專利名稱：一個(gè)帶可移動塑料摩擦刷的自準(zhǔn)電極及其制備及裝配所用的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說是關(guān)于檢測人的皮膚的電位的電極，特別是涉及一個(gè)帶可移動不導(dǎo)電的塑料摩擦刷的電極，以及它的制備方法及裝配所用的儀器設(shè)備。
腦電圖和心電圖是通過分別檢測復(fù)蓋于病人腦和心臟的皮膚上的電位來完成的。皮膚的電位是由稱為探頭，監(jiān)視器或電極的導(dǎo)電部件來檢測的。將一個(gè)或多個(gè)電極放在血管豐富的皮膚表層上并良好接觸。
一個(gè)常用的標(biāo)準(zhǔn)電極是由銀金屬作成的，其形狀為空心的平錐體盤。這個(gè)盤形的電極使得其空心的腔體可放入導(dǎo)電糊。電極上還有一個(gè)小孔以便需要的時(shí)候向腔內(nèi)添加導(dǎo)電糊。電極上附加了一個(gè)導(dǎo)體，同時(shí)，導(dǎo)電糊在皮膚與電極之間給予導(dǎo)電偶合。
標(biāo)準(zhǔn)電極不是自準(zhǔn)的，也就是說，不放在人的皮膚上是不能用的。而在電極放在人的皮膚上之前，皮膚上要放電極的區(qū)域必須剃去毛發(fā)來作好準(zhǔn)備，然后用一個(gè)摩擦工具或一種含細(xì)砂的摩擦電解糊來擦試皮膚以便去除外層的死皮膚，同時(shí)，使電極與血管豐富的表皮的電接觸更為容易。
對于有經(jīng)驗(yàn)的人所進(jìn)行的特定的醫(yī)學(xué)操作來說，剃和摩的程序都進(jìn)行得相當(dāng)?shù)目臁EG測量也具有非醫(yī)學(xué)的操作。然而，在非醫(yī)學(xué)操作上，EEG測量一般都是由不熟練的人來進(jìn)行的。前面所描述的皮膚準(zhǔn)備步驟是費(fèi)時(shí)的，非醫(yī)學(xué)操作也是一般不被人接受的。
最近，一個(gè)被稱為自準(zhǔn)的帶電刷的電極已經(jīng)發(fā)明出來。這已在授于施密特(Schmidt)等人的美國專利4，706，679上披露，這項(xiàng)專利和本發(fā)明都已轉(zhuǎn)讓給同一受讓人。使用時(shí)不需要在放置電極的皮膚上刮剃毛發(fā)。摩擦是由刷的硬毛的端頭來完成的，將刷子在皮膚上，使其穿入或擦傷皮膚的死細(xì)胞層。這個(gè)導(dǎo)電刷電極可以在幾秒鐘內(nèi)就起作用，相對來說，標(biāo)準(zhǔn)電極就要用15到30分鐘。
然而在瞬時(shí)的誘發(fā)電位測量中，這個(gè)導(dǎo)電刷電極的使用遇到了問題。在導(dǎo)電的刷毛或線繩束周圍形成穩(wěn)態(tài)的電場。離子密集的區(qū)域形成于刷子束的尾部或尖端點(diǎn)附近，從而引起測量時(shí)的干擾。
因此，有必要研制另外一種接近自準(zhǔn)的電極，用新的導(dǎo)電刷電極來克服所遇到的問題，而不是回到最初的耗時(shí)的準(zhǔn)備過程中去。
本發(fā)明提供了為滿足前面所提到的需要而設(shè)計(jì)的一個(gè)自準(zhǔn)電極。這個(gè)電極包括一個(gè)最好是用銀金屬作的導(dǎo)電的錐體盤和一個(gè)最好是用單絲塑料作的不導(dǎo)電的摩擦刷，這個(gè)刷可以通過盤上的孔任意地拆裝。刷子的這種可移動特性使得刷子在經(jīng)過一次使用之后就可以扔掉，而銀盤可以通過裝上和插入另一個(gè)刷子而反復(fù)使用。刷子的不導(dǎo)電性消除了出現(xiàn)在前面所描述的導(dǎo)電刷的離子集中的問題。一種價(jià)格便宜的塑料材料可以用來制作不導(dǎo)電的塑料摩擦刷，以代替前述導(dǎo)電刷所采用的價(jià)格昂貴的銀金屬刷。然而，這種不導(dǎo)電的塑料摩擦刷保持了前述的導(dǎo)電刷的自準(zhǔn)特性。
