DE3313977A1 - Bioelectrical electrode arrangement - Google Patents
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Abstract
Description
Bioelektrische ElektrodenanordnungBioelectric electrode assembly
Die Erfindung betrifft eine bioelektrische Elektrodenanordnung, mit einem an eine metallische Zuleitung anschließbaren Elektrodenkörper und einem Metall und/oder Kohlenstoff enthaltenden, Elektronen leitenden Material und einer zur Auflage auf die Haut bestimmten, ionenleitenden Kontaktelektrolytschicht auf einer Fläche des Elektrodenkörpers .The invention relates to a bioelectrical electrode arrangement, with one that can be connected to a metallic lead Electrode body and a metal and / or carbon-containing, electron-conductive material and a Ion-conducting contact electrolyte layer intended to be placed on the skin on a surface of the electrode body .
Bioelektrische Hautkontaktelektrodenanordnungen dieser Art TO sind bekannt, beispielsweise aus den US-Patenten 3 976 055 und 3 993 049 sowie Medical Electronics Oktober 1978, Seiten 65 bis 67. Sie dienen der Messung biologischer Potentiale, beispielsweise auf den Gebieten der Elektro-Bioelectric skin contact electrode assemblies of this type TO are known, for example from US Pat. No. 3,976,055 and 3 993 049 and Medical Electronics October 1978, pages 65 to 67. They are used to measure biological potentials, for example in the fields of electrical
kardiographie, Elektroenzephalographie usw.. Ihre Funktion beruht auf elektrochemischen Reaktionen an den Grenzflächen der Haut und eines Elektrolyten einerseits und des Elektrolyten sowie des Elektronen leitenden Materials an-cardiography, electroencephalography, etc. Their function is based on electrochemical reactions at the interfaces the skin and an electrolyte on the one hand and the electrolyte and the electron-conducting material on the other.
dererseits. Die Materialien, aus denen der Elektrodenkörper und der Elektrolyt besteht, sind so gewählt, daß die elektrochemischen Reaktionen reversibel ablaufen. Eine bekannte Elektrode benutzt als Elektrodenmaterial Silber, welches auf seiner Oberfläche mit Silberchlorid beschichtet ist. Als Elektrolyt wird ein NaCl-GeI benutzt.on the other hand. The materials that make up the electrode body and the electrolyte consists are chosen so that the electrochemical reactions take place reversibly. One known electrode uses silver as the electrode material, which is coated with silver chloride on its surface is. An NaCl gel is used as the electrolyte.
Die Grenzflächenbereiche der Elektroden wirken als elektrochemische Halbzellen. Dies hat zur Folge, daß herkömmliche Elektrodenanordnungen im Betrieb dem bioelektrischen Signal beträchtliche Störgleichspannungen (Offsetspannungen) überlagern. Externe, elektrische Kompensationsmaßnahmen gestalten sich schwierig, da die Störspannungen vielfach stark schwanken. An der Elektrodenanordnung angelegte äußere Spannungen bewirken Ladungstrennungen und dementsprechend hohen Störspannungen, die erst nach relativ langen Erholzeiten abklingen.The interface areas of the electrodes act as electrochemical Half-cells. This has the consequence that conventional electrode arrangements the bioelectrical signal during operation Superimpose considerable DC interference voltages (offset voltages). External, electrical compensation measures are difficult because the interference voltages are multiple fluctuate greatly. External voltages applied to the electrode arrangement cause charge separations and accordingly high interference voltages that only subside after a relatively long recovery time.
Bei herkömmlichen Elektrodenanordnungen benutzte Elektrolyte führen zu bewegungsabhängig schwankenden Artefaktspannungen. Die benutzten Elektrolyte können darüber hinaus zu Hautreizungen führen.Electrolytes used in conventional electrode arrangements lead to artifact voltages that fluctuate as a function of movement. The electrolytes used can also cause skin irritation.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine bioelektrische Elektrodenanordnung anzugeben, die dem bioelektrischen Signal keine oder nahezu keine Störgleichspannung überlagert. Die Elektrodenanordnung soll darüber hinaus hautfreundlich sein und keine Hautreizungen hervorrufen.The object of the invention is to provide a bioelectrical electrode arrangement indicate that no or almost no DC interference voltage is superimposed on the bioelectrical signal. The electrode arrangement should also be skin-friendly and not cause skin irritation.
Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs erläuterten bioelektrischen Elektrodenanordnung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kontakt-Elektrolytschicht und wenigstens die an die Kontakt-Elektrolytschicht angrenzenden Bereiche des Elektrodenkörpers Jodionen bildende Substanzen enthalten und/oder daß die Kontakt-Elektrolytschicht ein Jodionen bildendes Salz eines zumindest in den an die Kontakt-Eloktrolytschicht angrenzenden Bereichen des Elektroden-This object is achieved according to the invention on the basis of the bioelectric electrode arrangement explained at the beginning solved that the contact electrolyte layer and at least the areas adjoining the contact electrolyte layer of the electrode body contain iodine ion-forming substances and / or that the contact electrolyte layer contains an iodine ion forming salt of at least one in the contact electrolyte layer adjacent areas of the electrode
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-4S-körpers enthaltenen Metalls enthält. -4S- contains metal contained in the body.
