Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Mess-Elektrodenanordnung zur lösbaren Befestigung auf einem flexiblen Trägermaterial in Form eines Bandes, einer Kopfhaube oder dergleichen Mittel mit einer Auflageseite und einer Anschlussseite, welche mit einem elektrischen Kontaktierungselement versehen ist, wobei, aus der Auflageseite hervortretend, ein saugfähiger Einsatz, insbesondere Filzeinsatz ausgebildet ist, sowie ein den sa ugfähigen Einsatz fixierendes Befestigungsteil gemäß Patentanspruch 1.

Aus der DE 1 965 195 ist eine Elektrode für elektromedizi nische Geräte vorbekannt. Bei diesem Stand der Technik wird von Elektroden ausgegangen, die in der Regel ein mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit gefülltes Elektrodenschwimmchen aufweisen, wobei das Elektrodenschwämmchen auf der Haut anliegt und für einen gleich mäßigen Stromübergang von der Elektrode auf die Haut sorgt, Derartige Elektroden werden entweder über Saugnipfe am Probanden fixiert oder mittels Bindern, auch unter Nutzung von Klettverschlüssen, gehalten.

Elektrodenschwimmchen oder filzartige Elektrodeneinsitze können desinfiziert werden oder als Einwegartikel ausgebildet sein. Bei der Elektrode nach DE i 965 195 wird von einer schmiegsamen Folie ausgegangen, die auf

mindestens einer Seite eine elektrisch leitende Oberfläche aufweist, welche mit einer Einrichtung zum Anschl uss des Elektrodenkabels verbunden ist.

Weiterhin ist die bekannte Vorrichtung durch eine auf die elektrisch leitende Fläche der Folie aufgebrachte Auflage aus elektrisch schlecht leitendem oder isolierendem Material als Träger für ein elektrisch leitendes Haftm ittel von vorzugsweise pastöser Konsistenz gekennzeich net. Die Auflage dient dem Zweck, zwischen der Folie u nd der Haut ei nen defi nierten Überga ngswidersta nd zu schaffen und h ierdu rch einen über die Gesamtelektrodenfläche gleich mäßigen Strom überga ng zwischen Folie und Ha ut zu erreichen . Die Auflage kan n a us einem Bau mwol l-, Lei nen - oder Kunststoffgewe be oder aus einem Faserpapier bestehen, wobei die Auflage derart an der leitfähigen Folie stoffschlüssig fixiert wird, dass der Stoffschluss lediglich in Form eines

Rasters, in Ringen oder Punkten unter Freilassung des überwiegenden Teils der Folienoberfläche besteht. Um jedoch einen ausreichenden elektrischen Kontakt zur Haut des Probanden zu schaffen, muss die vorgestellte bekannte Elektrode eine Mindestoberfläche aufweisen und über diese gesamte Oberfläche gleichmäßig, d.h. mit definiertem Anpressdruck, anliegen. Je großflächiger jedoch die Kontaktfläche ausgeführt wird, desto problematischer ist das Einstellen reproduzierbarer mechanischer Kräfte und sich hieraus ergebender elektrischer Bedingungen.

Bei dem selbsthaftenden Sensorelement nach DE 10 2007 024 238 AI soll die Sensorik möglichst unauffällig an Patienten anbringbar und/oder in Textil- oder Flexmaterialien integrierbar sein. Mit der dortigen Lehre soll auf zusätzlichen permanenten Anpressdruck verzichtet werden . Am Sensorelement ist darüber hinaus mindestens ein Sensor, ein Elektronikelement, Aktor und/oder ein weiteres Element vorhanden . Die Oberfläche ist mit elastisch verformbaren, noppenförmigen Erhebungen ausgestattet, die nach dem Lösen der selbsthaftenden Verbindung vom jeweiligen Haftkörper wieder in ihre Ausgangslage oder Ausgangsform zurückgehen .

Die Oberfläche der noppenförmigen Erhebungen ist zumindest in dem Bereich, der m it dem jeweiligen Haftkörper in berührenden Kontakt gebracht wird, sphärisch gekrümmt ausgebildet. Diese Krümm ung kann bevorzugt kugelförmig, aber auch einer Ellipse oder anderen konvexen oder konkaven Formen folgend ausgebildet sein .

