JP2006511287A - エッジ効果を利用して均一な電流密度を生成するための電極 - Google Patents

Abstract

個体を刺激する際に用いるための電極が提供される。この電極は、少なくとも一部が導電性材料で作られた導電性要素を含む。導電性要素は、外縁部を有し、該外縁部の内側に少なくとも１つの開口部を有する。

Description

本発明は、患者を刺激する際に用いるための電極に関する。

心臓細動は、血液が適切に全身を循環することを妨げる、心筋の急速で不整な収縮と定義することができる。この状態は、身体が高圧送電線に接触したときなど、高レベルの電気に曝された身体に現れることがある。さらに、心不全、及び自動車事故などによる身体への外傷が、心臓細動の原因となることもある。当該技術分野においては、身体に電気ショックを加えることによって心拍を正常な速度に戻すことができる装置として、体外除細動器がよく知られている。このように、除細動器は、一般に、患者を蘇生するのに用いられる。

患者の心臓の状態及び／又は除細動の監視は、医師又は救急医療士によって行われることが多く、医師又は救急医療士がその患者の胸に１つ又はそれ以上の監視電極を取り付けることが必要である。次いで、これらの監視電極は、モニタ又は除細動器に接続される。医師又は救急医療士が除細動処置を実施することが必要な場合には、患者の心臓を刺激するために、エネルギーのパルスをその患者に加えることが必要である。このエネルギーは、患者の身体に取り付けられたパドルを使用することによって、患者に加えることができる。

監視装置には、心臓鏡、心電計、及び心電図などといった機器を含むことができる。これらの機器は、患者の呼吸を監視することに加えて、心臓の機能を監視するのに用いることができる。
患者の心拍によって発生する電気的インパルスを監視するために、監視装置は、電極を通して伝達されるインパルスを受け取ることができる。これらのパルスは、医師又は救急救命士による分析のために、監視装置のスクリーンに表示することができる。

監視装置又は除細動装置は、患者の心臓に電気的インパルスを与えるのに用いることもできる。この電気的インパルスは、一定の規則的なパルスによって患者の心拍の「速度を調節する」のに用いられる、タイミング制御された規則的なインパルスとすることができる。さらに、監視装置又は除細動装置は、心臓を素早く刺激するために、極めて強力な電気的インパルスを患者に与えることができる。

治療装置もまた、電極を利用することができる装置である。治療装置は、電気的手術ユニット及び高周波アプリケータを含む。これらの装置は、電気的エネルギーを患者に与えて、痛みを和らげ、損傷の治癒を促進するのに用いることができる。

これらの機器のすべては、一般に、小さい導電板である電極を利用する。これらの導電板によって、患者に又は患者から、電気的インパルスを伝達することが可能になる。電極と患者の皮膚との間の電気伝導は、通常は、電極の表面に塗布され、患者の皮膚と接触する生理食塩水ゲルによって完全なものとなる。多くの場合、導線が、電極の導電板から、該導線が取り付けられる装置、すなわち特定の監視装置、刺激装置、及び／又は治療装置まで、配置される。電極自体は、典型的には、使用後に廃棄されるように、使い捨て可能な物であると考えられる。電極につながる導線は、再利用されることが多い。従来の電極は、導線を電極から着脱するために、スナップ方式のコネクタを使用する。

電極は、蘇生又は監視されている患者の胸に配置される場合が多い。除細動電極の一方を患者の正面に配置し、他方を患者の背中に配置すると、患者の除細動に関してより良好な結果が得られる場合もある。このタイプの構成は心臓への電流量を増加させ、それにより患者の蘇生が成功する機会が増えるものと考えられる。

現在の電極には、一般に「エッジ効果」として知られる問題がある。エッジ効果は、電極を通して伝えられる電荷が該電極の表面全体にわたって均一に広がるのではなく、該電極の外縁部に集中するようになるときに発生する。電極の外縁部に多くの電流が集中することにより、この電流が患者の熱傷の原因となる。

エッジ効果を克服するために、従来の電極は、第２の導電層が電極の外縁部に接して配置されるように設計されてきた。この場合は、電極の外縁部における高電流は、第２の導電板に伝達され、そこからより均一に広がることになる。電極及び第２の導電板の両方には、該電極及び該第２の導電板から患者への電気伝導を可能にするハイドロゲルが塗布される。
本発明は、患者を刺激するために、エッジ効果を利用してより有利な電流分布を与える改善された電極を提供する。

本発明の種々の特徴及び利点は、一部は以下の説明に記載されるか、該説明から明らかであるか、又は、本発明の実施によって教示されることになる。
本発明は、個体を監視し、及び／又は、個体に対してエネルギーを伝達するための電極を提供する。この電極は、少なくとも一部が導電性材料で作られる導電性要素を含む。導電性要素は、外縁部を有し、内縁部を定める少なくとも１つの開口部を該外縁部の内側に有する。

