CH720063A1 - Weiche und trockene Elektrode - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine weiche Elektrode (1) zum Messen bioelektrischer Signale eines Individuums; die Elektrode (1) ist aus Elastomermaterial hergestellt und weist Leitfähigkeitseigenschaften auf und umfasst einen zentralen Anschlussabschnitt (2) mit Befestigungsmitteln zum Befestigen der Elektrode (1) an einem Messgerät und mehrere flexible Kontaktelemente (3); die Elektrode (1) weist eine Anschlussseite (11) auf der Seite der Befestigungsmittel und eine Kontaktseite (12), die der Anschlussseite (11) gegenüberliegt und dem Individuum zugewandt ist, wenn die Elektrode (1) an dem Individuum angebracht wird, auf; wobei der Anschlussabschnitt (2) ferner eine Mittelachse der Elektrode (1) definiert, die mittig durch die Kontaktseite (12) und die Anschlussseite (11) der Elektrode (1) verläuft; wobei die mehreren Kontaktelemente (3) um die Mittelachse (A) herum angeordnet und mit dem Anschlussabschnitt (2) verbunden sind, die mehreren Kontaktelemente (3) ferner auf der Kontaktseite (12) des Anschlussabschnitts (2) vorstehen zur Kontaktierung eines interessierenden Bereichs des Individuums für die Messung; wobei jedes Kontaktelement (3) der mehreren Kontaktelemente (3) einen flexiblen Schenkelabschnitt (31) und einen Fußabschnitt (32) an einem freien Ende (33) des flexiblen Schenkelabschnitts (31) umfasst; wobei der flexible Schenkelabschnitt (31) einen Längshohlraum (4) aufweist, der von einer Innenwand (34) gebildet ist, die um eine Längsachse des Kontaktelements (3) gekrümmt ist; und wobei der Fußabschnitt (32) und der flexible Schenkelabschnitt (31) eine durchgehende radial innere Kontaktfläche bilden.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft weiche und trockene Elektroden zur Erfassung bioelektrischer Signale in Anwendungen wie Elektroenzephalographie (EEG), Elektrokardiographie (EKG) oder Elektromyographie (EMG).

Technischer Hintergrund

[0002] Handelsübliche „trockene“ EEG-Headsets sind häufig mit trockenen Metallelektroden ausgestattet, was dazu führt, dass Patienten nach längerem Tragen der Headsets Schmerzen verspüren. Eine mögliche Lösung ist das Kombinieren solcher Elektroden mit einem federartigen System, um einen starken Druck auf der Haut zu vermeiden.

[0003] Ein weiterer Ansatz ist die Verwendung weicher polymerbasierter Trockenelektroden. Durch Mischen des elastischen Polymers mit Zusätzen kann die Leitfähigkeit verbessert werden, während die erforderliche Elastizität für einen hohen Benutzerkomfort erhalten bleibt. Die polymerbasierten Trockenelektroden können eine kammförmige Gestalt aufweisen (Finger oder Schenkel), um den Hautkontakt auf behaarter Haut (z. B. auf der Kopfhaut) zu verbessern. Solche Finger oder Schenkel können auf einer mit der Haut in Kontakt stehenden Fläche der Elektrode wenigstens teilweise beschichtet sein, um die Hautimpedanz zu verringern und eine verbesserte Signalqualität zu bewirken.

[0004] Daher werden weiche und trockene Elektroden in zunehmendem Maße für Langzeit-Biopotentialmessungen wie EEG und EKG verwendet. Abgesehen davon, dass sie weich sind, verschafft die zusätzliche Tatsache, dass solche Elektroden ohne die Verwendung eines leitfähigen Gels angebracht werden können, dem Messverfahren erhebliche Vorteile, wie etwa ein geringeres Risiko von Hautreizungen und die Vermeidung einer Verschlechterung der Signalqualität infolge der Austrocknung des Gels.

[0005] Beispiele für solche weichen und trockenen Elektroden werden von Chen et al. in „Polymerbased dry electrodes for high user comfort ECG/EEG measurements“ (Chen, Yun-Hsuan; Op de Beeck, Maaike; Carrette, Evelien; Vanderheyden, Luc; Grundlehner, Bernard; Mihajlovic, Vojkan; Boon, Paul; Van Hoof, Chris; Apprimus Verlag; Aachen; 8th International Conference Exhibition on Integration Issues of Miniaturized Systems - MEMS, NEMS, ICs and Electronic Components; 2014; pp. 329 - 336), Chen et al. in „Soft, Comfortable Polymer Dry Electrodes for High Quality ECG and EEG Recording“ (Sensors 2014, 14, 23758-23780; doi:10.3390/s141223758) oder WO2016080804 beschrieben.

