DE4410017A1 - Profilierte Biosignal-Elektrodenvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine profilierte Biosignal-Elektroden­ vorrichtung.

Die äußerste Hautschicht, die Hornschicht, besteht aus toten Zellen. Sie ist vergleichsweise nichtleitend und stellt eine hohe Impedanz für die Übertragung bioelektrischer Signale dar.

Die Hornschicht läßt aufgrund ihrer dielektrischen Eigenschaf­ ten und ihrer Dünne die kapazitive Kopplung zwischen einer auf die Hautoberfläche aufgesetzten Elektrode und dem darunterlie­ genden leitfähigen Gewebe zu. Einigen Ionen gelingt es, die Hornschicht zu durchqueren; der Fluß dieses Ionenstroms kann elektrisch durch einen großen, die Kapazität der Haut neben­ schließenden Widerstand dargestellt werden. Wenn die Elektrode- Haut-Impedanz groß gegenüber der Eingangsimpedanz des Verstär­ kers ist, tritt eine Dämpfung des Biosignals ein. Das Vorhan­ densein einer Reaktanzkomponente in der Elektrode-Haut-Impedanz kann zusätzlich eine Filterung und damit eine Störung des Si­ gnals hervorrufen.

Eine weitere problemquelle ist die elektrische Feldkopplung bei 50/60 Hz zwischen benachbarten Hauptstromleitungen und den Überwachungskabeln des Patienten. An dieser Störung ist eine Fehlanpassung der Elektrode-Haut-Impedanz schuld, die am Ver­ stärkereingang zu einem differentiellen Störsignal führt.

Eine Veränderlichkeit der Ionenkonzentration über die Epidermis hinweg verursacht eine Potentialdifferenz. Dieses Potential hat einen typischen Wert von 30 mV, wobei die Hautoberfläche gegen­ über dem Körperinneren normalerweise negativ ist. Das Potential variiert von Stelle zu Stelle, von Patient zu Patient, und hängt von der Zusammensetzung des verwendeten Gels in Verbin­ dung mit dem Elektroden- und Hautzustand ab. Geringe Unter­ schiede bei den Elektrodenmaterialien und den hautseitigen Pa­ rametern bewirken, daß die Elektrode-Haut-Potentiale nicht an­ gepaßt bzw. fehlangepaßt sind. Die Differenz zwischen den Po­ tentialen wird zusammen mit den gewünschten Biosignalen ver­ stärkt. Größenschwankungen der Potentiale und deren Differenz können eine unerwünschte Frequenzkomponente in das gewünschte Signal hereinbringen, die eine genaue Diagnose schwierig macht. Die Abhängigkeit des Elektrode-Haut-Potentials von der Dicke der Epidermisschicht ist bei vielen Anwendungen zur Biosignal­ aufzeichnung von Bedeutung. Wenn diese Dicke verändert wird, indem die Haut gestreckt oder auf sie gedrückt wird, kann sich das Potential bis zu 10 mV ändern. Dies ist die Hauptursache des Bewegungsartefakts (Schwankungen im Grundlinienverlauf bei Bewegungen des Patienten) und eine Funktion des Grads der Haut­ deformation.

Bei vielen geläufigen Elektroden sind elektrolytische Gele vor­ gesehen, die dazu dienen, einen optimalen elektrischen Kontakt zwischen dem Elektrodensensor und der Haut des Patienten sicherzustellen, und die ebenfalls dazu dienen, die hohe epi­ dermale Impedanz zu verringern.

Die Verwendung elektrolytischer Gele verringert nicht nur die Hautimpedanz und vermeidet so die damit verbundenen Probleme, sondern ist auch als die Höhe des Bewegungsartefakts vermin­ dernd beobachtet worden.