本発明の他の例示的な実施形態においては、電極は、平らな導電性要素を有することができる。さらに、導線を、導電性要素に接続し、該導電性要素と電気的に導通させることができる。ハイドロゲル層を、導電性要素上に組み入れ、患者の皮膚の接触によって該導電性要素と該患者との間の電気的導通を可能にすることができる。電極が、導電性要素を係合する発泡裏当て材を有する、本発明のさらに別の例示的な実施形態が存在する。

本発明は、１つ又は複数の開口部が様々な形状及び大きさをとる種々の例示的な実施形態を含む。例えば、本発明の１つの例示的な実施形態においては、開口部は円弧形状であるが、本発明の別の例示的な実施形態においては、開口部は円形の穴である。さらに、開口部が、実質的に互いに平行な実質的にまっすぐな部分である、本発明の例示的な実施形態が存在する。いかなる数の開口部を設けることもできる。例えば、本発明の１つの例示的な実施形態においては、５つの開口部が設けられ、これらは、円弧形状部分又は互いに平行な実質的にまっすぐな部分のいずれかとすることができる。

上述のように、複数の開口部は、いかなる数、大きさ、及び形状をとることもできる。本発明の１つの例示的な実施形態においては、複数の開口部は、導電性要素の端部近くに配置され、該導電性要素を貫通して延びる第１の開口対を含む。第１の開口対の各々は、実質的にまっすぐな部分及び該実質的にまっすぐな部分と連続する円弧形状部分を有する。第２の開口対も設けられ、第１の開口対に隣接して配置される。第２の開口対の各々は、３つの実質的にまっすぐな部分を有し、該部分の１つは、他の２つの部分に対して実質的に直角であり、かつ、その２つの部分と連続する。同様に、第３の開口対が設けられる。第３の開口対は実質的にまっすぐであり、該第３の開口対の各々は、第２の開口対のまっすぐな部分のうちの２つと実質的に平行である。また、第３の開口対の各々は、第２の開口対のまっすぐな部分のうちの２つの間に配置される。さらに、第４の開口対が設けられ、これは、実質的にまっすぐであり、第２の開口対に隣接して配置される。第４の開口対の各々は、第２の開口対の実質的にまっすぐな部分のうちの２つに対して実質的に平行である。第５の開口部が、第４の開口対に隣接して配置され、これは、実質的にＴ字形状である。最後に、第６の開口対が、導電性要素の端部近くに配置され、第５の開口部に隣接する。第６の開口対の各々は、円弧形状である。

さらなる例示的な実施形態が、導電性要素の途中までしか延びていない少なくとも１つのくぼみを持つ導電性要素を有する電極を含む。
開口部を有するように説明したが、その代わりに又はそれに加えて、他の例示的な実施形態においては、導電性要素は、内縁部を形成するために該導電性要素に配置された少なくとも１つの突起部を有する。

ここで、１つ又はそれ以上の例が図面に示される本発明の実施形態について、詳細に参照を行う。各々の例は、本発明を説明する目的で提供され、本発明を限定することを意図するものではない。例えば、１つの実施形態の一部として示されるか又は説明される特徴を別の実施形態と共に用いて、さらに第３の実施形態を創出することができる。本発明は、これらの及び他の修正及び変更を含むことが意図される。一般に、限られた量の電流が一定面積の導電体を通って流れる場合に、こうしたエネルギーの均一な送出に寄与する設計又は送出のいずれかの方法は、皮膚への影響又は皮膚の熱傷の発生を減少させる有利な効果を有すると考えられる。

ここで図面を参照すると、図１は、本発明の１つの例示的な実施形態に係る電極１０を示す。電極１０は、導電性要素１２を収容する発泡裏当て材２６から構成されるものとして示される。導電性要素１２は、様々な手段によって発泡裏当て材２６に固定することができる。例えば、本発明の１つの例示的な実施形態においては、発泡裏当て材２６を導電性要素１２の周囲に形成することができる。代替的に、導電性要素１２は、接着剤又はボルト若しくはピンなどの他の手段によって、発泡裏当て材２６に接着させることができる。

