DE4091800C2 - Biosignalelektrode - Google Patents

Abstract

Eine Biosignalelektrode (10), die ein flexibles Substrat (1) mit einer Vorder- und einer Rückseite umfaßt, wobei auf der Vorderseite eine elektrisch leitfähige Schicht (2) aufgedruckt ist, die eine Tinte mit elektrisch leitfähigen Teilchen oder einem Gemisch von Teilchen enthält, wobei die Schicht in der Draufsicht ein erstes oder Sensorende (11), ein zweites oder Anschlußende (12) und ein Verbindungsstück (13) umfaßt, wobei das Sensorende (11) in der Draufsicht einer Hohlform gleicht.

Description

Diese Erfindung betrifft eine Oberflächenelektrode, die auf medizinischem Gebiet zum Empfang und zur Übertragung von aus einem Körper stammenden Biosigna­ len oder zur Applikation schwacher elektrischer Signale in den Körper verwendet werden kann.

Medizinische Oberflächenaufzeichnungselektroden sind wohlbekannt. US 4,370,984 beschreibt eine nichtmetallische Einwegelektrode, US 4,393,584 ein Verfahren zur Herstellung von flexiblen Elektroden, die mit einer leitfähigen Tinte bedruckt sind. Eine derartige Elektrode besteht beispielsweise aus einem mit Silber beschichteten Loch, das sich innerhalb eines mit einer Ausnehmung versehenen Kunststoffelements oder -behälters befindet. An der Außenseite des Kunststoffelements befindet sich ein Druckknopfansatz und dient als Mittel zur Verbindung des äußeren Stromkreises mit der Elektrode. In diesem Elektrodentyp gibt es einen Schwamm, der mit einem elektrolytischen Gel imprägniert worden ist, und sich innerhalb des Kunststoffelektrodengehäuses befindet, sodass der Schwamm im Betrieb als Leiterbrücke zwischen dem Loch und der Haut des Patienten dient. Das elektrolytische Gel verbessert die Leitfähigkeit der Haut und stellt einen guten elektrischen Kontakt zwischen dem Patienten und dem metallischen Sensor sicher. Da das Elektrodensystem einen guten Kontakt mit der Haut haben muss, sieht die gegenwärtige Technologie vor, dass das Kunststoff­ gehäuse, das den Lochsensor enthält, mit dem leitfähigen Gel an einer Scheibe aus offenzelligem Plastikschaum oder mikroporigem Material befestigt wird, die an ihrer Unterseite mit einem medizinisch einsetzbaren Kontaktklebstoff beschichtet ist. Diese flexible Klebstoffscheibe dient dazu, das System an der Haut des Patienten zu befestigen und es dort zu halten. Für Lagerzwecke wird schließlich eine Hülle über das starre Plastikelement gezogen, um die Elektrode von der Atmosphäre zu isolieren, sodass das Austrocknen des leitfähigen Gels, das auf Wasserbasis ist, verhindert wird.

Elektroden des gerade beschriebenen Typs haben sich als ziemlich verlässlich bei der Errichtung einer elektrischen Verbindung zum Patienten erwiesen, sie zeigen jedoch einige Nachteile. Zunächst umfasst der Aufbau viele Komponenten, die den Zusammenbau der Elektrode ziemlich erschweren, sodass sie daher relativ kostspielig herzustellen ist. Zweitens hat der Aufbau ein großes Profil, bedeckt eine beträchtliche Hautfläche und besitzt keine Flexibilität. Diese Starrheit des Elements oder Gehäuses kann zu Hautabschabungen und Entzündungen führen, und ein Ziehen an der Verbindungsleitung beeinflusst den Sensor und kann die Erzeugung von Artefaktsignalen verursachen.

Vor kurzem ist ein einfacherer, weniger kostspieliger Elektrodenaufbau verfügbar geworden. Dabei wird eine Metallfolie verwendet, die sowohl als Elektrodensen­ sor als auch als Verbindungsmittel zum externen Stromkreis wirkt. Die Verbin­ dung zur Metallfolie erfolgt über einen exponierten Folienstreifen, der in der allgemeinen Praxis von einer kleinen Krokodilklemme ergriffen wird.

In diesem neueren Typ dient ein festes, klebendes Hydrogel sowohl als Elektrolyt als auch als Haftmittel an der Haut. Dieses System besitzt Elektrodenflexibilität, das erwünschte kleine Profil und fügt sich gut an Körperkonturen an. Da bei diesem System die übliche Scheibe einer Klebstoffunterlage nicht mehr benötigt wird, ist die Gesamtelektrodenfläche klein. Dieser Elektrodenaufbau ist einfach und in der Herstellung preiswert.