Die jodhaltigen Substanzen der Kontakt-Elektrolytschicht üben einen desinfizierende Wirkung auf die Haut aus. Die spezielle Ausbildung der Grenzflächenbereiche sorgt für geringe Offset-Gleichspannungen.The iodine-containing substances in the contact electrolyte layer have a disinfecting effect on the skin. the special formation of the interface areas ensures low offset DC voltages.
In einer bevorzugten Ausführungsform, die auch bei anderen Elektrodensystemen als der vorstehenden Elektrodenanordnung benutzt werden kann, ist vorgesehen, daß der Elektrodenkörper zwei sich flächig gegenüberliegende, durch eine ionenleitende Elektrolytzwischenschicht voneinander getrennte Elektrodenschichten aus Metall und/oder Kohlenstoff enthaltenden, Elektronen leitendem Material aufweist, wobei die erste Elektrodenschicht an die Zuleitung anschließbar ist und die zweite Elektrodenschicht auf ihrer der ersten Elektrodenschicht abgewandten Fläche die zur Auflage auf der Haut bestimmte Kontakt-Elektrolytschicht trägt. Die Elektrolytzwischenschicht, die vorzugsweise eine ebenfalls eine Jodionen bildende Substanz enthält und zweckmäßigerweise die gleiche quantitative zumindest aber qualitative Zusammensetzung hat wie die Kontakt-Elektrolytschicht, bewirkt eine erhebliche Verringerung der Störgleichspannungen der Elektrodenanordnung. Zudem werden Schwankungen der Störgleichspannung verringert. Weiterhin haben Elektrodenanordnungen dieser Art eine relativ geringe Wechselstromimpedanz und auch die Erholzeit, beispielsweise nach einer simulierten Defibrillation mit derartigen Elektroden ist relativ klein.In a preferred embodiment that also applies to others Electrode systems can be used as the above electrode arrangement, it is provided that the electrode body two flat opposite one another, through an ion-conducting electrolyte intermediate layer has separate electrode layers made of metal and / or carbon-containing, electron-conducting material, wherein the first electrode layer can be connected to the lead and the second electrode layer on its the surface facing away from the first electrode layer is the contact electrolyte layer intended to be placed on the skin wearing. The electrolyte intermediate layer, which preferably contains a substance which also forms an iodine ion and expediently has the same quantitative but at least qualitative composition as the contact electrolyte layer, causes a considerable reduction in the DC interference voltages of the electrode arrangement. In addition, will Fluctuations in the interference DC voltage are reduced. Furthermore, electrode arrangements of this type are relatively small AC impedance and also the recovery time, for example after a simulated defibrillation with such Electrodes is relatively small.
Die Elektrodenschichten enthalten bevorzugt jeweils dasselbe Metall, beispielsweise Silber, Zink oder Kupfer. Geeignet sind generell Metalle mit einejn Atomgewicht von wenigstens 51. Die Zwischenelektrolytschicht enthält vorzugsweise ein Salz dieses Metalls und insbesondere ein Jodionen bildendes Salz dieses Metalls. Bioelektrische Ströme können auf diese Weise reversibel MetallionenThe electrode layers preferably each contain the same metal, for example silver, zinc or copper. Metals with an atomic weight of at least 51 are generally suitable. The intermediate electrolyte layer preferably contains a salt of this metal and in particular a salt of this metal which forms iodine ions. Bioelectric In this way, currents can reversibly form metal ions
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zwischen den beiden Elektrodenschichten verschieben und auch zwischen der zweiten Elektrodenschicht und den beiden Elektrolytschichten sind in beiden Richtungen Jodionenverschiebungen möglich. Dies führt zu außerordentlich niedrigen und wenig schwankenden Offset-Gleichspannungen.move between the two electrode layers and also between the second electrode layer and the two Electrolyte layers can shift iodine ions in both directions. This leads to extraordinary low and little fluctuating offset DC voltages.
Die Elektrolytzwischenschicht und die Kontakt-Elektrolytschicht kann flüssige oder gelförmige Konsistenz haben. Zur Aufnahme der Elektrolytschichten können Trägermaterialien, beispielsweise saugfähiges Papier oder Vlies oder dergleichen benutzt werden. Vorzugsweise liegen die Elektrolytschichten, insbesondere die Kontakt-Elektrolytschicht in fester Form vor. Die Bestandteile der Elektrolytschichten werden hierzu in pulveriger Form vermengt und unter hohem Druck gepreßt oder gesintert. Die Verwendung fester Elektrolyse erleichtert die Handhabung der Elektrodenanordnung.The electrolyte intermediate layer and the contact electrolyte layer can have a liquid or gel-like consistency. Carrier materials, For example, absorbent paper or fleece or the like can be used. Preferably the Electrolyte layers, in particular the contact electrolyte layer in solid form. For this purpose, the components of the electrolyte layers are mixed in powder form and pressed or sintered under high pressure. The use of solid electrolysis makes the handling of the Electrode arrangement.