[0006] Diese weichen und trockenen Elektroden umfassen eine Grundplatte und mehrere Stifte zum Kontaktieren eines zu messenden interessierenden Bereichs. Die Stifte können einen konisch zulaufenden Abschnitt und einen vorstehenden Abschnitt aufweisen. Die Elektrodenspitzen sind aus einem flexiblen oder weichen Matrixmaterial hergestellt, welches mit einem elektrisch leitfähigen Material versehen ist. Die Elektroden können auf ihrer den Stiften gegenüberliegenden Oberseite der Grundplatte einen Knopf zum elektrischen Anschließen der Elektrode aufweisen.

[0007] Bei Ausübung einer Kraft auf die weiche Elektrode (z. B. durch einen Riemen, ein Band, ein Headset oder eine Kopfkappe) können sich die Schenkel unkontrolliert bewegen, wobei sie nicht die beabsichtigte Bürstenfunktion erfüllen, um Haare zur Seite zu bewegen und für einen direkten Kontakt zwischen der Elektrode und der Hautoberfläche zu sorgen.

[0008] Eine mögliche Lösung für dieses Problem ist eine Vorausrichtung der Schenkel (wie in EP2827770 beschrieben), so dass diese Schenkel beim Anlegen der Elektrode an den Bereich des Patienten (z. B. eine Kopfhaut) in einem nicht senkrechten Winkel zu diesem Bereich des Patienten angeordnet sind. Ein Nachteil dieses Ansatzes ist jedoch der zur Anwendung kommende Herstellungsprozess, der einen 3D-Druckschritt umfasst, der sich nicht für eine Aufwärtsskalierung hin zu Großserienproduktionen eignet.

[0009] JP2019097733 betrifft eine Elektrode zur Messung der Gehirnaktivität. Die Elektrode weist einen steifen Trägerkörper und mehrere Arme, die an der Seite des steifen Trägerkörper befestigt sind, auf. An der Spitze der Arme ist eine Kugel zur Herstellung des Kontakts mit der Kopfhaut einer Person ausgebildet. Die Arme sind flexibel und biegen sich, wenn eine Kraft auf die Elektrode ausgeübt wird. Die Elektrode weist eine komplexe Form mit mehreren Hinterschneidungen auf, wodurch eine kostengünstige Herstellung schwierig ist.

[0010] WO2022047595 beschreibt eine weiche und trockene Elektrode mit einem flexiblen Trägerkörper und mehreren Stiften, die zu einer Mittelachse des Trägerkörpers parallel sind. Bei Ausübung einer Kraft auf die Oberseite des Trägerkörpers beginnt sich der flexible Trägerkörper zu biegen, so dass sich die Spitze der Stifte oder Schenkel nach außen bewegt (d. h. von der Mitte der Elektrode weg), um eventuelle Haare, die einen direkten Kontakt zwischen der Elektrode und der bloßen Hautoberfläche der zu messenden Person behindern, „beiseite zu bürsten“.

Kurzdarstellung der Erfindung

[0011] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine weiche Elektrode zum Messen bioelektrischer Signale eines Individuums bereitzustellen, welche die Probleme des Standes der Technik vermeidet und für die Massenproduktion geeignet ist. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Form einer weichen und trockenen Elektrode zu verbessern, um das Bürsten durch das Haar zu verstärken und so den Kontakt zwischen den Spitzen der Stifte und der Kopfhaut/dem Körper des Individuums zu optimieren.

[0012] Mindestens eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung wird durch eine weiche Elektrode gemäß Anspruch 1 gelöst. Die weiche Elektrode zum Messen bioelektrischer Signale eines Individuums ist aus Elastomermaterial hergestellt und weist Leitfähigkeitseigenschaften auf. Die Elektrode umfasst einen zentralen Anschlussabschnitt mit Befestigungsmitteln zum Befestigen der Elektrode an einem Messgerät und mehrere flexible Kontaktelemente. Die Elektrode weist eine Anschlussseite auf der Seite der Befestigungsmittel und eine Kontaktseite, die der Anschlussseite gegenüberliegt und dem Individuum zugewandt ist, wenn die Elektrode an dem Individuum angebracht wird, auf. Der Anschlussabschnitt definiert ferner eine Mittelachse der Elektrode, die mittig durch die Kontaktseite und die Anschlussseite der Elektrode verläuft. Die mehreren Kontaktelemente sind um die Mittelachse herum angeordnet und mit dem Anschlussabschnitt verbunden. Die mehreren Kontaktelemente stehen ferner auf der Kontaktseite vor, zur Kontaktierung eines interessierenden Bereichs des Individuums für die Messung. Jedes Kontaktelement der mehreren Kontaktelemente umfasst einen flexiblen Schenkelabschnitt und einen Fußabschnitt an einem freien Ende des flexiblen Schenkelabschnitts (oder kann daraus bestehen). Der flexible Schenkelabschnitt weist einen Längshohlraum auf, der von einer Innenwand gebildet ist, die um eine Längsachse des Kontaktelements gekrümmt ist. Der Fußabschnitt und der flexible Schenkelabschnitt bilden eine durchgehende radial innere Kontaktfläche.