Diese Metallfolienelektrode weist, obwohl sie eine Verbesserung gegenüber dem Metallochelektrodensystem darstellt, einen großen Nachteil auf, dass nämlich die im allgemeinen verwendeten Folien aus Kostengründen nicht Silber sind und daher relativ schlechte elektrische Eigenschaften besitzen. Der Preis dieser Elektrode ist immer noch nicht ausreichend niedrig.

US 4,370,984 offenbart eine flexible Elektrode mit einem scheibenförmigen Sensor aus einer Silbertinte. Allerdings weist der Sensor aufgrund seiner Scheibenform eine relativ große Oberfläche auf, was bei der Verwendung von silberhaltigen Tinten mit größerem Kostenaufwand verbunden ist.

Was man daher benötigt, ist eine relativ preiswerte Elektrode zur Biosignalauf­ zeichnung, die eine hohe elektrische Leistung hat und die klein, dünn, flexibel und relativ leicht herstellbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, eine Biosignalelektrode bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik beseitigt, indem sie in der Herstellung bei gleicher Wirkung und Qualität mit geringerem Kostenaufwand verbunden ist.

Gelöst wird die Aufgabe mit einer Biosignalelektrode mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Vorzugsweise ist die Form eine gekrümmte Form.

Vorzugsweise ist die Form eine geschlossene Form.

Vorzugsweise enthalten die Teilchen Silber oder Zinn.

Vorzugsweise enthält die Mischung von Teilchen Silber/Silbersalz oder Zinn/Zinn­ salz.

Die Erfindung soll durch die folgende Beschreibung einer nur beispielhaft angegebenen bevorzugten Ausführungsform davon unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, wobei:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektrode ist;

Fig. 1a: eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungs­ gemäßen Elektrode ist;

Fig. 1b ein Schnitt der Elektrode von Fig. 1 der Zeichnun­ gen ist, der entlang der Linie I-I erfolgte und eine Ansicht in Richtung der eingezeichneten Pfeile darstellt;

Fig. 2 eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektrode ist,

Fig. 2a ein Schnitt der Elektrode von Fig. 2 der Zeichnun­ gen ist, der entlang der Linie II-II erfolgte und eine Ansicht in Richtung der eingezeichneten Pfeile darstellt;

Fig. 3 eine Draufsicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektrode ist;

Fig. 3a ein Schnitt der Elektrode von Fig. 3 der Zeichnun­ gen ist, der entlang der Linie III-III erfolgte und eine Ansicht in Richtung der eingezeichneten Pfeile darstellt;

Fig. 4 eine Draufsicht einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektrode ist;

Fig. 4a ein Schnitt der Elektrode von Fig. 4 der Zeichnun­ gen ist, der entlang der Linie IV-IV erfolgte und eine Ansicht in Richtung der eingezeichneten Pfeile darstellt; und

Fig. 5, 5a und 5b Draufsichten von Teilen der erfindungsgemäßen Elek­ troden sind.

In den Zeichnungen und insbesondere in den Fig. 1, 1a und 1b wird eine Biosignalelektrode 10 gezeigt, die ein flexibles Substrat 1 mit einer Vorderseite und einer Rückseite umfaßt. Auf der Vorderseite ist eine elektrisch leitfähige Form- oder Profilschicht 2 aufgedruckt. Die leitfähige Schicht 2 umfaßt ein erstes oder Sensorende 11, ein zweites oder Anschlußen­ de 12 und ein Verbindungs- bzw. Zwischenstück 13. Das Sensor­ ende 11 stellt in der Draufsicht eine Hohlform dar. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Sensorende 11 in der Draufsicht oval oder eine Figur, die in der Draufsicht durch zwei Halbkreise, deren gegenüberliegende freie Enden jeweils durch im wesentlichen parallele, im Abstand voneinander ver­ laufende Linien verbunden sind, dargestellt wird, die einen zentral angeordneten Leerbereich 14 aufweist, der vollständig vom Sensorende 11 eingeschlossen ist. Vom Sensorende 11 und damit verbunden führt das Zwischenstück 13 weg, das im An­ schlußende 12 endet, das ebenfalls mit dem Zwischenstück 13 in Verbindung steht. Das Anschlußende oder der Elektrodenan­ satz 12 ist in der Draufsicht deltaförmig.

Die leitfähige Schicht 2 wird durch Druck, vorzugsweise Sieb­ druck, einer Tinte mit elektrisch leitfähigen Teilchen oder einem Gemisch von Teilchen aufgebracht. Die Teilchen können Silber oder Zinn enthalten. Das Gemisch von Teilchen kann Silber/Silbersalz oder Zinn/Zinnsalz enthalten. Vorzugsweise ist das Salz Chlorid, wobei Silber/Silberchlorid am meisten bevorzugt ist.