Um die Haftung zu gewährleisten, werden die noppenförmigen Erhebungen mit speziellen Kopplungs- und Funktionseigenschaften versehen. Die noppenförmigen Erhebungen können unmittelbar an einer Trägerschicht ausgebildet oder bevorzugt unlösbar daran befestigt sein . Durch die sphärisch gekrümmten noppenförmigen Erhebungen entstehen beim Kontakt mit der Oberfläche von Haftkörpern Saugvorgänge, durch die bei der Deformation der noppenförmigen Erhebungen zwischen Haftkörper und Oberfläche von noppenförmigen Erhebungen ein Unterdruck ausgebildet wird . Um die erläuterten selbsthaftenden Eigenschaften zu bewerkstel ligen, m uss das vorbekannte Sensorelement über eine großflächige Ausbildung der erwähnten Erhebungen verfügen. Weiterhin bestehen Probleme hinsichtlich der Reproduzierbarkeit der mechanischen Kraftwirkungen zwischen dem als Elektroden wirksamen Teil der Erhebungen und der Hautoberfläche eines Probanden» Dies deshalb, da die zur Ausbildung der Saugkräfte erforderlichen Verformungen naturgemäß auch zu einer veränderter! Kontaktoberfläche mit wiederum verändertem Kontaktübergangswiderstand führen.

Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Mess-Elektrodenanordnung zur lösbaren Befestigung auf einem flexiblen Trägermaterial in Form eines Bandes, einer Kopfhaube oder dergleichen Mittel anzugeben, welche kostengünstig herstellbar ist, die miniaturisiert ausgeführt werden kann und welche unter allen Umständen reproduzierbare elektrische Eigenschaften, insbesondere Kontaktübergangswiderstände zur Hautoberfläche eines Probanden gewährleistet.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch eine Mess-Elektrodenanordnung gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.

Es wird demnach von einer Mess-Elektrodenanordnung zur lösbaren Befestigung auf einem flexiblen Trägermaterial in Form eines Bandes, einer Kopfhaube oder dergleichen Mittel ausgegangen, wobei die Elektrodenanordnung über eine Auflageseite und eine elektrische Anschlussseite verfügt. Die elektrische Anschlussseite ist mit einem elektrischen Kontaktlerungselement versehen. Aus der Auflageseite hervortretend ist ein saugfähiger Einsatz, insbesondere Filzeinsatz ausgebildet. Darüber hinaus ist ein den saugfähigen Einsatz fixierendes Befestigungsteil vorhanden.

Der saugfähige Einsatz kann z.B. aus einem zylindrischen oder stiftförmigen Filzmaterial bestehen, um eine Punktkontaktelektrode zu realisieren.

Die mit der Hautoberfläche des Probanden in Kontakt kommende Seite oder das diesbezügliche Ende des Filzeinsatzes kann sphärisch oder halbkugelförmig geformt oder aber auch kegel- bzw. kegelstumpfförmig ausgebildet sein.

Gemäß einer ersten Ausführungsform besteht das Befestigungsteil entweder selbst aus einem leitenden Material oder nimmt ein derartiges Material auf. Mögliche Ausführungsformen des leitenden Materials si nd kohlenstoffhaltige Kunststoffe, silberhaltige textile Materialien, Edelmetal le oder Körper aus gesintertem Silberchlorid,

Das Metall der Elektrode bildet mit dem Kontaktgel und der Haut eine Galvanische Zelle, deren Spannung mehrere Hundert Millivolt betragen kann und zwischen den einzelnen Elektroden differiert. Der Entladezyklus dieser Galvanischen Filter kann 10 bis 20 Minuten betragen und wird über Filter beseitigt die niedere Frequenzen (< 0, 2 Hz) aus dem Messsignal entfernen. Des Weiteren ist der Entladevorgang nicht gleichmäßig sondern erfolgt in Schüben, was das Filtern ebenfalls erschwert. Die beispielhafte Verwendung von Silberchlorid minimiert die Spannung der galvanischen Zellen und mindert das

kaskadenartige Entladeverhalten.