図１には電極１０の下部が示されるが、図１に示される例示的な実施形態の（図３では見えている）上部は、導電性要素１２の一部若しくはすべてが見えるようにするか、又は、導電性要素１２が全く見えないようにすることができる。「上」及び「下」という基準のすべては、本開示を説明するためのものであり、本発明を限定することを意図するものではない。例えば、「下」を「上」と呼び、「上」を「下」と呼ぶこともできる。これらの方向を表す言葉は、本発明を定めることを意図するものではなく、本開示をより明確に説明することのみを意図している。上部は、電極１０を個体２４に貼り付けたときに、施術者の方を向く電極１０の面と考えることができる。このように、発泡裏当て材２６は、導電性要素１２のすべて若しくは一部を越えて延びるようにするか、又は導電性要素１２を越えて延びないようにすることができる。しかしながら、本発明の１つの例示的な実施形態においては、発泡裏当て材２６を導電性要素１２の上面全体にわたって延ばすことが、施術者に対する偶発的な放電を防止することになるため、そうすることが有利である。しかしながら、本発明は、発泡裏当て材２６を導電性要素１２の上面全体にわたって延ばすことに限定されるものではない。図３は、発泡裏当て材２６が導電性要素１２の上面全体にわたって延びる本発明の例示的な実施形態を示す。このように、図３は１対の電極１０を示し、ここでは、導電性要素１２が見えず、個体２４の皮膚に接触しているが、いくつかの例においては、該導電性要素１２と皮膚との間にハイドロゲルを配置することができる。発泡裏当て材２６は、電流が流れるのを妨げる材料とすることができる。このようにして、施術者は、導電性要素１２に流れる電流によって感電することなく、発泡裏当て材２６に触れることができる。

上述のように、導電性要素１２は、電流の伝達を可能にするいずれかの種類の材料とすることができる。例えば、本発明の１つの例示的な実施形態においては、導電性要素１２は、アルミニウムで作ることができる。他の例示的な実施形態においては、導電性要素１２は、銅、炭素、又は鋼鉄で作ることができる。本発明の追加の例示的な実施形態は、導電性要素１２を有するいずれかの導電性材料を含む。典型的には、導電性要素１２は薄いシートである。しかしながら、他の実施形態においては、導電性要素１２は、より厚く、より剛性を呈するものである。本発明の導電性要素１２は、特定の厚さ、形状、又は材料に限定されるものではない。矩形の形状を有するものとして示されるが、導電性要素１２は、あらゆる形状にすることができ、矩形の構造に限定されるものではない。

図１に見られるように、導電性要素１２は、丸められた角を有する実質的に矩形の形状とすることができる。導電性要素１２の外縁部１４は、発泡裏当て材２６に接する。図１に示される導電性要素１２には、複数の開口部が設けられる。これらの開口部は、導電性要素１２の表面の大部分にわたって設けられる円形の穴２８である。穴２８は、形状及び大きさが同一のものとして示されるが、本発明の１つの例示的な実施形態においては、該穴２８は、様々な大きさ及び／又は形状にすることができる。穴２８は、導電性要素１２の内縁部１８を形成する。

電流は、導線２０によって導電性要素１２に供給される。導線２０は、接続部材４８によって発泡裏当て材２６に接続される。電流及び／又はデータは、導線２０によって、導電性要素１２に伝達するか又は通信することができる。導線２０はさらに、個体２４に対する電気的インパルスを介して、監視し、細動を停止させ、及び／又は、治療処置等を施すことができる手術用機器（図示せず）に接続することができる。同様に、データ又は電気的エネルギーは、導線２０によって、導電性要素１２から外科用機器（図示せず）の一部に伝達することができる。このようにして、電極１０は、個体２４との間で、エネルギー及び／又はデータの通信及び伝達を行う。

上述のように、電極１０から個体２４に伝達される電流は、導電性要素１２に現れるエッジ効果のために、個体２４に熱傷を負わせることがある。電流が導電性要素１２を通過するときに、該導電性要素１２の周縁部において電流フローが増加する。実際には、導電性要素１２の中央部より、該導電性要素１２の外縁部１４において、より大きな電流が流れる。繰り返しになるが、この現象は「エッジ効果」として知られる。開示される導電性要素１２は、該導電性要素１２を介して電気的エネルギーを個体２４に与える処理の際により一様なパターンの電流密度をもたらすために、エッジ効果を用いる。図１で穴２８として示される開口部を設けることによって、存在する縁部の数及び長さの両方が増加し、限られた量の電流しか流れないことにより電流密度が減少する。導電性要素１２の縁部のこの増加は、高電流密度の領域をより少なくする結果となり、したがって、該導電性要素１２の外縁部１４において増加した電流を減少させる。また、内縁部１８の存在は、導電性要素１２の中央の領域における電流フローを増加させるのに役立ち、このことが次に、該導電性要素１２の外縁部１４における電流量を減少させる傾向がある。したがって、導電性要素１２に現れるエッジ効果を用いてエネルギーを分散させる開口部の存在は、電極１０の使用の際に個体２４に熱傷を負わせる機会を著しく減少させることを目的としている。図１においては複数の開口部があるものとして示されるが、本発明に係る導電性要素１２は、いかなる数の開口部を持つものとすることもできることを理解すべきである。例えば、１つの開口部又は１つより多いいずれかの数の開口部を用いることができる。