目前的這個(gè)發(fā)明也提供了帶不導(dǎo)電塑料摩擦刷的電極的制備方法和組裝所用的設(shè)備。最初，這個(gè)不導(dǎo)電的塑料摩擦刷是用人工方法將“刷毛”束捆扎在一起。這是很費(fèi)時(shí)間的，而且需要在裝好之后進(jìn)行消毒以消除手接觸所產(chǎn)生的可能的污染。刷子的自動組裝克服了這種不導(dǎo)電塑料刷的一些缺陷。組裝時(shí)間由手工的半小時(shí)減少到自動組裝的僅幾秒鐘，避免了污染也沒有必要在組裝后進(jìn)行消毒。
因此，這個(gè)發(fā)明的目的是旨在提供一個(gè)自準(zhǔn)電極，它包括(a)具有中心孔的導(dǎo)電盤;(b)可以從盤的小孔中拆裝的不導(dǎo)電的多束摩擦刷。盤作成一個(gè)空的腔體，以便放入電解糊，使盤和病人的皮膚之間具有良好的電偶和。盤上的這個(gè)腔體在前方大直徑處開口，在除孔以外的后方的小直徑處收口。刷子的一端從小孔以外伸出，另一端(摩擦端)位于盤的前方腔體的開口之外。
這個(gè)發(fā)明的目標(biāo)還在于自準(zhǔn)電極的制備和組裝所用的設(shè)備，包括這樣幾個(gè)操作步驟(a)供給大量的“刷毛”束，并在一個(gè)挨一個(gè)的平行槽中放置的大量的“刷毛”的一端會集到一起;(b)支起一個(gè)具有中心孔的電極盤，“刷毛束”的一端從小孔中穿過;(c)不斷地向槽中添加“刷毛”;(d)將“刷毛”沿著槽引向電極盤，并將添加的“刷毛”的引導(dǎo)端插入電極盤的小孔;(e)一旦“刷毛”束插入電極盤的小孔，就一起溶和“刷毛”束的頭端，以使得多束的刷子可移動的裝入盤中;(f)在離熔的頭端有一定距離的地方切斷“刷毛”，并使其伸出盤以外，以構(gòu)成相對和熔合端的摩擦端。
此發(fā)明的這些及其它特性和優(yōu)點(diǎn)對于那些在工藝上很有經(jīng)驗(yàn)的人在借助于附圖的情況下看了下面詳細(xì)的描述后是顯而易見的。在附圖中具體地顯示和描述了這個(gè)發(fā)明。
在下面詳細(xì)描述的過程中，將參考下列附圖。


圖1是本發(fā)明的自準(zhǔn)電極的垂直剖面圖。
圖2是本發(fā)明的組裝電極所用設(shè)備的俯視平面圖。
圖3是儀器沿圖2，3-3剖面所看到的立視圖。
圖3A是圖2中儀器旋轉(zhuǎn)部分的放大圖。
圖4是沿圖2的4-4剖面看到的儀器多線供給部分的一個(gè)放大圖。
圖5是沿圖2的5-5剖面看到的儀器線束填充機(jī)構(gòu)的放大圖。
圖6是沿圖2的6-6剖面看到的儀器切割機(jī)構(gòu)的放大圖。
圖7是沿圖2的7-7剖面看到的儀器熔合機(jī)構(gòu)的放大圖。
在下面的描述中，附圖里同樣的參考符號代表了同樣的或?qū)?yīng)的部分。同樣在下列描述中，要明白，象“forward(向前)”“rearward(向后)”“Left(向左)”“right(向右)”“upwardly(向上)”“downwardly(向下)”以及類似的術(shù)語是很方便的詞，而且是不能被解釋成帶限制性的術(shù)語的。
