DE3785804T2

DE3785804T2 - Komforme biomedizinische Flachelektrode.

Info

Publication number: DE3785804T2
Application number: DE87306810T
Authority: DE
Inventors: Charles William Minnes Roberts; Jerome Elroy Minnesota Strand
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1986-08-01
Filing date: 1987-07-31
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2007-08-01
Also published as: EP0259006B1; AU629657B2; EP0259006A1; DE3785804D1; AU7530587A; AU5861590A; AU596433B2; JPH0520323Y2; JPS6334405U

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft generell biomedizinische Elektroden.

Stand der Technik

Biomedizinische Elektroden eignen sich sowohl zur Stimulation als auch zur Überwachung von Körperfunktionen. Der Einsatz biomedizinischer Elektroden zur Stimulation umfaßt die transkutane elektronische Nervenstimulation (TENS) zur Behandlung von Schmerzen und die neuromuskuläre Stimulation (NMS), beispielsweise bei der Behandlung von Skoliose. Der Einsatz biomedizinischer Elektroden bei der Überwachung von Körperfunktionen umfaßt das Elektrokardiogramm (EKG) zur Überwachung der Herztätigkeit.
Zu den bestehenden biomedizinischen Elektroden gehören diejenigen von Phipps et al., Cartmell und Larimore. Das US- Patent Nr. 3,170,459 von Phipps et al offenbart eine biomedizinische Elektrode, die aus mehreren Lagen von Scheiben aus einem relativ unflexiblen Material, d. h. Kork, besteht. Die Elektrode verwendet ein leitendes Gel, das den elektrischen Kontakt mit dem Körper herstellt. Das US-Patent Nr. 4,543, 958 von Cartmell offenbart eine medizinische Elektrodenanordnung. Die Elektrode besitzt ein flexibles, formstabiles Substrat, das mit einer elektrisch leitfähigen Farbe angestrichen ist. Die Elektrode wird dann in einen klobigen Kabelverbinder eingeklemmt. Das US-Patent Nr. 4,458,696 von Larimore (übertragen auf Minnesota Mining and Manufacturing Company) offenbart eine TENS-Elektrode mit einer wulstartigen Konstruktion, die das Einführen in und die Befestigung an einem rohrförmigen elektrischen Leiter ermöglicht.
Diese Elektroden sind mit verschiedenen Mängeln behaftet, so zum Beispiel, daß alle Elektroden ein "hohes Profil" besitzen, und daß die Elektroden sich nicht gut an den Körper "anpassen".
Die EP-A-0097436 der Minnesota Mining and Manufacturing Company offenbart eine biomedizinische Elektrode, die geeignet ist, Strom zum Körper zu leiten. Die Elektrode ist mit einer nichtmetallischen elektrisch leitenden Folie versehen, die zwischen einer dünnen, anpassungsfähigen, elektrisch leitenden Metallschicht und der Haut zu liegen kommt. Die Elektrode besitzt auch einen dehnbaren Träger, der auf der Metallschicht liegt, und einen elektrisch leitenden Haftkleber.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung gibt eine biomedizinische Elektrode an, die in Einführrichtung des Leitungsdrahtes biegsam ist.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist eine biomedizinische Elektrode angegeben, die an einen Körper angelegt werden kann, und die elektrisch und mechanisch mit einem elektrischen Leitungsdraht verbunden werden kann, umfassend:
eine schützende, elektrisch isolierende Gewebeschicht;
eine erste Kleberschicht, die elektrisch leitend und neben
einer Seite der schützenden isolierenden Gewebeschicht angeordnet ist, wobei die eine Seite zum Körper weisend ausgeführt ist; und
einen abziehbaren Trennstreifen zwischen der schützenden, elektrisch isolierenden Gewebeschicht und der ersten Kleberschicht, wobei der Trennstreifen mit einem zur ersten Kleberschicht weisenden Trennmittel versehen ist, und wobei
der Trennstreifen nur einen Teil der Oberfläche der schützenden elektrisch isolierenden Gewebeschicht abdeckt.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist eine biomedizinische Elektrode angegeben, die an einen Körper angelegt werden kann, umfassend:
ein Trägermaterial mit einer Öffnung, dessen Oberseite so ausgeführt ist, daß sie vom Körper weg weist, und dessen Unterseite so ausgeführt ist, daß sie zum Körper gerichtet ist;
eine schützende Gewebeschicht, die zumindest teilweise an der Oberseite des Trägermaterials befestigt ist und die Öffnung abdeckt;
einen ersten abziehbaren Streifen, der zwischen der schützenden Gewebeschicht und dem Trägermaterial angeordnet ist, wobei der erste abziehbare Streifen zumindest einen Teil der Fläche des von der schützenden Gewebeschicht abgedeckten Trägermaterials und die Öffnung abdeckt;
eine erste elektrisch leitende und neben der Unterseite des Trägermaterials angeordnete Kleberschicht, die so ausgeführt ist, daß sie am Körper angebracht werden kann; einen zweiten abziehbaren Streifen, der neben der ersten Kleberschicht gegenüber dem Trägermaterial angeordnet ist; und
einen Leitungsdraht mit einem Ende, das so ausgeführt ist, daß es von der Oberseite des Trägermaterials aus in der Öffnung so angebracht werden kann, daß es durch die erste Kleberschicht fixiert ist;
worauf der zweite abziehbare Streifen entfernt und die biomedizinische Elektrode mittels der ersten Kleberschicht am Körper angelegt werden kann, und worauf der erste abziehbare Streifen entfernt und der Leitungsdraht mit dem einen Ende in der Öffnung angeordnet und mittels der schützenden Gewebeschicht befestigt werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Vorteile, Konstruktion und Funktionsweise der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen
Fig. 1 eine isometrische Ansicht der biomedizinischen Elektrode der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der biomedizinischen Elektrode der vorliegenden Erfindung, in der ein zweifach beschichteter Trennstreifen und ein elektrischer Leitungsdraht gezeigt sind;
Fig. 3 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der biomedizinischen Elektrode der vorliegenden Erfindung mit einem verlängerten Trennstreifen;
Fig. 4 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der biomedizinischen Elektrode der vorliegenden Erfindung mit einem mittig angeordneten Trennstreifen;
Fig. 5 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der biomedizinischen Elektrode der vorliegenden Erfindung mit einem einseitig gefalteten Trennstreifen;
Fig. 6 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der biomedizinischen Elektrode der vorliegenden Erfindung mit einem verlängerten Trennstreifen und einer schützenden Gewebeschicht;
Fig. 7 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der biomedizinischen Elektrode der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform der biomedizinischen Elektrode der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 eine isometrische Ansicht der biomedizinischen Elektrode, wo der abziehbare Trennstreifen entfernt und der elektrische Leitungsdraht eingeführt ist;
Fig. 10 eine vergrößerte Seitenansicht der biomedizinischen Elektrode; und
Fig. 11 eine isometrische Ansicht der an den Körper angelegten biomedizinischen Elektrode.

