生物医学电极的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于生物医学装置的生物医学电极。
【背景技术】
[0002]电极被用于生物医学应用，例如神经肌肉刺激中。此外，这些电极通常与卡扣固定器或电缆连接器相连。典型的卡扣固定器包括两部分；顶部突出头，其直接装配到装置内；和也突出的底部部分，其也装配到顶部部分。电极片通常被固定/设置在顶部部分和底部部分之间。这种组件存在多个缺点。
[0003]首先，由于卡扣固定器的性质，将电极固定到装置时不能控制力。例如，用户当将电极连接到装置或从装置拆开电极时可以施加较大的力。在这种情况下，卡扣连接器组件(即两部分)通常会损坏其间的电极片，从而减少电极的寿命。其次，通过两部分的设计性质，包括顶部部分和底部部分的连接器相对高度也很高，这在许多情况下可能是不合需要的。第三，目前的卡扣连接器并不提供装置和电极之间的一致电导率，特别是当用户移动时。在这种情况下，传送到卡扣固定器的用户运动可能引起电极片失去与顶部或底部部分的接触，并且从而失去与皮肤的电接触。一种这样的卡扣连接器组件也在EP0390400A1中被描述。
【发明内容】
[0004]具有用于与相关联的生物医学装置快速且可靠连接的生物医学电极将是有利的。
[0005]这个目的是通过根据权利要求1的生物医学电极，在下文被称为电极解决的。优选实施例在从属权利要求中被公开。电极的各种实例包括但不限于TENS(经皮神经电刺激)电极、ECG(心电图)电极、EEG(脑电图)电极、肌电图电极、肌肉电刺激电极、神经肌肉刺激电极和功能性电刺激电极中的至少一个。
[0006]根据本发明的一个实施例的电极结构用于将电极的材料，即电极片，例如用于生物医学应用的电极的柔性导电片，连接到某一外部控制器(例如，TENS装置)和/或连接到通向这样的控制器的线路。该电极包括以下组件:
[0007]a)具有孔的平坦顶部部分；
[0008]b)底部部分，其具有:
[0009]-具有向上的倾斜的柔性凸缘；
[0010]-可以被固定在孔内的向上突出头部，该向上突出头设置在柔性凸缘上；
[0011]-设置在头部和柔性凸缘之间的过渡处的凸缘；以及
[0012]c)电极材料；
[0013]其中，凸缘被设置成当平坦顶部部连同电极材料一起被压靠在柔性凸缘上时，提供止挡件，以用来产生柔性凸缘的预定偏转。
[0014]在电极的上述定义中，空间属性，例如“顶部”、“底部”和“向上”指的是电极在其组装状态下的特殊基准取向。此基准取向仅用于更好地解释组件的相互定位。它绝不是限制性的，当然，电极可被用于即将到来的应用所需要的任何空间取向。
[0015]顶部部分和底部部分通常是导电的。顶部部分和/或底部部分的电导率优选与顶部部分和底部部分之间夹持的电极材料的电导率匹配。
[0016]在顶部部分中的孔优选是内部孔，即完全由顶部部分的材料包围。此外，孔优选是延伸穿过顶部部分的整个厚度的通孔，尽管也由本发明妥协的，孔仅是顶部部分表面中的有限深度的凹槽。
[0017]孔通常将具有简单的几何形状，特别是旋转对称的圆形形状，尽管任何其他规则或不规则形状也是可能的。
[0018]顶部部分和/或底部部分，也可以被称为电极接口，通常是单件组件。它可以是关于给定轴线旋转对称的。优选地，顶部部分和底部部分关于其接合轴线，例如沿其底部部分可以被移动以实现在顶部部分的孔内的固定的轴线(在电极接口的基准取向上，该轴线通常是竖直的)旋转对称。由于旋转对称，顶部部分和底部部分(电极接口)可关于轴线以任何相对角度取向装配在一起，这有利于制造和使用。
[0019]凸缘的柔性意味着如果它经受力或压力，它可以相对于底部部分的剩余部分被移动。典型地，凸缘是弹性的或有弹力的，即，它具有静止位置，通过随着从所述位置的偏转增加而增大的力，它趋于返回该位置。
[0020]所述的电极连同电极材料，例如柔性导电片或片堆一起，允许通过在顶部部分和底部部分的柔性凸缘之间夹持该材料而可靠附连，其中压力通过柔性凸缘被施加在电极材料上。柔性凸缘的这种压力保证了电极材料牢固地被保持就位，即使在长时间使用之后，在长时间使用期间松弛和松动正常将发生在许多连接处。
[0021]在下文中，本发明的各种优选实施例将被更详细的说明。
[0022]将柔性凸缘压靠在柔性凸缘和顶部部分之间的(电极)材料/接触片上的压力，可以通过柔性凸缘的几何形状和/或材料的适当选择来调整。优选地，柔性凸缘被设计成使得该压力产生的总力为约5N和约20N之间的范围内，最优选在约1N和约15N之间的范围内。这样的力大到足以牢固地固定电极材料而不损坏它。对于柔性凸缘，不同的几何形状和设计是可能的。根据一个优选实施例，柔性凸缘至少局部具有向上的倾斜，即(在电极接口的组装状态下)朝向顶部部分的倾斜。优选地，该倾斜使得柔性凸缘的相关联部分随着距头部的增加的距离而越来越接近顶部部分。从而，柔性凸缘的径向外周部分(相对于作为中心的头部“径向地”)，当电极接口被组装时，将最接近顶部部分和第一接触电极材料。