Die potentiellen Nachteile bei der Verwendung mit Gel versehe­ ner Elektroden liegen im Gebrauch des elektrolytischen Gels, der die externe Zugabe solch eines Gels während der Applikation erfordert. Gewöhnlich ist das Gel in einer Tube abgepackt, auf die zur Abgabe eines bestimmten Quantums des Gels gedrückt wer­ den muß. Manchmal ist eine abgeteilte Menge des Gels getrennt von derjenigen der Elektrode in einem hermetisch abgedichteten Behälter abgepackt. Im ersteren Fall stellt die Notwendigkeit, während der Applikation für externes Gel zu sorgen, eine ein­ deutige Unannehmlichkeit dar, besonders in heimischer Umgebung unter Notfallbedingungen. Nach dem Gebrauch müssen die Elek­ trode (falls sie wiederverwendbar ist) und die Applikations­ stelle gereinigt werden.

Im letzteren Fall wird das Gel, sobald die Verpackung den atmo­ sphärischen Verhältnissen geöffnet ist, schnell austrocknen. Selbst wenn sie geeignet verpackt ist, wird die mit Gel verse­ hene Elektrode eine relativ kurze Lagerbeständigkeit haben. Für heimische Überwachungsanwendungen beispielsweise muß ein aus­ reichender Vorrat solcher vorab mit Gel versehener Wegwerfpack­ ungen bereitgestellt und periodisch erneuert werden.

Eine einfache Methode, das obige Problem beispielsweise in der heimischen Überwachungsumgebung zu vermeiden, ist, eine oder mehrere, z. B. an einer Gliedmaße des Patienten mittels elasti­ scher Bänder angebrachte trockene Metallplattenelektroden zu verwenden. Obwohl kein Gel verwendet wird, wird die Anhäufung von Schweiß unter der metallischen Platte die von der "trocke­ nen" Elektrode bedeckte Haut eventuell anfeuchten. Die Anfangs­ impedanz ist jedoch viel höher als diejenige für eine mit Gel versehene Elektrode und die Impedanz nimmt vergleichsweise langsam mit der Zeit ab. Dies muß jedoch kein bedeutsames Pro­ blem sein, da heute Verstärker mit ausreichend hohen Eingangs­ impedanzen und Gleichtaktunterdrückungsverhältnissen existie­ ren, um mit derart großen Elektrode-Haut-Impedanzen zurecht zu kommen.

Die Vorteile solcher elektrolytfreier Elektroden sind zahl­ reich. Die Elektroden können schnell und leicht an einer Glied­ maße des Patienten angebracht werden, da sie vor oder nach der Elektrodenanbringung keine Haut- oder Elektrodenaufbereitung erfordern. Die Elektroden sind wiederverwendbar, werfen keine Lagerungsprobleme auf und die Korrosion der Metallplatte ist gering. Derartige Elektroden haben sich in der Vergangenheit als optimal beispielsweise für die billige, schnelle, großange­ legte Aufnahme bzw. Erfassung von Elektrokardiogrammen erwie­ sen.

Trockene Metallplattenelektroden sind jedoch empfindlich für 50/60 Hz-Störprobleme aufgrund der Fehlanpassung ihrer hohen Elektrode-Haut-Impedanzen. An behaarten Versuchspersonen sind sie aufgrund des schlechten elektrischen Kontakts nicht sehr leistungsfähig. Auch wenn sie an einem Teil des Körpers festge­ schnallt wird, neigt eine starre Metallplattenelektrode dazu, Bewegungsartefakte zu erzeugen, wenn die darunterliegende "trockene" Haut gestreckt oder bewegt wird oder wenn auf die Elektrode gedrückt wird. Die relativ starre Plattenelektrode ist nur als Elektrode für Gließmaßen geeignet, da sie an bei­ spielsweise einer Brust eines Patienten nicht auf einfache Weise befestigt werden kann und nicht in der Lage ist, sich an die Körperkonturen anzupassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Probleme zu überwinden.

Erfindungsgemäß ist eine Biosignal-Elektrodenvorrichtung vor­ gesehen, umfassend ein flexibles, elektrisch isolierendes Sub­ strat, auf dem eine einen Elektrodensensor und eine Zuleitung für diesen Sensor bildende, elektrisch leitenden Schicht abge­ lagert ist, wobei der den Sensor tragende Bereich des Substrats erhaben ausgebildet ist.

Vorzugsweise ist die Oberfläche des Sensorelements rauh, textu­ riert, geriffelt, punktuell durchbrochen oder dergleichen, wo­ bei nachfolgend all dies durch den Begriff "rauh" erfaßt ist.