Ausführliche Beschreibung

Fig. 1 ist eine isometrische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der biomedizinischen Elektrode 10 der vorliegenden Erfindung. Die biomedizinische Elektrode 10 ist auch in der vergrößerten Seitenansicht von Fig. 2 gezeigt. Die Oberseite der biomedizinischen Elektrode 10 ist eine schützende, elektrisch isolierende Gewebeschicht 12. Die Gewebeschicht 12 schützt die Oberseite der biomedizinischen Elektrode 10 vor physischer Beschädigung und deckt den Leitungsdraht 14 ab, wenn er in die biomedizinische Elektrode 10 eingeführt wird, damit der Leitungsdraht 14 fixiert wird. Die Gewebeschicht 12 ist elektrisch isolierend, um die in der biomedizinischen Elektrode verwendeten elektrischen Signale auf den Leitungsdraht 14 oder den Körper (nicht dargestellt) zu begrenzen. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Gewebeschicht 12 vorzugsweise perforiert, so daß die Gewebeschicht 12 sich besser an die Körperumrisse anschmiegt und optisch ansprechender ist. Aufgrund der Perforationen läßt sich die Gewebeschicht 12 auch besser zerreißen, wenn es gewünscht wird, den Leitungsdraht 14 von der biomedizinischen Elektrode 10 abzunehmen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Gewebeschicht 12 etwa 1,0 mm (4 Milli-Inch) dick und aus einer pigmentierten Polyethylenfolie von niedrigem Molekulargewicht hergestellt.
Die Gewebeschicht 12 ist auf dem Rest der biomedizinischen Elektrode 10 mit einem Haftkleber 16 befestigt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Haftkleber 16 ein Acrylatkleber. Ein Trennstreifen 18, der abziehbar ist, liegt unter dem Haftkleber 16 und bedeckt einen Teil der Oberfläche der biomedizinischen Elektrode 10. Der Trennstreifen 18 erleichtert das Abheben der Gewebeschicht 12 von dem Rest der biomedizinischen Elektrode 10, damit der Leitungsdraht 14 eingeführt und die Gewebeschicht 12 anschließend wieder aufgebracht werden kann, um dadurch den Leitungsdraht 14 in der biomedizinischen Elektrode 10 zu fixieren. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Trennstreifen 18 ein PolyslickTM-Material, wie es von der James River Corporation, H.P. Smith Division, Bedford Park, Illinois hergestellt wird. Ein leitender Kleber 20 ist in der biomedizinischen Elektrode 10 unter dem Trennstreifen 18 angebracht. Der leitende Kleber 20 muß nur einen Teil der Oberfläche der biomedizinischen Elektrode 10 bedecken, an dem der Leitungsdraht 14 positioniert werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform bedeckt der leitende Kleber 20 ungefähr dieselbe Oberfläche der biomedizinischen Elektrode 10 wie der Trennstreifen 18. Dadurch ist es im allgemeinen recht leicht, den Leitungsdraht 14 zu positionieren, sobald der Trennstreifen 18 entfernt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der leitende Kleber 20 durch Einschluß von Silberteilchen leitend gemacht. In einer bevorzugten Ausführungsform ergibt sich bei einer Messung des spezifischen Widerstands mit einer quadratischen Messingplatte mit 1 Inch Seitenlänge ein Wert von ungefähr 0,01 Ohm. Die genaue Leitfähigkeit des leitenden Klebers 29 hängt natürlich von dem endgültigen Verwendungszweck der biomedizinischen Elektrode 10 ab. Im allgemeinen wird erwartet, daß der spezifische Widerstand des leitenden Klebers bis zu 1 Ohm beträgt. In einer anderen Ausführungsform können ungefähr 10 Ohm ausreichend sein, und höhere spezifische Widerstände können in anderen Ausführungsformen und für andere Verwendungszwecke der biomedizinischen Elektrode 10 zulässig sein. Leitende Kleber, insbesondere leitende Kleber, die Silberteilchen enthalten, sind weit verbreitet. Ein Beispiel für einen geeigneten Kleber ist ein Acrylatkleber auf Lösemittelbasis, der Silberteilchen mit einem Durchmesser von etwa 0,76 mm (3 Milli-Inch) enthält und mit einer Messerstreichvorrichtung in einer Dicke von etwa 3,05 mm (12 Milli-Inch) aufgetragen wird. Der aufgetragene Kleber wird erhitzt, um das Lösemittel auszutreiben, so daß man eine Klebstoffschicht in einer Dicke von etwa 0,38 mm (1,0 Milli-Inch) erhält. Es sei darauf hingewiesen, daß die Silberteilchen größer sind als die Dicke der fertigen Klebstoffschicht, wodurch die Schicht ihre erforderliche elektrische Leitfähigkeit erhält. Ein ähnlicher Kleber, der jedoch auf Aluminium aufgetragen ist, ist als Folienband X1170 bei der Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, erhältlich. Unter dem leitenden Kleber 20 bedeckt eine elektrisch leitende Folie 22, vorzugsweise eine metalldampfbeschichtete leitende Folie, einen großen Teil der Oberfläche der biomedizinischen Elektrode, und in einer bevorzugten Ausführungsform bedeckt sie die gesamte Oberfläche der biomedizinischen Elektrode 10. Die elektrisch leitende Folie 22 hat den Zweck, den von der biomedizinischen Elektrode 10 gelieferten oder aufgenommenen Strom über einen größeren Teil der Oberfläche der biomedizinischen Elektrode 10 zu verteilen. Die elektrisch leitende Folie 22 kann auch dazu dienen, eine Ionensperre zwischen dem einführbaren Leitungsdraht 14 und dem Körper auszubilden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektrisch leitende Folie ein mit ungefähr 28% Kohlenstoff getränktes Ethylenvinylacetat oder eine Velostat®-Folie von der Minnesota Mining and Manufacturing Company, Saint Paul, Minnesota, in jedem Fall auf der Oberseite mit einer 7·10&supmin;&sup8; bis 1,2·10&supmin;&sup7; m dicken Aluminium- oder Silberdampfschicht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektrisch leitende Folie 22 ungefähr 0,76 mm (3 Milli-Inch) dick. Wie erwähnte dient der leitende Kleber 24 zur Befestigung der biomedizinischen Elektrode 10 am Körper oder umgekehrt. Vorzugsweise sollte die Kohäsion des leitenden Klebers 24 besser sein als seine Adhäsion, damit die biomedizinische Elektrode 10 leichter vom Körper abgenommen werden kann. Der leitende Kleber 24 kann im allgemeinen einen spezifischen Durchgangswiderstand im Bereich von 50 bis 200 Ohm-Zentimeter besitzen, obwohl ein niedrigerer und ein höherer spezifischer Durchgangswiderstand in einigen Einsatzbereichen der biomedizinischen Elektrode 10 ebenfalls funktionieren können. