DE60119835T2

DE60119835T2 - Elektrode zum messen schwacher bioelektrischer signale

Info

Publication number: DE60119835T2
Application number: DE60119835T
Authority: DE
Inventors: Pekka Merilainen; Heli Tolvanen-Laakso
Original assignee: Instrumentarium Oyj
Current assignee: Instrumentarium Oyj
Priority date: 2000-01-21
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2021-01-19
Also published as: EP1164927A1; US6622035B1; JP2003520093A; ATE326901T1; DE60119835D1; WO2001052730A1; EP1164927B1; AU2391101A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf medizinische Elektroden, die auf die Haut eines Patienten aufgebracht werden, zum Überwachen von Biopotentialen und insbesondere auf Elektroden, die die Haut des Patienten durchdringen, um die Haut elektrisch permeabler zu machen.
Hintergrund der Erfindung
Diagnosetests, Behandlungen und das Vorliegen einer Krankheit erfordern ein Erhalten und Überwachen von elektrischen Signalen, die durch das physiologische Funktionieren eines Patienten erzeugt werden. Typische elektrische Signale oder Biopotentiale, die gewöhnlich überwacht werden, sind diejenigen, die Elektrokardiogramme (EKG) vom Herzen, Elektroenzephalogramme (EEG) vom Gehirn und Elektromyogramme (EMG) von den Muskeln erzeugen. Derartige Signale weisen einen relativ niedrigen Pegel auf und können sehr schwach sein, z. B. die Signale von 100 Mikrovolt oder weniger, die bei einem Elektroenzephalogramm (EEG) vorhanden sind. Der Frequenzbereich der Signale erstreckt sich von 0,05 für Elektrokardiogramme bis 3.000 Hz für evozierte Hirnstammpotentiale.
Hautbefestigte Überwachungselektroden werden normalerweise verwendet, um die im Vorhergehenden genannten Biopotentiale zu erhalten. Die Haut des Menschen besteht aus drei verschiedenen Schichten: Stratum Corneum, lebensfähige Epidermis und Dermis. Die äußeren 10–15 Mikrometer Haut, die Stratum Corneum genannt werden, sind totes Gewebe, das die Primärbarriere für den Körper bildet. Das Stratum Corneum liefert den Hauptbeitrag zu einer Hautimpedanz und zu einer Verringerung von Biopotentialsignalbeträgen sowie einen Hauptfaktor bei den Signal-Rausch-Verhältnis-Charakteristika von hautbefestigten Elektroden. Unter dem Stratum Corneum liegt die lebensfähige Epidermis (50–100 Mikrometer). Die lebensfähige Epidermis ist aus lebenden Zellen gebildet, enthält jedoch wenig Nerven und keine Blutgefäße. Ein Durchdringen der Haut zu der lebensfähigen Epidermis ist schmerzfrei, da die Nerven in tieferen Geweben zu finden sind. Unter der lebensfähigen Epidermis liegt die Dermis. Die Dermis bildet den Großteil des Hautvolumens und enthält lebende Zellen, Nerven und Blutgefäße.
Schwierigkeiten treten oft auf, wenn schwache Biopotentiale mit hautbefestigten Elektroden gemessen werden. Ein Problem besteht darin, dass die äußerste Hautschicht eine hohe elektrische Impedanz aufweist. Eine hohe elektrische Impedanz verringert den Signalbetrag, so dass es sein kann, dass ein Datensignal schwierig zu erhalten ist, wenn elektrisches Rauschen vorliegt.
Rauschen kann auch aufgrund einer Bewegung der Haut in das Biopotentialsignal injiziert werden. Dies führt zu einer Schwankung bei der Hautimpedanz. Diese Schwankung bei Hautcharakteristika verursacht elektrisches Rauschen, das nicht einfach von dem interessierenden Biopotentialdatensignal zu trennen ist. Falls das Signal-Rausch-Verhältnis aufgrund Hautimpedanz oder Bewegungsartefakten ausreichend niedrig ist, kann dasselbe korrekte Analysen des Zustands eines Patienten verschleiern oder behindern.
