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Diese Erfindung bezieht sich auf
biomedizinische Elektroden, d. h. auf Elektroden für den Gebrauch
bei der Durchführung
von Untersuchungen oder Behandlungen, bei denen eine Elektrode in elektrischem
Kontakt mit der Haut eines Patienten gehalten sind. EKG- und EEG-Elektroden
sind Beispiele für
Elektroden dieser Art.
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Genauer, die Erfindung bezieht sich
auf Absorbermittel für
die Verwendung in einer Elektrode der obenerwähnten Art, die zum Absorbieren
von feuchten Schmutzstoffen wie etwa Schweiß, Elektrolyt-Gel, Salzlösungen oder
dergleichen von der Hautfläche
in der Nähe
der Elektrode dienen.
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Eine Elektrode der obenerwähnten Art
ist in der in WO93/16633 offenbarten Vakuumelektrodenvorrichtung
enthalten. Sie umfasst einen Schmutzstoffabsorber, der mit einem
auch als Dichtungsmittel dienenden Träger und mit einem Elektrodenelement kombiniert
ist und so eine leicht austauschbare Einheit bildet.
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Der Schmutzstoffabsorber dient dazu,
zu verhindern, dass feuchte Schmutzstoffe wie etwa Schweiß oder andere
Hautabsonderungen von dem Bereich der Haut, wo die Elektrode aufgelegt
wird, oder Mittel, die zur Verbesserung des elektrischen Kontakts
zwischen der Haut und dem Elektrodenelement auf die Haut oder die
Elektrode aufgebracht worden sind, denjenigen Teil der Elektrodenvorrichtung,
der das Elektrodenelement an Ort und Stelle an der Haut hält und der
nicht häufig
ausgetauscht wird, kontaktieren und kontaminieren; normalerweise
wird die Einheit, in die der Schmutzstoffabsorber eingebaut ist,
nach jeder Verwendung oder nach einigen Verwendungen ersetzt.
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Jedoch sind die Schmutzstoffe nicht
nur deswegen problematisch, weil sie die Elektrodenkomponenten,
mit denen sie in Kontakt kommen, verunreinigen. Es wurde festgestellt,
dass sie häufig,
z. B. bei EKG-Messungen, eine nachteilige und nicht vorhersagbare
Auswirkung auf die über
das Elektrodenelement von dem Patienten aufgenommen Signale haben.
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Es ist nicht klar, warum die Schmutzstoffe diese
nachteilige Auswirkung haben, jedoch wird als Erklärung angenommen,
dass sie dazu führen,
dass das Elektrodenelement nicht nur über den wohldefinierten Hautbereich,
der die Hautergreifungsfläche des
Elektrodenelements kontaktiert, sondern auch über einen undefinierten umgebenden
Hautbereich mit der Haut in elektrischem Kontakt ist; die Verbindung
zwischen dem zuletzt erwähnten
Bereich erfolgt über
eine Oberflächenschicht
von Schmutzstoff-Fluid, die eine sich verändernde Leitfähigkeit besitzt.
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Es wurde festgestellt, dass der Schmutzstoffabsorber
die Schmutzstoffe in der Umgebung der Hautergreifungsfläche des
Elektrodenelement zügig aufnimmt.
Obwohl der Absorber, wenn er trocken ist, ein guter elektrischer
Isolator ist, verleiht ihm die Absorption der Schmutzstoffe jedoch
eine gewisse spezifische elektrische Leitfähigkeit. Da ein Abschnitt des
Absorbers der Elektrode des Standes der Technik das Elektrodenelement
kontaktiert, besteht die Möglichkeit,
dass die von dem Absorber absorbierten Schmutzstoffe eine elektrische
Verbindung zwischen dem Elektrodenelement und der dieses umgebenden Hautfläche herstellen.
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Ungeachtet der eigentlichen Ursache
des Problems wird es durch die Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung,
wie sie in den Ansprüchen dargelegt
ist, wesentlich verkleinert.
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Wie aus der folgenden Beschreibung
hervorgeht, umfasst die Lösung
das Anbringen des Schmutzstoffabsorbers an einem Träger, derart,
dass er von dem Elektrodenelement selbst dann elektrisch isoliert
ist, wenn er Schmutzstoffe aufgenommen hat. Vorzugsweise ist die
Anordnung derart, dass zwischen dem Schmutzstoffabsorber und dem
Elektrodenelement eine Kapillaritätsunterbrechung erfolgt, d.
h., dass kein Weg vorhanden ist, über den der Schmutzstoff unter
der kapillaren Wirkung zum Elektrodenelement hoch wandern kann.