Geeignete Materialien für Jodionen bildende Substanzen sind beispielsweise Jodide, insbesondere Jodide der in den Elektrodenschichten benutzten Metalle oder Formyltrijodid (CHJo). Zur Minderung der Polarisation der Elektrodenanordnung kann den Elektrolytschichten noch Germanium oder das Wolframat des in den Elektrodenschichten verwendeten Metalls zugesetzt werden.Suitable materials for substances which form iodine ions are, for example, iodides, in particular iodides in the electrode layers used metals or formyl triiodide (CHJo). To reduce the polarization of the electrode arrangement The electrolyte layers can also contain germanium or the tungstate used in the electrode layers Metal can be added.
Zur Minderung der Übergangswiderstände an den Grenzflächen können den Elektrodenschichten Salze des in den Elektro-. denschichten benutzten Metalls zugesetzt sein. Geeignet sind insbesondere Jodide und Selenide dieses Metalls.To reduce the contact resistance at the interfaces, the electrode layers can contain salts of the in the electrode. The layers of metal used may be added. Iodides and selenides of this metal are particularly suitable.
Für die mengenmäßige Zusammensetzung der Elektrodenschichten und der Elektrolytschichten ist zu beachten, daß in den Elektrodenschichten das Metall, beispielsweise Silber, Zink oder Kupfer, den gewichtsmäßig größten Anteil ausmacht, während in den Elcktrolytschichten die Jodionen bildondo SubsLaiv/. don <jowi.chLr.mäßi cj größten Anteil liefert.For the quantitative composition of the electrode layers and the electrolyte layers, it should be noted that the metal, for example silver, in the electrode layers Zinc or copper make up the largest proportion by weight, while the iodine ions in the electrolyte layers bildondo SubsLaiv /. Don <jowi.chLr.äßi cj delivers the largest share.
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Das vorstehend erläuterte Prinzip einer zwischen zwei Elektrodenschichten angeordneten Elektrolytzwischenschicht läßt sich nicht nur bei fester Kontakt-Elektrolytschicht, sondern auch bei gelförmigen Kontakt-Elektrolyten anwenden, soweit dieser Elektrolyt Jodionen bildet.The principle explained above of an electrolyte intermediate layer arranged between two electrode layers Can be used not only with a solid contact electrolyte layer, but also with gel-like contact electrolytes, as far as this electrolyte forms iodine ions.
Eine andere Ausführungsform basiert auf einem Elektrodenkörper, welcher Kohlenstoff in Graphitform oder als schwarzer Kohlenstoff als Elektronen leitender Bestandteil enthält. Der Kohlenstoff kann mit einem Kunststoff, beispielsweise Epoxidharz vermengt in Form gegossen sein. Herkömmliche Elektrodenkörper dieser Art zeigen ebenfalls hohe Offset-Gleichspannungen. Die Offset-Gleichspannung kann erfindungsgemäß ebenfalls erheblich verringert werden, wenn dem Kohlenstoff eine Jodionen abgebende Substanz, insbesondere Formyltrijodid (CHJ^) beigement wird. Geeignet sind auch Metall-Jodide oder Jodiacetat "J (CH^-COO) -. oder Jodperchlorat. Als Kontakt-Elektrolytschicht eignet sich ein Jodid, beispielsweise Zinkjodid oder Kupferjodid in Gelform oder auch in fester Form. Ebenso eignen sich Kaliumjodid oder Calciumjodid.Another embodiment is based on an electrode body, which contains carbon in graphite form or as black carbon as an electron-conducting component. The carbon can be mixed with a plastic, for example epoxy resin, poured into the mold. Conventional Electrode bodies of this type also show high offset DC voltages. The offset DC voltage can according to the invention can also be considerably reduced if the carbon contains an iodine-releasing substance, in particular formyl triiodide (CHJ ^) is added. Suitable are also metal iodides or iodiacetate "I (CH ^ -COO) -. or Iodine perchlorate. As a contact electrolyte layer is suitable an iodide, for example zinc iodide or copper iodide in gel form or in solid form. Potassium iodide are also suitable or calcium iodide.
Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigtIn the following, exemplary embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. It shows
5 Fig. 1 eine in Verbindung mit einem Elektrolytgel zu benutzende erste Ausfuhrungsform einer Elektrodenanordnung ;5 Fig. 1 shows a first embodiment of an electrode arrangement to be used in connection with an electrolyte gel ;
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer Elektrodenanord-0 nung mit fester Kontakt-Elektrolytschicht;2 shows a second embodiment of an electrode arrangement with a solid contact electrolyte layer;
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform einer in Verbindung mit einem Kontaktelektrolytgel· zu^benutzenden Elektrodenanordnung
und
353 shows a third embodiment of an electrode arrangement to be used in connection with a contact electrolyte gel, and FIG
35
Fig. 4 eine Elektrodenanordnung mit Kohlenstoffelektrodenkörper. 4 shows an electrode arrangement with a carbon electrode body.