[0023]在本发明的一个实施例中，柔性凸缘的向上倾斜的每个远端均处于距柔性凸缘的基部的第一预定高度处。另外，另一凸缘(止挡元件)处于距柔性凸缘的基部的第二预定高度处。在本发明的各种实施例中，第一预定高度大于第二预定高度。此外，在组装过程中，顶部部分被压靠在柔性凸缘上，并且被凸缘(止挡元件)遇到。由于该止挡件，在向下的力的影响下，柔性凸缘进入偏转。换句话说，柔性凸缘的每一个远端从第一预定高度移动到第二预定高度。
[0024]在上述实施例中，存在具有向上的倾斜的柔性凸缘的一个或几个单独的部分。在一个优选的实施例中，柔性凸缘具有(通常为截头)圆锥的形状，从而在围绕圆锥轴线的各处提供朝向顶部部分的向上倾斜。因此，电极材料的旋转对称夹持可以被实现。
[0025]如果圆柱形头部(例如具有圆形横截面)向上延伸，同时位于(倒置)截头圆锥的中心，则包括底部部分的上述特征的优选的且简单的几何形状可以被实现。
[0026]为了给电极材料提供良好的电接触，底部部分可以优选是导电的。
[0027]另外地或另选地，底部部分可以包括选自由金属和塑料，特别是导电塑料组成的组中的材料。优选地，塑料可以包含一些填充材料，例如碳，以提供良好限定的电导率的度。塑料可以例如包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)。
[0028]另外地或另选地，底部部分可选地可涂覆有导电材料，以提高导电性和/或电化学特性。可以使用的典型导电性涂层是金(Au)、银(Ag)或银氯化银(AgAgCl)。
[0029]顶部部分的底部表面，其在电极接口的组装状态下面对底部部分的柔性凸缘，通常将具有允许电极材料的预期夹持的设计和几何形状。在一个优选的和特别简单的实施例中，顶部部分具有面向底部部分(或者更精确地说，底部部分的柔性凸缘)的大致平坦的底部表面。顶端部分的特别优选的和简单的形状是具有中心孔的平坦的盘(或环)。顶部部分也可选地地在其内具有孔或间隙。
[0030]在本发明的一个实施例中，顶部部分是(整体或部分地)磁性的或可磁化的。这允许通过磁力到外部设备，诸如TENS装置的连接，这既舒适又可靠。这种磁连接的进一步细节可以在W02011/151742A1被发现，其通过参考被并入到本申请中。在一般情况下，顶部部分可优选由金属制成或至少包括金属，特别是磁性钢或可磁化钢。
[0031]在本发明的另一个实施例中，顶部部分是非磁性的。在这样的情况下，电极通过导线与外部设备/装置，诸如TENS装置连接。通常电极和装置两者都包括相应的阳/阴连接器以彼此电和机械连接。
[0032]底部部分的头部在顶部部分的孔内的固定可以通过任何适当的技术，尤其是经由卡扣连接或压配合来实现。关于这一点，术语“压配合”应照常表示这样一种情形，即其中头部通过小的过大(oversize)装配到孔内，使得孔和头部在它们的组装状态下对彼此施加压力。两部分的尺寸(和材料)可以被选择为使得该压力足够高，以提供正常使用期间底部部分在顶部部分内的牢固固定，其仅能通过过量功率来克服(这可能伴随有顶部部分和/或底部部分的破坏)。压配合提供了顶部和底部部分之间的良好机械和电连接。
[0033]为了避免电极接口和/或电极材料的组件的损坏，在顶部部分内的孔的边缘优选被倒圆。类似地，底部部分的头部的边缘优选被倒圆，以允许外部设备的光滑附连。头部优选足够高，以在电极接口的组装状态下，延伸超过顶部部分。
[0034]上述接触片旨在用于在足够大的面积内形成与对象身体的电接触。为此，该片通常由柔性材料制成，其很好地适应身体轮廓，但只能拙劣地被连接到外部设备。为了提供这样的连接，所述的电极接口被使用，其以长期安全的方式夹持导电片，同时提供用于容易且可靠连接到外部设备的手段。
[0035]通常，电极的上述接触片可以通过柔性凸缘与电极接口的顶部部分之间仅有的一个边缘被夹持。然而，在一个优选的实施例中，片具有孔，底部部分的头部在电极的组装状态下延伸通过该孔。这提供了正配合，其中片可另外在顶部和底部部件之间被周向夹持。
【附图说明】
[0036]参考下文描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见并得到阐述。
[0037]在附图中:
[0038]图1是根据本发明的一个实施例的电极的分解图；
[0039]图2单独示出了图1的电极的电极接口 ；
[0040]图3示出了通过电极接口的底部部分的截面；
[0041]图4a和图4b不出了电极接口的顶部部分和底部部分的组件的剖面图；以及
[0042]图5示出了通过在连接状态下的电极接口的顶部和底部部分的截面，没有电极片被夹持在其间。
[0043]在附图中，类似的附图标记指代相同或相似的组件。
【具体实施方式】
[0044]在下文中，本发明的实施例将参照经皮神经电刺激(TENS)装置进行描述。这样的装置包括附连到人的皮肤的至少一个电极，并且它的目的是传导从TENS装置到皮肤的电脉冲。电极和TENS装置之间的接口内的耦合例如可以基于标准的有线连接，或者优选