本発明は、開口部が導電性要素１２の外縁部１４に接しない例示的な実施形態を含む。このように、開口部は、導電性要素１２の外縁部から距離を置いて配置することができる。

図１ａは、図１の線１ａに沿って切り取った電極１０の断面図を示す。ここでは、ハイドロゲル層２２が存在し、導電性要素１２及び発泡裏当て材２６の上面に塗布された状態で示される。ハイドロゲル２２は、典型的には、電極１０によって個体２４に電流を流す際に用いられる。ハイドロゲル２２は、一般に、電極１０から個体２４への電流の伝導を可能にする液体ゲルである。ハイドロゲル２２は、電極１０を個体２４の皮膚と接触させる前に該電極１０に塗布するか、又は必要に応じて、ハイドロゲル２２は、電極１０を個体２４に貼り付ける前に該個体２４に塗布することができる。ハイドロゲル２２は、典型的には、個体２４の皮膚に容易に接着し、電極１０にも接着して、該電極１０を該皮膚に固定するのに役立つ粘着性の物質であるという点で都合がよい。接着剤を電極１０の縁部の周囲に用いて、該電極を個体２４に固定することができる。

１対の電極１０を個体２４の胸に位置決めするように示されるが、本発明は、個体２４の胸のみに配置される電極１０に限定されるものではない。例えば、本発明の他の例示的な実施形態においては、電極１０を、個体２４の背中、腕、及び／又は脚に配置することができる。本発明の１つの例示的な実施形態においては、１つの電極１０を個体２４の胸に位置決めすると同時に、別の電極１０を該個体２４の背中に位置決めすることができる。

図２は、本発明に係る電極１０の１つの例示的な実施形態の組立図である。ここでは、発泡裏当て材２６には、導電性要素１２を収容する発泡裏当て材陥凹部５６が設けられる。この導電性要素１２は、上面全体に配置された複数の穴２８を有する、図１に開示される導電性要素１２と実質的に同様のものである。導電性要素１２は、発泡裏当て材２６と該導電性要素１２との間に塗布された接着剤、超音波溶接処理、又は、ピン若しくはボルトといった機械的ファスナなどの様々な手段によって、発泡裏当て材陥凹部５６の中に保持することができる。さらに、導電性要素１２は、発泡裏当て材２６と一体的に形成し、発泡裏当て材陥凹部５６に保持されるようにすることができる。これは、例えば、導電性要素１２の周囲に発泡裏当て材２６を成形することによって、達成することができる。代替的に、発泡材陥凹部は、電極１０の縁部に貼り付けられた発泡材の第２の層を用いて作成することができる。別の実施形態においては、発泡材は、導電性要素１２の位置決めを維持するように、該発泡材の間の一部にハイドロゲル２２及び／又は該導電性要素１２を挟むことができる。

導線２０は、接続部材４８を用いて発泡裏当て材２６に取り付けることができる。チャネル５０が、発泡裏当て材２６にあるように示され、該発泡裏当て材２６上の、及び該発泡裏当て材２６を通しての、導線２０の挿入、通過、及び保持に対応する。接続部材収容部５４が、発泡裏当て材２６にあり、該収容部への接続部材４８の挿入に対応する。接続部材４８は、ピン５０を用いて発泡裏当て材２６に固定することができる。したがって、ピン５０は、次に導線２０を保持する接続部材４８を発泡裏当て材２６に保持する。示されてはいないが、導線２０を通って接続部材４８に伝達され、最終的にピン５０に伝達される電流が、電極１０と接触する施術者その他の人に伝達されないように、絶縁材料を該ピン５０の先端部に用いることがある。導線２０は、導電性要素１２に接触するように、接続部材４８を通り抜けて延ばされるべきである。この接触によって、導線２０と導電性要素１２との間の電気的導通が可能になる。

導線２０と発泡裏当て材２６との接続は、該発泡裏当て材２６において行われるものとして示されるが、他の構成が可能であることを理解すべきである。例えば、本発明の１つの例示的な実施形態においては、接続部材４８を導電性要素１２上に配置することができる。この場合には、接続部材収容部５４は、発泡裏当て材２６の発泡裏当て材陥凹部に設けられることになる。この例においては、導線２０は、導電性要素１２との間で電流を伝達するために、接続部材４８に接触させるだけでよい。これは、接続部材４８が導電性要素１２と物理的に接触し、それによって該導電性要素１２と導線２０との間の導通がもたらされることになるからである。しかしながら、導線２０が導電性要素１２にも接触するように構成することもできる。これは、より程度の大きい接触及び電気的伝達がもたらされるという点で有利な場合がある。

接続部材４８を使用するものとして示されるが、他の例示的な実施形態においては、該接続部材４８、ピン５０、チャネル５２、及び／又は、接続部材収容部５４を必要としない場合もある。例えば、これらの部品を用いない場合には、導線２０は、電気伝達を可能にするために、扁平状の、導電性要素１２に接触する銅線とすることができる。導線２０と導電性要素１２との間において、種々の適切な接続のいずれかを用いることができる。