Die erfindungsgemäße Biosignal-Elektrodenvorrichtung kann durch verschiedene bekannte Verfahren, einschließlich (Hoch-)Prägen, Tiefprägen oder Hydroform-Prägen, hergestellt werden. Bei den Präge- oder Tiefprägeverfahren werden zur Formung des Materials Garnituren zusammenpassender männlicher und weiblicher Stempel verwendet. Da es die Vorsprünge des männlichen Stempels sind, die den Anfangsdruck auf das nicht abgestützte Substrat auf­ bringen, führen sie zum Auftreten ungleicher Belastungen im Substrat, welche die Formgestalt verzerren können. Bei ther­ mischen Formgebungsverfahren kann man auf Probleme der thermi­ schen Ausdehnung stoßen und die Bearbeitungstemperatur kann Schäden an den Farbauftragssystemen verursachen. Demgemäß ist das bevorzugte Herstellungsverfahren dasjenige des Hydroform- Prägens.

Beim Hydroform-Prägen ist eine Hälfte der herkömmlichen Stem­ pelgarnitur beseitigt und durch eine hydraulische Flüssigkeits­ zellenanordnung mit einer Front aus einem Urethan-Diaphragma ersetzt. Daher wird beim Hydroform-Prägen ein einseitiges Werk­ zeug verwendet, wobei die Flüssigkeitszellenanordnung als der aktiv drückende "Gegenstempel" dient. Beim Hydroform-Prägen werden hydrostatisch nivellierte Haltekräfte auf den gesamten Bereich der Stempeloberfläche und das Substrat aufgebracht, bevor die Verformung in den Hohlraum eintritt. Das Substrat kann daher in den Hohlraum streckgeformt werden, anstatt sich um die Vorsprünge des männlichen Stempels zu sammeln und in das weibliche Werkzeug mit nachfolgender Beschädigung des Substrats gedrängt oder gepreßt zu werden. Ein Gegenstempel in Form eines elastomeren Diaphragmas beschädigt das polymere Substrat nicht.

Ein weiterer Vorteil des Hydroform-Prägens ist der, daß das einseitige Werkzeug direkt nach Bildvorlagen bzw. Photo-Druck­ vorlagen geschaffen werden kann und somit die genaue Erfassung der Präge-Vorlage am Werkzeug zuläßt. Das einseitige Werkzeug erlaubt es auch, das Substrat mittels Stiften genau zur Stem­ pelplatte auszurichten.

Das Hydroform-Prägen ermöglicht viele einzigartige Prägeanwen­ dungen, die durch herkömmliche Verfahren nicht zustande ge­ bracht werden können, wie die Bildung spitzer Krümmungen, das Tiefziehen von Formen und die Schaffung negativer oder Null gleichender Verjüngungswinkel ("draft angles") am geformten Teil.

Um die Rauheit in der Oberfläche des Sensorelements zu schaf­ fen, müssen das Substrat und die leitfähige Schicht geeignet weich bzw. formbar sein. Ferner sollte der thermische Ausdeh­ nungskoeffizient der leitfähigen Schicht an denjenigen des fle­ xiblen Substrats angepaßt sein. Die Flexibilität des Materials sollte so sein, daß Rißbildung, Absplitterung etc. minimiert sind.

Die leitende Schicht kann mittels elektrisch leitender Tinte vorgesehen werden, die zusätzlich die Eigenschaft des "Selbst­ schutzes" gegen Korrosion sowie bleibender Größe auf der Ober­ fläche hat.

Ein geeignetes, z. B. mit Silber- und Silberchlorid-Teilchen versetztes thermoplastisches Material kann für die leitende Schicht verwendet werden. Die geeignete Wahl der Teilchengröße, des thermoplastischen Bindemittels, der Ablagerungs- sowie der Aushärtparameter führt zu einer optimalen, einen guten elektri­ schen Kontakt mit der Haut sicherstellenden leitenden Schicht.