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der leitende Kleber 24 2,5 mm (10 Milli-Inch) bis 15,2 mm (60 Milli-Inch) dick. Bei einer wiederverwendbaren Elektrode sollte der leitende Kleber 24 vorzugsweise 7,6 mm (30 Milli-Inch) bis 11,2 mm (44 Milli-Inch) dick sein. Bei einer einmal verwendbaren Elektrode sollte der leitende Kleber 2,5 mm (10 Milli-Inch) bis 6,3 mm (24 Milli-Inch) dick sein. Ein Beispiel für einen leitenden Kleber 24, der für eine wiederverwendbare Elektrode wünschenswert ist, ist im US-Patent Nr. 3,865,770 von Blake mit dem Titel "Water-Dispersable Pressure-Sensitive Adhesive, Tape Made Therewith, and Novel Tackifiers Therefor (Wasserdispergierbarer Haftkleber, damit hergestelltes Band, und neue Klebrigmacher dafür)" beschrieben, auf das hier Bezug genommen wird. Vorzugsweise ist der Kleber von Blake modifiziert und hat die folgenden Bestandteile: Bestandteil Trockengewicht Gramm Trockengewicht Prozent Copolymer: Butylacrylat & Acrylsäure im Verhältnis 3 : 1 Glycerin Butandiol Sorbitol Methyldiethanolamin (MDEA) Kaliumchlorid (KCl) Foral AX (hydriertes Baumharz) Gesamt
Ein Beispiel für einen leitenden Kleber 24, der für eine einmal verwendbare Elektrode wünschenswert ist, ist im US- Patent Nr. 4,554,924 von Engel mit dem Titel "Conductive Adhesive and Biomedical Electrode (Leitender Kleber und biomedizinische Elektrode) beschrieben. Der Kleber von Engel ist vorzugsweise modifiziert und hat die folgenden Bestandteile: 1,4-Butandiol Glycerin Sorbitol K739, Polyacryl Gesamtwasser Acrylsäure Irgacure Tegbm Methylethylhydrochinon Gesamt
Wahlweise kann ein zweiter Trennstreifen (nicht dargestellt) unter dem leitenden Kleber 24 vorgesehen sein, um Transport und Aufbewahrung der biomedizinischen Elektrode 10 vor Gebrauch oder zwischen den einzelnen Anwendungen zu erleichtern.
Die biomedizinische Elektrode 10 kann verwendet werden, indem man die biomedizinische Elektrode 10 an einen Körper anlegt und durch einen leitenden Kleber 24 befestigt. Die schützende, elektrisch isolierende Gewebeschicht 12 kann angehoben werden, da der Trennstreifen 18 verhindert, daß die schützende, elektrisch isolierende Gewebeschicht 12 an dem leitenden Kleber 20 festklebt. Sobald die schützende isolierende Gewebeschicht 12 angehoben wird, kann der Trennstreifen 18 entfernt und beseitigt werden. Zu diesem Zeitpunkt kann der Leitungsdraht 14 eingeführt werden, so daß der nichtisolierte Abschnitt 26 des Leitungsdrahtes 14 über dem leitenden Kleber 20 positioniert ist. Der Leitungsdraht 14 hat auch einen isolierenden Abschnitt 28, der unter den Rändern der schützenden, elektrisch isolierenden Gewebeschicht 12 hervorsteht, und kann an geeignete elektronische Geräte angeschlossen werden, die in Verbindung mit der biomedizinischen Elektrode eingesetzt werden sollen. Der Leitungsdraht 14 kann ein Kupferdraht sein, dessen isolierter Abschnitt 28 mit jeder beliebigen geeigneten Isolierung isoliert ist, beispielsweise mit Gummi oder Kunststoff. Das Ende des nichtisolierten Abschnitts 26 des Leitungsdrahts 14 ist eine flache, aufgepreßte Leiterplatte 30. Die Leiterplatte 30 ist flach, wodurch die biomedizinische Elektrode 30 ebenfalls von niedrigem Profil, flach und sich an den Körper anschmiegend ausgeführt sein kann. Die Leiterplatte 30 kann beispielsweise ein chloridbehandeltes Kupfer mit Zinkauflage oder wahlweise mit Silberauflage sein.
Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform für die biomedizinische Elektrode 10A der vorliegenden Erfindung. Die Konstruktion der biomedizinischen Elektrode 10A von Fig. 3 ist ähnlich der biomedizinischen Elektrode 10 von Fig. 2, außer daß die schützende, elektrisch isolierende Gewebeschicht 12, der Haftkleber 16 und der Trennstreifen 18 von einer Kante des leitenden Klebers 20, der elektrisch leitenden Folie 22 und des leitenden Klebers 24 ausgehen. Wenn diese Dinge über die Kante hinausstehen, kann die schützende, elektrisch isolierende Gewebeschicht 12 leichter abgehoben werden, um den Trennstreifen 18 abzunehmen und den Leitungsdraht 14 einzuführen.
Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der biomedizinischen Elektrode 10B der vorliegenden Erfindung. Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in Fig. 2 gezeigten biomedizinischen Elektrode 10, mit der Ausnahme, daß der Abschnitt der Oberfläche der biomedizinischen Elektrode 10, der mit dem Trennstreifen 18 und dem leitenden Kleber 20 bedeckt ist, in der Mitte der biomedizinischen Elektrode 10 angeordnet ist. Diese Ausführungsform zeigt, daß die schützende isolierende Gewebeschicht 12 sowie der Haftkleber 16 in zwei Abschnitte aufgeteilt werden können. Die biomedizinische Elektrode 10B gemäß Fig. 4 funktioniert wie oben beschrieben, die schützende isolierende Gewebeschicht 12 wird abgehoben, der Trennstreifen 18 wird entfernt und der Leitungsdraht 14 wird über den leitenden Kleber 20 eingeführt.