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Die durch den Schmutzstoffabsorber
und den Träger
gebildete Baueinheit kann optional das Elektrodenelement enthalten;
falls erwünscht
kann das letztere getrennt vorgesehen sein und mit der Absorber-Träger-Baueinheit
kombiniert werden, wenn die Baueinheit verwendet wird.
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Wenn das Elektrodenelement kein ständiger Teil
der Absorber-Träger-Baueinheit ist, kann
es ihr mit kombiniert werden, indem die Absorber-Träger-Baueinheit mittels
eines Aufschnappverbinders oder dergleichen an der restlichen Elektrodenvorrichtung,
an der das Elektrodenelement montiert ist, angebracht wird.
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Alternativ kann die Absorber-Träger-Baueinheit
zuerst mit dem Elektrodenlement kombiniert werden, worauf die so
gebildete Einheit an der restlichen Elektrodenvorrichtung angebracht
wird.
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Wenn die Absorber-Träger-Baueinheit
zur Verwendung in einer Vakuumelektrodenvorrichtung gedacht ist,
kann der Träger
vorteilhaft auch das Dichtungselement, das dazu dient, ein Vakuumfach um
den Hautergreifungsabschnitt des Elektrodenelements zu definieren,
oder einen Teil dieses Dichtungselements bilden.
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Mit Bezug auf die begleitende Zeichnung,
die eine Vakuumelektrodenvorrichtung zeigt, die die Erfindung verkörpert, wird
eine Ausführungsform
der Erfindung näher
beschrieben.
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1 ist
eine zentrale vertikale Schnittsansicht der Vakuumelektrodenvorrichtung;
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2 ist
eine Schnittsansicht längs
der Linie II-II in 3,
die die durch den Schmutzstoffabsorber und den Träger dafür gebildete
Baueinheit zeigt, wobei die Baueinheit Teil der Vakuumelektrodenvorrichtung
von 1 ist;
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2A ist
eine vergrößerte Schnittansicht des
zentralen Abschnitts der Absorber-Träger-Baueinheit von 2, wobei das Elektrodenelement durch
gestrichelte Linien angedeutet ist;
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3 ist
eine Ansicht der Unterseite der in 2 gezeigten
Baueinheit. Die in 1 gezeigte Vakuumelektrodenvorrichtung
ist zur Verwendung bei EKG-Messungen gedacht und umfasst zwei Hauptteile.
Einer dieser Hauptteile ist ein allgemein mit 11 bezeichneter Elektrodenhalter
oder Elektrodenkopf, der über
eine Draht- und Schlaucheinheit 12 mit einer EKG-Vorrichtung
(nicht gezeigt) verbunden werden kann, die eine Schaltungsanordnung
zur Verarbeitung und Aufzeichnung durch die Elektrodenvorrichtung
aufgenommener elektrischer Signale und außerdem eine Vakuum- und Druckpumpe
umfasst. Der andere Hauptteil ist eine allgemein mit 15 bezeichnete
Elektrodeneinheit, die in einer Weise an dem Elektrodenhalter angebracht
ist, die ein einfaches Lösen
von diesem zulässt.
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Der Elektrodenhalter 11 ist
im wesentlichen in der Weise konstruiert, wie sie in WO93/16633
gezeigt und beschrieben ist (7–9). Da die Konstruktion des Elektrodenhalters 11 im
einzelnen keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, wird sie
hier nicht näher
beschrieben. Statt dessen sei für
eine nähere
Beschreibung der Konstruktion und der Funktionsweise des Elektrodenhalters 11 auf
die soeben erwähnte
Veröffentlichung
verwiesen.
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In der in der Zeichnung gezeigten
Ausführungsform
ist die Elektrodeneinheit 15 aus drei Teilen gebildet,
die lösbar
miteinander verbunden sind: einem Elektrodenelement 16,
einem Dichtungselement 17 und einem Schmutzstoffabsorber 18.
Diese beiden Teile, der Schmutzstoffabsorber 18 und das Dichtungselement 17,
die als Träger
oder Gestell für den
Schmutzstoffabsorber 18 dienen, bilden eine unabhängige Untereinheit
oder Unterbaueinheit (in 2 gezeigt)
der Elektrodeneinheit.