[0013] Die Elektrode weist somit eine Struktur auf, bei der die Innenwand des flexiblen Schenkelabschnitts sanft in den Fußabschnitt übergehen kann. Die Herstellung der Elektrode erfordert keine komplexen Werkzeuge, z. B. aufgrund von Hinterschneidungen. Gleichzeitig bleibt aufgrund der „hohlen“ Struktur, d. h. des Längshohlraums, der gekrümmten Wand, welche den Schenkelabschnitt schwächt, eine hohe Flexibilität des Schenkelabschnitts erhalten. Dadurch kann sich das Kontaktelement verbiegen, wenn die Elektrode mit ihrer Kontaktseite an ein Individuum angelegt wird und auf die Anschlussseite eine Kraft ausgeübt wird. Aufgrund der Schwächung des Schenkelabschnitts auf der radial äußeren Seite erfolgt die Biegung in einer Weise, dass sich der Fußabschnitt in einer radialen Richtung nach außen entlang der Haut des Individuums bewegt und durch Haare streifen kann. Die durchgehende radial innere Kontaktfläche weist somit keine Kanten, Stufen oder plötzliche Krümmungsänderungen auf, so dass, wenn eine Kraft auf die Anschlussseite der Elektrode ausgeübt wird, das Kontaktelement sich sogar dann sanft an der Haut des Individuums entlang bewegen kann, wenn sich der tatsächliche Kontaktbereich entlang der Kontaktfläche bewegt. Außerdem kann die Auswärtsbewegung des Fußabschnitts beim Ausüben von Druck auf die Anschlussseite durch einen Neigungswinkel zwischen mindestens einem Abschnitt der radial inneren Kontaktfläche des Kontaktelements und der Mittelachse der Elektrode weiter verstärkt werden. Die Kontaktelemente können sich dadurch zum Spitzenabschnitt hin öffnen, so dass sie sich bei Kontakt mit dem interessierenden Bereich des Individuums radial nach außen bewegen.

[0014] Der Fußabschnitt kann im Vergleich zu dem flexiblen Schenkelabschnitt steifer (oder weniger flexibel) sein, behält aber aufgrund des Elastomermaterials der Elektrode dennoch eine Elastizität. Dies kann durch eine massive Ausführung des Fußabschnitts ohne einen Hohlraum oder eine „hohle“ Struktur erreicht werden. Die Biegung des Kontaktelements erfolgt entlang des Schenkelabschnitts.

[0015] Im Kontext der vorliegenden Erfindung bezieht sich „obere(r)“ auf die Anschlussseite, und „untere(r)“ bezieht sich auf die Kontaktseite der Elektrode. „Radial“ wird im Zusammenhang mit der Mittelachse der Elektrode verwendet. Die Längsachse des Kontaktelements verläuft etwa durch einen Mittelpunkt des Fußabschnitts und in Längsrichtung entlang bzw. durch den Schenkelabschnitt, anders ausgedrückt, sie ist eine Längsachse entlang des Längshohlraums. Der Neigungswinkel der Kontaktfläche kann entlang der radial innersten Linie der gekrümmten Innenwand bestimmt werden. Die Kontaktfläche kann die Fläche der Innenwand sein, welche radial nach innen weist und mit dem Individuum in Kontakt kommen kann, wenn die Kontaktelemente aufgrund von auf der Anschlussseite wirkenden Kräften gebogen werden.

[0016] Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.

[0017] Bei einigen Ausführungsformen kann die Elektrode aus Elastomermaterial hergestellt sein, welches mit leitfähigen Zusätzen versehen ist und/oder wenigstens teilweise mit einer leitfähigen Beschichtung beschichtet ist.

[0018] Bei einigen Ausführungsformen kann die radial innere Kontaktfläche geneigt sein, und ein Neigungswinkel zwischen der radial inneren Kontaktfläche und der Mittelachse der Elektrode beträgt ca. 10 bis 45 Grad und öffnet sich auf der Kontaktseite.