Die leitfähige Schicht 2 ist relativ dünn und in der Größen­ ordnung von 5 bis 15 µm (Mikron).

An der Oberseite des Sensorendes 11 ist eine leitfähige Kleb­ stoffschicht 3 aufgebracht, welche die Doppelfunktion, daß ein guter elektrischer Kontakt zwischen der Haut des Patien­ ten und dem Sensorende 11 stattfindet und das Sensorende 11 in festem Kontakt mit der Haut des Patienten bleibt, erfüllt. Demzufolge ist es nicht notwendig, daß die Schicht 3 nur das Sensorende 11 per se bedeckt oder die gleiche Form oder Flä­ che hat. Stattdessen kann die Schicht 3 das Sensorende 11 und denjenigen Teil des Substrats 1 in Nachbarschaft des Sensor­ endes 11 bedecken. Die Gestalt und die Fläche der Schicht 3 bestimmen sich durch die Herstellungs-, Kosten- und Lei­ stungserfordernisse. Die Schicht 3 befindet sich nicht auf dem Anschlußende 12. Die Zusammensetzung der Schicht 3 kann auf Basis von natürlichen oder synthetischen Hydrokolloiden, wie etwa Karaya, modifizierten Acrylharzen oder ähnlichen Materialien sein.

Man kann eine Monitorverbindung zum Elektrodenanschlußende 12 über eine Krokodilklemme oder eine ähnliche Vorrichtung le­ gen. Andererseits kann eine Leitung am Elektrodenansatz 12 befestigt werden.

Die Form oder Gestalt des Elektrodensensors 11, des Zwischen­ stücks 13 und des Anschlußteils 12 bewirkt, daß man nur einen kleiner Teil der Menge an leitfähiger Tinte benötigt, die ansonsten zum Bedecken der gesamten Oberfläche des Substrats 1 erforderlich wäre, was zu einer beträchtlichen Ko­ stenersparnis führt. Das hohle Sensorende 11 hat den Vorteil, daß es eine relativ große Wirkungsfläche aufweist, während der Tintenverbrauch gering gehalten wird.

In Anbetracht der kleinen Fläche und der geringen Dicke von Schicht 2 ist die Elektrode 10 im Betrieb im wesentlichen röntgendurchlässig und es sollte nicht erforderlich sein, die Elektrode 10 vor einer Untersuchung des Patienten mit Rönt­ genstrahlen zu entfernen.

Die leitfähige Klebstoffschicht 3 ermöglicht es, daß die Elektrode 10, wann immer es erforderlich ist, entfernt und erneut aufgetragen oder versetzt werden kann, ohne daß neues Gel benötigt wird oder ein unsauberer Rückstand auf der Haut des Patienten zurückbleibt.

Wenn Strom durch eine mit einem Gel versehende, biomedizini­ sche Oberflächenelektrode geleitet wird, fließt der Hauptteil des Stroms durch den Randbereich der Elektrode. In Situatio­ nen mit starkem Stromfluß, wie etwa bei einem externen Herz­ schrittmacher und Defibrillierung mittels großer Oberflächen­ elektroden, können beispielsweise starke Hautverbrennungen und Schmerzen unter den Rändern der Elektrode aufgrund der lokalen "heißen Flecken" mit hoher Stromdichte auftreten.

Obwohl es nicht allgemein bekannt ist, findet man einen ähn­ lichen "Rand"-Effekt bei Biosignal-Aufzeichnungselektroden aufgrund des Aufbaus heutiger Aufzeichnungselektroden, obwohl die auftretenden Stromdichten viel geringer sind und nicht zu Hautverbrennungen führen. Dies kann gezeigt werden, indem man einen kleinen positiven Strom durch einen Silbersensor lei­ tet, der sich in einer Salzlösung befindet, und die Abschei­ dung von Silberchlorid beobachtet, die anfänglich am Rand des Sensors stattfindet.

Es war daher möglich, gemäß vorliegender Erfindung die Elek­ trode 10 mit einem darin befindlichen Leerbereich 14 bereit­ zustellen, wodurch die Herstellungskosten verringert werden, ohne daß aber die elektrische Leistung der Elektrode 10 signifikant beeinflußt wird.

Der Außenrand des Sensors 11 braucht nicht glatt zu sein, wie in den Fig. 1, 1a und 1b gezeigt. Der Außenrand des Sen­ sors 11 kann angerauht werden, um das Verhältnis von Umfang zu Fläche zu erhöhen und den "Rand"-Effekt zu vergrößern.

