaus.

Seuraavaksi esitetään vielä keksinnön mukaista kaupallisesti toteutettavissa olevaa matriisielektrodirakennetta edustava ratkaisu, jossa matriisielektrodi-rakenteena on pantaelektrodirakenne helpon ja nopean EEG monitoroinnin toteuttamiseksi. Tällä pantaelektrodirakenteella eli pannalla saavutetaan pannan vaiheittaista asennusta helpottavat ratkaisut. Pannan elektrodien kiinnityspintojen suojakalvot on jaettu osiin, joten panta voidaan kiinnittää hallitusti kasvoille vaiheittain. Keskeinen otsaosa kiinnitetään ensin paikalleen, jonka jälkeen muut osat oikealle ja vasemmalle vaiheittain, viimeisimpänä kauimmaksi ulottuvat osat. Tällä pantaelektrodirakenteella saavutetaan myös pannan elektrodien hyvän kontaktin ja kuivumisen estävät integroidut ratkaisut. Varsinaisen sähköisen elektrodin ulkopuolella ja väleissäkin on kiinnitystä varmistavia ihoon liimautuvia osia. Samoin elektrodien ympärillä on johtamatonta kiinnitysmateriaalia, joka auttaa kiinnityksissä ja osaltaan estää elektrodin kuivumista. Pannoissa on pikaliitin ratkaisu, joka mahdollistaa kertakäyttöisen steriilin adapterin liittämisen pantaan. Tällainen liitin on kytkettävissä monikäyttöisen adapterin kautta erilaisiin mittauslaitteisiin. Panta soveltuu siten steriilinä ratkaisuna liittimineen käytettäväksi erilaisten laitteiden kanssa. Pannan pakkaus on oleellinen käyttöä helpottava osa tuotetta. Siinä on mm. selkeät kuvalliset numeroidut ohjeet, kuva tyypillisestä pannan sijoittelusta kasvoille, ihon puhdistukseen tarvittavat välineet (kosteuspyyhkeet, puhdistusteippi,...), hiusten kiinnitykseen tarvittavat välineet (jos hiukset tulisivat muuten tielle, esim. verkko, hiuspanta, kiinnitysklipsit,..), liitinosa jne. Pakkauksen ulkopinnalle on tehty mitoitusasteikko. Sen avulla voi yksinkertaisesti (kokeilemalla pakkausta potilaan kasvoilla) arvioida pakkausta avaamatta, onko kyseinen malli sopiva, vai tulisiko valita joku muu modulaarinen koko. Tämä oleellisesti auttaa sopivan koon valinnassa. Lisäksi EEG-pannan eli keksinnön mukaisen elektrodirakenteen päälle voidaan tehdä elektrodeista eristetty maadoituskerros, joka vähentää ulkoisten sähköisten häiriöiden indusoitumista johtimiin ja sen myötä mitattuun EEG-signaaliin.

Vaikka keksintöä on edellä selostusosassa esitetty viitaten esillä oleviin kuvioihin, ei keksintö ole kuitenkaan rajoittunut selostusosaan eikä kuvioihin vaan keksintöä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten määrittämissä rajoissa.

Claims (18)

1. Järjestely elektrodimittausten suorittamiseksi potilaan pään ihon pinnalta toteutettavaa aivojen sähköisen toiminnan rekisteröintiä varten, järjestely käsittäen matriisielektrodirakenteen, joka käsittää ihon pinnan muodon mukaisesti mukautuvan sähköä johtamatonta materiaalia olevan runko-osan (100), ja joka järjestely käsittää elektrodit (102) mittaustietojen muodostamiseksi liitettyinä mainittuun runko-osaan (100), välineet (104) mittaustietojen välittämiseksi liitettyinä mainittuun runko-osaan (100) ja mittaustietoyk-sikön mainituilta välineiltä (104) välitettyjen mittaustietojen vastaanottamiseksi mittaustietojen jatkokäsittelyä varten, ja joka runko-osa (100) käsittää elektrodien sijoitusrakenteen (108) elektrodien (102) keskinäisten sijaintien pitämiseksi olennaisen samoina toisiinsa nähden, tunnettu siitä, että järjestely käsittää elektrodien (102) ja ihon pinnan väliin sijoittuvan aktiivisen kiinnityspinnan (110) pitävän ja sähköä johtavan kiinnityskontaktin muodostamiseksi elektrodien ja ihon pinnan välille mitattavien signaalien välittämiseksi potilaan päästä elektrodeille mainitun sähköä johtavan aktiivisen kiinnityspinnan (110) kautta mittaustietojen muodostamiseksi, mainittu sähköä johtava aktiivinen kiinnityspinta (110) käsittäen hydrogeeliä tai muuta ihoon hyvin kiinnittyvää sähköä johtavaa adhesiivista materiaalia stabiilin ja olennaisen häiriöttömän kiinnityskontaktin muodostamiseksi elektrodien (102) ja ihon pinnan välille, ja joka järjestely elektrodimittausten suorittamiseksi käsittää optimoidun elektrodi rakenteen olennaisen hyvän sig-naalikohinasuhteen (S/N) muodostamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että runko-osa (100) käsittää elektrodien sijoitusrakenteen (108) elektrodien (102) keskinäisten sijaintien pitämiseksi olennaisen samoina toisiinsa nähden matriisielektrodirakenteen helpoksi kiinnittämiseksi potilaan pään hiuksettoman ihon alueille aktiivisen kiinnityspinnan (110) välityksellä kukin elektrodi kiin nittyen sille tarkoitettuun mittauskohtaan mainituilla pään hiuksettoman ihon alueilla.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että aktiivinen kiinnityspinta käsittää sähköä johtavan pinnan (110) ja sähköä johtamattoman pinnan (111).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että järjestely elektrodimittausten suorittamiseksi käsittää ainakin yhden potilaan rintakehän alueelle kiinnitettävän elektrodin (112) sydänmittausten (EKG) suorittamiseksi.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että järjestely elektrodimittausten suorittamiseksi käsittää potilaiden erikokoisiin päihin sopivia erikokoisia matriisielektrodirakenteita.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että järjestely elektrodimittausten suorittamiseksi käsittää matriisielektrodiraken-teessa ainakin kaksi referenssielektrodia (102) ja ainakin kaksi maaelektrodia (102), joiden välillä voidaan mittauksia suoritettaessa valita, mitä elektrodi-kombinaatiota käytetään mittaustietojen muodostamiseksi.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että järjestely elektrodimittausten suorittamiseksi käsittää optimoidun elektrodira-kenteen olennaisen hyvän signaalikohinasuhteen (S/N) muodostamiseksi sekä MRI-ja TT-kuvausyhteensopivuuden muodostamiseksi.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että järjestely käsittää runko-osan (100) päälle kokonaan tai osittain muodostettavan maadoituskerroksen ulkoisten sähköisten häiriöiden vaikutuksen estämi seksi eristämällä maadoituskerros eristekerroksella aktiivisesta kiinnityspin-nasta (110) ja välineistä (104) mittaustietojen välittämiseksi.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että järjestely käsittää ainakin matriisielektrodirakenteen pakattuna pakkaukseen, jonka ulkopuolelta nähtäväksi on muodostettu mitoitusindikaattorit oikean matriisielektrodirakenteen koon varmistamiseksi pakkausta avaamatta.