本発明の１つの例示的な実施形態に係る導電性要素１２が、図４に示される。ここでは、開口部は、導電性要素１２の表面全体に８列に配置された複数の穴２８を含む。各々の列は、５つ程度の穴２８を含む。示されるように、導電性要素１２の端部方向の領域には、上述のような導線２０の接続を可能にするために、穴２８は設けられない。穴２８は同一の直径を有するものとして示されるが、本発明の他の例示的な実施形態においては、異なる直径を有する穴２８を導電性要素１２の表面全体に設けてもよいことを理解すべきである。さらに、開口部は、本発明にしたがって、あらゆる形状又は形態をとり、あらゆる大きさ又は数で設けることができる。このように、本発明の電極１０は、開示された図に示されるような開口部の形状、大きさ、及び位置のみを有する導電性要素１２に限定されるものではない。

図４に示される導電性要素１２の例示的な実施形態では、４４個の穴２８が設けられている。穴２８の各々は、（図４を含む図面は縮尺に合わせて描かれていないが）周囲が０．９４”の内縁部１８を形成する。この距離に穴２８の数を掛けると、導電性要素１２における内縁部１８の長さが約４１．４７”である図４の開口部の構成が明らかになる。導電性要素１２の外縁部１４の長さは、１４．５９”である。したがって、図４の導電性要素１２に存在する全縁部は、外縁部１４の長さ（１４．５９”）と内縁部１８の長さ（４１．４７”）を足し合わせた５６．０６”である。図４における穴２８の存在に起因する縁部の増加割合は、以下の式、

によって求めることができる。
したがって、図４に示される穴２８のパターンを持つ導電性要素１２を提供することによって、該導電性要素１２に存在する縁面の量が約２８４％増加することになる。このことは、電極１０を用いる際のエッジ効果による電流の集中を減少させるのに役立つ。

図５は、本発明に係る導電性要素１２の別の例示的な実施形態を示す。ここでは、導電性要素１２の使用の際に外縁部１４の近傍に現れるエッジ効果を減少させるために、該導電性要素１２の面全体に開口部が位置決めされる。この場合も同様に、上述のような導線２０の接続を可能にするために、導電性要素１２の端部近くの部分には開口部を設けない。しかしながら、この又は他の例示的な実施形態において、導電性要素１２に開口部の無い部分を設けることは必ずしも必要ではない。

図５に開示される開口部は、導電性要素１２の端部の近くに配置され、該導電性要素１２の開口部のない位置に近い、第１の開口対３０を含む。第１の開口対３０の各々は、実質的にまっすぐな部分と、その実質的にまっすぐな部分に連続する円弧形状部分とを含む。第１の開口対３０の円弧形状部分は、実質的にまっすぐな部分の端部付近において、その実質的にまっすぐな部分に接する。

第１の開口対３０の隣に配置されるのは、同様に導電性要素１２上に配置される第２の開口対３２である。第２の開口対３２の各々は、３つの実質的にまっすぐな部分を含む。第２の開口対３２の実質的にまっすぐな部分の１つは、該第２の開口対３２における他の２つの実質的にまっすぐな部分に対して、実質的に直角になっている。第２の開口対３２の実質的にまっすぐな部分の１つは、他の２つの実質的にまっすぐな部分と連続し、それらの端部においてそれらに接する。第３の開口対３４が、第２の開口対３２の実質的にまっすぐな部分の２つの間に設けられ、配置される。第３の開口対３４もまた、実質的にまっすぐである。

第４の開口対３６が設けられ、これは実質的にまっすぐである。第４の開口対３６は、第２の開口対３２に隣接し、該第２の開口対３２の実質的にまっすぐな部分の２つと実質的に平行である。第５の開口部３８が設けられ、これは、第４の開口対３６に隣接し、導電性要素１２の端部にも隣接する。この第５の開口部は、概ね「Ｔ」字形状である。第６の開口対４０が、第５の開口部３８に隣接し、導電性要素１２の端部にも隣接する。この第６の開口対は円弧形状である。図５に開示される開口部のパターンは、導電性要素１２に存在する内縁部１８の量が実質的に増加するため、該導電性要素１２に現れるエッジ効果の減少をもたらす。

図５の導電性要素１２は、以下の開口部及び内縁部１８を有する。

全縁部は、外縁部１４と内縁部１８の合計とを足し合わせたものである。外縁部１４の長さは１４．５９”であり、したがって、全縁部は、１４．５９”＋４２．０２”＝５６．６１”である。縁部の増加割合は、

である。
理解できるように、図５における導電性要素１２の開口部のパターンを用いることによって、約２８８％の縁部増加がもたらされる。この縁部の増加は、エッジ効果による熱傷を減少させると考えられる。