In den in Fig. 1-4 gezeigten Ausführungsformen der biomedizinischen Elektrode ist ein aus einer einzigen Bahn bestehender Trennstreifen 18 dargestellt. In diesen Ausführungsformen ist der Trennstreifen 18 auf beiden Seiten mit einem Trennmittel beschichtet, so daß sich der Trennstreifen 18 von dem Haftkleber 16 und von dem leitenden Kleber 20 lösen kann.
Eine weitere Ausführungsform der biomedizinischen Elektrode 10C ist in einer auseinandergezogenen Seitenansicht in Fig. 5 gezeigt. Die in Fig. 5 dargestellte biomedizinische Elektrode 10C enthält auch eine schützende elektrisch isolierende Gewebeschicht 12 und einen Haftkleber 16. Die biomedizinische Elektrode 10 enthält einen Trennstreifen 18. Der Trennstreifen 18 ist gefaltet dargestellt, wobei die geschlossene Seite der Falte im Inneren der biomedizinischen Elektrode 10 liegt, und die offene Seite der Falte im Bereich einer Kante der schützenden, elektrisch isolierenden Gewebeschicht 12 liegt. Der in Fig. 5 gezeigte Trennstreifen 18 kann nur auf einer Seite beschichtet sein, nämlich auf der Außenseite des Trennstreifens 18, da er so gefaltet ist, daß das Trennmittel immer noch mit dem Haftkleber 16 und dem leitenden Kleber 24 in Kontakt steht. Wie in den anderen Ausführungsformen, ist die in Fig. 5 dargestellte biomedizinische Elektrode 10C vorzugsweise auf der gesamten Unterseite der biomedizinischen Elektrode 10 mit dem leitenden Kleber 24 beschichtet. Der leitende Kleber 24 ist identisch mit dem in Fig. 1-4 gezeigten leitenden Kleber 24 und erfüllt denselben Zweck. Es sei darauf hingewiesen, daß die in Fig. 5 gezeigte biomedizinische Elektrode 10C keinen elektrisch leitenden Kleber 20 und keine elektrisch leitende Folie 22 aufweist. Wie bereits erwähnt, wurde die elektrisch leitende Folie 22 verwendet, um die Verteilung der elektrischen Ströme über die gesamte Oberfläche der biomedizinischen Elektrode zu erleichtern. In Fällen, in denen eine solche Verteilung nicht erforderlich ist, oder eine solche Verteilung mit der elektrisch leitenden Folie 22 nicht erreicht werden muß oder nicht erreicht werden kann, kann die elektrisch leitende Folie 22 weggelassen werden. Wenn die elektrisch leitende Folie 22 weggelassen wird, wird der elektrisch leitende Kleber 20 ebenfalls nicht mehr benötigt. Der elektrisch leitende Kleber 20 wurde verwendet, um den Leitungsdraht 14 zu befestigen, wenn er im Inneren der biomedizinischen Elektrode 10 positioniert ist. Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform der biomedizinischen Elektrode 10C, kann dann, wenn der Trennstreifen 18 entfernt ist, der Leitungsdraht 14 eingeführt werden, und dieser wird dann zwischen der schützenden isolierenden Gewebeschicht 12 durch den Haftkleber 16 und den leitenden Kleber 24 fixiert.
Die in Fig. 6 dargestellte biomedizinische Elektrode 10D ist ähnlich konstruiert wie die Ausführungsform der in Fig. 5 gezeigten biomedizinischen Elektrode 10C, mit der Ausnahme, daß die schützende isolierende Gewebeschicht 12, der Haftkleber 16 und der Trennstreifen 18 über einen Rand des leitenden Klebers 24 hinausragen (wie in Fig. 3), damit die schützende isolierende Gewebeschicht 12 leichter angehoben und der Trennstreifens 18 leichter entfernt werden kann.
Die in Fig. 7 dargestellte biomedizinische Elektrode 10E ist ähnlich der in Fig. 2 dargestellten biomedizinischen Elektrode 10. Bei der biomedizinischen Elektrode 10E ist der (in Fig. 2 gezeigte) elektrisch leitende Kleber 20 weggelassen, und nachdem der elektrisch leitende Kleber 20 weggelassen ist, muß der Trennstreifen 18 nur auf der zu dem Klebstoff 16 weisenden Seite mit einer Trennbeschichtung versehen sein. Wie in Fig. 2 hat die biomedizinische Elektrode 10E von Fig. 6 eine schützende, elektrisch isolierende Gewebeschicht 12, die an dem Rest der biomedizinischen Elektrode 10E mit einer Klebstoffschicht 16 befestigt ist. Vorzugsweise ist die Klebstoffschicht 16 ein Haftkleber. Wie oben erwähnt, bedeckt der Trennstreifen 18 einen Teil der Oberfläche der Klebstoffschicht 16 und ist wenigstens auf seiner zu der Klebstoffschicht 16 weisenden Oberseite mit einer Trennbeschichtung versehen. Eine elektrisch leitende Folie 22 ist unter dem Kleber 16 und dem Trennstreifen 18 angeordnet. Vorzugsweise ist die elektrisch leitende Folie ein metallbeschichtetes elektrisch leitendes Substrat, wie zum Beispiel eine Aluminiumdampfbeschichtung mit einer Dicke von 200 bis 1200 Angström auf einem mit 28% Kohlenstoff getränkten Ethylenvinylacetat-Substrat. Die Metalldampfbeschichtung sollte auf der zu dem Trennstreifen 18 weisenden Oberseite der elektrisch leitenden Folie 22 aufgebracht sein. Im allgemeinen sollte der elektrische Widerstand über die Länge der elektrisch leitenden Folie kleiner oder gleich 1 Ohm pro Zoll (0,39 Ohm pro Zentimeter) elektrisch leitende Folie 22 sein. Ein elektrisch leitender Kleber 24, der mit dem in Fig. 2 gezeigten identisch ist, wird dann unter der elektrisch leitenden Folie 22 gegenüber dem Trennstreifen 18 oder der Klebstoffschicht 16 angeordnet. Wahlweise kann dann ein zweiter Trennstreifen (nicht dargestellt) auf den elektrisch leitenden Kleber 24 aufgebracht werden. Die Elektrode wird so eingesetzt, daß dann, wenn der Trennstreifen von dem ggf. vorhandenen elektrisch leitenden Kleber 24 abgezogen ist, die biomedizinische Elektrode mit dem elektrisch leitenden Kleber 24 auf den Körper aufgeklebt wird. Die schützende Gewebeschicht 12 kann dann abgehoben werden, und der Trennstreifen 18 kann entfernt werden. Der Leitungsdraht 14 wird dann dort eingeführt, wo der Trennstreifen 18 entfernt wurde, und die schützende Gewebeschicht 12 wird auf dem Leitungsdraht 14 befestigt. Die Leiterplatte 30, die Teil des nichtisolierten Abschnitts 26 des Leitungsdrahts 14 ist, wird durch den Kleber 15 fixiert und steht mit der elektrisch leitenden Folie 22 in elektrischem Kontakt. Der isolierende Abschnitt 28 des Leitungsdrahts 14 befindet sich unter dem Rand der schützenden Gewebeschicht 12, so daß eine vollständig isolierte biomedizinische Elektrode 10E vorliegt.