Der Strom fließt nicht nur durch denjenigen Teil der Gel­ schicht 3 direkt unterhalb des Sensors 11, sondern breitet sich durch die Gelschicht 3 im allgemeinen über den Umfang des Sensors 11 hinaus und auch innerhalb des eingeschlossenen Leerbereichs oder Leerraums 14 aus. Die optimalen Größen und Gestalten des Sensors 11 und des eingeschlossenen Leerraums 14 hängen daher von den Ausmaßen der Gelschicht 3 ab und sollten so gewählt werden, daß es dem fließenden Strom ermög­ licht wird, sich durch eine so größtmögliche Fläche der Gel­ schicht 3 auszubreiten, um den Elektroden-Gel-Haut-Widerstand möglichst gering zu halten.

Anstelle eines Leerbereichs 14, der innerhalb des Sensors 11 eingeschlossen ist, kann man mehrere Leerräume mit ähnlicher elektrischer Wirkung einschließen.

Die Gestalt des Leerraums oder des Leerbereichs 14 muß nicht dieselbe Form wie der Umfang des Sensorendes 11 haben und die Innen- und Außenränder des Sensorendes 11 brauchen nicht parallel in Abständen voneinander angeordnet sein, wie in den Fig. 1, 1a und 1b gezeigt. Für bestimmte Anwendungsformen kann es sich als vorteilhaft erweisen, daß variable Entfer­ nungen zwischen dem Außenrand und dem Innenrand des Sensoren­ des 11 liegen. Das Sensorende 11 kann beispielsweise an seinem vom Anschlußende 12 am weitesten entfernten Punkt breiter sein, da zu erwarten ist, daß dieser Punkt oder diese Fläche den größten Stromdichten ausgesetzt sein wird.

Die Innen- und Außenränder des Sensors 11 können so geformt sein, daß sie den Teil eines Firmenlogo bilden. Zusätzliche Inseln oder Elemente (nicht gezeigt) können innerhalb des Leerbereichs 14 gedruckt werden. Diese Änderungen und Hinzu­ fügungen beeinflussen nicht signifikant die Kosten oder die Leistung der Elektrode.

Es ist wohlbekannt, daß eine bessere elektrische Leistung an der Grenzfläche Elektrode-Elektrolyt erzielt wird, wenn ein Silber-, Silber-beschichteter oder mit Silber überzogener Sensor elektrolytisch mit einer dünnen Schicht von Silber­ chlorid überzogen wird. Silberchlorid ist jedoch ein schlech­ ter Leiter und es darf nur eine dünne Schicht abgeschieden werden, wenn seine vorteilhaften Eigenschaften oder Charakte­ ristika nicht durch einen Anstieg des elektrischen Wider­ stands zunichte gemacht werden.

Es wurde gefunden, daß an Stellen, wo Silberchloridschichten elektrolytisch oder anders auf eine kleine Fläche eines Silber-, Silber-beschichteten oder mit Silber überzogenen Sensors aufgebracht werden, die Silberchloridschichten bei Stromfluß leicht entfernt werden und sich die Charakteristika der elektrischen Leistung rasch verschlechtern. In der vor­ liegenden Erfindung können metallische Silber- oder Zinnteil­ chen der Tintenzusammensetzung, die zum Druck der Schicht 2 verwendet wird, zugesetzt werden. Aufgrund der relativ klei­ nen Fläche des Sensorendes 11 ist es jedoch bevorzugt, eine Tinte mit einem Gemisch von Silber/Silberchloridteilchen zu verwenden, die innerhalb der Tinte dispergiert und somit innerhalb der Schicht 2 dispergiert sind. Die Leistung sol­ cher Tinten ähnelt derjenigen von wohlbekannten, gesinterten "Pellet" Silber-Silberchlorid-Sensoren. Der Pelletsensor besteht aus einem Leitungsdraht, der von einem gesinterten Silber-Silberchlorid-Zylinder umgeben ist, der durch Pressen und Hitzebehandlung eines Gemisches von Silber- und Silber­ chloridpulver gebildet wird. Die Ag-AgCl "Pellet"- und Tin­ tensensoren neigen weniger zum vollständigen Verlust von Silberchlorid bei Stromfluß als Sensoren mit dünnen, elektro­ lytisch abgeschiedenen Schichten von Silberchlorid. Es scheint auch, daß gesinterte Silber-Silberchlorid-"Pellets" und Tinte ähnliche Silber/Silberchlorid-Verhältnisse für die optimale elektrische Leistung aufweisen, nämlich etwa 90 Gew.-% Silber und 10 Gew.-% Silberchlorid. Das Teilchenge­ misch wird in einem geeigneten Bindemittel dispergiert, um eine Hochleistungstinte zur Verwendung für biomedizinische Elektroden herzustellen. Das Bindemittel kann beispielsweise ein thermoplastisches Material sein.