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
/3/ 3
— x —- x -
Die Elektrodenanordnung in Fig. 1 umfaßt ein isolierendes Kunststoffgehäuse 1, welches in einer öffnung 3 eine Metallplatte 5 umschließt. Die Metallplatte 5 besteht aus Zink. Auf der dem Anschlußknopf 7 gegenüberliegenden Seite liegt die Metallplatte 5 an einer Festelektrolytschicht 9 an. Die Festelektrolytschicht 9 besteht aus einer Zinkjodidplatte, die aus pulverförmigem Zinkjodid gepreßt oder gesintert wurde und mit der Metallplatte 5 zusammen verpreßt ist. Die der Metallplatte 5 abgewandte Seite der Festelektrolytschicht 9 bildet die Hautkontaktseite der Elektrode und ist im Betrieb mit einem ebenfalls Zinkjodid enthaltenden Elektrolytgel 11 beschichtet. Die Metallplatte 5 kann anstatt aus Zink auch aus Silber oder Kupfer bestehen, wobei die Elektrolytschicht 9 dann aus Silberjodid oder Kupferjodid hergestellt ist. Als Kontaktgel 11 wird zweckmäßiqerweise qelförmiges Silberjodid, Kalium- oder Kupferjodid benutzt. Der Anschlußknopf 7 steht von einer Anlageplatte 13 ab, die flächig auf der der Festelektrolytschicht 9 abgewandten Fläche der Metallplatte 5 anliegt.The electrode arrangement in FIG. 1 comprises an insulating plastic housing 1 which, in an opening 3, has a Metal plate 5 encloses. The metal plate 5 is made of zinc. On the opposite of the connection button 7 On the side, the metal plate 5 rests against a solid electrolyte layer 9. The solid electrolyte layer 9 consists of a zinc iodide plate made from powdered zinc iodide was pressed or sintered and is pressed together with the metal plate 5. The metal plate 5 facing away Side of the solid electrolyte layer 9 forms the skin contact side of the electrode and is also in operation with one Zinc iodide containing electrolyte gel 11 coated. The metal plate 5 can also be made of silver or instead of zinc There are copper, the electrolyte layer 9 is then made of silver iodide or copper iodide. As a contact gel 11 is expediently qel-shaped silver iodide, potassium or Copper iodide used. The connection button 7 protrudes from a contact plate 13, which is flat on that of the solid electrolyte layer 9 facing away from the surface of the metal plate 5 rests.
Eine wärmeschweißbare Fläche 15 überdeckt die Anlageplatte 13 und die anschließenden Bereiche des Gehäuses 1.A heat-weldable surface 15 covers the contact plate 13 and the adjoining areas of the housing 1.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform einer bioelektrischen Elektrodenanordnung mit einem Gehäuse 21 aus isolierendem Kunststoff, welches in einer Aussparung 23 einen allgemein mit 25 bezeichneten Elektrodenkörper aufnimmt. Der Elektrodenkörper trägt auf seiner einen Seite einen metallischen Anschlußknopf 27 zum Anschließen des die bioelektrischen Signale messenden Meßgeräts, beispielsweise eines Elektrokardiographen. Auf seiner dem Anschlußknopf 27 gegenüberliegenden Seite liegt der Elektrodenkörper flächig an einer Elektrolytschicht 2 9 aus nachstehend noch näher erläutertem, festem Elektrolytm-aterial an. Die dem Elektrodenkörper 25 abgewandte Fläche 31 der Elektrolytschicht 2 9 ist frei zugänqlich und ist zur Anlage an der Haut bestimmt. Der Elektrodenkörper 25 umfaßt zwei Elektrodenschichten· 33 und 35, die durch eine weitere Elektro-Fig. 2 shows another embodiment of a bioelectrical Electrode arrangement with a housing 21 made of insulating plastic, which in a recess 23 a generally with 25 designated electrode body receives. The electrode body has one on one side metallic connection button 27 for connecting the measuring device measuring the bioelectrical signals, for example an electrocardiograph. The electrode body lies on its side opposite the connection button 27 flat on an electrolyte layer 29 made of solid electrolyte material, which will be explained in more detail below. The dem Electrode body 25 facing away from surface 31 of the electrolyte layer 29 is freely accessible and is to rest on the Skin determined. The electrode body 25 comprises two electrode layers · 33 and 35, which are connected by a further electrode
ORIGINAL INSPECTED BAD ORIGINALORIGINAL INSPECTED BAD ORIGINAL
vJ> Ο I O O I I vJ> Ο I OOII
- tr - - tr -
lytschicht 37 aus ebenfalls festem Elektrolytmaterial voneinander getrennt sind. Die Elektrodenschichten 33, 35 liegen flächig an der Elektrolytschicht 37 an. Die Elektrodenschicht 33 verbindet die Elektrolytschichten 29 und 37 miteinander. An der Elektrolytschicht 37 liegt flächig eine Anschlußplatte 39 des Anschlußknopfs 27 an. Eine wärmeschweißbare Folie 41 überdeckt die Anschlußplatte 39 sowie die daran anschließenden Bereiche des Gehäuses 21.Lytschicht 37 from each other also made of solid electrolyte material are separated. The electrode layers 33, 35 lie flat against the electrolyte layer 37. The electrode layer 33 connects the electrolyte layers 29 and 37 to one another. The electrolyte layer 37 lies flat a connection plate 39 of the connection button 27. A heat-weldable film 41 covers the connection plate 39 as well as the adjoining areas of the housing 21.