Modellierte Oberflächen- "Riffelungen" oder durchbrochene "Punk­ te" im Sensor optimieren den Kontakt zwischen dem Sensor und der Haut des Patienten weiter. Aufgrund der Reibkräfte minimie­ ren die Riffelungen oder Punkte die Bewegung der Elektrode re­ lativ zur Haut und stellen somit eine stabilere Biosignal-Auf­ zeichnung sicher. Die Riffelungen oder Punkte erhöhen die Kon­ taktfläche und durchdringen dann, wenn sie gegen die Haut ge­ drückt werden, die Epidermisschicht in ausreichendem Maße, um die Schwankungen des Elektrode-Haut-Potentials (Bewegungsarte­ fakt) ohne Traumatisierung der Haut signifikant zu vermindern.

Das die Zuleitung umgebende Substrat kann ausgeschnitten oder anderweitig entfernt werden, um einen Substratfinger freizulas­ sen, auf welchem die Zuleitung liegt. Ein solcher Finger ermög­ licht eine Relativbewegung des Sensors und nimmt so atmungsbe­ dingte oder von einer Bewegung des Patienten etc. hervorgeru­ fene Änderungen der Abmessungen und der Form des überwachten Körpersegments auf.

Mehrfache Elektrodenvorrichtungen, hinfort "Off-Shoot" -Elektro­ den genannt, können mit einem gemeinsamen Elektrodengeschirr verbunden werden. Das Geschirr kann mit mehreren weiblichen bzw. Mutter-Verbindern ausgebildet sein, die in mit einer lei­ tenden Schicht überzogenen Bereichen des Geschirrsubstrats durch Hydroform-Prägen herstellbar sind. Die Off-Shoot-Elektro­ den können dann vermittels ebenfalls durch Hydroform-Prägen hergestellter männlicher bzw. Vater-Verbinder mit entsprechen­ den der Mutter-Verbinder am Geschirr verbunden werden. Die lei­ tende Schicht, die auf beispielsweise der Vorderseite der Off- Shoot-Elektrode die Anschlußleitung bildet, ist über ein Durch­ gangsloch mit der Rückseite des Substrats galvanisch verbunden, um die Verbindung mit dem Elektrodensensor herzustellen. Diese Verbindungsmethode ermöglicht es der Off-Shoot-Elektrode, um den Verbinder zu schwenken, was der Elektrodenvorrichtung die Möglichkeit gibt, sich an anatomische Abweichungen zwischen Men­ schen anzupassen. Mehrere an jedem Ende Vater- und Mutter-Ver­ binder aufweisende Teilstücke können in Reihe verbunden werden, um gelenkig bewegliche Off-Shoot-Elektroden herzustellen, die mit einem hohen Grad an Manövrierbarkeit ausgestattet sind. Ein guter elektrischer Kontakt kann sichergestellt werden, indem: (i) für einen festen Sitz des männlichen mit dem weiblichen Verbinders gesorgt wird; (ii) die Verbindungsflächen des männ­ lichen und weiblichen Verbinders während des Formgebungsvor­ gangs aufgerauht werden; und (iii) leitende Schichten an den Verbindungsstellen abgelagert werden, welche aufgrund z. B. der Teilchengröße des Füllmittels rauhe Oberflächen aufweisen.

Die leitfähige Schicht kann gedruckt oder anderweitig auf dem Substrat abgelagert werden, wie für eine gegebene Anwendung erforderlich. Wo eine Vielzahl Sensoren vorhanden ist, können die Sensoren durch ein Band aus beispielsweise geeignetem Schaum hinterlegt bzw. unterstützt werden, um (i) die Sensor­ elemente in ihren korrekten Relativpositionen zu halten, wenn das umgebende Substrat entfernt wird, (ii) die Elektrodenvor­ richtung handhabbarer zu machen und ein Leitungsdurcheinander zu vermeiden, (iii) bei der gleichmäßigen Verteilung jeden auf­ gebrachten Drucks über die Elektroden zu helfen und (iv) auf diese Weise beizutragen, das Bewegungsartefakt zu minimieren. Die unterstützende Schicht sollte vorzugsweise leicht, flexibel und streckbar sein, um sicherzustellen, daß das Geschirr kom­ fortabel ist, daß es sich leicht an die Körperkonturen anpassen kann und daß es Änderungen der Abmessungen des Körpersegments aufgrund Atmung oder einer Bewegung des Patienten aufnehmen kann.