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Das Elektrodenelement 16,
das aus Kunststoff gefertigt sein kann und mit einer elektrisch
leitenden Oberflächenschicht
versehen ist, umfasst einen unteren Abschnitt, der einen scheibenartigen Hautergreifungs-
oder Hautkontaktabschnitt 19 bildet, dessen Unterseite 19A beim
Gebrauch der Elektrodenvorrichtung für das Ergreifen der Haut eines Patienten
geeignet ist, und einen Schaft 20, der von der Oberseite
des Hautergreifungsabschnitts nach oben und in einen Kontaktkopf 20A führt, durch
den das Elektrodenelement 16 und folglich die gesamte Elektrodeneinheit 15 an
den Elektrodenhalter 11 angefügt wird.
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Das Dichtungselement 17 ist
beispielsweise aus einem Polymermaterial oder einem anderen geeigneten
nichtleitenden Material einteilig ausgeführt und umfasst: einen elektrisch
isolierenden Abschnitt 21, der eine Buchse, die eine Fassung
oder Vertiefung für
das Elektrodenelement 16 definiert, bildet und der über den
Schaft 20 von diesem geschoben ist, eine perforierte Stützbasis 22,
die eine flache Oberseite aufweist, die quer zur Achse des isolierenden
Abschnitts verläuft,
und eine ringförmige
Dichtungslippe 23, die um den äußeren Umfang der Stützbasis
verläuft
und ein Vakuumfach zwischen dem Elektrodenhalter 11 und
der Haut des Patienten definiert. Das Dichtungselement 17 ist
so beschaffen, dass es mit seiner ringförmigen unteren Kante 25 die Haut
des Patienten und mit seiner ringförmigen oberen Kante 24 die
Unterseite des Elektrodenhalters 11 ergreift. Die Stützbasis 22 bildet
einen Sitz, der den Schmutzstoffabsorber 18 aufnimmt und
ihn an dem Dichtungselement an Ort und Stelle hält.
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Ein röhrenförmiger Kranzabschnitt 26 des isolierenden
Abschnitts 21 führt
von der Stützbasis 22 nach
unten, wobei seine untere Kante die Oberseite des Hautergreifungsabschnitts 19 des
Elektrodenelement 16 ergreift, derart, dass zwischen der Unterseite
der Stützbasis 22 und
der Oberseite jenes Bereichs des Hautkontaktabschnitts, der sich
seitlich über
den isolierenden Abschnitt 21 hinaus vorsteht, ein Luftspalt
A auftritt. Geeigneterweise beträgt
die Höhe
dieses Luftspalts A etwa 1 mm.
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Außerdem umfasst der isolierende
Abschnitt 21 einen röhrenförmigen Hals 27,
der von der Stützbasis 22 nach
oben führt
und deren oberes Ende un mittelbar unterhalb eines schmalen ringförmigen Wulstes 20B an
dem Schaft 20 des Elektrodenelements 16 angeordnet
ist. Dementsprechend befindet sich dort eine Einrastverriegelungsanbringung
des Elektrodenelements 16 an dem Dichtungselement 17,
derart, dass diese beiden Teile der Elektrodeneinheit 15 ohne
weiteres miteinander verbunden und voneinander getrennt werden können, wobei
sie, wenn sie miteinander verbunden sind, in einer wohldefinierten
Position zueinander zuverlässig
zusammengehalten sind, siehe 2.
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Die Stützbasis 22 des Dichtungselements 17 kann
in verschiedenartiger Weise durchbrochen sein und wie in der gezeigten
Ausführungsform
beispielsweise eine Anzahl von Öffnungen 28 in
Form von Kreissektoren umfassen, die sich über den gesamten Bereich zwischen
dem isolierenden Abschnitt 21 und der Dichtungslippe 23 oder über den
Hauptabschnitt dieses Bereichs erstrecken und durch radiale Stege oder "Speichen" 29 getrennt sind.
Eine solche Öffnung 28 ist
in den 1 und 2, siehe auch 3, links von dem isolierenden
Abschnitt 21 gezeigt. Die Gestaltung der Perforation ist
nicht kritisch, sollte jedoch zulassen, dass der Schmutzstoffabsorber 18 durch
die Perforation hindurch an der Haut wirkt, um die Schmutzstoffe
so direkt und effizient wie möglich von
der Haut aufzunehmen.
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Am oberen Ende des Halses 27 an
dem isolierenden Abschnitt 21 des Dichtungselements 17 ist ein
kleiner, äußerer, ringförmiger Wulst 27A vorgesehen,
der eine Aufschnappanbringung des Schmutzstoffabsorbers 18 an
dem Dichtungselement 17 sicherstellt, wie weiter unten
beschrieben wird.