Die in Fig. 8 dargestellte biomedizinische Elektrode 10F ist ähnlich der in Fig. 6 dargestellten biomedizinischen Elektrode 10D. Die biomedizinische Elektrode 10F hat eine Oberseite, die aus einer schützenden, elektrisch isolierenden Gewebeschicht 32 besteht, die in einer bevorzugten Ausführungsform eine elektrisch isolierende Kunststoff-Folie ist. Die Unterseite der schützenden Gewebeschicht 32 ist mit einem elektrisch leitenden metallischen Überzug 34 versehen, der in einer bevorzugten Ausführungsform Aluminium ist, das auf die schützende Gewebeschicht 32 vorzugsweise in einer Dicke von 700 bis 1200 Angström aufgedampft wurde. Ein mit dem Trennmittel nach unten weisender Trennstreifen 18 ist neben dem metallischen Überzug 34 positioniert und bedeckt einen Teil der Oberfläche der biomedizinischen Elektrode 10F. Ein elektrisch leitender Kleber 24 der in Fig. 2 beschriebenen Art wird dann unter dem Trennstreifen 18 aufgetragen und haftet direkt an dem Trennstreifen 18 oder dem metallischen Überzug 34. Im Gebrauch kann die biomedizinische Elektrode 10F mit Hilfe des elektrisch leitenden Klebers 24 am Körper befestigt werden. Der Trennstreifen 18 kann entfernt werden, und ein elektrischer Leitungsdraht (nicht dargestellt) kann anstelle des Trennstreifens 18 eingeführt werden. Sobald der elektrische Leitungsdraht angebracht ist, kann die schützende Gewebeschicht 32 wieder oben auf dem elektrischen Leitungsdraht befestigt werden. Der elektrisch leitende Kleber 24 fixiert sowohl den elektrischen Leitungsdraht als auch die schützende Gewebeschicht 32. Der metallische Überzug 34 auf der Unterseite der schützenden Gewebeschicht 32 trägt dazu bei, den von oder zu dem elektrischen Leitungsdraht fließenden elektrischen Strom über die gesamte Oberfläche der biomedizinischen Elektrode 10F zu verteilen. In einer bevorzugten Ausführungsform ragen die schützende Gewebeschicht 32 mit dem metallischen Überzug 34 und der Trennstreifen 18 über einen Rand des elektrisch leitenden Klebers 24, so daß man sie leicht greifen kann, und der Trennstreifen 18 bei Bedarf ohne weiteres abgezogen werden kann.
Obwohl die biomedizinische Elektrode 10 im allgemeinen rechteckig dargestellt ist, ist es natürlich klar und selbstverständlich, daß jede geeignete Form, Größe oder Konfiguration der biomedizinischen Elektrode 10 entsprechend der jeweiligen Umgebung oder entsprechend dem jeweiligen Körperteil, an das sie angelegt werden soll, verwendet werden kann.
In Fig. 9 und 10 ist das Grundprinzip der Konstruktion der biomedizinischen Elektrode 110 der vorliegenden Erfindung dargestellt. Eine schützende Gewebeschicht 112 ist mit einem Haftkleber 114 auf einem Trägermaterial 116 befestigt. Ein abziehbarer Trennstreifen 118 ist zwischen der schützenden Gewebeschicht 112 und dem zugehörigen Haftkleber 114 auf dem Trägermaterial 116 angeordnet. Das Trägermaterial 116 enthält eine Öffnung 120, die von der schützenden Gewebeschicht bedeckt wird. Ein elektrischer Leitungsdraht 122 mit einem leitenden Abschnitt 124 und einem isolierenden Abschnitt 126 kann in die biomedizinische Elektrode so eingeführt werden, daß sich der leitende Abschnitt 124 des Leitungsdrahtes 122 selbst in der Öffnung in dem Trägermaterial 116 positioniert. Obwohl dies nicht absolut notwendig ist, besitzt der Leitungsdraht 122 vorzugsweise einen isolierenden Abschnitt 126, so daß dann, wenn der leitende Abschnitt des Leitungsdrahtes 122 in der Öffnung 120 positioniert ist und mit der schützenden Gewebeschicht 112 bedeckt ist, nur der isolierte Abschnitt 126 des Leitungsdrahtes 122 freiliegt. Ein elektrisch leitender Kleber 128 befindet sich auf dem Trägermaterial 116 unter der Öffnung 120. Der in dieser Weise angebrachte elektrisch leitende Kleber 128 kommt in Kontakt mit dem leitenden Abschnitt 124 des Leitungsdrahtes 122, wenn der Leitungsdraht in die Öffnung 120 eingeführt wird. Ein zweiter abziehbarer Trennstreifen 130 befindet sich unter dem elektrisch leitenden Kleber 128 und wird entfernt, bevor die biomedizinische Elektrode 110 an den Körper angelegt wird. Der elektrisch leitende Kleber 128 muß nur unter der Öffnung 120 in dem Trägermaterial 116 positioniert sein. Der elektrisch leitende Kleber 128 könnte natürlich die gesamte Oberfläche des Trägermaterials 116 bedecken. Wenn dies der Fall ist, ist kein weiterer Klebstoffin der biomedizinischen Elektrode erforderlich, da elektrisch leitende Kleber unter Umständen teurer sind als andere Kleber. In einer bevorzugten Ausführungsform bedeckt der elektrisch leitende Kleber 128 nur den Bereich des Trägermaterials 116, der sich unter der Öffnung 120 befindet. Ein weiterer Haftkleber 132 wird dann auf den Rest der Oberfläche des Trägermaterials 116 aufgetragen, damit die biomedizinische Elektrode beim Gebrauch am Körper befestigt werden kann. Alternativ könnte der Haftkleber 132 auf die gesamte Oberfläche des Trägermaterials 116 aufgetragen werden, und der Abschnitt unter der Öffnung 120 würde entfernt, wenn die Öffnung 120 in das Trägermaterial 116 eingeschnitten ist.