Der saugfähige Einsatz wird dann in das Befestigungsteil austauschbar eingebracht, insbesondere eingeschraubt, eingedrückt, eingerastet, eingepresst und/oder eingeklemmt.

Weiterhin ist erfi ndungsgemäß auflagenseitig eine mechanische Stabilisierungsvorrichtung, den saugfähigen Einsatz bzw. das Befestigungsteil

umgebend, vorgesehen , Diese mechanische Stabilisi eru ngsvorrichtu ng weist z.B. die Gestalt einer Manschette und/ spi nnenbeinartiger Fortsitze auf, Die Manschette und die spinnenbeinartigen Fortsitze können z.B. aus einem elastischen oder elastomeren Material bestehen. Das Stabilisieren verhindert ein Gleiten des saugfähigen Materials über die kontaktierte Haut und/oder eine Änderung der Größe der Kontaktfläche zwischen Elektrode und Haut und somit der Impedanz {folglich Änderung der Amplitude des Messsignals) wahrend der Messung, Weiterhin ist ein Ausgleich von Schwankungen im Artpressdruck (Änderung der Impedanz) gegeben und es verhindert die Umma ntelung ei n sch nel les Austrocknen des sa ugfähigen Ei nsatzes.

Durch d ie mecha nische Sta bi l isierungsvorrichtu ng wi rd beim Inkontaktbri ngen der entsprechenden Elektrode m it der Oberfläche der Ha ut eines Probanden für ei ne defin ierte Lage der bevorzugt m iniaturisiert a usgeführten Elektroden gesorgt. Gleichzeitig erfolgt ei ne Straffu ng der Ha utoberfläche und ei ne hierdu rch verbesserte Konta ktieru ng . Das elektrische Kontaktierungselement steht in elektrischer Verbindung zum leitfähigen Elektrodenkörper, wobei wiederum dieses Material elektrisch mit dem saugfähigen Einsatz verbunden ist. Der saugfähige Einsatz wird zur Ausbildung der maßgeblichen elektrischen Funktionen mit einer leitfähigen Flüssigkeit getrinkt und/oder mit einem entsprechenden leitfähigen Gel versehen.

Für den fall, dass der saugfähige Einsatz mit einer leitfähigen Flüssigkeit getränkt wird, wird über die Ausformung des Elektrodengehäuses sichergestellt, dass die saugfähigen Einsitze zweier Elektroden nicht über das, möglicherweise ebenfalls von der Flüssigkeit getränkten, Trigermaterial (z.B. Band, Kappe) elektrisch kurzgeschlossen werden. Zusätzlich kann für das Trigermaterial ein schnell trocknendes Textil verwendet werden.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass unter dem Begriff „saugfähiger Einsatz" auch ein Einsatz verstanden wird, der selbst leitfähig ist, z.B. indem er aus leitfähigen Mikropartikeln besteht oder solche Partikel enthält. Der saugfähige Einsatz vereint hier die gewünschten Eigenschaften der Nachgiebigkeit und Leitfähigkeit sowie der Austauschbarkeit, letzteres aus hygienischen Gründen.

Durch den vorbeschriebenen Einschraub-, Einklemm- oder sonstigen Befestigungsvorgang hinsichtlich saugfähigem Einsatz im Befestigungsteil kann der saugfähige Einsatz nach Gebrauch entfernt und durch einen neuen, hygienisch einwandfreien Einsatz ersetzt werden.

Bei einer Ausführungsform ist das Befestigungsmitte! als Hohlkörper

ausgebildet, der in seinem Inneren einen Sintereinsatz aufweist, wobei der saugfähige Einsatz in einer Durchgangsöffnung des Sintereinsatzes eingeschraubt werden, eingedrückt, eingerastet, eingepresst und/oder eingeklemmt wird.

Hierfür kann die Durchgangsöffnung über ein Gewinde zum Einschrauben eines zylindrisch oder stiftförmig ausgebildeten Teiles des saugfähigen Einsatzes verfügen.