[0019] Bei einigen Ausführungsformen wurden gute Ergebnisse mit einem Neigungswinkel zwischen der radial inneren Kontaktfläche und der Mittelachse der Elektrode von ca. 15 bis 25 Grad, vorzugsweise von etwa 17,5 bis 20 Grad erzielt.

[0020] Bei einigen Ausführungsformen kann der Neigungswinkel der Kontaktfläche, beginnend an einem unteren Ende des Schenkelabschnitts, zum unteren Ende des Fußabschnitts hin kontinuierlich zunehmen und sich vorzugsweise auf etwa 35 bis 45 Grad vergrößern, stärker bevorzugt auf etwa 20 bis 35 Grad. Ein zur Spitze des Kontaktelements hin kontinuierlich zunehmender Neigungswinkel begünstigt das Gleiten des Fußabschnitts entlang der Haut eines Individuums, wenn eine Kraft ausgeübt wird und der Schenkelabschnitt beginnt, sich zu verbiegen. Der tatsächliche Kontaktbereich des Kontaktelements kann sich dadurch von der äußersten Spitze des Fußabschnitts zur Innenseite des Fußabschnitts und unteren Innenseite des Schenkelabschnitts hin bewegen, in Abhängigkeit vom Grad der Biegung des Kontaktelements.

[0021] Bei einigen Ausführungsformen weist die Kontaktfläche nur am Fußabschnitt einen vergrößerten Neigungswinkel auf, und wenigstens im oberen Teil der Kontaktelemente ist sie annähernd parallel zur Mittelachse, d. h. ein Neigungswinkel beträgt ca. null oder liegt nahe bei null Grad.

[0022] Bei einigen Ausführungsformen kann die Dicke der gekrümmten Innenwand in radialer Richtung nach außen abnehmen. Dadurch kann sich der radial äußere Teil der Innenwand bei Ausübung einer Kraft auf der Anschlussseite leichter verformen, was das Biegeverhalten des Schenkelabschnitts verbessert.

[0023] Bei einigen Ausführungsformen kann sich der Fußabschnitt über der Innenwand des Schenkelabschnitts in radialer Richtung nach außen erstrecken.

[0024] Bei einigen Ausführungsformen kann der Schenkelabschnitt außerdem eine gekrümmte Außenwand umfassen, die zusammen mit der gekrümmten Innenwand den Längshohlraum des Schenkelabschnitts mit einer Öffnung zur Anschlussseite der Elektrode hin bildet. Dadurch ist der Längshohlraum des Schenkelabschnitts von einer umlaufenden Wand gebildet. Die Dicke der gekrümmten Außenwand kann kleiner als die Dicke der gekrümmten Innenwand sein.

[0025] Bei einigen Ausführungsformen geht eine Außenfläche der Innenwand und/oder eine Außenfläche der Außenwand in die Außenfläche des Fußabschnitts über, um eine durchgehende Außenfläche des Kontaktelements zu bilden. Anders ausgedrückt, das gesamte Kontaktelement, d. h. Schenkelabschnitt und Fußabschnitt, bildet eine glatte Außenfläche. Im Kontext der Erfindung ist die Außenfläche die Fläche der jeweiligen Abschnitte, die von der Längsachse abgewandt ist und dadurch die konvexe Seite der Innen- oder Außenwand des Schenkelabschnitts bildet.

[0026] Bei einigen Ausführungsformen kann jeder Schenkelabschnitt an einem oberen Ende des Schenkelabschnitts mit benachbarten Schenkelabschnitten verbunden sein. Dadurch wird die Stabilität der Elektrode auf ihrer Anschlussseite erhöht.

[0027] Bei einigen Ausführungsformen ist das Kontaktelement zum Fußabschnitt hin konisch zulaufend, so dass sich die Größe des Querschnitts kontinuierlich verringert.

[0028] Bei einigen Ausführungsformen kann die Oberseite der Kontaktelemente zusammen mit dem Anschlussabschnitt eine kuppelförmige Oberseite bilden.

[0029] Bei einigen Ausführungsformen kann eine umlaufende Stufe zwischen dem Anschlussabschnitt und den mehreren Kontaktelementen ausgebildet sein. Eine solche Stufe verbessert das Biegeverhalten der Elektrode und reduziert die erforderlichen Kräfte.

[0030] Bei einigen Ausführungsformen bilden die mehreren Kontaktelemente eine kuppelförmige obere Wand. Die mehreren Kontaktelemente können auch eine flache obere Wand bilden, die zur Mittelachse senkrecht ist.

[0031] Bei einigen Ausführungsformen können die Befestigungsmittel ein Knopf sein, der vom Anschlussabschnitt der Elektrode oder einem starren Verbindungseinsatz, der in den Anschlussabschnitt der Elektrode eingebettet ist, gebildet ist.