Eine verbreitete Praxis besteht darin, das Stratum Corneum vor dem Aufbringen der Biopotentialelektrode abzuscheuern, um die Hautimpedanz zu verringern. Das so entfernte Gewebe und Hautfette werden z. B. mit Alkohol weggespült. Die abgescheuerte Haut wird mit einer Elektrolytpaste bedeckt, und die Elektrode wird auf den Patienten aufgebracht.
Diese Prozedur ist jedoch zeitaufwendig, insbesondere wenn mehrere Elektroden aufzubringen sind, und ist in vielen klinischen Situationen, wie z. B. dem Vorbereiten des Patienten für einen chirurgischen Eingriff, unpraktisch.
Ein Durchstoßen der Haut, um ihre Impedanz zu verringern, wurde vorgeschlagen. Eine Vorrichtung, um dies auszuführen, wird durch Lewes u. a., U.S.-Patent 3,505,993, offenbart. Die Elektrode von Lewes u. a. ist eine starre Metallschicht, die eine Anordnung von Vorsprüngen oder Dornen aufweist. Die Dornen weisen eine Länge von etwa 1,5 Millimetern auf und weisen einen Basisdurchmesser von etwa 1 Millimeter auf. Die Dornen drücken sich in die Haut, wenn dieselben aufgebracht werden, und die Elektrode wird durch ein Gummiband oder eine andere ähnliche Einrichtung in Position gehalten. Ein Nachteil der Elektrode, die bei Lewes u. a. offenbart ist, besteht darin, dass die Dornen ziemlich groß sind und für den Patienten unangenehm sein könnten sowie eine unangemessene Wunde in der Haut verursachen, sollte die Elektrode sich bezüglich der Haut bewegen.
Gadsby u. a., U.S.-Patent 5,309,909, offenbart eine kombinierte Hautvorbereitungs- und Überwachungselektrode, bei der eine Mehrzahl von Zinken auf einer elastischen Kuppel angeordnet ist. Die Kuppel wird mit einem Haftmittel in Position gehalten. Wenn die Kuppel zu der Haut des Patienten hinuntergedrückt wird, durchdringen die Zinken die Haut, und wenn ein Druck auf die Kuppel aufgehoben wird, ziehen sich die Zinken aus der Haut zurück. Gadsby u. a. ist dahingehend nachteilig, dass man daran denken muss, die elastische Kuppel herunterzudrücken, oder es werden verschlechterte Ablesungen erhalten. Ferner erfordert diese Elektrode die Verwendung eines ionischen Gels und kann nicht trocken verwendet werden.
Fendrock, U.S.-Patent 5,305,746, offenbart eine Einmalselbstvorbereitungselektrode, die ein Array von flexiblen Kunststoffzinken verwendet, das dazu dient, äußere Schichten der Haut mit einer hohen Impedanz zu zertrennen, um die mit Blut angereicherten Schichten mit einer niedrigen Impedanz ohne Kratzen oder Abscheuern freizulegen. Die Zinken sind in eine leitfähige Gelschicht eingebettet. Ein Mittelelektrodenstift kontaktiert das Gel und stellt eine elektrische Verbindung mit der Überwachungsvorrichtung her. Die Zinken weisen eine Länge zwischen etwa 0,64 und 2,8 Millimeter auf und biegen sich ohne Weiteres auf eine Aufbringung auf die Haut hin. Die Elektrode von Fendrock ist dahingehend nachteilhaft, dass dieselbe die Verwendung einer Gelschicht erfordert und es sein kann, dass die Zinken die Haut aufgrund ihrer Flexibilität nicht ausreichend durchdringen.