Die Zusammensetzung der Schicht 2 zeigt, wenn Silber/Silber­ chlorid darin ist, verbesserte elektrische Eigenschaften, wie etwa Gleichstrom-Offset-Spannung, Austauschstromdichte, Wech­ selstrom-Widerstand und Toleranzen für den Vorbelastungs­ strom.

Die Verwendung einer Tinte mit einem Gemisch von Zinn/Zinn­ salzen, insbesondere Zinn-II-Chlorid, kann im Vergleich zu einer Tinte auf Silber/Silberchlorid-Basis keine so gute Leistung bringen. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Tinte auf Zinn/Zinnchlorid-Basis erheblich preiswerter als die Tinte auf Silber/Silberchlorid-Basis ist, so daß in solchen Situationen, bei denen der Preis die Leistungsanforderungen überwiegt, die Tinte auf Zinn/Zinnchlorid-Basis verwendet werden würde.

Vorzugsweise enthält die Tintenzusammensetzung auf Silber/- Silberchlorid-Basis kolloidales Silbermetall und Silberchlo­ ridpigment. Die Tinte auf Zinn/Zinnchlorid-Basis enthält vor­ zugsweise pulverförmiges Zinnmetall und Zinn-II-Chlorid.

Die Oberflächentopographie der Schicht 2 kann die optimale elektrische Leistung der Elektrode 10 beeinflussen. Je rauher die Oberfläche ist, desto geringer ist der Grenzflächenwider­ stand. Eine optimale Oberflächentopographie ermöglicht die Verwendung einer relativ kleinen Sensorfläche und führt zu einer Ersparnis in den Materialkosten. Die Oberflächenrauheit wird durch die geeignete Wahl der Teilchenaggregatgröße in den Tinten und der Siebmaschenkonformation optimiert. Die Kosten können weiterhin verringert werden, indem man eine erste Schicht von Tinte (nicht gezeigt) druckt, die z. B. Graphit oder Kohlenstoff enthält und anschließend darauf eine relativ dünnere Schicht 2 druckt. Vom Gesichtspunkt der Lei­ stung ist es vorteilhaft, wenn die erste Schicht eine rauhe Oberflächenbeschaffenheit hat. Andererseits kann die beim Druck der Schicht 2 verwendete Tintenzusammensetzung auch beispielsweise Graphit enthalten, um die Kosten zu ver­ ringern.

Das flexible Substrat 1 kann ein filmbildendes Material, hergestellt aus Polyester, einem Polycarbonat oder einem Nylon, sein. Andererseits kann das Substrat 1 einen leitfähi­ gen, Kohleschwarz enthaltenden Film von Polycarbonat, ver­ trieben unter dem Warenzeichen "Makrofol.KL3-1009" von Bayer, Westdeutschland, enthalten.

Eine erfindungsgemäße Elektrode 10a ist in den Fig. 2 und 2a der Zeichnungen gezeigt, die im wesentlichen der oben beschriebenen Elektrode 10 ähnlich ist und all ihre Merkmale aufweist. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Sensor­ ende 11a in der Form eines Rings 11a mit einem zentral ange­ ordneten Leerbereich 14a. Das Anschlußende 12a ist in der Draufsicht scheibenförmig.

Auf das Sensorende 11a ist vorzugsweise durch Siebdruck eine elektrolytische Gelschicht 3a aufgedruckt, so daß das Sensor­ ende 11a sich zwischen der Gelschicht 3a und dem Substrat 1 befindet. Wie die Gelschicht 3 dient die Gelschicht 3a zur Befeuchtung und erhöht daher die Leitfähigkeit der Haut in dem Bereich, an dem sie aufgebracht wird, und liefert einen Leitungsweg zwischen dem Patienten und der leitfähigen Schicht 2a zum Anschlußende oder Elektrodenansatz 12a. Die Gelschicht 3a kann eine elektrisch leitfähige Klebstoff­ schicht oder ein nicht-klebendes Gel sein. Die Gelschicht 3a sollte das Sensorende 11a vollständig bedecken. Sie könnte ein Ring, wie in den Fig. 2 und 2a gezeigt, oder eine vollständige Scheibe von beliebiger Form sein, wie sie vom Gesichtspunkt der Herstellung wünschenswert ist. Der Sieb­ druck einer solchen Schicht 3a hat offenkundige Herstellungs­ vorteile. Es kann eine Monitorverbindung zum Elektrodenansatz 12a mittels eines elektrisch leitfähigen Druckknopfes 5 her­ gestellt werden. Andererseits kann ein Leitungsdraht (nicht gezeigt) am Ansatz 12a befestigt werden oder der Ansatz 12a kann als Verbindungselement verwendet werden, an das eine Monitorleitung (nicht gezeigt) über eine Krokodilklemme oder eine ähnliche Einrichtung (nicht gezeigt) angeschlossen wer­ den kann.