[0032] Bei einigen Ausführungsformen weist der Längshohlraum einen halbovalen, halbelliptischen, ovalen oder elliptischen Querschnitt auf.

[0033] Bei einigen Ausführungsformen kann der Längshohlraum radial nach außen offen oder geschlossen sein.

[0034] Bei einigen Ausführungsformen können die Elektroden sechs bis zwölf Kontaktelemente umfassen, vorzugsweise acht Kontaktelemente, die um die Mittelachse herum beabstandet sind.

[0035] Bei einigen Ausführungsformen können die mehreren Kontaktelemente gleichmäßig um die Mittelachse der Elektrode herum angeordnet sein.

[0036] Bei einigen Ausführungsformen können der Anschlussabschnitt und die mehreren Kontaktelemente der Elektrode einstückig als einzelne Teile aus Elastomermaterial ausgebildet sein, mit oder ohne einen starren Einsatz im Anschlussabschnitt.

[0037] Bei einigen Ausführungsformen kann die Elektrode einen Durchmesser (um die Mittelachse A) von 8 bis 25 mm und eine Länge (entlang der Mittelachse) von 6 bis 25 mm aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen können die Kontaktelemente eine Länge von 4 bis 20 mm und einen mittleren Querschnitt in radialer und/oder tangentialer Richtung von 1,5 bis 3,5 mm aufweisen.

Kurze Erläuterung der Figuren

[0038] Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Ausführungsformen, welche in den Figuren dargestellt sind, detaillierter beschrieben. Die Figuren zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer weichen Elektrode, unter (a) eine perspektivische Ansicht auf die Anschlussseite, (b) eine perspektivische Ansicht auf die Kontaktseite, (c) eine Draufsicht auf die Anschlussseite, (d) eine Seitenansicht, (e) einen Querschnitt entlang C1-C1, wie in Abb. 1(c) dargestellt, (f) einen Querschnitt entlang C2-C2, wie in Abb. 1(c) dargestellt; Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer weichen Elektrode, unter (a) eine perspektivische Ansicht auf die Anschlussseite, (b) eine perspektivische Ansicht auf die Kontaktseite, (c) eine Draufsicht auf die Anschlussseite, (d) eine Seitenansicht, (e) einen Querschnitt entlang C1-C1, wie in Abb. 2(c) dargestellt, (f) einen Querschnitt entlang C2-C2, wie in Abb. 2(c) dargestellt; Fig. 3 eine dritte Ausführungsform einer weichen Elektrode, unter (a) eine perspektivische Ansicht auf die Anschlussseite, (b) eine perspektivische Ansicht auf die Kontaktseite, (c) eine Draufsicht auf die Anschlussseite, (d) eine Seitenansicht, (e) einen Querschnitt entlang C1-C1, wie in Abb. 3(c) dargestellt, (f) einen Querschnitt entlang C2-C2, wie in Abb. 3(c) dargestellt.

Ausführungsformen der Erfindung

[0039] Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 zeigen drei Ausführungsformen einer weichen Elektrode 1 zum Messen bioelektrischer Signale eines Individuums. Die Elektroden 1 sind aus Elastomermaterial hergestellt, um eine weiche und flexible Elektrode zu erhalten, und weisen Leitfähigkeitseigenschaften auf, um in der Lage zu sein, selbst kleine elektrische Signale auf der Haut des Individuums zu messen. Die Elektroden 1 umfassen einen zentralen Anschlussabschnitt 2 und mehrere flexible Kontaktelemente 3. Der zentrale Anschlussabschnitt 2 ist mit Befestigungsmitteln (nicht dargestellt) versehen, z. B. in der Form eines integrierten Knopfes oder eines eingebetteten Einsatzes mit z. B. einem Knopf, zum Befestigen der Elektrode an einem Messgerät, z. B. einem Headset. Solche Befestigungsmittel sind in der Technik bekannt.

[0040] Bei den dargestellten Ausführungsformen weisen die Elektroden acht Kontaktelemente auf, die gleichmäßig um die Mittelachse herum beabstandet sind.

[0041] Die Elektroden 1 definieren ferner eine Anschlussseite 11 auf der Seite der Befestigungsmittel und eine Kontaktseite 12, die der Anschlussseite 11 gegenüberliegt und dem Individuum zugewandt ist, wenn die Elektrode 1 korrekt angebracht ist, d. h. die Anschlussseite 11 von dem Individuum abgewandt ist. Somit werden die Elektroden so angebracht, dass die Kontaktseite dem Individuum zugewandt ist. Das Gerät oder Headset übt eine Kraft auf die Anschlussseite 11 der Elektrode 1 aus, wobei es die Elektroden 1 mit der Kontaktseite 12 an das Individuum drückt.