Die erfindungsgemäße Elektrodenvorrichtung kann bei solchen Anwendungen, die lediglich die kurzzeitige, "diagnostische" Beobachtung des (der) erfaßten Biosignals (Biosignale) erfor­ dern, von der Versuchsperson oder dem Patienten manuell an den zu untersuchenden Teil des Körpers und ohne die Notwendigkeit einer Gelschicht angelegt werden. Für Langzeitüberwachungsan­ wendungen kann ein eine Mehrzahl von Elektrodensensorelementen umfassendes Elektrodengeschirr vermittels elastischer Riemen, Klebebands, Saugnäpfen etc. und wiederum ohne die Notwendigkeit einer Gelschicht am erforderlichen Körperteil in Stellung ge­ halten werden.

In der Form eines Geschirrs kann die erfindungsgemäße Elektro­ denvorrichtung für bestimmte biomedizinische Anwendungen mit Gel versehen sein, vorzugsweise mittels Hydrogel-Pads. "Feste", leitende, klebende Hydrogel-Pads können auf den profilierten, gedruckten Sensoren ausgelegt werden, was zu einem einfachen, leicht herzustellenden Elektrodenaufbau führt. Die Verwendung eines solchen Hydrogels befreit von der Notwendigkeit eines gelrückhaltenden Rings, eines mit Gel getränkten Schwamms und einer Dichtkappe, welche bei herkömmlichen "Naß"-Gel Elektroden verwendet werden.

Die Verwendung eines klebenden Hydrogels an der erfindungsge­ mäßen Elektrodenvorrichtung ist bei Anwendungen vorteilhaft, bei denen beispielsweise eine große Zahl von Elektroden am Kör­ per angebracht werden muß. Die Vermessung der Herztätigkeit an der Körperoberfläche ist eine solche Anwendung. Die Anzahl und Verteilung der Elektroden ist derart, daß es schwierig wäre, trockene Elektroden manuell oder mittels Riemen ausreichend gut zu halten, um einen guten elektrischen Kontakt sicherzustellen.

Die aufgerauhte Oberfläche des Elektrodensensorelements stellt einen beständigen elektrischen Kontakt zwischen dem Sensor und dem Gel-Pad sicher, ebenso wie sie die Kontaktfläche erhöht und damit die Sensor-Gel-Schnittstellenimpedanz verringert. Derje­ nige Teil der Elektrodenvorrichtung, auf dem das Elektrodensen­ sorelement vorgesehen ist, kann während des Prägeverfahrens in solcher Weise mit einer Kontur versehen werden, daß er eine Vertiefung um das Sensorelement bildet, welche von einer Lippe umgeben ist und mit Gel beladen werden kann. Die Vertiefung würde dem Gel, während es in einem flüssigen Zustand ist, die Möglichkeit geben, auf den profilierten Sensor zu fließen und in Situ zu trocknen. Nach der Einbringung des Gels in die Ver­ tiefung kann ein entfernbarer Abdeckstreifen so angebracht wer­ den, daß er vor dem Gebrauch die Gesamtheit des Gels bewahrt. Die erfindungsgemäße Elektrodenvorrichtung ermöglicht es, wenn sie in Form eines Geschirrs vorliegt, eine Vielzahl von Sensor­ elementen, optimal an die Körperkonturen anzupassen.

Im folgenden werden bevorzugte, lediglich beispielhafte Ausfüh­ rungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 eine Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Biosignal -Elektrode;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Biosignal-Elektrode;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Biosignal-Elektrode;

Fig. 4 eine Perspektivansicht einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Biosignal-Elektrode;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer fünften Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Biosignal-Elektrode; und

Fig. 6 eine Querschnittsansicht einer sechsten Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Biosignal-Elektrode.