Das Sensorende 11a kann auf der Haut des Patienten durch Verwendung einer Schicht 4 eines medizinisch geeigneten Kon­ taktklebstoffs festgehalten werden, mit dem die Vorderseite des Substrats 1 beschichtet worden ist und die im wesentli­ chen coplanar zur elektrisch leitfähigen Schicht 2a ist. Die Klebstoffschicht 4 erstreckt sich betriebsmäßig um den Umfang des Sensorendes 11a und durch den Leerbereich 14a des Sensor­ endes 11a. Betriebsmäßig kontaktiert die Klebstoffschicht 4 die Haut des Patienten um das Sensorende 11a herum und über dem Leerbereich 14a.

Andererseits kann die Klebstoffschicht eine überlappende Schicht eines Standardklebstoff-Unterlagenmaterials (nicht gezeigt) sein und an der Rückseite des Substrats 1 befestigt sein.

Es wird eine dünne flexible Isolatorschicht 6 auf den Elek­ trodenansatz 12a und auf das Zwischenstück 13a aufgebracht, um sicherzustellen, daß nur das Sensorende 11a in elektri­ schem Kontakt mit der Haut des Patienten ist. Die Isolator­ schicht 6 ist vorzugsweise im wesentlichen coplanar bezüglich der elektrolytischen Gelschicht 3 und kann aus einer üblichen Kolophonsorte sein.

Das Verbindungsende 12a hat eine Öffnung, durch die der Druckknopf 5 befestigt wird. Der Druckknopf 5 hat einen Sandwich-Aufbau mit einem ersten Basiselement 15, aus dem ein aufrechtes Teil 16 hervorragt. Es ist ein zweites Basis­ element 17 vorgesehen, das in Kontakt mit dem freien Ende des Teils 16 ist und aus dem ein Außenende 18 zum Schnappeingriff des Knopfes 5 hervorragt. Das Basiselement 15 ist in elektri­ schem Kontakt mit der Schicht 2a im Bereich des Anschlußendes 12a, wobei das aufrechte Teil 16 sich durch die darin befind­ liche Öffnung erstreckt. Das zweite Basiselement 17 ruht auf dem Substrat 1, das wie oben erwähnt, in elektrischem Kontakt mit dem aufrechten Teil 16 steht. Der Druckknopf 5 kann in seiner Position befestigt werden. Demnach steht das Sensoren­ de 11a in elektrischem Kontakt mit dem Außenende 18. Ein Kabel (nicht gezeigt) kann an das Außenende 18 zum Übertragen von Signalen an eine Monitoreinrichtung (nicht gezeigt) ange­ schlossen werden.

Weil das Anschlußende 12a vom Sensorende 11a abgesetzt ist, wird das Bewegungsartefakt aufgrund eines Kabelzugs am Knopf 5 minimiert. Das Kabel kann auch angeschlossen und entfernt werden, ohne das Sensor-Gel-Haut-System zu stören.

Bei neonatalen und anderen Anwendungsbereichen mag es nütz­ lich sein, erfindungsgemäße Elektroden zu verwenden, bei denen die Verbindung über "fliegende Leitungen" gemacht wird, die beispielsweise durch leitfähige polymerisierbare Kleb­ stoffe am Anschlußende 12a befestigt werden können. Die Ver­ wendung einer "fliegenden Leitung" verringert das Gewicht und Profil der Elektrodenstruktur.

Andererseits kann die Leitung am Anschlußende 12a über einen gedruckten Anschluß (nicht gezeigt) aus leitfähiger Bindungs­ tinte befestigt werden, die entweder durch UV härtbar oder bei tiefen Temperaturen härtbar ist. Ein Beispiel einer sol­ chen druckbaren, leitfähigen Bindungstinte ist JL-43165 von Acheson Colloids Co., Plymouth, United Kingdom, vertrieben. Unter Verwendung dieser Mittel kann ein Leitungsdraht (nicht gezeigt) an das Anschlußende 12a vor der Härtung angeschlos­ sen werden und nach der Härtung in permanentem elektrischem Kontakt mit der Schicht 2a stehen. Leitungsdrähte können maschinell angebracht werden, wodurch ein kontinuierliches On-line-Herstellungsverfahren ermöglicht wird.

