DE2538898A1

DE2538898A1 - Elektrode fuer elektrokardiographische messungen

Info

Publication number: DE2538898A1
Application number: DE19752538898
Authority: DE
Inventors: Kjell Hubert Palmius
Original assignee: Salve SA
Current assignee: Salve SA
Priority date: 1974-09-10
Filing date: 1975-09-02
Publication date: 1976-03-18
Also published as: FI752534A7; US4004578A; GB1512248A; FR2284305B1; JPS5152689A; CA1066366A; IT1042436B; CH587649A5; NL7510550A; FR2284305A1

Description

Patent- und Hilfsgebrauchsmusteranmeldung

Salve S.A.

P. 0. Box 274, CH-1211 Geneve 6, Schweiz

Elektrode für elektrokardxographische Messungen

Die Erfindung betrifft eine Elektrode für elektrokardiographische Messungen mit einem im wesentlichen flächigen metallischen Trägerelement mit Änschlußseite und Kontaktseite. - Insbes. bezieht die Erfindung sich auf solche Elektroden, die als Verbrauchsgegenstand zur einmaligen Verwendung bestimmt sind, was nicht ausschließt, daß eine solche Elektrode auch wiederholt verwendbar ist. Dabei wird in jedem Fall die Elektrode mit ihrer Kontaktseite in elektrischleitenden Kontakt mit der Ober-

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fläche des zu messenden Körperteils eines Patienten gebracht, während an der Anschlußseite die elektrische Verbindung zum Meßgerät (EKG-Gerät) hergestellt wird.

Bekannte EKG-Elektroden der beschriebenen Gattung lassen sich in zwei Gruppen unterteilen, nämlich in feuchte Elektroden, die die Verwendung eines Kontaktgels voraussetzen, und in trockene Elektroden, die ohne Kontaktgel arbeiten.

Feuchte Elektroden kommei ohne Kontaktgel in den Handel und müssen vor Gebrauch, d. h. bevor sie durch Klemmen oder Wickeln am zu messenden Körperteil befestigt werden, mit einem geeigneten Kontaktgel versehen v/erden. Dieses Kontaktgel ist notwendig, um den außerordentlich großen elektrischen übergangswiderstand der Haut zu überbrücken. Das Auftragen des Kontaktgels verlangt erheblichen Zeitaufwand, der von dem jeweiligen Kontaktgel und vom Geschick der ausführenden Person abhängt. Um diese Nachteile der bekannten feuchten Elektroden zu vermeiden, sind Versuche unternommen worden, die Elektroden bereits mit aufgetragenem Kontaktgel in den Handel zu bringen. Dabei hat sich jedoch erwiesen, daß das Kontaktgel zu schnell austrocknet, so daß trotz der bestehenden Schicht von Kontaktgel vor dem Gebrauch eine frische Schicht von Kontaktgel aufgetragen werden muß. Außerdem sind diese Elektroden sehr kostspielig, was vor allem bei einmaligem Gebrauch erheblich ins Gewicht fällt.

Um diese Nachteile zu vermeiden, sind die erwähnten trockenen Elektroden vorgeschlagen worden, die kein Kontaktgel benötigen.

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Diese sind mit einem sog. FET-Verstärker ausgerüstet, der einen so hohen elektrischen Eingangswiderstand aufweist, daß der Widerstand der Haut vernachlässigbar ist. Damit werden diese trockenen Elektroden jedoch so aufwendig, daß ihr Einsatz nur in sehr speziellen Fällen vertretbar ist, in denen Kosten praktisch keine Rolle spielen.