Wenn man nun die Zeichnungen betrachtet, und insbesondere die Fig. 1, so ist dort eine erste Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Elektrodenvorrichtung 10 dargestellt, welche ein Substrat 11 mit einer Vorderseite 12 und einer Rückseite 13 umfaßt. Auf der Vorderseite 12 ist ein Elektrodensensor 14 so­ wie eine zugehörige Zuleitung 15 abgelagert. Auf der Vorder­ seite 12 oder der Rückseite 13 können, falls erwünscht, zusätz­ liche Sensoren 16 und jeweils zugehörige Zuleitungen 17 eben­ falls abgelagert sein. Jede der Zuleitungen 15, 17 endet in einem entsprechenden Anschlußende 18. Die Sensoren 14, 16, die Zuleitungen 15, 17 und die Anschlußenden 18 können mittels wohlbekannter Verfahren, einschließlich Siebdrucken einer ge­ eigneten, elektrisch leitenden Tinte, abgelagert werden. Eine dielektrische Schicht 19 ist über den Zuleitungen 15, 17 abge­ lagert, um diese gegenüber einem Patienten zu isolieren, an welchem die Vorrichtung 10 eingesetzt wird. Es ist zu bemerken, daß die Sensoren 14, 16 und die Anschlußenden 18 freiliegend bleiben können. Diejenigen Teile des Substrats 11, auf dem die Sensoren 14, 16 vorgesehen sind, heben sich gegenüber dem Rest des Substrats 11 ab. Um ein solches Relief zu schaffen, kann das Substrat bekannten Verfahren, wie Profilieren, Prägen, Ver­ formen, Modellieren oder Gießen unterworfen werden. Ein bevor­ zugtes Verfahren ist dasjenige des Hydroform-Prägens, wie es in der vorliegenden Beschreibung bereits früher beschrieben ist.

In Fig. 2 der Zeichnungen ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektrodenvorrichtung 100 gezeigt, welche der Elektrodenvorrichtung 10 bis auf das folgende im wesentlichen ähnlich ist. Derjenige Teil 111 des Substrats 11, der erhaben ist, ist geriffelt oder-mit Vertiefungen versehen; folglich sind die Elektrodensensoren 14, 16 bei 114 ebenfalls geriffelt oder mit Vertiefungen versehen, was zu einer rauhen oder textu­ rierten Oberfläche der Elektrodensensoren 14, 16 führt.

In Fig. 3 der Zeichnungen ist eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektrodenvorrichtung 200 gezeigt, welche der Elektrodenvorrichtung 10 bis auf das folgende im wesentlichen ähnlich ist. Derjenige Teil 211 des Substrats 11, der erhaben ist, ist mit einer Mehrzahl relativ kleiner Öffnungen 212 durchbrochen, welche zu einer Mehrzahl feiner Punkte 213 auf den Elektrodensensoren 14, 16 führen.

Die Verwendung von Schichten eines dünnen, flexiblen Substrats 11 und einer dielektrischen Schicht 19 führt zu einer flexiblen erfindungsgemäßen Gesamtelektrodenvorrichtung, die sich an die Körperkonturen anpassen kann. Das Vorstehen des Elektrodensen­ sors 14, 16 optimiert den Kontakt zwischen den Elektrodensenso­ ren 14, 16 und der Haut der Versuchsperson weiter, wenn die Vorrichtung 10 an der Haut angebracht ist. Die erhabenen Elek­ trodensensoren 14, 16 sorgen für die zusätliche vorteilhafte Eigenschaft, daß im Gebrauch der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Auswirkungen von Änderungen des Drucks auf dieselbe absor­ biert werden, und tragen so dazu bei, die Bewegungsartefakte zu minimieren, welche allgemein ein Hauptproblem bei trockenen Elektrodenanordnungen sind.

In Fig. 4 der Zeichnungen ist eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 300 gezeigt, welche der Vorrich­ tung 10 der Fig. 1 der Zeichnungen im wesentlichen ähnlich ist und außer den folgenden diejenigen zusätzlichen Merkmale auf­ weisen kann, wie sie mit Bezug auf die Vorrichtungen 100 und 200 beschrieben wurden.

Derjenige Teil des Substrats 311, der die Zuleitungen 17 um­ gibt, kann ausgeschnitten oder anderweitig entfernt werden, um Finger 320, 321, 322 des Substrats freizulassen, auf welchen die Zuleitungen 17 gelegen sind. Die Vorsehung der Finger 320, 321, 322 ermöglicht eine Bewegung der Sensorelemente 14, 16 relativ zu den Anschlußenden 18 und trägt somit einer Bewegung der Versuchsperson aufgrund beispielsweise Atmens etc. Rech­ nung.