Obwohl die biomedizinische Elektrode 110 von allgemein rechteckiger Form dargestellt ist, kann sie durch entsprechendes Dimensionieren oder Zuschneiden des Trägermaterials 116 jede geeignete Form aufweisen, die erwünscht ist, damit sie sich an eine bestimmte Körperstelle anpaßt oder dort angebracht werden kann. Die Öffnung 120 ist kreisförmig dargestellt und mittig in dem Trägerelement 116 angeordnet, doch ist keines von beiden absolut erforderlich. Die Öffnung 120 könnte beispielsweise auch langgestreckt sein, damit sie sich besser an den leitenden Abschnitt 124 des Leitungsdrahtes 122 anpaßt, und sie muß mittig in dem Trägermaterial 116 angeordnet sein. Wie dargestellt, bedeckt die schützende Gewebeschicht 112 im allgemeinen nur die Fläche des Trägermaterials 116 über der Öffnung 120. In anderen Ausführungsformen könnte die schützende Gewebeschicht 112 natürlich mehr von der Oberfläche des Trägermaterials 116 oder, falls gewünscht, die gesamte Oberfläche des Trägermaterials 116 bedecken.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die schützende Gewebeschicht 112 eine elektrisch isolierende Schicht, um die in der biomedizinischen Elektrode 110 benutzten elektrischen Signale auf den Leitungsdraht 122 oder den Körper zu begrenzen. In einer bevorzugten Ausführungsform hat die schützende Gewebeschicht 112 eine Dicke von ungefähr 0,51 mm (2 Milli-Inch) und besteht vorzugsweise aus einer Polyesterfolie. Der Haftkleber 114 ist vorzugsweise ein Acrylatkleber. Der Trennstreifen 118, der abziehbar ist, erleichtert das Abheben der schützenden Gewebeschicht 112 von dem Trägermaterial 116, damit der Leitungsdraht 122 eingeführt werden kann und die schützende Gewebeschicht 112 anschließend aufgebracht werden kann, um so einen leitenden Abschnitt 124 des Leitungsdrahtes 122 und die biomedizinische Elektrode 110 zu befestigen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Trennstreifen 118 ein Polyslick-Material, wie es beispielsweise von der James River Corporation, H.P. Smith Division, Bedford Park, Illinois, hergestellt wird.
Das Trägermaterial 116 kann aus jedem beliebigen im allgemeinen flachen, sich an den Körper anschmiegenden, flexiblen Material hergestellt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Trägermaterial 116 ein Schaumstoff, und in einer noch mehr bevorzugten Ausführungsform ist es ein Polyethylenschaumstoff, beispielsweise ein 0,003 Inch dicker Polyethylenschaumstoff. Der Leitungsdraht 122 kann Kupferdraht sein, dessen isolierender Abschnitt 126 mit jeder geeigneten Isolierung isoliert ist, beispielsweise mit Gummi oder Kunststoff. Der leitende Abschnitt 124 des Leitungsdrahtes 122 kann eine flache, aufgepreßte Leiterplatte 130 sein. Die Leiterplatte 130 ist flach, so daß die biomedizinische Elektrode 110 eher mit niedrigem Profil, flach und sich an den Körper anschmiegend ausgeführt sein kann. In den am meisten bevorzugten Ausführungsformen der biomedizinischen Elektrode 110 besteht der leitende Abschnitt 124 des Leitungsdrahtes 122 aus Silber oder besitzt eine Silberauflage und ist vorzugsweise chloridbehandelt. Der leitende Kleber 128 dient zur Befestigung der biomedizinischen Elektrode 110 am Körper und zur Herstellung einer durchgehenden elektrischen Leitfähigkeit vom Körper zur biomedizinischen Elektrode. Vorzugsweise ist die Kohäsion des leitenden Klebers 128 besser als seine Adhäsion, damit die biomedizinische Elektrode 110 leichter vom Körper abgenommen werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der leitende Kleber 128 ein leitender Kleber, wie er im US-Patent Nr. 4,554,924 von Engel mit dem Titel "Conductive Adhesive and Biomedical Electrode (Leitender Kleber und biomedizinische Elektrode)" beschrieben ist. Der abziehbare Trennstreifen 130 kann auch ein Polyslick-Trennstreifen sein. Der Haftkleber 132 ist auch ein Acrylatkleber.
Fig. 11 zeigt die biomedizinische Elektrode 110, wie sie an einen Körper 134 angelegt ist. Der Leitungsdraht 122 ist in dieser Darstellung mit Hilfe der schützenden Gewebeschicht 112, dem zugehörigen Haftkleber 114 (nicht dargestellt) und dem elektrisch leitenden Kleber (128) (nicht dargestellt), mit dem er in Kontakt ist, in der biomedizinischen Elektrode 110 befestigt. Das Trägermaterial 116 ist an dem Körper mit dem elektrisch leitenden Kleber 128 (nicht dargestellt) und dem Haftkleber 132 (nicht dargestellt) befestigt. Wenn dieser spezielle Anwendungsfall der biomedizinischen Elektrode beendet ist, kann die schützende Gewebeschicht 112 zurückgezogen werden, wobei der Leitungsdraht 122 von der biomedizinischen Elektrode 110 gelöst wird, so daß der Leitungsdraht 122 und eine weitere biomedizinische Elektrode 110 wiederverwendet werden können. Da die biomedizinische Elektrode bis auf die Silberauflage oder den Silberanteil des leitenden Abschnitts 124 des Leitungsdrahts 122 kein Silber enthält, und nachdem der Leitungsdraht 122 viele Male wiederverwendet werden kann, liegt eine kostengünstige biomedizinische Elektrode 110 vor. Die biomedizinische Elektrode ist flacher und anschmiegsamer an die Körperformen und die Körperbewegung als die aus dem Stand der Technik bekannten Elektroden. Die biomedizinische Elektrode 110 nutzt den Klebstoffkontakt mit einem flachen elektrischen Leiter im Gegensatz zu den Verbindungsriemen oder -klammern aus Gummi. Die biomedizinische Elektrode 110 hat ein sehr niedriges Profil, so daß sie sehr gut unter enganliegender Kleidung getragen werden kann, und man auch bequem auf ihr schlafen oder auch an ihr lehnen kann, wenn man beispielsweise in einem Stuhl sitzt. Die biomedizinische Elektrode kann auf praktisch jede Größe oder Form zugeschnitten werden, damit sie beim Anbringen bzw. Anlegen an den Körper flexibel und anpassungsfähig ist.