Es ist weiter bekannt (vgl. US-PS 3 505 993), eine EKG-Elektrode mit metallischen Stiften zu versehen, um zu erreichen, daß die Elektrode fester an der Haut haftet. Diese bekannten Elektroden sind jedoch starr und müssen daher für jedes Körperteil, an dem gemessen werden soll, gesondert bereitgestellt werden, so daß stets eine Vielzahl unterschiedlich gestalteter Elektroden notwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine EKG-Elektrode der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, die sich durch geringe Herstellungskosten auszeichnet, und die sich in einfacher Weise und unter zuverlässiger Kontaktgabe an beliebige Körperteile applizieren läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das metallische Trägerelement flexibel ausgeführt ist und an der Kontaktseite eine Mehrzahl von gleichmäßig verteilt angeordneten Spitzen sowie eine klebfähige Beschichtung aufweist, und daß die Spitzen und die klebfähige Beschichtung durch zumindest eine abziehbare Schutzfolie abgedeckt sind, deren Dicke so bemessen ist, daß die Spitzen vollständig in der Schutzfolie eingebettet sind. - Eine erfindungsgemäße Elektrode läßt sich aufgrund der flexiblen Ausführung des metallischen Träger-

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• Ir.

elements so verformen, daß sie an jedes beliebige Körperteil angepaßt werden kann. Die Spitzen, die streng regulär oder auch statistisch gleichmäßig verteilt angeordnet sind, dringen geringfügig in die Haut ein, so daß ein zuverlässiger elektrischer Kontakt mit geringem Übergangswiderstand gewährleistet ist. Durch die klebfähige Beschichtung wird die erfindungsgemaße Elektrode ohne zusätzliche Maßnahmen zuverlässig an der Meßstelle festgehalten. Die vor Gebrauch abzuziehende Schutzfolie erhält die Beschichtung klebfähig und schützt die Spitzen vor infektiöser Verschmutzung.

Das metallische Trägerelement wird im allgemeinen so gefaltet, daß es an der Anschlußseite, vorzugsweise in seinem mittleren Bereich, einen querlaufenden, vorstehenden Flansch aufweist, an dem die Zuleitung zum EKG-Meßgerät angeschlossen werden kann.

Im einzelnen bestehen für die Ausbildung des metallischen Trägerelements und der Spitzen verschiedene Möglichkeiten. Eine zu bevorzugende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement aus einer dünnen metallischen Platte besteht, die mit einem geeigneten Werkzeug unter Bildung von gleichmäßig verteilt angeordneten Löchern perforiert wird. Dabei können die Spitzen schon durch die bei der Perforation gebildeten Grate der Löcher gebildet sein, die Spitzen können auch anschließend als zusätzliche Elemente in die Löcher eingesetzt werden. In einer anderen vorteilhaften Ausfuhrungsform besteht das metallische Trägerelement aus einem Geflecht aus metallischem Drahtmaterial. Dabei können die Spitzen aus durchgetrennten und an den Trennstellen aus der Ebene des Geflechts herausgebogenen Drähten bestehen, die in die klebfähige Beschichtung hineinragen. Hier

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bilden die Spitzen einen integralen Bestandteil des metallischen Trägerelements.

Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer vorstehend beschriebenen EKG-Elektrode anzugeben. In dieser Hinsicht lehrt die Erfindung, daß ein dünnes metallisches Trägerelement an einer als Kontaktseite vorgesehenen Seite mit einer Mehrzahl von gleichmäßig verteilt angeordneten Spitzen versehen wird, daß eine Beschichtung aus klebfähigem Material auf die Kontaktseite aufgetragen wird, und daß die Kontaktseite mit zumindest einer abziehbaren, die Spitzen vollständig einbettenden Schutzfolie versehen wird. Für dieses Verfahren werden entsprechend den vorstehend erläuterten verschiedenen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen EKG-Elektrode verschiedene Weiterbildungen gelehrt. Besteht das Trägerelement aus einer dünnen metallischen Platte, so wird diese mittels eines mit Stiften versehenen Preßwerkzeugs unter Bildung von Löchern perforiert, und werden anschließend die Spitzen in die Löcher so eingesetzt, daß sie sich bis in die klebfähige Beschichtung erstrecken. Dabei wird vorzugsweise ein Preßwerkzeug verwendet, das mit einer Mehrzahl von gleichmäßig verteilt angeordneten Stahlstiften versehen ist, die einen Durchmesser von ca. 0,6 mm aufweisen, unter einem Winkel von 30 zu ihrer Längsachse abgeschrägt und mit einem gegenseitigen Abstand von ca. 2,5 mm angeordnet sind. - Andererseits kann das Trägerelement die Form eines dünnen (orthogonalen oder rautenförmigen) Netzwerkes - selbstverständlich aus elektrisch leitfähigen Drähten - aufweisen, wobei die Drähte des Netzwerkes an gleichmäßig verteilten Stellen durchgetrennt werden, und wobei die getrennten Abschnitte der Drähte derart zur Kontaktseite gebogen werden, daß sie aus der Ebene des Netzwerkes