図６は、本発明に係る導電性要素１２の別の例示的な実施形態を示す。ここでは、導電性要素１２の表面に５つの開口部が設けられる。開口部の各々は、円弧形状開口部４２である。円弧形状開口部４２は、導電性要素１２の概ね一方の側部から他方の側部に延び、該導電性要素１２におけるそれぞれの側部間の概ね中間に円弧の頂点を有する。円弧形状開口部４２は、一方向に配向され、導電性要素１２の表面全体に等間隔で配置される。この場合も同様に、上述のような導線２０の接続を可能にするために、円弧形状開口部４２の向きは、導電性要素１２の一定部分に開口部を含まないようにされる。当然のことながら、本発明の他の例示的な実施形態においては、円弧形状開口部４２を、その円弧が導電性要素１２における２つの側部間の中間点に位置しないように、異なった向きに配向することができる。さらに、他の例示的な実施形態においては、５つより多いか又は少ない円弧形状開口部４２を設けることができる。

図６に示される導電性要素１２の例示的な実施形態における円弧形状開口部４２の各々は、５．９２”の長さの内縁部１８を形成する。外縁部１４の長さは１４．５９”である。したがって、内縁部１８の長さの合計は、（５）×（５．９２”）＝２９．６２”である。したがって、導電性要素１２の全縁部は、外縁部１４と内縁部１８の合計とを足し合わせて、（１４．５９”）+（２９．６２”）＝４４．２１”である。円弧形状開口部４２の付加によってもたらされる縁部の増加割合は、以下の式、

によって求めることができる。
理解できるように、５つの円弧形状開口部４２の付加によって、導電性要素１２に存在する縁部の量が約２０３％増加することになる。この場合も同様に、この全縁部の増加は、電極１０を用いる際のエッジ効果による電流の集中を減少させるのに役立つであろう。

図７は、本発明に係る導電性要素１２の例示的な実施形態を示す。ここでは、開口部は、一連の実質的にまっすぐな部分４４である。これらの実質的にまっすぐな部分４４の各々は、互いに対して実質的に平行にすることができる。導電性要素１２の表面全体に、５つの実質的にまっすぐな部分４４が設けられる。この場合も同様に、先の実施形態で説明したように、導線２０の接続を可能にするために、導電性要素１２の一部分には開口部を設けない。

図７において、導電性要素１２は、各々が６．９４”の長さの内縁部１８を形成する５つの実質的にまっすぐな部分４４を有する。導電性要素１２の外縁部１４の長さは、１４．５９”である。したがって、全縁部の長さは、（５）×（６．９４”）＋１４．５９”＝４９．３０”である。５つの実質的にまっすぐな部分４４の存在によってもたらされる縁部の増加割合は、以下の式、

によって計算することができる。
理解できるように、導電性要素１２に５つの実質的にまっすぐな部分４４を設けることによって、存在する縁部の量が約２３８％増加することになる。この場合も同様に、この縁部の量の増加は、電極１０の使用時におけるエッジ効果の減少につながるであろう。

図８は本発明の別の例示的な実施形態を示すものであり、ここでは、開口部の代わりに、導電性要素１２を貫通しない少なくとも１つのくぼみ４６が設けられる。くぼみ４６は、導電性要素１２の厚みの途中まで延びるものとするか、又は、本発明の他の例示的な実施形態においては該導電性要素１２のいずれかの部分を通して延びるものとすることができる。開口部を有する実施形態と同様に、導電性要素１２の内縁部１８が同じように作用して、電極１０の使用時におけるエッジ効果を減少させる。内縁部１８は、くぼみ４６に存在し、導電性要素１２の外縁部１４における電流の集中を減少させる。

開口部を有するものとして説明したが、本発明の他の例示的な実施形態においては、図９に示されるように少なくとも１つの突起部６０を設けることができる。突起部６０は、先に説明した開口部とほぼ同様な内縁部１８を形成することができる。図９における内縁部１８は、本発明の先の例示的な実施形態とほぼ同様に、「エッジ効果」を減少させるように作用する。突起部６０は、本発明にしたがって、様々な数、大きさ、及び形状で設けることができる。さらに、他の例示的な実施形態においては、突起部６０とくぼみ４６と開口部との組み合わせを設けることができる。突起部６０は、導電性要素１２と同じ材料とするか、又は異なる材料から作ることができる。さらに、突起部６０は、導電性要素１２の片面又は両面に形成することができ、使用時に個体２４の方を向くか、又は固体２４からみて外方に向くものとすることができる。

本発明は、開口部によってもたらされる縁部の特定の増加割合又は特定の増加割合の範囲に限定されるものではない。また、本発明は、内縁部１８及び外縁部１４に関して開示された長さに限定されるものではない。いかなる大きさの導電性要素１２を用いることもできる。
したがって、本発明は、開口部の存在によってもたらされる縁部の増加割合が２００％より大きい例示的な実施形態を含む。より特定的には、本発明は、くぼみ４６、突起部６０、及び／又は、開口部の存在によってもたらされる縁部の増加が２００％から３００％までの間である例示的な実施形態を提供する。しかしながら、本発明の他の例示的な実施形態においては、縁部の増加割合が３００％より大きいか、又は２００％より小さいものとすることができることを理解すべきである。例えば、本発明のある例示的な実施形態においては、１つ又はそれ以上の開口部の存在によってもたらされる縁部の増加割合を、１％まで低くするか、又は０％より大きいいずれかの増加量とすることができる。