[0042] Der zentrale Anschlussabschnitt 2 definiert eine Mittelachse A der Elektrode 1, welche durch den Anschluss und die Kontaktseite 11, 12 verläuft. Die mehreren Kontaktelemente 3 sind gleichmäßig um die Mittelachse A herum angeordnet und mit dem Anschlussabschnitt 2 verbunden. Die Kontaktelemente 3 stehen von dem Anschlussabschnitt 2 auf der Kontaktseite 12 vor und kommen mit einem interessierenden Kontaktbereich des Individuums in Kontakt, wenn die Elektroden 1 korrekt angebracht sind. Die Anschlussseite 11 mit den Befestigungsmitteln ist vom Kontaktbereich des Individuums abgewandt.

[0043] Jedes der Kontaktelemente 3 von den mehreren Kontaktelementen 3 umfasst einen flexiblen Schenkelabschnitt 31 und einen steiferen Fußabschnitt 32 am freien Ende 33 des flexiblen Schenkelabschnitts 31. Der Fußabschnitt 32 ist steif im Vergleich zu dem flexiblen Schenkelabschnitt 31, behält aber aufgrund des Elastomermaterials der Elektrode 1 dennoch eine Elastizität. Der flexible Schenkelabschnitt weist einen Längshohlraum 4 auf, so dass sich der flexible Schenkelabschnitt 31 leichter verbiegen kann, wenn Druck auf die Anschlussseite 11 der Elektrode 1 ausgeübt wird. Eine Längsachse L wird durch die vorstehenden Kontaktelemente 3 und den Längshohlraum 4 des Schenkelabschnitts 31 definiert. Der Längshohlraum 4 ist von mindestens einer gekrümmten Innenwand 34 gebildet, die um die Längsachse L des Kontaktelements 3 gekrümmt ist.

[0044] Eine Außenfläche der Innenwand 4, d. h. die der Mittelachse A zugewandte Fläche, bildet mit der Außenfläche des Fußabschnitts 32 eine durchgehende Fläche. Anders ausgedrückt, die Außenfläche des Schenkelabschnitts 31 geht sanft in die Außenfläche des Fußabschnitts 32 über. Die innerste Außenfläche entlang des Kontaktelements bildet eine durchgehende radial innere Kontaktfläche 5. In Abhängigkeit vom Grad der Biegung des Kontaktelements 3, wenn Druck auf die Anschlussseite 11 ausgeübt wird, können unterschiedliche Bereiche der Kontaktfläche 5 mit dem Individuum in Kontakt kommen.

[0045] Die radial innere Kontaktfläche 5 ist bezüglich der Mittelachse A der Elektrode 1 geneigt. Ein Neigungswinkel a zwischen der radial inneren Kontaktfläche 5 und der Mittelachse A beträgt ca. 10 bis 25 Grad. Bei den in Fig. 1 - 3 dargestellten Ausführungsformen beträgt der Neigungswinkel a etwa 18 Grad. Der Neigungswinkel a öffnet sich zur Kontaktseite 12 hin, so dass der Fußabschnitt 32 radial nach außen gleitet, wenn Druck auf die Anschlussseite 11 ausgeübt wird und die Elektrode mit der Kontaktseite 12 an das Individuum angedrückt wird. Dadurch kann der steifere Fußabschnitt 32 entlang der Haut/Kopfhaut des Individuums gleiten und durch Haare (falls vorhanden) bürsten. Gleichzeitig vergrößert sich der tatsächliche Kontaktbereich am Kontaktelement 3 und/oder verschiebt sich entlang des Kontaktelements 3 nach oben, d. h. in Richtung der Anschlussseite 11.

[0046] Um die Stabilität im Bereich des Anschlussabschnitts 2 zu erhöhen, kann ein oberes Ende der Innenwand 34 des Schenkelabschnitts 31 mit einem oberen Ende der Innenwand 34 des Schenkelabschnitts 31 eines benachbarten Schenkelabschnitts 31 verbunden sein.

[0047] Der Längshohlraum 4 bleibt auf der Anschlussseite 11 offen, ist jedoch auf der Kontaktseite 12 durch den Fußabschnitt 32 verschlossen. Die Kontaktelemente 3 sind zum Fußabschnitt 32 hin konisch zulaufend, so dass sich die Größe des Querschnitts kontinuierlich verringert. Die Konstruktion der Elektrode weist keinen Hinterschnitt auf und ermöglicht daher die Herstellung mit relativ einfachen Formen unter Verwendung von nur zwei Formhälften.