Die Sensoren 14, 16 und die zugehörigen Leitungen 15 können mit den für eine gegebene Anwendung erforderlichen relativen Ab­ ständen und Orientierungen auf das Substrat 11 gedruckt oder anderweitig darauf abgelagert werden. Wo es möglich ist, können die Sensoren 14, 16 durch ein Band 319 auf beispielsweise ge­ eignetem Schaum hinterlegt werden, um (i) die Sensoren 14, 16 in ihren korrekten Relativpositionen zu halten, wenn das umge­ bende Substrat 11 entfernt wird, (ii) die Elektrodenvorrichtung 300 handhabbarer zu machen und ein Zuleitungsdurcheinander zu vermeiden, (iii) bei der gleichmäßigen Verteilung jedes aufge­ brachten Drucks über die Sensoren 14, 16 zu helfen und (iv) auf diese Weise beizutragen, das Bewegungsartefakt zu minimieren. Das Band 319 sollte vorzugsweise leicht, flexibel und streckbar sein, um den Komfort und die Anpassung an die Körperkonturen sicherzustellen und um die akkomodierende Aufnahme atmungsbe­ dingter oder von einer Bewegung des Patienten hervorgerufener, Änderungen der Abmessungen des Körpersegments zu ermöglichen.

In Fig. 5 der Zeichnungen, die eine "Off-Shoot"-Elektrode be­ trifft, ist eine fünfte Ausführungsform 400 einer erfindungs­ gemäßen Elektrodenvorrichtung gezeigt, welche der Vorrichtung 10 der Fig. 1 der Zeichnungen bis auf das folgende im wesentli­ chen ähnlich ist. Zuerst umfaßt sie nur einen einzelnen Sensor 14 und eine einzelne Zuleitung 15. Zweitens befindet sich die Zuleitung 15 nicht an der Vorderseite 12, anstatt dessen ist sie auf der Rückseite 13 abgelagert. Die Zuleitung 15 steht mit dem Sensor 14 unter Berücksichtigung der Vorsehung eines Lochs 301 im Substrat 11 in elektrischem Kontakt, welches es der elektrisch leitenden Tinte ermöglicht, durch das Loch 301 zu fließen und dadurch für die elektrische Verbindung zwischen dem Sensor 14 und der Zuleitung 15 zu sorgen. Ferner ist dasjenige Ende des Substrats 11, das von dem Ende mit dem Sensor 14 darauf entfernt ist, zur Bereitstellung eines männlichen oder Vater-Verbinders 302 U-förmig in eine Richtung ausgebildet, die derjenigen Richtung entgegengesetzt ist, in welcher der Sensor 14 auf dem Substrat 11 abgelagert ist. Die Rückseite 13 des Substrats 11 mit dem männlichen Verbinder 302 daran weist auch eine Fortsetzung der Leitung 15 auf.

Ein Geschirr 310 ist vorgesehen, welches im wesentlichen ein Substrat 311 umfaßt, das ebenfalls eine Vorderseite 312 und eine Rückseite 313 aufweist. Das Geschirr weist eine Mehrzahl von Figurationen in Gestalt weiblicher oder Mutter-Verbinder 303 auf, welche mit entsprechenden männlichen Verbindern 302 in Eingriff bringbar sind.