Die Elektrodenschichten 33 und 35 bestehen zum überwiegenden Teil aus Metall, dem nachfolgend erläuterte, Ionen dieses Metalls bildende Zusätze beigefügt sein können. Die Elektrolytschichten 2 9 und 37 bestehen zum größten Teil aus einem Jodionen bildenden Salz dieses Metalls, insbesondere dem Jodid des Metalls und können ebenfalls weitere Zusätze enthalten. Beide Elektrolytschichten 29, 37 sind aus pulverförmigen, festen Ausgangsmaterialien gepreßt oder gesintert und mit den Elektrodenschichten 33, 35 verpreßt.The electrode layers 33 and 35 consist predominantly of metal, the ions explained below Additives forming this metal can be added. The electrolyte layers 29 and 37 consist for the most part from an iodine ion-forming salt of this metal, in particular the iodide of the metal, and can also use other Supplements included. Both electrolyte layers 29, 37 are pressed or made from powdery, solid starting materials sintered and pressed with the electrode layers 33, 35.
Geeignete Beispiele für Zusammensetzungen der Elektrodenschichten und der Elektrolytschichten sind:Suitable examples of compositions of the electrode layers and the electrolyte layers are:
Beispiel 1: Elektrolytschichten 29, 37:Example 1: Electrolyte layers 29, 37:
Silberjodid 62,7 Gewichtsprozent Silberwolframat 19,8 GewichtsprozentSilver iodide 62.7 percent by weight Silver tungstate 19.8 percent by weight
Germanium 17,5 GewichtsprozentGermanium 17.5 percent by weight
Elektrodenschicht 35:
Silber 50 Gewichtsprozent Silberjodid 50 GewichtsprozentElectrode layer 35:
Silver 50 weight percent silver iodide 50 weight percent
Elektrodenschicht 33:
Silber 82,3 Gewichtsprozent^ Silberselenid 17,7 Gewichtsprozent 35Electrode layer 33:
Silver 82.3 percent by weight ^ Silver selenide 17.7 percent by weight 35
Beispiel 2: Elektrolytschichten 2 9, 37:Example 2: Electrolyte layers 2 9, 37:
Silberjodid 69 GewichtsprozentSilver iodide 69 percent by weight
·■·■-■■·.·■ ORIGINALINSPECTED GOP\· ■ · ■ - ■■ ·. · ■ ORIGINALINSPECTED GOP \
Silberwolframat 10 GewichtsprozentSilver tungstate 10 percent by weight
Germanium 10 GewichtsprozentGermanium 10 percent by weight
Formyltrijodid (Jodoform) 11 GewichtsprozentFormyl triiodide (iodoform) 11 percent by weight
Elektrodenschicht 35:Electrode layer 35:
Silber 100 GewichtsprozentSilver 100 percent by weight
Elektrodenschicht 33: Silber 100 Gewichtsprozent 10Electrode layer 33: silver 100 percent by weight 10
Beispiel 3: Elektrolytschichten 29, 37:Example 3: Electrolyte layers 29, 37:
Silberjodid 100 GewichtsprozentSilver iodide 100 percent by weight
Elektrodenschicht 35: Silber 100 GewichtsprozentElectrode layer 35: silver 100 percent by weight
Elektrodenschicht 33: Silber 100 GewichtsprozentElectrode layer 33: silver 100 percent by weight
Beispiel 4: Elektrolytschichten 29, 37:Example 4: Electrolyte layers 29, 37:
Silberjodid 80 Gewichtsprozent Silberwolframat 20 GewichtsprozentSilver iodide 80 percent by weight, silver tungstate 20 percent by weight
Elektrodenschicht 35: Silber 80 GewichtsprozentElectrode layer 35: silver 80 percent by weight
Formyltrijodid (Jodoform) 20 GewichtsprozentFormyl triiodide (iodoform) 20 percent by weight
Elektrodenschicht 33: Silber 90 GewichtsprozentElectrode layer 33: silver 90 percent by weight
Silberselenid 10 GewichtsprozentSilver selenide 10 percent by weight
Beispiel 5: Elektrolytschichten 29, 3*7:Example 5: Electrolyte layers 29, 3 * 7:
Zinkjodid 66 Gewichtsprozent Zinkwolframat 19 GewichtsprozentZinc iodide 66 percent by weight Zinc tungstate 19 percent by weight
Germanium 15 GewichtsprozentGermanium 15 percent by weight
ORIGINAL INSPECTED COpY ORIGINAL INSPECTED COpY
— jg -- jg -
Elcktrodcnschicht 35:
Zink 60 Gewichtsprozent Zinkjodid 40 GewichtsprozentElectrode layer 35:
Zinc 60 percent by weight zinc iodide 40 percent by weight
Elektrodenschicht 33:Electrode layer 33:
Zink 88 Gewichtsprozent Zinkselenid 12 GewichtsprozentZinc 88 percent by weight zinc selenide 12 percent by weight
Beispiel 6: Elektrolytschichten 2 9, 35: · Zinkjodid 100 GewichtsprozentExample 6: Electrolyte layers 2 9, 35: Zinc iodide 100 percent by weight
Elektrodenschicht 35: · Zink 100 GewichtsprozentElectrode layer 35: zinc 100 percent by weight
Elektrodenschicht 33:Electrode layer 33:
Zink 100 GewichtsprozentZinc 100 percent by weight