現(xiàn)在，讓我們來看附圖，特別是圖1，圖中示了一個(gè)自準(zhǔn)電極，通常用數(shù)字10來代表。這個(gè)電極主要是用于測量腦電圖和心電圖的設(shè)備，并根據(jù)此發(fā)明的原理來制作。一般來說，自準(zhǔn)電極10包括一個(gè)導(dǎo)電盤12和一個(gè)不導(dǎo)電的多股的摩擦刷14。
電極10的盤12具有一個(gè)錐形擴(kuò)張的連續(xù)的旁圍16，限定了一個(gè)空的腔體18，以接受和固定住電解糊(沒有標(biāo)出)，保證在盤12和人的皮膚之間有良好的導(dǎo)電偶和。盤12還有一個(gè)與邊圍16相接，沿著前方大直徑邊呈放射狀向外延伸的環(huán)形凸緣20，在前方大直徑處盤12的腔體18是暴露的。而且，盤12有一個(gè)與旁圍16相連于后方的小直徑邊的平的后圍22。除了中心穿過一個(gè)圓孔24以外，后圍關(guān)閉了腔體18的后方。盡管可以用其它的導(dǎo)電材料來作，但盤12最好是用銀金屬作的。
電極10的刷14是由許多一根挨一根捆在一起的延伸的線繩組成的，形成短捆的比較結(jié)實(shí)的硬毛。舉例來說，30根線繩就可以組成刷子14。刷子14有一個(gè)由線繩26裸露的尖端形成的前摩擦端28，刷子14還有相對的另一端30，在這邊，線繩熔合在一起形成底盤30，底盤將線繩固定在一起。舉例來說，摩擦刷14可以由塑料的單絲線如通用的釣魚線組成，盡管可以使用其他的不導(dǎo)電材料。
刷子14可從盤12的小孔24中隨意地拔出或插入?？?4的大小對應(yīng)于刷子的直徑，以保證刷子能夠壓緊和摩擦地裝入盤12后圍上的孔內(nèi)。這樣刷子14就被同軸延伸地裝入腔體18內(nèi)，刷子的一頭是前方的摩擦邊28，刷頭置于腔體18之外，刷子的另一頭是熔合的底盤30，它從盤子的后圍22上的小孔24中穿出。當(dāng)使用電極10時(shí)，首先，接觸是這樣進(jìn)行的，將前面設(shè)計(jì)的刷子的摩擦端28穿入死細(xì)胞層皮膚，以便裝入盤子12腔體內(nèi)的刷子周圍的電解糊能與皮膚進(jìn)行電偶和。當(dāng)刷子14完成了它的摩擦表面死皮膚的功能之后，或者是由操作者向后拉裸露的底盤30，直到刷子14的前摩擦邊不再位于盤12的前凸緣之外，或者是既然沒有任何用途，刷子就由操作者完全取出。
現(xiàn)在再來看圖2～圖7，它們顯示了所發(fā)明的設(shè)備，一般用數(shù)字32來代表。此儀器用于制備不導(dǎo)電的塑料摩擦刷14和將其組裝于導(dǎo)電的盤12上，以構(gòu)成圖1的自準(zhǔn)電極10。組裝設(shè)備32包括的基本部件有一個(gè)多股線供給機(jī)構(gòu)38;一個(gè)電極盤支架36;一個(gè)線繩填充機(jī)構(gòu)38;一個(gè)線的導(dǎo)向裝置40;一個(gè)線繩熔和機(jī)構(gòu)42和一個(gè)線繩切斷機(jī)構(gòu)44。
儀器32的多股線供給部分34包括一個(gè)普通的方形供給框架46，這個(gè)框架有垂直的前后蓋48，50，還有直徑對放且能夠內(nèi)部連接前后蓋的側(cè)蓋52。許多長棒54延伸于其中并裝在供給箱46的側(cè)蓋52上。棒54上裝上了許多排旋轉(zhuǎn)的線軸56，從這些線軸上提供了大量的刷毛線26，一個(gè)軸56上的線組成每個(gè)刷子14的毛。一個(gè)拉簧(沒有標(biāo)出)拴在每一個(gè)線軸上以防止軸與軸之間相互碰撞。供給箱46前蓋48上穿有小孔58將對應(yīng)線軸56上的多股線26引向填充機(jī)構(gòu)38和線導(dǎo)向裝置40，以使放置于儀器32的許多一條挨一條平行的軌道上的線于一端集合起來。