Rau, U.S.-Patent 4,685,466, offenbart einen Messsensor für biomedizinische Signale, wobei ein oder mehr kurze Nadelpunkte das Stratum Corneum in etwa 10–15 Zellschichten von der Hautoberfläche aus durchdringen. Die Vorrichtung von Rau verwendet keine Elektrodenpaste und kein -gel. Schwache Signale können durch ein Anschließen einer mikrominiaturisierten Halbleiteranordnung direkt an die Elektrode zur aktiven Impedanzanpassung und/oder Verstärkung verbessert werden. Rau ist dahingehend nachteilhaft, dass es eine getrennte elektrische Verbindung für jede Nadel erfordert. Somit werden nur 1–5 Nadeln verwendet, und das Biopotentialsignal ist extrem örtlich begrenzt. Ferner ist die Verstärkungseinrichtung hinderlich, da dieselbe nicht zu der medizinischen Elektrode selbst gehört.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektrode zu schaffen, die für ein Befestigen an der Haut eines Patienten geeignet ist und die dem bioelektrischen Signal, das durch die Elektrode erhalten wird, ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis liefert.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine solche Elektrode zu schaffen, die ohne ein Vorbereiten der Haut vor der Aufbringung verwendet werden kann und die keine Paste oder Gele benötigt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Elektrode zu schaffen, die schwache bioelektrische Signale verstärken kann.
Die Elektrode für bioelektrische Signale der vorliegenden Erfindung verringert Hautimpedanz und Bewegungsartefakte und erhöht somit die Signalqualität. Die Verringerung/Zunahme wird durch die Elektrode durch die Verwendung einer Dorneneinrichtung, um die Haut in die lebensfähige Epidermis zu durchdringen, erhalten. Der Träger für die Dornen ist ausreichend groß, so dass die Elektrode stabil auf die Haut des Patienten aufgebracht werden kann.
Somit wird gemäß der Erfindung eine Elektrode zum Erhalten eines Biopotentialsignals von der Haut einer Person geliefert, wobei die Elektrode folgende Merkmale aufweist: einen Träger, der eine Oberfläche aufweist, die angrenzend an die Haut der Person positioniert ist, wenn die Elektrode auf die Haut der Person aufgebracht wird, wobei der Träger an der Oberfläche elektrisch leitfähig ist; eine Mehrzahl von Dornen, die sich von der Oberfläche des Trägers erstrecken, um in und unter die Oberfläche der Haut der Person eingeführt zu werden, wenn die Elektrode auf die Haut der Person aufgebracht wird, wobei die Dornen eine Länge von 50–250 μm aufweisen, um sich in die lebensfähige Epidermisschicht der Haut zu erstrecken, wenn die Elektrode auf die Haut der Person aufgebracht wird, wobei die Elektrode zwischen 100 und 10.000 Dornen an der Trägeroberfläche aufweist; und einen Verbinder zum Erhalten des Biopotentialsignals und zum Verfügbarmachen des Signals außerhalb der Elektrode.
Die Dornen können 50–250 Mikrometer voneinander beabstandet sein. Es kann erwünscht sein, die Dornenlänge zu variieren, so dass verschiedene Tiefen der lebensfähigen Epi dermisschicht kontaktiert werden. Die Basis der Dornen weist bevorzugt eine Breite von bis zu 35 Mikrometern auf. Eine Spitzigkeit bei den Dornen erleichtert die Hautdurchdringung. Die Größe des Trägers für die Dornen beträgt normalerweise etwa 25 Quadratmillimeter.
Falls dies erwünscht ist, kann die Elektrode mit einem leitfähigen Gel verwendet werden, das zwischen der Haut und dem Träger angeordnet ist. Ein leitfähiges Gel ist jedoch nicht immer notwendig, und die Bioelektrode kann trocken verwendet werden. Falls ein leitfähiges Gel verwendet wird, kann dasselbe antibakterielle Mittel enthalten, um eine Reizung oder Infektion aufgrund der Dornendurchdringung der Haut zu verhindern.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Dornen elektrisch nicht leitfähig und erstrecken sich durch ein leitfähiges Element auf der unteren Seite der Elektrode. Die nicht isolierten Dornen machen die Haut permeabler. Ein Elektrolytgel oder eine -paste wird zusammen mit einer Elektrode verwendet, die so aufgebaut ist, um ein Bewegungsartefakt weniger auffallend zu machen und das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern.