[0048] Bei den in Fig. 1-3 dargestellten Ausführungsformen ist der Neigungswinkel am oberen Ende des Schenkelabschnitts 31 bis ca. zur Mitte des Schenkelabschnitts 31 konstant. Er vergrößert sich dann zum unteren Ende des Fußabschnitts 32 hin kontinuierlich bis auf etwa 45 Grad. Der Fußabschnitt 32 wird wirksam in radialer Richtung nach außen geführt, wenn eine Kraft auf die Anschlussseite 11 ausgeübt wird und der Schenkelabschnitt 31 beginnt, sich nach außen zu biegen.

[0049] Die Dicke der gekrümmten Innenwand 34 kann zur Außenseite der Elektrode hin abnehmen. Die gekrümmte Innenwand 34 ist somit auf der Innenseite weniger flexibel als auf der Außenseite, wodurch eine geführte Bewegung des Fußabschnitts 32 nach außen zusätzlich begünstigt wird.

[0050] Bei der Ausführungsform von Fig. 1 ist der Längshohlraum 4 des Kontaktelements 3 auf der radial äußeren Seite offen. Der Schenkelabschnitt 31 ist nur von der Innenwand 34 gebildet. Der Fußabschnitt 32 erstreckt sich über der Innenwand 34 des Schenkelabschnitts 31 radial nach außen. Die Innenwand weist einen U-förmigen Querschnitt auf und öffnet sich radial nach außen. Der Hohlraum 4 weist einen halbovalen oder halbelliptischen Querschnitt auf. Der Fußabschnitt 32 weist einen ovalen oder elliptischen Querschnitt auf.

[0051] Bei den Ausführungsformen von Fig. 1 und Fig. 2 können die mehreren Kontaktelemente 3 eine kuppelförmige obere Wand bilden.

[0052] Bei den Ausführungsformen von Fig. 2 und Fig. 3 ist, anders als bei der Ausführungsform von Fig. 1, der Längshohlraum 4 des Kontaktelements 3 auf der radial äußeren Seite durch eine gekrümmte Außenwand 35 verschlossen, die um die Längsachse L gekrümmt ist. Die gekrümmte Innenwand 34 und die gekrümmte Außenwand 35 bilden zusammen den Längshohlraum 4 des Schenkelabschnitts 31 mit einer Öffnung zur Anschlussseite 11 hin. Die Kontaktseite 12 des Längshohlraums 4 ist durch den Fußabschnitt 32 verschlossen. Die Außenfläche der Innen- und Außenwand 34, 35 geht sanft in die Außenfläche des Fußabschnitts 32 über. Die Außenflächen des Schenkelabschnitts 31 und des Fußabschnitts 32 bilden eine durchgehende Fläche. Der Längshohlraum 4, der Schenkelabschnitt 31 und der Fußabschnitt 32 weisen einen ovalen oder elliptischen Querschnitt auf.

[0053] Die Dicke der Außenwand 35 kann geringer als die Dicke der Innenwand 34 sein, um auf der radial äußeren Seite des Schenkelabschnitts 31 eine höhere Flexibilität zu erzielen als auf der radial inneren Seite des Schenkelabschnitts 31. Die Führung des Fußabschnitts 32 in radialer Richtung nach außen, wenn Druck ausgeübt wird, wird verbessert

[0054] Anders als bei der Ausführungsform von Fig. 2 weist die Elektrode der Ausführungsform von Fig. 3 eine umlaufende Stufe 6 zwischen dem Anschlussabschnitt 2 und den mehreren Kontaktelementen 3 auf. Bei der dargestellten Ausführungsform bilden die Kontaktelemente eine flache obere Wand (senkrecht zur Mittelachse A). An der umlaufenden Stufe 6 kann sich die obere Wand 37 leicht nach oben biegen, wenn Druck auf den Anschlussabschnitt 2 ausgeübt wird. Ausführungsformen mit kuppelförmiger oberer Wand können ebenfalls eine Stufe zwischen dem Anschlussabschnitt 2 und den mehreren Kontaktelementen 3 aufweisen.