Claims

1. Biomedizinische Elektrode (10), die so ausgeführt ist, daß sie an einem Körper angebracht und elektrisch sowie mechanisch mit einem elektrischen Leitungsdraht (14) verbunden werden kann, umfassend:

eine schützende, elektrisch isolierende Gewebeschicht (12);

eine erste Kleberschicht (20 oder 24), die elektrisch leitend und neben einer Seite der schützenden, elektrisch isolierenden Gewebeschicht (12) angeordnet ist, wobei die eine Seite zum Körper weisend ausgeführt ist; und

einen abziehbaren Trennstreifen (18) zwischen der schützenden, elektrisch isolierenden Gewebeschicht (12) und der ersten Kleberschicht (20 oder 24), wobei der Trennstreifen (18) mit einem zur ersten Kleberschicht (20 oder 24) weisenden Trennmittel versehen ist, und wobei der Trennstreifen (18) nur einen Teil der Oberfläche der einen Seite der schützenden, elektrisch isolierenden Gewebeschicht (12) abdeckt.

2. Biomedizinische Elektrode (10) gemäß Anspruch l, die weiterhin einen einführbaren, elektrischen Leitungsdraht (14) mit einem distalen, nichtisolierten Abschnitt (26) und einem benachbarten, isolierten Abschnitt (28) umfaßt, wobei der distale, nichtisolierte Abschnitt (26) des elektrischen Leitungsdrahtes (14) zwischen der ersten Kleberschicht (20 oder 24) und der schützenden, elektrisch isolierenden Gewebeschicht (12) eingeführt werden kann, und wobei mindestens ein Teil des benachbarten isolierten Abschnitts (28) des elektrischen Leitungsdrahtes (14) unter einen Rand der schützenden, elektrisch leitenden Gewebeschicht (12) geführt ist, so daß der abziehbare Trennstreifen (18) entfernt, der einführbare elektrische Leitungsdraht (14) angeordnet, die schützende, elektrisch isolierende Gewebeschicht (12) über dem nichtisolierten Abschnitt (28) des elektrischen Leitungsdrahtes (14) befestigt und mittels der ersten Kleberschicht (20 oder 24) fixiert werden kann.