Die Vorderseite 312 des Geschirrs 310 weist eine Leitung 315 auf, die in ähnlicher Weise wie die Zuleitung 15 darauf abgela­ gert ist. Die Leitung 315 erstreckt sich in den weiblichen Verbinder 303, so daß dann, wenn die Verbinder 302 und 303, wie in Fig. 5 gezeigt, gekuppelt sind, eine elektrische Verbindung zwischen den Leitungen 15 und 315 besteht. Die Leitung 315 kann in ähnlicher Weise wie das Anschlußende 18 am Geschirr 310 en­ den. Es ist dem Beachtung zu schenken, daß das Geschirr 310 eine Mehrzahl elektrisch voneinander isolierter Leitungen 15 aufweisen wird, um die Möglichkeit zu schaffen, eine Mehrzahl von Off-Shoot-Elektrodenvorrichtungen an das Geschirr anzu­ schließen, so daß das Geschirr 310 nicht nur ein Mittel bereit­ stellt, um eine Mehrzahl von Elektrodenvorrichtungen am Körper eines Patienten oder einer Versuchsperson anbringen zu können, sondern auch um eine unabhängige elektrische Leitung von jeder Elektrodenvorrichtung vorzusehen, wobei die Enden dieser Lei­ tungen individuell an eine geeignete Überwachungsvorrichtung elektrisch angeschlossen werden können.

In Fig. 6 der Zeichnungen ist eine sechste Ausführungsform ei­ ner erfindungsgemäßen Elektrodenvorrichtung 500 gezeigt, welche bis auf das folgende der in Fig. 1 der Zeichnungen gezeigten Vorrichtung im wesentlichen ähnlich ist. Derjenige Teil des Substrats 11, auf dem der erhabene bzw. vorstehende Sensor 14 vorgesehen ist, ist mit einer Mulde oder Grube 501 versehen, die eine Lippe 503 aufweist und in der das Sensorelement 14 liegt. Nach der Herstellung der Elektrodenvorrichtung wird ein geeignetes elektrolytisches Gel 502 in die Mulde 501 gegossen, das abhängig von der Art des verwendeten Gels bis zu einer vis­ kosen Konsistenz trocknet. An der Mulde 501 oder bevorzugt ei­ ner Mehrzahl von Mulden wird dann ein Abdeckstreifen ange­ bracht, der vor dem Gebrauch der Vorrichtung entfernbar ist.

Die Erfindung ist weder auf noch durch die beschriebenen spe­ ziellen Ausführungsformen beschränkt, welche nicht unbeträcht­ liche Abwandlungen erfahren können, ohne dabei vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims (9)

1. Biosignal-Elektrodenvorrichtung, gekennzeichnet durch ein flexibles, elektrisch isolierendes Substrat (11), auf dem eine einen Elektrodensensor (14) sowie eine Zuleitung (15) für diesen Sensor bildende elektrisch leitende Schicht abgelagert ist, wobei der den Sensor tragende Bereich des Substrats erha­ ben ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Sensors aufgerauht (114 oder 213) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (15) auf der dem Sensor (14) ent­ gegengesetzten Oberfläche des Substrats (11) abgela­ gert und über eine Öffnung (301) im Substrat mit dem Sensor verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erhabene und den Sensor (14) tragende Be­ reich des Substrats (11) zur Bildung einer Mulde (501) geringfügig vertieft ist und die Mulde ein elektrolytisches Gel (502) enthält.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl Sensoren (14) und zugehöriger Zu­ leitungen (15) auf dem Substrat (11) vorhanden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Bereiche (311) des Substrats (11) zwischen den Sensoren und den Zuleitungen entfernt sind, um Sub­ stratfinger zu schaffen, die jeweils einen Sensor (14) und dessen zugehörige Zuleitung (15) tragen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (14) von einem flexiblen und streckbaren Band (319) aus isolierendem Material hinterlegt sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Sensor (14) ferner Abschnitt des Sub­ strats (11) als ein Teil (302) eines Vater/Mutter- Verbinders ausgebildet ist, wobei auf diesem Verbin­ derteil (302) eine elektrisch leitende Schicht vor­ gesehen ist, die elektrisch mit der Zuleitung (15) verbunden ist.

9. Biosignal-Elektrodenanordnung, gekennzeichnet durch ein Geschirr (310) in Form ei­ nes elektrisch isolierenden Substrats (311) mit ei­ ner Mehrzahl darauf abgelagerter Leitungen (315), welche jeweils in einem Teil (303) eines Vater/Mut­ ter-Verbinders enden, sowie durch eine Mehrzahl von Biosignal-Elektrodenvorrichtungen nach Anspruch 8, welche jeweils mittels ihres Verbinderteils (302) mit einem entsprechenden Verbinderteil (303) des Ge­ schirrs verbindbar sind.