In den Fig. 3 und 3a der Zeichnungen ist eine erfindungs­ gemäße Elektrode 10b gezeigt, die den oben beschriebenen Elektroden 10 und 10a im wesentlichen ähnlich ist und all ihre Merkmale aufweist. Die Klebstoffschicht 4 ist jedoch nicht coplanar bezüglich der elektrisch leitfähigen Schicht 2 angeordnet, stattdessen enthält die entsprechende Schicht ein Unterlagenmaterial 8, das an der Unterseite mit einem geeig­ neten medizinisch verwendbaren Klebstoff beschichtet ist, der die Rückseite des Substrats 1 bedeckt und darüber hinaus­ reicht. Das aufrechte Teil 16 des Knopfes 5 erstreckt sich durch die Klebstoffschicht 8. Das zweite Basiselement 17 ruht auf der Klebstoffunterlagenschicht 18, die, wie erwähnt, in elektrischem Kontakt mit dem aufrechten Teil 16 steht.

Eine Gelschicht 3b ist auf der Vorderseite des Substrats 1 vorgesehen und bedeckt und kontaktiert das Sensorende 11a. Die Gelschicht 3b kann, wie gezeigt, eine kreisförmige Schei­ be oder ein Ring (nicht gezeigt) sein. Die Gelschicht 3b kann ein leitfähiger Klebstoff sein, der in seiner Zusammensetzung der Gelschicht 3 oder der Gelschicht 3a entspricht. Aufgrund der überlappenden Klebstoffunterlagenschicht 8 ist es nicht notwendig, daß die Gelschicht 3b klebend ist.

Andererseits kann das Substrat 1 einen Leerbereich enthalten, der mit dem Leerbereich des Sensorendes 11a fluchtet, so daß das Unterlagenmaterial 8 betriebsmäßig durch den Substrat- Leerbereich hindurchtritt und in Hautkontakt mit dem Patien­ ten steht.

In den Fig. 4 und 4a der Zeichnungen ist eine erfindungs­ gemäße Elektrode 10c gezeigt. Die Elektrode 10c entspricht der in den Fig. 3 und 3a der Zeichnungen gezeigten und beschriebenen Elektrode 10b. Die der Isolatorschicht 6 ent­ sprechende Isolatorschicht 6b ist jedoch vergrößert, so daß sie entlang desselben Randes wie das Unterlagenmaterial 8 endet. Zwei Parallelschnitte 20, 21 sind in dem Unterlagenma­ terial 8, dem Substrat 1 und der Isolatorschicht 6b vorgese­ hen. Die Schnitte 20, 21 erstrecken sich im wesentlichen parallel hinsichtlich des Zwischenstücks 13a und enden ent­ lang einer gedachten Linie 22, die senkrecht zum Stück 13a und tangential oder im wesentlichen parallel und im Abstand zu einer gedachten Linie verläuft, die tangential zum Sensor­ ende 11a ist.

Daher kann betriebsmäßig derjenige Teil der Elektrode 10c, der durch die Linien 20, 21 und 22 begrenzt ist, schwenkbar entlang der Linie 22 bewegt werden, wie in Fig. 4a der Zeichnungen gezeigt ist. Der als 8a und 8b bezeichnete Teil 30 des Unterlagenmaterials 8 bleibt in Kontakt mit der Haut des Patienten. Demgemäß kann der Teil 30 frei schräg, lateral oder drehbar bezüglich dem Sensorende 11a bewegt werden, ohne das Sensorende 11a zu beeinträchtigen.

Die Elektroden 10b und 10c sind für Anwendungsformen geeig­ net, bei denen eine dauerhafte Langzeithaftung erforderlich ist.

In den Fig. 5, 5a und 5b der Zeichnungen sind Beispiele für verschiedene Gestalten oder Profile der leitfähigen Schicht 2 gezeigt, die auf das Substrat 1 aufgebracht werden können, um die erfindungsgemäßen Elektroden zu bilden. Das Sensorende 11 umfaßt zwei Arme 31, 32, die einen relativ großen äußeren Oberflächenbereich vorsehen, der mit einem relativ geringen Volumen der leitfähigen Schicht 2 einher­ geht. In den Fig. 5a und 5b der Zeichnungen können die Arme 31, 32 beispielsweise mit zusätzlichen Kurven oder Armen entweder innerhalb der Leerstelle oder des Leerbereichs oder außerhalb davon versehen werden, wie in Fig. 5b der Zeich­ nungen gezeigt ist. Dies kann die Wirksamkeit der Elektrode verbessern, indem eine gleichmäßigere Verteilung des Stroms in der Gelschicht (nicht gezeigt) vorgesehen wird. Weiterhin liegt es innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, eine elektrisch leitfähige Tintenschicht vorzusehen, in der zusätzliche Arme aus dem Zwischenverbindungsstück hervortre­ ten. Ansonsten ist die Konstruktion dieser Elektroden ähnlich zu denjenigen, die zuvor beschrieben wurden.