本発明は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内にあるものとして、本明細書で説明される電極１０の実施形態に対して行うことが可能な種々の変更を含むことを理解すべきである。

本発明に係る電極の例示的な実施形態の平面図である。 図１の線１ａに沿って切り取った断面図である。この図は、ハイドロゲル層が発泡裏当て材及び導電性要素の上に配置されている様子を示す。 本発明に係る電極の例示的な実施形態の分解組み立て図である。 １対の電極が貼り付けられた状態の個体の斜視図である。 本発明に係る導電性要素の例示的な実施形態の斜視図である。ここでは、複数の開口部は、導電性要素に配置された穴である。 本発明に係る導電性要素の例示的な実施形態の斜視図である。ここでは、複数の開口部が導電性要素の表面に配置されている。 本発明の別の例示的な実施形態に係る導電性要素の斜視図である。ここでは、一連の円弧形状の開口部が導電性要素の表面に配置されている。 本発明に係る導電性要素のさらに別の例示的な実施形態の斜視図である。ここでは、複数の実質的にまっすぐな部分が導電性要素の表面に配置されている。 本発明の例示的な実施形態に係る導電性要素の斜視図である。ここでは、部分的に延びる複数のくぼみが導電性要素の上面に存在している。 本発明に係る導電性要素の斜視図である。ここでは、一連の突起部が導電性要素に配置されている。

Claims (23)

1. 少なくとも一部が導電性材料で作られ、外縁部を有し、少なくとも１つの別個の内縁部を定める少なくとも１つの開口部を前記外縁部の内側に有する導電性要素を含むことを特徴とする電極。
2. 前記導電性要素に接続され、該導電性要素と電気的導通状態にある導線をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の電極。
3. 前記導電性要素に接触し、該導電性要素と電気的導通状態にあり、該導電性要素と個体との間の電気的導通を可能にするように構成されたハイドロゲル層をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の電極。
4. 前記導電性要素は、アルミニウム、鋼鉄、銅、及び炭素からなる群から選択された材料で作られることを特徴とする、請求項１に記載の電極。
5. 前記導電性要素を係合する発泡裏当て材をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の電極。
6. 前記開口部は、前記導電性要素を貫通して延びる複数の開口部であることを特徴とする、請求項１に記載の電極。
7. 前記複数の開口部は、
   前記導電性要素の端部近くに配置され、該導電性要素を貫通して延び、実質的にまっすぐな部分及び該実質的にまっすぐな部分と連続する円弧形状部分を各々が有する第１の開口対と、
   前記第１の開口対に隣接して配置され、各々が３つの実質的にまっすぐな部分を有し、前記３つの実質的にまっすぐな部分の１つが、該３つの実質的にまっすぐな部分の他の２つに対して実質的に直角であり、かつ、その２つと連続するようになった第２の開口対と、
   実質的にまっすぐであり、各々が前記第２の開口対の前記まっすぐな部分のうちの２つと実質的に平行で、各々が該第２の開口対の該まっすぐな部分のうちの２つの間に配置された第３の開口対と、
   実質的にまっすぐであり、前記第２の開口対に隣接して配置され、各々が該第２の開口対の前記実質的にまっすぐな部分のうちの２つに対して実質的に平行である第４の開口対と、
   前記第４の開口対に隣接して配置され、実質的にＴ字形状である第５の開口部と、
   前記導電性要素の端部近くに配置され、前記第５の開口部に隣接し、各々が円弧形状である第６の開口対と、
   からなることを特徴とする、請求項６に記載の電極。
8. 前記複数の開口部の少なくとも１つは円弧形状であることを特徴とする、請求項６に記載の電極。
9. 前記開口部の各々は実質的にまっすぐな部分であり、前記実質的にまっすぐな部分の各々は互いに対して実質的に平行であることを特徴とする、請求項６に記載の電極。
10. 前記導電性要素の全縁部の長さが、前記外縁部の長さに前記内縁部の長さを足し合わせたものとして定められ、
    前記導電性要素に対する前記少なくとも１つの開口部の追加が、式、
    

    