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heraus und in die klebfähige Beschichtung hineinragen. Die dabei gebildeten Spitzen bilden einen integralen Bestandteil des metallischen Trägerelements. - Für die klebfähige Beschichtung wird vorteilhaft eine klebfähige Acrylverbindung verwendet und in einer Dicke von 80 bis 200 Mikron auf das metallische Trägerelement aufgetragen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß eine EKG-Elektrode geschaffen wird, die sich mit geringem Kostenaufwand herstellen läßt und daher den Einsatz als Verbrauchsgegenstand, d. h. zur einmaligen Verwendung möglich macht. Eine erfindungsgemäße EKG-Elektrode läßt sich in außerordentlich einfacher Weise an einem zu messenden Körperteil befestigen und läßt sich vor allem aufgrund ihrer Flexibilität an beliebige ebene oder gewölbte Körperteile, beispielsweise die unterschiedlichen Bereiche von Beinen, Armen oder Brust, anpassen. Dabei wird eine zuverlässige Kontaktgabe mit geringem Übergangswiderstand erreicht, ohne daß die Verwendung eines Kontaktgels notwendig ist. Die erfindungsgemäß vorgesehene abziehbare Schutzfolie erhält die Beschichtung auch während langer Lagerzeit klebfähig und schützt zugleich die Spitzen vor Verschmutzung.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. In den Figuren 1 und 2 sind zwei verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen EKG-Elektrode in perspektivischer An-

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sieht, teilweise aufgebrochen, dargestellt.

Die in Fig. 1 dargestellte EKG-Elektrode besteht zunächst aus einer selbsttragenden, dünnen Aluminiumfolie 1, die an ihrer unteren, als Kontaktseite 2 vorgesehenen Seite eine Beschichtung 3 aus klebfähigem Material zur Herstellung einer lösbaren Verbindung mit der Haut aufweist. Solche klebfähigen Materialien sind an sich bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung. Die Aluminiumfolie 1 weist eine Dicke von 80 bis 200, vorzugsweise 100 Mikron auf. Sie ist mit einer Mehrzahl von gleichmäßig verteilt angeordneten Spitzen 5 aus elektrisch gut leitendem, im allgemeinen metallischem Material versehen, die von der Kontaktseite 2 vorstehen. Diese Spitzen 5 sind mit der Aluminiumfolie 1 dadurch verbunden, daß diese durch Perforieren mit Löchern versehen ist, und daß die Spitzen in die Löcher eingesetzt bzw. eingepreßt sind. Die Beschichtung 3 ist durch eine bzw. zwei abziehbare Schutzfolien 4, 4a abgedeckt, deren Dicke so bemessen ist, daß die Spitzen 5 vollständig in der Schutzfolie bzw. den Schutzfolien 4, 4a eingebettet sind. Die Aluminiumfolie 1 ist zweifach so gefaltet, daß sie an ihrer als Anschlußseite vorgesehenen Oberseite einen transversalen, aufwärts gerichteten Flansch 6 aufweist, an den übliche Kontaktmittel zum Anschluß an ein (nicht dargestelltes) EKG-Meßgerät angeschlossen werden können.