Wenn dieselbe verwendet wird, um schwache Biopotentialsignale zu überwachen, wird die Elektrode für bioelektrische Signale, die das im Vorhergehenden erwähnte Array von Dornen aufweist, auf die Haut eines Patienten aufgebracht, so dass die Dornen die Haut zu der lebensfähigen Epidermisschicht durchdringen. Elektrische Anschlussleitungen werden zwischen der Elektrode und einer Überwachungseinrichtung angebracht, so dass das Biopotential, das von der Elektrode erhalten wird, zur Anzeige oder zum Aufzeichnen verstärkt werden kann.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind ein Verstärker und eine Batterie an die Bioelektrode angeschlossen, um das Signal zu verstärken, das von der Person erhalten wird. Der Verstärker wird nicht aktiviert, bis sich die Bioelektrode in Verwendung befindet. Diese Aktivierung kann durch ein Entfernen eines Schutzstreifens von der Batterie und der Schaltungsanordnung gestartet werden.
Verschiedene andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen deutlich gemacht.
Kurze Beschreibung der mehreren Ansichten der Zeichnung
Die Zeichnungen zeigen:
1 eine isometrische Ansicht einer Elektrode, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
2A und 2B etwas schematische Teilschnittansichten von Elek- troden der vorliegenden Erfindung, die Dornenelemente der Elektrode in die Haut eingebettet zeigen;
3A und 3B schematische Teilschnittansichten, die ein alter- natives Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen;
4A bis 4C schematische Ansichten, die weitere alternative Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Wie es in den 1, 2 und 3 gezeigt ist, ist eine Elektrode 10 im Allgemeinen aus einem Träger 12 gebildet, der ein Array von Dornen 14 aufweist, die aus einer gemeinsamen Oberfläche 16 hervorstehen.
2A zeigt eine schematische Darstellung der Elektrode 10 der vorliegenden Erfindung, die auf die Haut 11 des Patienten aufgebracht ist. Die Haut 11 ist aus drei Schichten gebildet: Stratum Corneum 18, lebensfähige Epidermis 20 und Dermis 22. Das Stratum Corneum 18 ist 10–15 Mikrometer dick und besteht aus totem Gewebe. Unter dem Stratum Corneum 18 befindet sich die lebensfähige Epidermis 20. Die lebensfähige Epidermis 20 ist 50–100 Mikrometer dick und besteht aus Gewebe, das lebende Zellen enthält. Dieses Gewebe enthält wenig Nerven und keine Blutgefäße. Unter der lebensfähigen Epidermis 20 befindet sich die Dermis 22. Die Dermis 22 ist aus lebenden Zellen, Nerven und Blutgefäßen gebildet.
Bevorzugt durchdringen die Dornen 14, die aus dem Träger 12 hervorstehen, die Haut 10 so, dass Dornenspitzen 24 innerhalb der lebensfähigen Epidermis 20 liegen. Dies liefert impedanzverringernde elektrische Signalübertragungswege durch das Stratum Corneum 18, ohne Schmerzen oder ein Bluten des Patienten zu verursachen. Die Elektrode kann durch Klebeband 19 an der Haut des Patienten zum Halten der Dornen in der Epidermisschicht während der Verwendung befestigt werden. Oder ein geeignetes Haftmittel 13 kann auf den Umfang des Trägers 12 aufgebracht werden, wie es in 1 zu sehen ist. Oder ein geeignetes Haftmittel 13, bevorzugt ein elektrisch leitfähiges Haftmittel, kann auf eine Oberfläche 16 oder benachbart zu derselben aufgebracht werden, wie es in 2B gezeigt ist.
Jede Bioelektrode enthält 100–10.000 Dornen 14, die auf der Oberfläche 16 50–250 Mikrometer voneinander beabstandet sind. Es wird jedoch bevorzugt, dass eine Dornendichte von 400–2.000 Dornen vorliegt. Die Länge der Dornen reicht von 50 bis 250 Mikrometer, mit einer bevorzugten Länge von 100–200 Mikrometern. Die Basis 26 jedes Dorns ist bis zu 35 Mikrometer breit. Die Dornen 14 können spitz sein, um eine Hautdurchdringung zu erleichtern, so dass die Spitzen 24 eine wesentlich kleinere Breite als die Basen aufweisen.