    によって定められる約２００％より大きい縁部の増加割合をもたらす、
    ことを特徴とする、請求項１に記載の電極。
11. 前記縁部の増加割合は約２００％から約３００％までの間であることを特徴とする、請求項１０に記載の電極。
12. 少なくとも一部が導電性金属で作られ、外縁部を有し、少なくとも１つの別個の内縁部を定める少なくとも１つの開口部を前記外縁部の内側に有する導電性要素と、
    前記導電性要素に接続され、該導電性要素と電気的導通状態にある導線と、
    前記導電性要素に接触し、該導電性要素と電気的導通状態にあり、該導電性要素と個体との間の電気的導通を可能にするように構成されたハイドロゲル層と、
    を含むことを特徴とする電極。
13. 前記導電性要素は、アルミニウム、銅、鋼鉄、及び炭素からなる群から選択された材料で作られることを特徴とする、請求項１２に記載の電極。
14. 前記導電性要素を係合する発泡裏当て材をさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載の電極。
15. 前記開口部は、前記導電性要素を貫通して延びる複数の開口部であることを特徴とする、請求項１２に記載の電極。
16. 前記複数の開口部は、
    前記導電性要素の端部近くに配置され、該導電性要素を貫通して延び、実質的にまっすぐな部分及び該実質的にまっすぐな部分と連続する円弧形状部分を各々が有する第１の開口対と、
    前記第１の開口対に隣接して配置され、各々が３つの実質的にまっすぐな部分を有し、前記３つの実質的にまっすぐな部分の１つが、該３つの実質的にまっすぐな部分の他の２つに対して実質的に直角であり、かつ、その２つと連続するようになった第２の開口対と、
    実質的にまっすぐであり、各々が前記第２の開口対の前記まっすぐな部分のうちの２つと実質的に平行で、各々が該第２の開口対の該まっすぐな部分のうちの２つの間に配置された第３の開口対と、
    実質的にまっすぐであり、前記第２の開口対に隣接して配置され、各々が該第２の開口対の前記実質的にまっすぐな部分のうちの２つに実質的に対して平行である第４の開口対と、
    前記第４の開口対に隣接して配置され、実質的にＴ字形状である第５の開口部と、
    前記導電性要素の端部近くに配置され、前記第５の開口部に隣接し、各々が円弧形状である第６の開口対と、
    からなることを特徴とする、請求項１５に記載の電極。
17. 前記複数の開口部の各々は円弧形状であり、該複数の開口部の数は５つであり、前記円弧形状の複数の開口部の各々における端部は前記導電性要素の長い方の外縁部の各々に隣接することを特徴とする、請求項１５に記載の電極。
18. 前記複数の開口部の各々は実質的にまっすぐな部分であり、前記実質的にまっすぐな部分の各々は実質的に互いに並行であり、該複数の開口部は、数が５つで、前記導電性要素の長い方の外縁部に実質的に平行であることを特徴とする、請求項１５に記載の電極。
19. 前記導電性要素の全縁部の長さが、前記外縁部の長さに前記内縁部の長さを足し合わせたものとして定められ、
    前記平らな導電性要素に対する前記少なくとも１つの開口部の追加が、式、
    

    

    によって定められる約２００％より大きい縁部の増加割合をもたらす、
    ことを特徴とする、請求項１２に記載の電極。
20. 前記縁部の増加割合は約２００％から約３００％までの間であることを特徴とする、請求項１９に記載の電極。
21. アルミニウムで作られ、外縁部を有し、少なくとも１つの内縁部を定める複数の開口部を前記外縁部の内側に有する導電性要素であって、前記開口部が、
    前記導電性要素の端部近くに配置され、該導電性要素を貫通して延び、実質的にまっすぐな部分及び該実質的にまっすぐな部分と連続する円弧形状部分を各々が有する第１の開口対、
    前記第１の開口対に隣接して配置され、各々が３つの実質的にまっすぐな部分を有し、前記３つの実質的にまっすぐな部分の１つが、該３つの実質的にまっすぐな部分の他の２つに対して実質的に直角であり、かつ、その２つと連続するようになった第２の開口対、
    実質的にまっすぐであり、各々が前記第２の開口対の前記まっすぐな部分のうちの２つと実質的に平行で、各々が該第２の開口対の該まっすぐな部分のうちの２つの間に配置された第３の開口対、
    実質的にまっすぐであり、前記第２の開口対に隣接して配置され、各々が該第２の開口対の前記実質的にまっすぐな部分のうちの２つに対して実質的に平行である第４の開口対、
    前記第４の開口対に隣接して配置され、実質的にＴ字形状である第５の開口部、及び、
    前記導電性要素の端部近くに配置され、前記第５の開口部に隣接し、各々が円弧形状である第６の開口対、
    からなる導電性要素と、
    前記導電性要素に接続され、該導電性要素と電気的導通状態にある導線と、
    前記導電性要素に接触し、該導電性要素と電気的導通状態にあり、該導電性要素と個体との間の電気的導通を可能にするように構成されたハイドロゲル層と、
    を含むことを特徴とする電極。
22. 少なくとも一部が導電性材料で作られ、外縁部を有し、少なくとも１つの別個の内縁部を定める少なくとも１つのくぼみを前記外縁部の内側に有する導電性要素を含み、前記くぼみが前記導電性要素の途中までしか延びていないことを特徴とする電極。
23. 少なくとも一部が導電性材料で作られ、外縁部を有し、少なくとも１つの別個の内縁部を定める少なくとも１つの突起部を前記外縁部の内側に有する導電性要素を含むことを特徴とする電極。

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