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Bei Betrachtung in einem Querschnitt
wie in den 1 und 2 weisen die Unterseiten
der obenerwähnten
Stege 29 eine nach oben gekrümmte Kontur auf, die von der
unteren Kante 25 der Dichtungslippe 23 radial
nach innen und nach oben zu einem Vorsprung 30 führt, dessen
nach unten gerichteter Scheitelpunkt sich etwa höher als der Hautergreifungsabschnitt 19 des
Elektrodenelements 16 und radial außerhalb von diesem befindet.
Wenn die Elektrodenvorrichtung an der Haut angelegt und durch Vakuum
an dieser gehalten ist, bilden die Stege dadurch ein Stützflächen- und
Niederhalteelement, das verhindert, dass das Vakuum in dem Vakuumfach
V die Haut an der Seite des Hautergreifungsabschnitts 19 hochzieht,
die Haut stabilisiert und verhindert, dass sie mit der umlaufenden
Seitenwand des Hautergreifungsabschnitts 19 in Eingriff
gelangt. Dies vermindert die Möglichkeit
von unerwünschten und
unkontrollierten Impedanzschwankungen und erhöht den Komfort für den Patienten.
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Der Schmutzstoffabsorber 18 ist
an der Oberseite der Stützbasis 22 des
Dichtungselements 17 angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform umfasst
der Schmutzstoffabsorber eine Kreisscheibe 31 aus einem
Material mit einer hohen Fähigkeit
zum Absorbieren und Zurückhalten
von Feuchtigkeit, vorzugsweise einem sogenannten superabsorbierenden Material,
und eine Deckscheibe 32, die mit der Absorberscheibe im
wesentlichen kongruent ist und wenigstens für Feuchtigkeit undurchlässig ist
(eine gewisse Luftdurchlässigkeit
kann akzeptiert werden). In der gezeigten Ausführungsform ist die Deckscheibe 32 eine
separate dünne
Scheibe aus Kunststoff, Wachspapier oder dergleichen, die die Absorberscheibe 31 abdeckt,
jedoch kann sie auch einteilig mit der Absorberscheibe 31 ausgebildet
und beispielsweise durch Spreitung oder anderweitiges Aufbringen
einer abdichtenden Struktur an der Absorberscheibe erzeugt worden
sein.
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Sowohl die Absorberscheibe 31 als
auch die Deckscheibe 32 besitzen eine zentrale Öffnung mit etwa
demselben Durchmesser wie der Hals 27 des Dichtungselements.
Zusammen mit dem Öffnungsbereich 32A der
relativ starren Deckscheibe 32 bildet der Wulst 27A des
Halses 27 einen Einrastverriegelungsverbinder, der den
Schmutzstoffabsorber 18 an dem Dichtungselement 17 hält, wobei
der Hals 27 gleichzeitig den Schmutzstoffabsorber an dem
Dichtungselement zentriert.
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Das Dichtungselement 17 ist
aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt. Es dient
deshalb als elektrische Isolation zwischen einerseits dem Schmutzstoffabsorber 18 und
andererseits dem Elektrodenelement 16 oder der umlaufenden
Innenfläche 21B,
die die Vertiefung 21A des Dichtungselements 17 definiert
und im Gebrauch das Elektrodenelement kontaktiert. Folglich kann
der Schmutzstoffabsorber 18 keinen Strom zwischen dem Elektrodenelement 16 und
dem Hautbereich in der Umgebung des Hautergreifungsabschnitts 19 des
Elektrodenelements durchlassen; in 1 ist
die Haut durch eine gestrichelte Linie H angegeben. Gleichzeitig
stellt der Schmutzstoffabsorber 18 sicher, dass der an
den Hautergreifungsabschnitt 19 angrenzende Hautbereich
von einer Schmutzstoffschicht wie etwa Schweiß freigehalten wird, die als
Leiter von elektrischem Strom dienen könnte.
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Ein wichtiges Merkmal der Erfindung
ist, dass die Möglichkeit
des durch Kapillarität
bedingten Transports von Feuchtigkeit von der Haut oder von dem
Schmutzstoffabsorber 18 zu dem Elektrodenelement 16 durch
die erfindungsgemäße Konstruktion der
Träger-
und Absorber-Baueinheit 17-18 oder der Elektro deneinheit 15 beseitigt
ist. Dazu trägt
in der erfindungsgemäßen Baueinheit
der Luftspalt A bei, der als Kapillaritätsunterbrechung dient und dadurch eine
durch Kapillarität
bedingte Migration von Feuchtigkeit längs des Durchgangs zwischen
der Oberseite des Hautergreifungsabschnitts 19 des Elektrodenelements 16 und
der Unterseite der Stützbasis 22 des Dichtungselements 17 verhindert.