Es kann erwünscht sein, die Länge der Dornen 14 innerhalb eines beliebigen gegebenen Arrays zu variieren, so dass Messungen von unterschiedlichen Tiefen der lebensfähigen Epidermis anstatt einer konstanten Tiefe erhalten werden. Ein Verwenden von unterschiedlichen Längen der Dornen 14 ist vorteilhaft, da die Schichten der Haut bezüglich der Dicke schwanken und die Haut nie eben ist.
Die Dornen 14 können aus Metall oder Metalllegierungen (z. B. Silber, Platin, Stahl oder dergleichen), elektrisch leitfähigem Kunststoff oder einem Halbleitermaterial, wie z. B. Silizium, durch maschinelle Mikrobearbeitung hergestellt werden.
Wie es in den 2A und 2B gezeigt ist, kann die Oberfläche der Dornen 14 auch mit einem geeigneten Material 21, wie z. B. einem Metall, bedeckt werden und dann mit einem geeigneten Salz beschichtet werden. Zum Beispiel kann jeder Dorn 14 mit Silber/Silberchlorid-Schichten beschichtet sein, um das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern.
Der Abschnitt der Elektrode 10, der die Dornen 14 enthält, weist bevorzugt eine Fläche von 4 Quadratmillimetern bis 25 Quadratmillimetern auf. Normalerweise beträgt die Fläche etwa 25 Quadratmillimeter.
Eine elektrische Verbindung zwischen der Elektrode 10 und einer bioelektrischen Überwachungseinrichtung (nicht gezeigt) kann durch eine Anzahl von verschiedenen Einrichtungen erreicht werden, die in der Technik bekannt sind. Zu diesem Zweck kann die Elektrode 10 mit einem hervorstehenden Anschluss 23 ausgestattet sein. Wenn der Träger 12 aus einem leitfähigen Material gebildet ist, kann der Anschluss 23 direkt mit dem Träger 12 verbunden sein, wie es in den 2A und 2B gezeigt ist. Eine flache, leichte Anschlussleitung 27 verbindet eine oder mehrere Bioelektroden 10 unter Verwendung eines Klemmverbinders 25, der mit dem Anschluss 23 zusammenpasst, mit der Überwachungseinrichtung.
Vor einer Verwendung können die Dornen 14 durch ein Schutzpapier oder einen Schutzfilm und eine andere geeignete Einrichtung geschützt sein, und/oder die Elektrode kann in einer geeigneten Verpackung platziert sein. Das Schutzpapier oder der Schutzfilm wird von der Elektrode 10 entfernt, unmittelbar bevor die Elektrode auf die Haut 11 des Patienten aufgebracht wird. Bei einer Verwendung sollte die Haut des Patienten bevorzugt relativ sauber und frei von übermäßiger Behaarung in dem Bereich sein, auf den die Bioelektrode aufgebracht wird. Übermäßige Behaarung könnte verhindern, dass die Dornen 14 die lebensfähige Epidermis ausreichend durchdringen. Die Elektrode 10 wird auf die Haut 11 durch ein festes Herunterdrücken auf die gesamte Oberfläche der Bioelektrode 10 zu der Haut des Patienten hin aufgebracht. Diese Drückaktion bewirkt, dass die Dornen 14 die Haut 11 in Eingriff nehmen und durchdringen, wie es in den 2A und 2B gezeigt ist, und bewirkt, dass das Haftmittel 13 einen ausreichenden Kontakt mit der Haut 11 herstellt, um die Elektrode 10 in Position zu halten. Die elektrischen Anschlussleitungen 27 werden dann an die Elektroden, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, und an die bioelektrische Überwachungseinrichtung, die bioelektrische Signale aufzeichnet oder anzeigt, angebracht.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist, wie es in den 3A und 3B gezeigt ist, die Elektrode 10 eine elektrisch leitfähige Schicht 29, z. B. eine Silber/Silberchlorid-Schicht, auf der unteren Oberfläche des Trägers 12 auf. Die Dornen 14 sind elektrisch nicht leitfähig. Bei der Konfiguration, die in den 3A und 3B gezeigt ist, sind die Dornen 14 so gezeigt, dass dieselben einstückig mit einem nicht leitfähigen Träger 12 gebildet sind. Die Dornen 14 können jedoch, falls dies erwünscht ist, als getrennte Elemente gebildet und an dem Träger angebracht sein. Die elektrisch leitfähige Schicht 29 kann durch einen Leiter 30 mit dem Anschluss 23 verbunden sein.