儀器32的電極盤支架36放在線軌對面的一端支架36是一個(gè)直立的帶有卡盤器或埋頭孔的部件，這個(gè)埋頭孔承接電極盤12，見圖3，圖3A表示得更清楚一些。線繩填充機(jī)構(gòu)38和線導(dǎo)向裝置40位于多線供給部分34和盤架36之間。
儀器32的填充機(jī)構(gòu)38包括一對低和高的壓滾62，64，壓滾的表面最好是涂一層橡膠，以使它們之間的線繩拉緊。低滾62裝在一個(gè)延伸于框架結(jié)構(gòu)70上的一對直立構(gòu)件68之間的軸66上。軸66的一頭上裝有一個(gè)手柄，用來手動旋轉(zhuǎn)低滾62。另一方面，低滾也可以用馬達(dá)來驅(qū)動。高滾66裝在同樣也是旋入支承機(jī)構(gòu)76的軸上，這個(gè)支承機(jī)構(gòu)可以通過轉(zhuǎn)動和調(diào)節(jié)旋鈕78，使得高滾的位置垂直改變，挨近和離開低滾，從而調(diào)整兩滾間的接觸壓力。
儀器32的線導(dǎo)向裝置包括輸入和輸出管80、82，這兩個(gè)管裝在填充機(jī)構(gòu)壓滾62、64的相對的兩邊，并且相互之間是同軸。管80、82接收和引導(dǎo)線繩沿著平行的軌道進(jìn)入和離開填充機(jī)構(gòu)38，并引向位于盤托34上的電極盤12。輸入管80具有一個(gè)呈喇叭形張開的入口80A，以便接收并將線繩26集中成很緊的筒形的捆，沿著通路引向高低填充滾62，64之間。線繩26輸入兩個(gè)滾62，64之后，由扁的線捆變成平面的展開。當(dāng)它們通過輸出管82的呈喇叭以形張開的入口82A時(shí)線繩由平面分布再次集合成筒形分布，假設(shè)它們通過兩個(gè)填充滾62，64之間。輸出管82的引出端82B伸向盤架36上的埋頭孔60，并接近電極盤12上的小孔24，以使線繩26的引出端很容易地插入小孔。
儀器32的線熔合機(jī)構(gòu)是由裝在一個(gè)往復(fù)式載車90上的熔合和砧組成的，這個(gè)載車可以在線導(dǎo)向裝置40的相對的一側(cè)，交替地滑向和移開電極盤架36。這個(gè)載車90還支撐和放置了一個(gè)能壓緊物體的支管架90，載車90最初的位置顯示于圖2和圖3中，在這個(gè)位置上熔和砧88與電極盤架36之間有一定的距離，這樣可以將盤12插入埋頭孔60中。當(dāng)載車90向圖2和圖3的方向移動時(shí)，就把熔和砧的位置向前引，一旦線繩26的引導(dǎo)端插入盤孔24，就粘上它們。同時(shí)，保持支架92頂著盤12，使其處于適當(dāng)?shù)奈恢?，以便從輸出?2的出口82B推出的線繩引導(dǎo)端穿過盤子12上的孔24。
熔和砧88可以是一個(gè)裝在滑動載車上的加熱了的固體鋁銷。一旦線繩26的引導(dǎo)端穿出孔24，與盤12的后圍22有一個(gè)很短的距離，并與熔和砧88接觸上時(shí)，線繩的引出端的熔和就開始了，隨著線繩的不斷填充，直到線繩的一端形成底盤30，熔和就終止了。多股線被熔和成一個(gè)單一的塑料刷毛，這個(gè)刷子可以隨意地裝入和退出電極盤12，而且可以經(jīng)常拿開。