3. Biomedizinische Elektrode gemäß Anspruch 1, die weiterhin folgendes umfaßt:

eine selbsthaftende Kleberschicht (16), die zwischen der schützenden, elektrisch isolierenden Gewebeschicht (12) und dem Trennstreifen (18) angeordnet ist; einen elektrisch leitenden Film (22), der neben der ersten Kleberschicht (20) dem Trennstreifen (18) gegenüberliegend angeordnet ist; und

eine elektrisch leitende und neben dem elektrisch leitenden Film (22) gegenüber der ersten leitenden Kleberschicht (20) angeordnete Kleberschicht (24), die sie ausgeführt ist, daß sie am Körper angebracht werden kann.

4. Biomedizinische Elektrode (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, die weiterhin einen zusätzlichen Trennstreifen umfaßt, der neben der ersten Kleberschicht (20 oder 24) gegenüber der schützenden, elektrisch leitenden Gewebeschicht (12) angebracht ist.

5. Biomedizinische Elektrode (10) gemäß Anspruch 3, die weiterhin einen einführbaren, elektrischen Leitungsdraht (14) mit einem distalen, nichtisolierten Abschnitt (26) und einem benachbarten, isolierten Abschnitt (28) enthält, wobei der distale, nichtisolierte Abschnitt (26) des elektrischen Leitungsdrahtes (14) zwischen der ersten Kleberschicht (20 oder 24) und der zweiten Kleberschicht (16) eingeführt werden kann, und wobei mindestens ein Teil des benachbarten isolierten Abschnitts (28) des elektrischen Leitungsdrahtes (14) unter einen Rand der schützenden, elektrisch leitenden Gewebeschicht (12) geführt ist, so daß der abziehbare Trennstreifen (18) entfernt, der einführbare elektrische Leitungsdraht (14) angeordnet, die schützende, elektrisch isolierende Gewebeschicht (12) über dem nichtisolierten Abschnitt (28) des elektrischen Leitungsdrahtes (14) befestigt und mittels der ersten und der zweiten Kleberschicht fixiert werden kann.

6. Biomedizinische Elektrode (10) gemäß Anspruch 1, die weiterhin folgendes umfaßt:

eine zweite zwischen der schützenden, elektrisch isolierenden Gewebeschicht (12) dem Trennstreifen (18) gegenüberliegend angeordnete Kleberschicht (16); und einen elektrisch leitenden Film (22), der neben der zweiten Kleberschicht (16) gegenüber dem Trennstreifen (18) angeordnet ist; und

einen einführbaren, elektrischen Leitungsdraht (14) mit einem distalen, nichtisolierten Abschnitt (26) und einem benachbarten, isolierten Abschnitt (28), wobei der distale, nichtisolierte Abschnitt (26) des elektrischen Leitungsdrahtes (14) zwischen der ersten Kleberschicht (20) und dem elektrisch leitenden Film (22) eingeführt werden kann, und wobei mindestens ein Teil des benachbarten isolierten Abschnitts (28) des elektrischen Leitungsdrahtes (14) unter einen Rand der schützenden, elektrisch leitenden Gewebeschicht (12) geführt ist.

7. Biomedizinische Elektrode (10) gemäß Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende Film (22) mit einem metallischen Überzug versehen ist.

8. Biomedizinische Elektrode (10) gemäß Anspruch 1, die weiterhin einen elektrisch leitenden metallischen Überzug umfaßt, der auf der schützenden, elektrisch isolierenden Gewebeschicht (12) zwischen der schützenden, elektrisch isolierenden Gewebeschicht (12) und der ersten Kleberschicht (20 oder 24) aufgebracht ist.

9. Biomedizinische Elektrode (110), die so ausgeführt ist, daß sie an einem Körper (134) angebracht werden kann, umfassend:

ein Trägermaterial (116) mit einer Öffnung (120), dessen Oberseite so ausgeführt ist, daß sie vom Körper (134) weg weist, und dessen Unterseite so ausgeführt ist, daß sie zum Körper (134) gerichtet ist;

eine schützende Gewebeschicht (112), die zumindest teilweise an der Oberseite des Trägermaterials (116) befestigt ist und die Öffnung (120) abdeckt;

einen ersten abziehbaren Streifen (118), der zwischen der schützenden Gewebeschicht (112) und dem Trägermaterial (116) angeordnet ist, wobei der erste abziehbare Streifen (118) zumindest einen Teil der Fläche des von der schützenden Gewebeschicht (112) abgedeckten Trägermaterials (116) und die Öffnung (120) abdeckt;

eine erste elektrisch leitende und neben der Unterseite des Trägermaterials (116) angeordnete Kleberschicht (128), die so ausgeführt ist, daß sie am Körper (134) angebracht werden kann;

einen zweiten abziehbaren Streifen (130), der neben der ersten Kleberschicht (128) gegenüber dem Trägermaterial (116) angeordnet ist; und

einen Leitungsdraht (122) mit einem Ende (124), das so ausgeführt ist, daß es von der Oberseite des Trägermaterials (116) aus in der Öffnung (120) so angebracht werden kann, daß es durch die erste Kleberschicht (128) fixiert ist;

worauf der zweite abziehbare Streifen (130) entfernt und die biomedizinische Elektrode (110) mittels der ersten Kleberschicht (128) am Körper (134) angebracht werden kann, und worauf der erste abziehbare Streifen (118) entfernt und der Leitungsdraht (122) mit dem einen Ende (124) in der Öffnung (120) angeordnet und mittels der schützenden Gewebeschicht (112) befestigt werden kann.

10. Biomedizinische Elektrode (110) gemäß Anspruch 9, die des weiteren eine zweite Kleberschicht (114) umfaßt, die zwischen der schützenden Gewebeschicht (112) und der Oberseite des Trägermaterials (116) angeordnet ist.

11. Biomedizinische Elektrode (110) gemäß Anspruch 9 oder 10, bei der das Trägermaterial (116) einen Schaumstoff enthält.