Die in Fig. 1 dargestellte EKG-Elektrode wird folgendermaßen hergestellt: Eine Aluminiumplatte einer Dicke von ungefähr 100 Mikron wird auf dem Bereich ihrer Oberfläche, der als Kontaktfläche zur Haut eines zu messenden Körperteils vorge-

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sehen ist, mit einer Acrylharzverbindung beschichtet, um eine ca. 100 Mikron dicke,trockene Klebschicht zu bilden. Darauf wird die Aluminiumplatte perforiert, um mit einem gegenseitigen Abstand von ca. 2,5 mm gleichmäßig verteilt angeordnete Löcher zu erzeugen. Das erfolgt mit einem Preßwerkzeug, das mit einer Mehrzahl von Stahlstiften versehen ist, die einen Durchmesser von ca. 0,6 mm aufweisen und unter einem Winkel von 30 zu ihrer Längsachse abgeschrägt sind. Dieses Preßwerkzeug wird durch den beschichteten Bereich der Aluminiumplatte gedrückt. In die dadurch hervorgebrachten Löcher werden Spitzen eingesetzt, die aus der Aluminiumplatte um etwa 400 bis 500 Mikron hervorragen. Darauf wird die Aluminiumplatte derart gefaltet, daß in ihrem mittleren Bereich auf der Anschlußseite ein aufwärts gerichteter Flansch entsteht, an den eine Zuleitung zum EKG-Meßgerät angeschlossen werden kann. Das kann beispielsweise durch Anklemmen einer Krokodilklemme erfolgen.

In der Praxis hat sich erwiesen, daß eine vorstehend beschriebene EKG-Elektrode sich sehr leicht an beliebigen Körperstellen anbringen und ohne weiteres so verformen läßt, daß eine Anpassung an die Oberflächengestalt des zur Messung vorgesehenen Körperteils möglich ist. Dabei hat die klebfähige Beschichtung sich als sehr vorteilhaft für die Fixierung der Elektrode an der Haut erwiesen, da die ganze Kontaktfläche des metallischen Trägerelements sich einfach und vollauf befriedigend in Kontakt mit der Haut an einer beliebigen Körperstelle bringen läßt, an der eine Messung erfolgen soll. Diese Vorteile bestehen nicht bei den bekannten Elektroden, die aufgrund ihrer starren Ausbildung keine Anpassung zulassen, die eine zusätzliche Befesti-

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gung durch Klemmen oder Wickeln erfordern und/oder die die Verwendung von Kontaktgel notwendig machen. In jedem Fall führen die bekannten Elektroden zu einer unzuverlässigen Kontaktgabe mit beträchtlichem Übergangswiderstand.

Eine andere Ausführungsform einer EKG-Elektrode ist in Fig. dargestellt. Hier besteht das metallische Trägerelement aus einem Geflecht aus metallischen Drähten in Form eines orthogonalen oder rautenförmigen Netzwerks, das an seiner Kontaktseite gleichfalls mit einer Beschichtung aus klebfähigem Material sowie mit einer Mehrzahl von vorstehenden Spitzen versehen ist. Die das Geflecht 1 bildenden Drähte bestehen aus Messing oder einem anderen geeigneten, elektrisch gut leitendem Material. Dabei ist selbstverständlich darauf zu achten, daß dieses Material gewebeverträglich ist. Das Geflecht ist in üblicher Weise gewebt mit einem Abstand von vorzugsweise 0,1 bis 1 mm zwischen den Drähten. Die untere Seite, d. h. die Kontaktseite 2 des Geflechts 1 ist mit einer Beschichtung 3 aus klebfähigem Material versehen, und diese Beschichtung ist wiederum durch ein paar abziehbarer Schutzfolien 4, 4a abgedeckt. Von der Unterseite 2 des Geflechts 1 und durch die Beschichtung 3 hindurch sind Kontaktspitzen 5 geführt und aufgerichtet. Diese Kontaktspitzen 5, die bei der Befestigung der EKG-Elektrode an einem Körperteil in die Haut eindringen, werden dadurch hervorgebracht, daß die Drähte des Geflechts bzw. Netzwerkes an den entsprechenden Stellen durchgetrennt werden, und daß die Drähte anschließend nach unten durch die Beschichtung 3 hindurchgebogen werden. Folglich stellen die Kontaktspitzen 5 einen integralen Bestandteil des Geflechts dar. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Aus-