10. Menetelmä elektrodimittausten suorittamiseksi potilaan pään ihon pinnalta toteutettavaa aivojen sähköisen toiminnan rekisteröintiä varten, jossa menetelmässä käytetään ihon pinnan muodon mukaisesti mukautuvaa sähköä johtamatonta materiaalia olevaa elektrodi rakenteen runko-osaa (100), muodostetaan mittaustiedot mittaamalla elektrodeilla (102), välitetään mittaus-tiedot elektrodeilta mittaustietoyksikköön mittaustietojen jatkokäsittelyä varten, tunnettu siitä, että menetelmässä muodostetaan optimoitu elekt-rodirakenne olennaisen hyvän signaalikohinasuhteen (S/N) muodostamiseksi, sijoitetaan elektrodien sijoitusrakennetta (108) käyttäen elektrodit (102) potilaan pään ihon pinnalle pitämällä elektrodien keskinäiset sijainnit olennaisen samoina toisiinsa nähden, ja muodostetaan pitävä ja sähköä johtava kiinni-tyskontakti aktiivisen kiinnityspinnan (110) välityksellä elekt-rodien (102) ja ihon pinnan välille mitattavien signaalien välittämiseksi potilaan päästä elektrodeille mainitun sähköä johtavan kiinnityskontaktin kautta mittaustietojen muodostamiseksi, mainittu sähköä johtava aktiivinen kiinnityspinta (110) käsittäen hydrogeeliä tai muuta ihoon hyvin kiinnittyvää sähköä johtavaa adhe-siivista materiaalia stabiilin ja olennaisen häiriöttömän kiinnityskontaktin muodostamiseksi elektrodien (102) ja ihon pinnan välille.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä sijoitetaan elektrodien sijoitusrakennetta (108) käyttäen elektrodit (102) potilaan pään hiuksettoman ihon alueille pitämällä elektrodien keskinäiset sijainnit olennaisen samoina toisiinsa nähden mainitun sijoitusra- kenteen ja mainitun kiinnityskontaktin välityksellä kukin elektrodi kiinnittyen sille tarkoitettuun mittauskohtaan mainituilla pään hiuksettoman ihon alueilla.

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aktiivinen kiinnityspinta käsittää sähköä johtavan pinnan (110) ja sähköä johtamattoman pinnan (111).

13. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään ainakin yhtä potilaan rintakehän alueelle kiinnitettävää elektrodia (112) sydänmittausten (EKG) suorittamiseksi.

14. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään potilaiden erikokoisiin päihin sopivia erikokoisia matriisielektrodirakenteita.

15. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään ainakin kahta referenssielektrodia (102) ja ainakin kahta maaelektrodia (102), joiden välillä voidaan mittauksia suoritettaessa valita, mitä elektrodikombinaatiota käytetään mittaustietojen muodostamiseksi.

16. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että optimoidaan elektrodien rakennetta olennaisen hyvän signaalikohinasuhteen (S/N) muodostamiseksi sekä M Rl- ja TT-kuvausyhteensopivuuden muodostamiseksi.

17. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan runko-osan 100 päälle kokonaan tai osittain maadoituskerros ulkoisten sähköisten häiriöiden vaikutuksen estämiseksi eristämällä maadoituskerros eristekerroksella aktiivisesta kiinnityspinnasta (110) ja välineistä (104) mittaustietojen välittämiseksi.

18. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pakataan ainakin elektrodit (102) ja niiden sijoitusrakenne (108) pakkaukseen, jonka ulkopuolelta nähtäväksi on muodostettu mitoitusindikaattorit oikean matriisielektrodirakenteen koon varmistamiseksi pakkausta avaamatta. Patentkrav