Die erfindungsgemäßen Elektroden und insbesondere die Elek­ trode 10 sind von besonders einfachem Aufbau, relativ preis­ wert herzustellen und verursachen relativ geringe Kosten. Die Elektroden sind zur Verwendung bei der Überwachung oder Auf­ zeichnung von Biosignalen wie etwa EKG, EMG, EEG oder zur Übermittlung oder Übertragung von elektrischen Strömen oder Spannungen mit relativ kleiner Amplitude auf den Körper, wie in der elektrischen Widerstandstomographie, vorgesehen.

Claims (22)

1. Biosignalelektrode, umfassend ein flexibles Substrat (1) mit einer Vorderseite und einer Rückseite, wobei auf der der Haut des Patienten zugewandten Seite des Substrats eine elektrisch leitfähige Schicht (2) aufgedruckt ist, die eine Tinte mit elektrisch leitfähigen Teilchen oder ein Gemisch von Teilchen darin enthält, wobei die Schicht in der Draufsicht ein erstes oder Sensorende (11), ein zweites oder An­ schlussende (12) und ein Verbindungsstück (13) umfasst, wobei das Substrat (1) am Sensorende (11) kontinuierlich und nicht perforiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähige Schicht am Sensorende in einer Form vorliegt, die einen oder mehrere Leerbereiche aufweist.

2. Biosignalelektrode nach Anspruch 1, worin die Form eine gekrümmte Form ist.

3. Biosignalelektrode nach Anspruch 1 oder 2, worin die Form eine geschlossene Form ist.

4. Biosignalelektrode nach Anspruch 3, worin die Form ein Ring ist.

5. Biosignalelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Teilchen Silber oder Zinn enthalten.

6. Biosignalelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Gemisch von Teilchen Silber/Silbersalz oder Zinn/Zinnsalz enthält.

7. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin umfassend eine elektrolytische Gelschicht, wobei die leitfähige Schicht sich zwischen der Gelschicht und dem Substrat befindet.

8. Elektrode nach Anspruch 7, worin die elektrolytische Gelschicht sich auf dem Sensorende des Substrats befin­ det.

9. Elektrode nach Anspruch 7 oder 8, worin sich die Gel­ schicht auf dem Sensorende befindet.

10. Elektrode nach einem der Ansprüche 7 bis 9, worin die Gelschicht einen leitfähigen Klebstoff enthält.

11. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin ein Mittel vorgesehen ist, um die Herstellung eines elektri­ schen Anschlusses zwischen dem Anschlußende und einer Überwachungseinrichtung zu ermöglichen.

12. Elektrode nach Anspruch 11, worin das elektrische An­ schlußmittel einen elektrisch leitfähigen Druckknopf umfaßt, der sich durch das Substrat erstreckt und in elektrischer Verbindung mit der leitfähigen Schicht steht.

13. Elektrode nach Anspruch 11, worin das elektrische An­ schlußmittel einen am Anschlußende befestigten Draht umfaßt.

14. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin sich eine elektrische Isolatorschicht auf dem Anschlußende und auf dem Verbindungsstück befindet und im wesentli­ chen coplanar bezüglich der Gelschicht ist.

15. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 14, worin sich eine Klebstoffschicht auf dem Substrat im wesentlichen coplanar bezüglich der leitfähigen Tintenschicht befin­ det.

16. Elektrode nach Anspruch 15, worin sich die Klebstoff­ schicht auf der Vorderseite des Sensorendes des Sub­ strats innerhalb des Leerbereichs der Hohlform befindet und im wesentlichen coplanar bezüglich der leitfähigen Schicht ist.

17. Elektrode nach Anspruch 16, worin auf der Rückseite ein Haftungselement ist, wobei sich dieses Element bezüglich des Substrats nach außen erstreckt, so daß eine klebende Oberfläche vorgesehen wird, um es der Elektrode zu er­ möglichen, in Hautkontakt mit einem Patienten zu stehen.

18. Elektrode nach Anspruch 17, worin das Substrat eine Öffnung hat, die mit dem Leerbereich der Hohlform fluch­ tend ist, wodurch es der mit dem Leerbereich fluchtenden klebenden Oberfläche ermöglicht wird, dort hindurchzu­ treten.

19. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 18, worin das Substrat elektrisch leitfähig ist.

20. Elektrode nach einem der Ansprüche 17 bis 18, worin das Anschlußende, das Zwischenstück und der Teil des Haf­ tungselements, der in Flucht mit dem Anschlußende und dem Zwischenstück steht, betriebsmäßig bezüglich dem Rest des Haftungselements beweglich sind.

21. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 20, worin das Gemisch von Teilchen Silber/Silberchlorid in einem Gewichtsverhältnis von 9 : 1 umfaßt.

22. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 21, worin die leitfähige Schicht eine Dicke zwischen 5 und 15 µm auf­ weist.