Der saugfähige Einsatz reicht bis zur Anschlussseite und durchdringt das Befestigungsteil. Weiterhin wird der saugfähige Einsatz mit einer Kraft beauf- schlagt, weiche einen Vektor in Richtung Auflageseite ausbildet, was den Kontaktübergangswiderstand zur Hautoberfläche des Probanden minimiert.

Der Hohlkörper als Befestigungsteil besteht aus einem elektrisch isolierenden Material,

Bevorzugt ist das Befestigungsteil mehrteilig ausgebildet, um dieses am Band oder der Kopfhaube über eine dort vorhandene Öffnung zu fixieren. Bevorzugt wird hier auf ein druckknopfartiges Fixieren des Befestigungsteils am Band oder Kopfhaube zurückgegriffen.

Die Manschette und/oder die spinnenbeinartigen Fortsitze als Stabilisierungsteil umgeben das freie Ende des saugfähigen Einsatzes radial beabstandet.

Die bei einer Ausführungsform vorgesehenen spinnenbeinartigen Fortsitze weisen ausgehend vom saugfähigen Einsatz eine radiale Orientierung auf und besitzen eine Biegung oder einen sphärischen Verlauf,

Die Biegung oder der sphärische Verlauf ist so realisiert, dass beim Anbringen des Bandes oder der Kopfhaube am Probanden die Fortsitze nachgeben und sich vom Zentrum des saugfähigen Einsatzes seitlich weg bewegen. Hierdurch findet eine Straffung der Hautoberfläche statt und es wird die elektrische

Kontaktierung optimiert. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen» dass die mechanische Stabilisierungsvorrichtung keine elektrische Funktion aufweist und aus diesem Grund aus einem nichtleitfähigen Material besteht oder gegenüber dem saugfähigen Einsatz oder anderen leitfähigen Elementen isoliert ausgeführt wird.

Die Manschette und/oder die spinnenbeinartigen Fortsätze der Stabilisierungsvorrichtung stehen mit dem Befestigungsteil in Verbindung. Diese Verbindung kann gleichzeitig mit dem druckknopfartigen Fixieren des Befestigungsteils am Band oder der Kopfhaube zustande kommen oder ausgeführt werden.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann ein auf der Anschlussseite aus dem Befestigungsteil herausragendes freies Ende des saugfähigen Einsatzes mit einer elastischen Kappe oder dergleichen Mittel abgedeckt werden. Dabei wird die Kappe zwischen Befestigungsteil und dem entsprechenden Ende des saugfähigen Einsatzes fixiert, wodurch ein

zusätzlicher Kraftvektor des saugfihigen Einsatzes in Richtung Hautoberfläche des Probanden erzeugt werden kann. Die Kappe kann in ihrem Inneren eine definierte Menge leitfähiger Flüssigkeit aufweisen, die bei einem Überstülpen der Kappe und Fixieren am Befestig ungsteil freigesetzt wird, um dann mit dem saugfihigen Einsatz in Kontakt zu kommen und diesen zu trinken.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist das Befestigungsteil ein isolierendes Material und weist eine Topfform auf. Der saugfähige Einsatz ist bei dieser Ausführungsform in das Innere des Befestigungsteils austauschbar eingeschraubt, eingedrückt, eingerastet, eingepresst und/oder eingeklemmt. Auch bei dieser Ausführungsform ist auflageseitig eine mechanische

Stabilisierungsvorrichtung vorhanden, welche insbesondere das Befestigungsteil umgibt und an diesem form- und/oder kraftschl üssig fixiert ist.