Die Unterseite der Stege 29 und die Vorsprünge 30 verhindern,
dass die Haut so weit nach innen gezogen wird, dass die Kapillaritätsunterbrechung
beseitigt wird.
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Wie aus der Zeichnung deutlich wird,
besteht außerdem
keine Möglichkeit
der Migration von Feuchtigkeit unter kapillarer Wirkung von dem
Absorber 18 zwischen dem Elektrodenelement-Schaft 20 und
dem Kranz 28 oder Hals 27 des Dichtungselements.
Feuchtigkeit kann durch den Absorber 18 bis zu dem isolierenden
Abschnitt 21 des Dichtungselements 17 hochdringen,
jedoch sorgt der isolierende Abschnitt 21 für eine elektrische
Isolation zwischen dem Absorber 18 und dem Elektrodenelement 16 oder
der Umfangsoberfläche 21B,
wobei die äußeren Umfangsoberflächen des
Kranzes 26 und des Halses 27 dadurch, dass sie über eine
wesentliche Höhe
der Luft ausgesetzt sind, der Kapillarität entgegenwirkende oder die
Kapillarität
unterbrechende Oberflächen bilden,
so dass sie die Migration von Feuchtigkeit vom Absorber 18 nach
unten und nach oben wirksam verhindern. Dieses Verhindern der Migration
von Feuchtigkeit wird dadurch verstärkt, dass das Dichtungselement 17 hydrophob
ist.
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Somit bewirkt das Elektrodenelement 16 sowohl
eine elektrische Isolation als auch eine Kapillaritätsunterbrechung
in bezug auf den Schmutzstoffabsorber 18 und die Bereiche
der Haut, die bei Gebrauch mit dem Absorber in elektrisch leitenden
Kontakt kommen.
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Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion
ist die Hautoberfläche,
die mit dem Elektrodenelement in leitendem Eingriff ist, wohldefiniert.
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Die Nützlichkeit der Elektrodeneinheit
oder absorbierenden und stützenden
Baueinheit ist nicht auf Vakuumelektrodenvorrichtungen, d. h. auf
Elektrodenvorrichtungen, die durch die Wirkung des Differenzdrucks
zwischen der äußeren oder
oberen Seite des Elektrodenhalters und einem an der Innenseite des
Elektrodenhalters definierten Vakuumfachs an der Haut (oder einer
anderen Oberfläche,
an der die Elektrode angelegt wird) gehalten werden, beschränkt. Beispielsweise
kann die Elektrodeneinheit oder absorbierende und stützende Baueinheit
mit anderen Typen von Elektrodenvorrichtungen wie etwa Elektrodenvorrichtungen,
die haftend an der Haut angebracht oder durch Halter, Bügel oder
derglei chen an Ort und Stelle an der Haut gehalten werden, verwendet
werden.
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Bei einer Verwendung mit anderen
oder vakuumlosen Typen von Elektrodenvorrichtungen muss das Element,
das als Träger
für den
Schmutzstoffabsorber dient und das in der Zeichnung durch das Dichtungselement 17 repräsentiert
ist, keine Abdichtungsfunktion erfüllen. Demgemäß liegt
es im Umfang der Erfindung, Teile, die ausschließlich oder hauptsächlich als
Träger
für den
Schmutzstoffabsorber dienen, als Träger für den Schmutzstoffabsorber zu
verwenden.
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Wie oben herausgestellt wurde, muss
das Elektrodenelement vor dem Gebrauch der Elektrodenvorrichtung
nicht Teil der Baueinheit, die aus dem Schmutzstoffabsorber und
seinem Träger
besteht, sein. Eine Begrenzung dieser Baueinheit auf den Schmutzstoffabsorber
und seinen Träger
ist häufig vorteilhaft,
weil die Baueinheit dann in platzsparenderer Weise gestapelt werden
kann, als es bei aufgenommenem Elektrodenelement möglich wäre. Wenn das
Elektrodenelement nicht in der Absorber-Träger-Baueinheit enthalten ist,
kann es an der restlichen Elektrodenvorrichtung (dem Elektrodenhalter 11 in
der gezeigten Ausführungsform)
angebracht werden, wobei es so konstruiert sein kann, dass es ohne
weiteres gereinigt werden kann und nicht nach jedem Gebrauch ersetzt
werden muss.