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führungsbeispiel weist das metallische Trägerelement, also das Geflecht 5 gleichfalls eine doppelte Faltung auf, durch die ein transversaler, aufwärts gerichteter Flansch 6 gebildet wird, der eine Anschlußstelle für eine Zuleitung zu einem (nicht dargestellten) EKG-Meßgerät darstellt.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen EKG-Elektrode erlauben zahlreiche Abwandlungen und Weiterbildungen. Beispielsweise kann der für den Anschluß an ein EKG-Meßgerät vorgesehene Flansch 6 an beliebiger anderer Stelle ■vorgesehen und beliebig anders ausgeführt sein. Weiter können die Kontaktspitzen 5 zumindest teilweise auch aus der klebfähigen Beschichtung 3 hervorragen, um ein zuverlässiges Eindringen in die Haut sicherzustellen.

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Claims

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Ansprüche :

Elektrode für elektrokardiographxsche Messungen mit einem wesentlichen flächigen metallischen Trägerelement mit Anschlußseite und Kontaktseite, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Trägerelement (1) flexibel ausgeführt ist und an der Kontaktseite (2) eine Mehrzahl von gleichmäßig verteilt angeordneten Spitzen (5) sowie eine klebfähige Beschichtung (3) aufweist, und daß die Spitzen (5) und die klebfähige Beschichtung (3) durch zumindest eine abziehbare Schutzfolie (4) abgedeckt sind, deren Dicke so bemessen ist, daß die Spitzen (5) vollständig in der Schutzfolie eingebettet sind.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Trägerelement (1) aus einer dünnen metallischen Platte besteht.
3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (5) von der Platte (1) entfernbar sind.
4. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Platte (1) aus Aluminium besteht.
5. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (5) aus einem Material von hoher elektrischer Leitfähigkeit bestehen.

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6. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Trägerelement (1) aus einem Geflecht aus metallischem Drahtmaterial besteht.
7. Elektrode nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (5) aus durchgetrennten Drähten des Geflechts (1) bestehen, die an den Trennstellen aus der Ebene des Geflechts (1) herausgebogen sind und in die klebfähige Beschichtung (3) hineinragen.
8. Elektrode nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Geflecht (1) aus einem Drahtmaterial von hoher elektrischer Leitfähigkeit besteht.
9. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode gemäß Patentansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein dünnes metallisches Trägerelement an einer als Kontaktseite vorgesehenen Seite mit einer Mehrzahl von gleichmäßig verteilt angeordneten Spitzen versehen wird, daß eine Beschichtung aus klebfähigem Material auf die Kontaktseite aufgetragen wird, und daß die Kontaktseite mit zumindest einer abziehbaren, die Spitzen vollständig einbettenden Schutzfolie versehen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als metallisches Trägerelement eine dünne metallische Platte verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Platte aus einer verhältnismäßig dünnen Alu-

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miniumfolie besteht.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumfolie eine Dicke zwischen 80 und 200 Mikron aufweist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Spitzen ein Preßwerkzeug verwendet wird, das mit einer Mehrzahl von gleichmäßig verteilt angeordneten Stahlstiften versehen ist, die einen Durchmesser von ca. 0,6 mm aufweisen, unter einem Winkel von 30 zu ihrer Längsachse abgeschrägt und mit einem gegenseitigen Abstand von ca. 2,5 mm angeordnet sind, wobei mit den Stiften das metallische Trägerelement unter Bildung von Löchern perforiert wird, und wobei anschließend die Spitzen in die Löcher so eingesetzt werden, daß sie sich bis in die klebfähige Beschichtung erstrecken.
14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement die Form eines dünnen Netzwerkes aufweist, daß die Drähte des Netzv/erkes an gleichmäßig verteilten Stellen durchgetrennt werden, und daß die getrennten Abschnitte der Drähte derart zur Kontaktseite gebogen werden, daß sie aus der Ebene des Netzwerkes heraus und in die klebfähige Beschichtung hineinragen.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß für die klebfähige Beschichtung eine kleb-

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fähige Aery !.verbindung verwendet und in einer Dicke von 80 bis 200 Mikron auf die Kontaktseite des metallischen Trägerelements aufgetragen wird.

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