Dabei steht die mechanische Stabilisierungsvorrichtung bezogen auf die Außenkante des Befestigungsteils über, schl ießt jedoch zumindest nahezu bündig mit dem saugfihigen Einsatz bzw. der Spitze des saugfihigen Einsatzes ab. Die diesbezügliche Manschette ist mit dem Befestigungsteil form- und/oder kraftschlüssig austauschbar verbunden, d.h. kann in leichter Weise

ausgewechselt werden»

Die Manschette ist als flexibler Ring mit konzentrischen Vor- und Rück- sprüngen realisiert, wobei die konzentrischen Vor- und Rücksprünge der

Lagefixierung der Elektrodenanordnung und einem entsprechenden

Stabilisieren, wie bereits vorstehend erwähnt, dienen. Netzungenauigkeiten werden hierdurch vermieden,

Bei dieser Ausführungsform steht das Kontaktierungselement unm ittelbar m it dem sa ugfähigen Einsatz in Verbi nd ung u nd wird z. B. du rch ei ne seitl iche Öffnu ng im Befestigungsteil i n das Innere dessel ben geführt u nd kan n dort m it dem saugfäh igen Einsatz i n Kontakt gelangen .

Auf der Bode nseite weist das Befestigu ngsteil ei ne Öffn ung zum Einbri ngen einer leitfähigen Flüssigkeit auf, die über diese Öffn ung zum saugfähigen Einsatz gelangt. Der saugfähige Einsatz ist der Topfform des Befestigungsteils entsprechend komplementär ausgebildet und kann so in die offene Seite des Topfes eingebracht werden. Der Einsatz kann eine hervorstehende kegelstumpf- oder kegelförmige Spitze aufweisen, aber auch entsprechend sphärisch oder halbkugelförmig ausgestaltet sein, um einen nach Möglichkeit Punktkontakt mit der Hautoberfläche des Probanden einzugehen.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Hierbei zeigen;

Fig. I eine Längsschnittdarsteliung durch die erfind ungsgemäße Mess-

Elektrodenanordnung gemäß erstem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine Darstellung in Form eines Längsschnitts der Mess-Elektroden- anordnung gemäß zweitem Ausfü hrungsbeispiel und

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform in

Explosivansicht,

Die Mess-Elektrodenanordnung gemäß den Figuren geht zunächst von einem Befestigungsteil 1 aus. Dieses kann als zweiteiliger Hohlkörper ausgebildet sein und in seinem Inneren gesintertes Silberchlorid 2 aufweisen .

Das Befestigungsteil 1 ist druckknopfartig (Bezugszeichen 3) an einem Gewebeband 4 in einer dort vorhandenen Aussparung fixierbar. Ei n Kontaktierungs- element, z.B. in Form eines Elektrodendrahts 5, reicht bis In das Innere des Befestigungsteils 1 und des dort vorgesehenen gesinterten Silberchloridmaterials.

Das Befestigungsteil 1 wird von einem saugfähigen Einsatz 6 durchdrungen .

Der saugfähige Einsatz 6 steht auch in Verbindung mit dem gesinterten Silberchloridmaterial 2. Auflageseitig tritt der saugfähige Einsatz heraus bzw. steht vor und weist an seinem zur Haut eines Probanden weisenden Ende eine sphärische Gestalt 7 auf. Die Hautoberfläche ist gestrichelt mit dem Bezugs- zeichen 8 symbolisiert, wobei in der Darstellung nach Fig. 1 noch kein vollständiges Anliegen des Gewebebands 4 und damit der Mess-Elektrodenanord- nung vollzogen wurde.

Eine mechanische Stabilisierungsvorrichtung 9 umgibt den saugfShigen Einsatz 6 an seinem sphärisch ausgebildeten Teil 7.

Die mechanische Stabilisierungsvorrichtung 9 weist beispielsweise eine Vielzahl von spinnenbeinartigen Fortsätzen 10 auf oder ist als Manschette (nicht gezeigt) ausgebildet.

Wie aus den Schnittdarstellungen nach den Fig. 1 und 2 erkennbar, ist das Befestigungsmittel 1 als Hohlkörper ausgeführt, wobei der saugfihige Einsatz 6 in eine entsprechende Durchgangsöffnung gemäß Fig . 1 eingeschraubt oder gemäß Fig . 2 eingerastet bzw. eingeklemmt wird .

Das Schraubgewi nde ist in Fig . 1 mit dem Bezugszeichen 11 gestrichelt angedeutet.