Ein leitfähiges Medium, wie z. B. eine Elektrolytpaste 32, kann zwischen die elektrisch leitfähige Schicht 29 und die Haut 11 des Patienten eingefügt werden. Die erhöhte Permeabilität der Haut, die sich aus der Durchdringung der Dornen 14 ergibt, verbessert eine Elektrode-Haut-Kopplung durch die Elektrolytpaste. Die Verwendung der Elektrolytpaste verringert Bewegungsartefakte, da die Paste inhärent flexibel ist und durch geringe mechanische Störungen nicht beeinträchtigt wird. Die Paste 32 kann antibakterielle Mittel enthalten, falls dies gewünscht ist.
Wie es in 3B gezeigt ist, kann eine Haltevorrichtung 34 in Form eines Netzes oder eines Gitters verwendet werden, um die Elektrolytpaste an der Elektrode 10 zu halten und um ein unangemessenes Ausbreiten der Paste zu verhindern, wenn die Elektrode auf die Haut des Patienten aufgebracht wird. Bei der Haltevorrichtung 34 handelt es sich bevorzugt um ein Kunststoffmaterial, das über die Dornen 14 platziert werden kann, um eine Paste oder ein Gel in dem Bereich der Dornen 14 zu halten. Das Kunststoffmaterial ist derart, dass sich dasselbe zusammendrückt, wenn die Elektrode auf dem Patienten platziert wird, und nicht die Durchdringung der Haut durch den Dorn 14 stört. Die Elektrolytpaste geht durch das Gitter hindurch in Kontakt mit der Haut des Patienten.
Obwohl die Dornen 14 in der Haut eingebettet sein können, wenn das bioelektrische Signal erhalten wird, ist es auch möglich, die Dornen vorübergehend in die Haut zu drücken, um die Permeabilität der Haut zu erhöhen, und danach die Elektrode freizugeben, was ermöglicht, dass sich die Dornen aus der Haut zurückziehen, während das Signal erhalten wird. Bei diesem bestimmten Ausführungsbeispiel ist ein Träger 12 normalerweise vorgespannt, so dass, nachdem die Bioelektrode 10 heruntergedrückt worden ist, derselbe zu einer ursprünglichen Form zurückfedert. Die Federaktion bewirkt, dass sich die Dornen 14 aus der Haut 11 zurückziehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein leitfähiges Medium, wie z. B. die Elektrolytpaste 32, notwendig, um die Elektrode-Haut-Kopplung zu erzeugen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird, wie es in den 4A–4C gezeigt ist, ein Verstärker 40 verwendet, um das Signal zu verstärken, das durch die Elektrode 10 erhalten wird. Der Verstärker 40 kann durch eine Batterie 42 mit Energie versorgt werden, und beide Elemente können in dem Träger 12 enthalten sein. Um ein Entleeren der Batterie zu verhindern, wird die Verbindung zwischen dem Verstärker und der Batterie erst hergestellt, wenn sich die Bioelektrode 10 in tatsächlicher Verwendung befindet. Wie es in 4A gezeigt ist, liegen unterbrochene Verbindungen an Knoten 44a–d an der Oberfläche des Trägers 12 vor. Die freiliegenden Knoten sind mit Band 46 bedeckt. Wie es in 4b zu sehen ist, ist ein Klemmverbinder 25a so gebildet, dass, wenn derselbe an den Elektrodenanschluss 23 angeschlossen wird, die Knoten 44a–d und die Knoten 44c–d durch leitfähige Elemente in dem Verbinder überbrückt werden. In anderen Worten verbindet ein Klemmverbinder 25a den Verstärker 40 elektrisch mit der Batterie 42, wenn eine Verbindung mit dem Anschluss 23 hergestellt wird. Ein Isolator 48 trennt den Abschnitt, der die Knoten 44a–d überbrückt, von demjenigen, der mit dem Anschluss 23 verbunden ist.