In den Beispielen 1, 4 und 5 haben die Elektrodenschichten 33, 35 unterschiedliche Zusammensetzung. Obwohl die beschriebene Reihenfolge bevorzugt ist, kann die Reihenfolge der Elektrodenschichten 33, 35 auch vertauscht sein.In Examples 1, 4 and 5, the electrode layers 33, 35 different composition. Although the order described is preferred, the order may of the electrode layers 33, 35 can also be interchanged.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer bioelektrischen Elektrodenanordnung, die sich durch ihren einfachen und kostengünstigen Aufbau auszeichnet. Die Elektrodenanordnung umfaßt wiederum ein Gehäuse 51 aus Isoliermaterial, welches in einer öffnung 5 3 einen allgemein mit 55 bezeichneten Elektrodenkörper aufnimmt. Der Elektrodenkörper liegt auf seiner einen, zur Anlage an der Haut bestimmten Seite 57 frei und ist für den Betrieb auf dieser Seite mit einer Elektrolytschicht 5 9 aus einem beispielsweise gelförmigen Kontaktelektrolyten beschichtet. Auf der gegenüberliegenden Seite ist der Elektrodenkörper 55 mit einem als Biegeformteil ausgebildeten Kontaktelement 60 zum Anschließen eines Steckers des die bioelektrischen Signale messenden Meßgeräts kontaktiert. Das Kontaktelement 60 umfaßt einen aus einem Blechstreifen gebogenen, hülsen-Fig. 3 shows a further embodiment of a bioelectrical Electrode arrangement, which is characterized by its simple and inexpensive structure. The electrode arrangement in turn comprises a housing 51 made of insulating material, which in an opening 5 3 generally has a 55 designated electrode body receives. The electrode body rests on one of its intended to be applied to the skin Page 57 free and is for operation on this side with an electrolyte layer 5 9 made of an example coated gel-like contact electrolyte. The electrode body 55 is on the opposite side with a contact element 60 designed as a bent part for connecting a plug of the bioelectrical Signals measuring measuring device contacted. The contact element 60 comprises a sleeve-shaped bent from a sheet metal strip
ORIGINALINSPECTED COPY ORIGINALINSPECTED COPY
Al-Al-
ve -ve -
förmigen Buchsenteil 61, der über das Gehäuse 51 vorsteht und in den der Stecker des Meßgeräts eingesteckt wird. Von dem Buchsenteil stehen in einer Ebene voneinander weg verlaufende Schenkel 63 ab, die von dem Buchsenteil 61 um achsparallele Kanten abgewinkelt sind. Die Schenkel liegen flächig an dem Elektrodenkörper 55 an. Der Elektrodenkörper 55 umfaßt zwei im Abstand voneinander angeordnete Elektrodenschichten 65, 67, die durch eine Elektrolytschicht 69 voneinander getrennt sind. Die Elektrolytschicht 69 umfaßt eine nicht näher dargestellte, nicht leitende Trägerschicht, beispielsweise Papier oder Kunststoffvlies oder dergleichen, in die das eigentliche ionenleitende Elektrolytmaterial eingelagert ist.shaped socket part 61 which protrudes from the housing 51 and into which the plug of the measuring device is plugged. From the socket part are in a plane away from each other extending legs 63 which are angled from the socket part 61 about axially parallel edges. The thigh lie flat on the electrode body 55. The electrode body 55 comprises two spaced apart Electrode layers 65, 67 which are separated from one another by an electrolyte layer 69. The electrolyte layer 69 comprises a not shown, non-conductive carrier layer, for example paper or Plastic fleece or the like in which the actual ion-conducting electrolyte material is embedded.
Im dargestellten Ausführungbeispiel bestehen die Elektrodenschichten 65, 67 aus einem Metall, vorzugsweise Zink und das Elektrolytmaterial besteht aus einem Jodionen abgebenden Salz dieses Metalls, vorzugsweise dem Jodid. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 besteht das Elektrolyt-0 material aus Zinkjodid. In analoger Weise kann als Elektrodenmaterial Silber oder Kupfer oder dergleichen verwendet werden, wobei als Elektrolytmaterial Silberjodid oder Kupferjodid eingesetzt wird. Das die Elektrolytschicht 5 9 bildende Gel enthält ebenfalls das Jodid des Elektrodenmaterials, also Zinkjodid bzw. Silberjodid oder Kupferjodid oder Kaliumjodid oder Calciumjodid.In the exemplary embodiment shown, the electrode layers exist 65, 67 made of a metal, preferably zinc, and the electrolyte material consists of an iodine ion donating salt of this metal, preferably iodide. In the exemplary embodiment in FIG. 3, there is electrolyte-0 zinc iodide material. In an analogous manner, the electrode material Silver or copper or the like can be used, with silver iodide as the electrolyte material or copper iodide is used. That the electrolyte layer 5 9 forming gel also contains the iodide of the electrode material, i.e. zinc iodide or silver iodide or Copper iodide or potassium iodide or calcium iodide.