Aus den Figuren ist erkennbar, dass der saugfähige Einsatz 6 bis zur

Anschl ussseite reicht und das Befestigungsteil 1 durchdringt. Durch das Gewinde nach Fig . 1 kann eine Kraftbeaufschlagung realisiert werden, welche einen Vektor in Richtung Auflageseite ausbildet.

Ebenso ist es möglich, bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig . 2 einen Kraft - vektor in Richtung Auflageseite auszubilden, i ndem z. B. ein elastisches Band oder eine elastische Kappe 12 den saugfähigen Einsatz 6 in die gezeigte Pfeilrichtung presst.

Die spinnenbeinartigen Fortsätze 10 umgeben das freie Ende des saugfähigen Einsatzes 6, d . h. das in Richtung Hautoberfläche 8 des Probanden gerichtete Ende ist radial beabstandet. Die einzelnen Fortsätze 10 weisen eine Biegung oder einen sphärischen Verlauf auf, wie in den Fig . 1 und 2 symbolisch erkennbar. Der saugfihlge Einsatz 6 kann leicht aus dem Befestigungsteil entnommen und durch einen neuen Einsatz ersetzt werden, um allen hygienischen Anforderungen zu genügen .

Gemäß der perspektivischen Darstellung nach Fig. 3, die eine dritte

Ausführungsform in Explosivansicht zeigt _» besteht die Mess-Elektroden- anordnung aus einem Befestigungsteil 1. Hier kann es sich um ein Kunststoff- Spritzgussteil handeln.

Das Befestigungsteil 1 dieser Ausführungsform ist topfförmig realisiert und weist einen inneren Hohlraum auf, in den der saugfähige Einsatz 6 eingedrückt bzw. eingerastet oder eingeklemmt werden kann.

Das Befestigungsteil gemäß der Ausführungsform nach Fig . 3 besteht aus zwei Elementen, näm lich dem Teil 1 und dem Teil 100.

Die Außenabmessungen des Teils 1 im Bereich des zylindrischen Abschnitts sind auf den Innendurchmesser des Unterteils 100 abgestellt. Mithin kann das Teil 1 (Oberteil) mit eingestecktem Einsatz 6 druckknopfartig in das Teil 100 (Unterteil) eingesteckt und verbunden werden . Dabei ist zwischen dem umlaufenden Bund 110 des Oberteils 1 und dem umlaufenden Bund 120 des Unterteils 100 ei n textiles Material 200 eingeklemmt gehalten . Bei dem textilen Material 200 kann es sich um den Abschnitt eines Bandes ei ner Kopfhaube oder dergleichen Mittel zum Fixieren der Elektrodenanordnung an einem

Körperteil eines Probanden handeln .

Ein seitlicher Fortsatz 130 des Unterteils 100 besitzt eine Durchgangsöffnung zum Anschluss eines elektrischen Kontaktierungselements 5. Den Außenabmessungen des Teils 130 entsprechend ist in der Manschette 300 eine Aussparung 310 eingebracht, so dass der Ringabschnitt 320 der Manschette 300 über das Unterteil 100 gestülpt werden kann . Ein Spreizvorsprung 140 am Unterteil 100 fixiert die Manschette 300 sicher, wobei in der Manschette 300 noch eine entsprechende Ringnut (in der Fig . 3 nicht gezeigt) vorhanden sein kann .

Zur im Montagezustand nach unten offenen Seite öffnet sich die Manschette 300 z. B. in konischer Gestalt. In diesem konischen Abschnitt 330 der ii

Manschette 300 können unterseitig konzentrische Vor- und Rücksprünge zur Lagefixierung der Gesamtanordnung bezüglich der Hautoberfläche eines

Probanden vorgesehen sein.

Die Manschette 300 kann aus einem elastomeren, insbesondere gummiartigen Material hergestellt werden.

Im Oberteil 1 befindet sich noch ein Fortsatz 150 mit einer Durchgangsöffnung 160. Über diese Durchgangsöffnung 160 kann der saugfähige Einsatz § mit leitfähiger Flüssigkeit getrinkt werden.