Um eine versehentliche Verbindung zwischen den Knoten 44a–d oder einen Kontakt mit der Batterie 42 zu verhindern, bleibt das Stück Band 46 über den Knoten, wie es in 4C gezeigt ist, bis die Elektrode 10 auf dem Patienten platziert ist, wobei es zu diesem Zeitpunkt abgelöst wird.
Obwohl die Erfindung, wie es beschrieben ist, hinsichtlich bestimmter Ausführungsbeispiele veranschaulicht worden ist, sei darauf hingewiesen, dass andere Variationen für Fach leute ersichtlich sein werden. Zum Beispiel würde ein Fachmann ohne Weiteres erkennen, dass die Elektroden 10 bei Tieren verwendet werden können.
Es sei darauf hingewiesen, dass andere Äquivalente, Alternativen und Modifizierungen neben den ausdrücklich aufgeführten möglich sind und in den Schutzbereich der angehängten Ansprüche fallen.

Claims

Eine Elektrode zum Erhalten eines Biopotentialsignals von der Haut einer Person, wobei die Elektrode folgende Merkmale aufweist: einen Träger (12), der eine Oberfläche aufweist, die angrenzend an die Haut der Person positionierbar ist, wenn die Elektrode auf die Haut der Person aufgebracht wird, wobei der Träger an der Oberfläche elektrisch leitfähig ist; eine Mehrzahl von Dornen (14), die sich von der Oberfläche des Trägers erstrecken, die in und unter die Oberfläche der Haut der Person einführbar sind, wenn die Elektrode auf die Haut der Person aufgebracht wird, wobei die Dornen eine Länge von 50–250 μm aufweisen, um sich in die lebensfähige Epidermisschicht der Haut zu erstrecken, wenn die Elektrode auf die Haut der Person aufgebracht wird, wobei die Elektrode zwischen 100 und 10.000 Dornen an der Trägeroberfläche aufweist; und einen Anschluss (23) zum Erhalten des Biopotentialsignals und zum Verfügbarmachen des Signals außerhalb der Elektrode.
Eine Elektrode gemäß Anspruch 1, bei der die Dornen (14) elektrisch nicht leitfähig sind.
Eine Elektrode gemäß Anspruch 1, bei der die Dornen (14) elektrisch leitfähige Oberflächen (21) aufweisen.
Die Elektrode gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Mehrzahl von Dornen (14) 400 bis 2.000 Dornen aufweist.
Die Elektrode gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Dornen in einem Array angeordnet (14) und auf dem Träger 50 bis 250 Mikrometer voneinander beabstandet sind.
Die Elektrode gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Länge der Dornen (14) zwischen 100 und 200 Mikrometern liegt.
Die Elektrode gemäß Anspruch 6, bei der die Länge der Dornen unterschiedlich ist.
Die Elektrode gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der sich die Dornen von der Basis zu einer Spitze (24) des Dorns verjüngen.
Die Elektrode gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Basen der Dornen, die benachbart zu der Oberfläche des Trägers sind, eine Breite von bis zu 35 Mikrometern aufweisen.
Die Elektrode gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner ein Haftmittel (13; 19) zum Befestigen der Elektrode an der Haut der Person umfasst.
Die Elektrode gemäß Anspruch 10, bei der das Haftmittel (13) auf den Träger aufgebracht ist.
Die Elektrode gemäß Anspruch 10 oder 11, bei der das Haftmittel (13; 19) elektrisch leitfähig ist.
Die Elektrode gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine leitfähige Schicht (29) an der Oberfläche des Trägers (12) umfasst.
Die Elektrode gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die einen Verstärker zum Verstärken eines elektrischen Signals umfasst, das von der Person erhalten wird.
Die Elektrode gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Dornen (14) und der Träger (12) einstückig gebildet und aus einem gemeinsamen Material hergestellt sind.