Bezugszeichen

[0055] 1 Elektrode 11 Anschlussseite der Elektrode / Anschlussabschnitt 12 Kontaktseite der Elektrode 2 Anschlussabschnitt 3 Kontaktelement 31 flexibler Schenkelabschnitt 32 steifer Fußabschnitt 33 freies Ende / unteres Ende 34 gekrümmte Innenwand 35 gekrümmte Außenwand 36 kuppelförmige obere Wand 37 flache obere Wand 4 Längshohlraum 5 innere Kontaktfläche 6 umlaufende Stufe A Mittelachse der Elektrode L Längsachse des Kontaktelements a Neigungswinkel

Claims (13)

1. Weiche Elektrode (1) zum Messen bioelektrischer Signale eines Individuums, wobei die Elektrode (1) aus Elastomermaterial hergestellt ist und Leitfähigkeitseigenschaften aufweist und umfasst: einen zentralen Anschlussabschnitt (2) mit Befestigungsmitteln zum Befestigen der Elektrode (1) an einem Messgerät und mehrere flexible Kontaktelemente (3); wobei die Elektrode (1) aufweist: eine Anschlussseite (11) auf der Seite der Befestigungsmittel und eine Kontaktseite (12), die der Anschlussseite (11) gegenüberliegt und dem Individuum zugewandt ist, wenn die Elektrode (1) an dem Individuum angebracht wird; wobei der Anschlussabschnitt (2) ferner eine Mittelachse (A) der Elektrode (1) definiert, die mittig durch die Kontaktseite (12) und die Anschlussseite (11) der Elektrode (1) verläuft; wobei die mehreren Kontaktelemente (3) um die Mittelachse (A) herum angeordnet und mit dem Anschlussabschnitt (2) verbunden sind, die mehreren Kontaktelemente (3) ferner auf der Kontaktseite (12) des Anschlussabschnitts (2) vorstehen zur Kontaktierung eines interessierenden Bereichs des Individuums für die Messung; dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kontaktelement (3) der mehreren Kontaktelemente (3) einen flexiblen Schenkelabschnitt (31) und einen Fußabschnitt (32) an einem freien Ende (33) des flexiblen Schenkelabschnitts (31) umfasst; dadurch, dass der flexible Schenkelabschnitt (31) einen Längshohlraum (4) aufweist, der von einer Innenwand (34) gebildet ist, die um eine Längsachse (L) des Kontaktelements (3) gekrümmt ist; und dadurch, dass der Fußabschnitt (32) und der flexible Schenkelabschnitt (31) eine durchgehende radial innere Kontaktfläche (5) bilden.

2. Weiche Elektrode (1) nach Anspruch 1, wobei die radial innere Kontaktfläche (5) geneigt ist und ein Neigungswinkel (a) zwischen der radial inneren Kontaktfläche (5) und der Mittelachse (A) der Elektrode (1) ca. 10 bis 45 Grad beträgt und sich auf der Kontaktseite (12) öffnet.

3. Weiche Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Neigungswinkel (a) der Kontaktfläche (5), beginnend an einem unteren Ende des Schenkelabschnitts (31), zum unteren Ende des Fußabschnitts (32) hin kontinuierlich zunimmt und sich vorzugsweise auf etwa 35 bis 45 Grad vergrößert.

4. Weiche Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dicke der gekrümmten Innenwand (34) in radialer Richtung nach außen abnimmt.

5. Weiche Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der Fußabschnitt (32) über der Innenwand (34) des Schenkelabschnitts (31) in radialer Richtung nach außen erstreckt.

6. Weiche Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schenkelabschnitt (31) ferner eine gekrümmte Außenwand (35) umfasst, die zusammen mit der gekrümmten Innenwand (34) den Längshohlraum (4) des Schenkelabschnitts (31) mit einer Öffnung zur Anschlussseite (11) der Elektrode (1) hin bildet.

7. Weiche Elektrode nach Anspruch 6, wobei die Dicke der gekrümmten Außenwand (35) kleiner als die Dicke der gekrümmten Innenwand (34) ist.

8. Weiche Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Außenfläche der Innenwand (34) und/oder eine Außenfläche der Außenwand (35) in die Außenfläche des Fußabschnitts (32) übergeht, um eine durchgehende Außenfläche des Kontaktelements zu bilden.

9. Weiche Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Schenkelabschnitt (31) an einem oberen Ende des Schenkelabschnitts (31) mit benachbarten Schenkelabschnitten (31) verbunden ist.

10. Weiche Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Befestigungsmittel ein Knopf sind, der von dem Anschlussabschnitt (2) oder einem starren Verbindungseinsatz, der in den Anschlussabschnitt (2) der Elektrode (1) eingebettet ist, gebildet ist.

11. Weiche Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Längshohlraum (4) einen halbovalen, halbelliptischen, ovalen oder elliptischen Querschnitt aufweist.

12. Weiche Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Längshohlraum (4) radial nach außen offen oder geschlossen ist.

13. Weiche Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anschlussabschnitt (2) und die mehreren Kontaktelemente (3) einstückig als einzelne Teile aus Elastomermaterial ausgebildet sind, mit oder ohne einen starren Einsatz im Anschlussabschnitt (2).