Für die Herstellung des Elektrodenkörpers 55 wird die Trägerschicht mit einer Lösung des Elektrolytmaterials, insbesondere Zinkjodid,getränkt und das Trägermaterial getrocknet. Sodann werden beide Seiten des Trägermaterials mit einer flüssigen Zinksuspension bestrichen. Die Zinksuspension bildet nach dem Trocknen d^ie Elektrodenschichten Der Elektrodenkörper 55 wird zusammen mit dem Anschlußelement 60 in das Gehäuse 51 eingesetzt und mittels einer die Schenkel 63 und die benachbarten Bereiche des Gehäuses 51 überdeckenden, wärmeschweißbaren Folie 71 an dem Ge-For the production of the electrode body 55, the carrier layer is coated with a solution of the electrolyte material, in particular zinc iodide, impregnated and the carrier material dried. Then both sides of the carrier material are coated with a liquid zinc suspension. The zinc suspension forms the electrode layers after drying The electrode body 55 is inserted together with the connection element 60 in the housing 51 and by means of a the legs 63 and the adjacent areas of the housing 51 covering, heat-weldable film 71 on the body
4$$ 4
häuse 51 befestigt. Die Folie 71 kann sich, wie auch bei den vorstehend erläuterten Aufjführunfjü formen der Elektrodenanordnungen, um das Gehäuse 51 herum erstrecken und bis in die Kontaktfläche des Elektrodenkörpers 55 hineinreichen, so daß die Seitenflächen des Elektrodenkörpers ebenfalls abgedichtet sind.housing 51 attached. The film 71 can, as well as with the shape of the electrode arrangements explained above, extend around the housing 51 and reach into the contact surface of the electrode body 55, so that the side surfaces of the electrode body are also sealed.
Die in den Beispielen der Elektrodenanordnung der Fig. 2 genannten Materialien für die Elektrodenschichten und die Elektrolytschichten können auch bei der Elektrodenanordnung der Fig. 3 eingesetzt werden. Die Elektrolytmaterialien dieser Beispiele können in gelartigen Grundsubstanzen suspendiert sein. Ebenso kann zur Herstellung fester Elektrolyte ein Trägermaterial benutzt werden, in welches die Elektrolytmaterialien eingelagert werden.The materials mentioned in the examples of the electrode arrangement in FIG. 2 for the electrode layers and the Electrolyte layers can also be used in the electrode arrangement of FIG. 3. The electrolyte materials these examples can be suspended in gel-like basic substances. It can also be used to produce more solid Electrolytes, a carrier material can be used in which the electrolyte materials are stored.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer bioelektrischen Elektrodenanordnung mit einem im wesentlichen scheibenförmigen Elektrodenkörper 81, welcher auf seiner 0 einen Scheibenfläche ein beispielsweise als Anschlußknopf ausgebildetes Anschlußelement 83 für den Anschluß eines die bioelektrischen Signale messenden Geräts trägt und auf seiner anderen zur Anlage an der Haut bestimmten Seitenfläche 85 zumindest im Betrieb eine Elektrolytschicht 87, beispielsweise aus einem gelartigen Elektrolytmaterial trägt. Der Elektrodenkörper 81 besteht aus Graphit oder elektrisch leitendem schwarzem Kohlenstoff, der mit einer Jodionen abgebenden Substanz, vorzugsweise Formyltrijodid CHJ-, vermengt oder vermischt zu einem Form-Fig. 4 shows a further embodiment of a bioelectric electrode arrangement with a substantially disk-shaped electrode body 81, which on his 0 a disk surface, for example, designed as a connection button connection element 83 for the connection of a the device that measures the bioelectrical signals and the other intended for contact with the skin Side surface 85, at least during operation, an electrolyte layer 87, for example made of a gel-like electrolyte material wearing. The electrode body 81 is made of graphite or electrically conductive black carbon, the substance that emits iodine ions, preferably formyl triiodide CHJ-, blended or mixed to form a
*30 körper druckgesintert oder in Epoxidharz entsprechend der Form des Elektrodenkörpers 81 eingegossen ist. Die Elektrolytschicht 87 enthält ebenfalls Jodionen bildendes Material, insbesondere ein Jodid, beispielsweise Zinkjodid, Silberjodid, Kupferjodid, Kaliumjodid oder Calciumjodid.* 30 bodies pressure-sintered or in epoxy resin according to the Shape of the electrode body 81 is cast. The electrolyte layer 87 also contains iodine ion-forming material, in particular an iodide, for example zinc iodide, silver iodide, copper iodide, potassium iodide or calcium iodide.