儀器32的線切割機(jī)構(gòu)44位于盤架36和線填充機(jī)構(gòu)的一個(gè)橫的引導(dǎo)槽94之間，輸出管82穿過其中，并將其分為兩半。切割機(jī)構(gòu)44包括一個(gè)裝在橫槽94內(nèi)的一個(gè)金屬塊96，它可以在垂直方向相對運(yùn)動。這個(gè)金屬塊96帶著并沿著盤架36垂直移動一個(gè)切割刀片98，在距熔和的一端30有一定距離，且伸出盤的前邊處，將線繩26切斷，這樣就形成了刷子14的相對的摩擦邊28。彈簧100將金屬塊96拉向或偏置于它位于線繩上方的原來的位置，見圖3、3A和6。金屬塊96以及塊所帶的刀片98既可以向下平動也可以用一個(gè)電磁線圈向下驅(qū)動。
在操作過程中，載車90向右移動并接近于放在制動器或埋頭孔60里的空電極盤12。然后，驅(qū)動滾62、64旋轉(zhuǎn)起來，不斷地填充線繩26，使它們穿過盤12，直到線繩的前端接觸上熔和砧88為止。滾62、64連續(xù)地將線繩引向熔和砧88，直到砧面形成一個(gè)塑料的小熔化底盤30。然后，線繩從熔和砧88向回縮，直至不動的熔了的塑料底盤30接觸到電極盤的后圍50。這是為了在孔24中的線繩上形成一個(gè)非常小但很有用的爪以防止它們從盤子上掉下來。這時(shí)，切割刀片98移向線繩，從線捆上干凈地劈下刷子。然后載車向左移動并且打開，一個(gè)作完的自準(zhǔn)電極或監(jiān)控器就被取出來了。要組裝附加的電極，可重復(fù)同樣的步驟。
從前面的描述中，我們了解了這個(gè)發(fā)明及其附帶的許多優(yōu)點(diǎn)，顯然，在不脫離此發(fā)明的原理和目標(biāo)或拋棄所有重大的優(yōu)點(diǎn)的情況下，可以采用不同的形式，結(jié)構(gòu)和布局。上文所述的形式僅僅是它的比較好的，典型的具體表現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一個(gè)自準(zhǔn)電極，包括(a)具有中心孔的導(dǎo)電盤；(b)可隨意裝卸于所提到的盤上的孔的不導(dǎo)電的多線摩擦刷。
2.權(quán)利要求1中所述的電極，其中所提到的盤構(gòu)成了一個(gè)空的腔體，承接并固定一種電解糊，確保盤與人的皮膚之間有良好的導(dǎo)電偶和。
3.權(quán)利要求1中所述的電極，其中所提到的盤是平錐形的，并且所提到的盤上的腔體在盤的大直徑處開口。
4.權(quán)利要求3中陳述的電極，其中，所提到的刷子同軸地穿過腔體到達(dá)摩擦端，刷子的摩擦端伸出盤的大直徑處的腔體之外。
5.權(quán)利要求3中所述的電極，其中所提到的盤子的腔體除了所提到的孔以外關(guān)閉于盤的相對的小直徑處。
6.權(quán)利要求5中所述的電極，其中所提到的刷子同軸地穿過腔體到達(dá)刷子的熔和端，它伸出所提到的盤子的小孔之外。
7.權(quán)利要求1中所述的電極，其中所提到的刷子的線繩是單絲的塑料線。
8.權(quán)利要求中所述的電極，其中盤子是由銀金屬作成的。
9.一個(gè)自準(zhǔn)電極，包括(a)具有中心孔的導(dǎo)電的錐形盤;(b)可隨意裝于所提到盤上的小孔的不導(dǎo)電多股線塑料摩擦刷;(c)所提到的盤限定了一個(gè)空的腔體，承接并固定一種電解糊，使盤與人的皮膚之間有良好的導(dǎo)電偶和;(d)所提到的盤的腔體在盤的大直徑處開口并除所提到的小孔之外，關(guān)閉于相對的盤子和小直徑處;(e)所提到的刷子同軸地穿過腔體到達(dá)刷子的摩擦端，這個(gè)摩擦端伸出于大直徑處的腔體之外，同時(shí)，到達(dá)于刷子的熔和端，這個(gè)熔和端穿出于所提到的盤上的小孔之外。