Das Anschlußelement 83 besteht aus einem Metallteil, vorzugsweise jedoch aus einem Kohlenstoff-Formteil, welches von einer wärmeschweißbaren Folie 89 an dem Elektro-The connection element 83 consists of a metal part, but preferably of a carbon molded part, which of a heat-weldable foil 89 on the electrical
. :; ;■■..■■-■ - ORIGINALINSPECTED COP^. :; ; ■■ .. ■■ - ■ - ORIGINALINSPECTED COP ^
όό I Ja / / -Vk- όό I yes / / -Vk-
denkörper 81 gehalten ist. Es kann alternativ aus dem elektrisch leitenden Material des Elektrodenkörpers 81 bestehen und einstückig an diesem angeformt sein.the body 81 is held. Alternatively, it can consist of the electrically conductive material of the electrode body 81 and be integrally formed on this.
Zur Herstellung des Elektrodenkörpers 81 wird bevorzugt von folgender Zusammensetzung ausgegangen:To produce the electrode body 81, the following composition is preferably assumed:
50 Gewichtsprozent Graphit50 percent by weight graphite
17 Gewichtsprozent Jodkohle17 weight percent iodine charcoal
8 Gewichtsprozent Formyltrijodid (Jodoform)8 percent by weight formyl triiodide (iodoform)
17 Gewichtsprozent Epoxidharzbasis17 weight percent epoxy resin base
8 Gewichtsprozent Epoxidharzhärter8 percent by weight epoxy resin hardener
Zur Verbesserung der Festigkeit kann ein Teil des Epoxidharzes durch Karbonfasern ersetzt werden. Bei der benutzten Jodkohle handelt es sich um gekörnte Aktivkohle, mit einem Gehalt von beispielsweise 5 bis 6 Gewichtsprozent elementarem Jod.Part of the epoxy resin can be replaced with carbon fibers to improve strength. When used Iodine charcoal is granular activated charcoal with an elemental content of, for example, 5 to 6 percent by weight Iodine.
Soweit der Elektrodenkörper 81 als druckgesintertes Formteil ausgebildet ist, kann er ebenfalls zur Verbesserung seiner mechanischen Festigkeit und seiner Leitfähigkeit Karbonfasern enthalten. In der vorstehenden Zusammensetzung kann hierbei anstelle des Epoxidharzes ein Bindemittel verwendet werden, wobei dessen Gewichtsanteil abwei- f chend gewählt sein kann. 'If the electrode body 81 is designed as a pressure-sintered molded part, it can also be used for improvement its mechanical strength and its conductivity Contains carbon fibers. In the above composition, a binder can be used instead of the epoxy resin can be used, the weight fraction of which can be selected differently. '
Das Gemisch aus Graphit, Jodkohle und Formyltrijodid kann auch in einem lackartigen Bindemittel gelöst und/oder suspendiert sein, welches auf eine Fläche eines leitenden, vorzugsweise wiederum aus Kohlenstoff bestehenden Anschlußteils schichtförmig aufgebracht und dann getrocknet wird.The mixture of graphite, iodine and formyl triiodide can also be dissolved and / or suspended in a lacquer-like binder, which is applied to a surface of a conductive, preferably in turn made of carbon connecting part applied in layers and then dried will.
ORIGINAL INSPECTED °°ΡΥ ORIGINAL INSPECTED °° ΡΥ
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Claims (37)
Kontakt-Elektrolytschicht (11; 29; 59; 87) auf einer Fläche des Elektrodenkörpers (5; 25; 55; 81), dadurch gekennzeichnet , daß die Kontakt-Elektrolytschicht (11; 29; 59; 87) und wenigstens die an die Kontakt-Elektrolytschicht (11; 29; 59; 87) angrenzenden Bereiche des Elektrodenkörpers (5; 25; 55; 81)
Jodionen bildende Substanzen enthalten und/oder daß
die Kontakt-Elektrolytschicht (11; 29, 59; 87) ein
Jodionen bildendes Salz eines zumindest in den an die Kontakt-Elektrolytschicht (11; 29; 59; 87) angrenzenden Bereichen des Elektrodenkörpers (5; 25; 55; 81)
enthaltenen Metalls enthält.Bioelectrode arrangement with an electrode body (5; 25; 55; 81) which can be connected to a metal lead and is made of an electron-conductive material containing metal and / or carbon and an ion-conductive material intended to be placed on the skin
Contact electrolyte layer (11; 29; 59; 87) on a surface of the electrode body (5; 25; 55; 81), characterized in that the contact electrolyte layer (11; 29; 59; 87) and at least those on the contact -Electrolyte layer (11; 29; 59; 87) adjacent areas of the electrode body (5; 25; 55; 81)
Iodine ion-forming substances contain and / or that
the contact electrolyte layer (11; 29, 59; 87)
A salt that forms iodine ions at least in the areas of the electrode body (5; 25; 55; 81) adjoining the contact electrolyte layer (11; 29; 59; 87)
contained metal.
25the regions adjoining the electrolyte intermediate layer (37; 69) contain at least one of the two electrode layers (33, 35; 65, 67) substances which form iodine ions.
25th
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