10.組裝一個(gè)自準(zhǔn)電極的方法，包括下列步驟(a)提供大量的刷毛線繩，并將大量放在一條挨一條的軌道上的線的一端會集在一起。(b)在與軌道相對的一端支起一個(gè)穿有中心孔的電極盤;(c)沿著軌道填充線繩;(d)將線繩沿著軌道引向電極盤，并將不斷填充的線繩的引導(dǎo)端插入電極盤的小孔上;(e)一旦線繩插入電極盤的小孔，就將線繩的引導(dǎo)端熔合在一起，以構(gòu)成可隨意安裝的多股線刷端;(f)在離線繩引導(dǎo)端的熔合面有一定距離，并伸出盤子之外形成的相對的摩擦端處，將線繩切斷。
11.權(quán)利要求11中所述的方法，其中，所提到的填充部分包括將線繩互相拉緊的一對壓滾。
12.權(quán)利要求11中所述的方法，其中所提到的熔合包括將線繩的引導(dǎo)端熔化成一個(gè)底盤。
13.一個(gè)組裝自準(zhǔn)電極的設(shè)備，包括(a)提供大量的刷毛線繩，并將大量的放在一條挨一條軌道上的線的一端會集在一起的裝置;(b)在與軌道相對的一端，支撐一個(gè)穿有中心孔的電極盤的裝置;(c)沿著軌道填充線繩的裝置;(d)將線繩沿著軌道引向電極盤，并將不斷填充的線繩插入電極盤上小孔的裝置;(e)一旦線繩插入電極盤上的小孔，就將線繩的引導(dǎo)端熔合在一起，以構(gòu)成可隨意安裝的多股線刷端的裝置;(f)在離線繩引導(dǎo)端的熔合面有一定距離，并伸出盤子之外形成的相對的摩擦處，將線繩切斷的裝置。
14.權(quán)利要求14中所述的設(shè)備，其中，所提到的供給裝置包括裝有大量線軸的支架，每個(gè)線軸帶有一根線。
15.權(quán)利要求15中陳述的設(shè)備，其中，所提到的支架包括分別將線繩由線軸輸送到所提到的導(dǎo)向裝置的裝置。
16.權(quán)利要求14中所述的設(shè)備，其中，所提到的填充裝置包概互相承接線繩的一對旋轉(zhuǎn)的壓滾。
17.權(quán)利要求14中所述的設(shè)備，其中，所提到的導(dǎo)向裝置包括放置在填充裝置的兩邊的一對輸入和輸出管。
18.權(quán)利要求14中所述的設(shè)備，其中，所提到的切割裝置是一個(gè)作垂直往復(fù)運(yùn)動的切割刀片。
19.權(quán)利要求14中所述的設(shè)備，其中，所提到的熔合裝置包括一個(gè)用來作往復(fù)運(yùn)動的，接近和離開所提到的電極盤支撐裝置的載車，其上帶有一個(gè)熔合砧，來熔合會集在一起的線繩的引導(dǎo)端。
全文摘要
本發(fā)明為一個(gè)自準(zhǔn)電極，包括一個(gè)導(dǎo)電的錐形盤和一個(gè)可隨意裝入盤上的小孔的不導(dǎo)電塑料摩擦刷。刷子同軸地穿過盤子的腔體，其摩擦邊伸出于盤的大直徑端的腔體之外。刷子的熔合端將刷毛線固定在一起，這個(gè)熔合端穿出于盤子上的小孔之外。制備這種刷子并將其組裝到電極盤上的設(shè)備采用了一對壓滾，將從裝在供給支架上的線軸過來的多股線添加到輸入和輸出管，并穿過盤上的小孔。
文檔編號A61B5/0408GK1044217SQ8910962
公開日1990年8月1日 申請日期1989年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月29日
發(fā)明者格里·威廉姆·什溫, 愛德華·厄納斯特·科瓦奇 申請人:西屋電氣公司