DE2142626B2 - Messeinrichtung fuer physiologische aktionssignale - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßeinrichtung für physiologische Aktionssignale mit mindestens einem Gerät für die Verarbeitung der am Körper eines Patienten über Elektroden abgenommenen und über eine Signalleitung dem Gerät zugeführten Aktionssignale, sowie mit einer galvanisch trennenden Leitungskoppelstelle mit vorgegebenem Ableitstromwert, die eine in der Signaiieitung zwischen Elektroden und Gerät eingeschaltete, vom Gerät getrennte Baueinheit bildet. Unter den Begriff Gerät fallen dabei z.B. Elektrokardiographen, Elektroenc:phalographen, rheographische Atemkontrollgeräte, Druckmeßeir.richtungen. Entsprechend soll dann unter Elektroden od. dgl. ganz allgemein verstanden werden EKG- oder EEG-Elektroden, Rheographieelektroden, Druckabnahmeelektroden, wobei die Elektroden sowohl an der Körperoberfläche als auch im Körperinnern (z. B. Herzkatheter) angeordnet sein können.

Bei Meßeinrichtungen dieser Art muß dafür gesorgt werden, daß im Fall von Störungen an den mit Netzspannung betriebenen elektrischen Einrichtungen gegebenenfalls auftretende hohe Ströme auf keinen Fall über den Patienten gelangen können. Solche hohen Ströme können einerseits entstehen, wenn, z.B. bei Bruch des Schutzleisters, den Signalleitungen über die Geräte Netzspannung zugeführt wird (Strom fließt von den Geräten über die Signalleitungen zum Patienten).

Sie können andererseits aber auch dann entstehen, wenn bei Verwendung langer Signalleitungen der Patient spannungsführende Teile, z. B. nicht abgesicherte, unter Netzspannung stehende Geräteteile oder schadhafte Steckdose, berührt, d. h. unmittelbar am Patientenkörper Netzspannung aniiegt (Strom fließt über Patientenkörper und Erdkapazitäten der Leitung zu Erde).

Es ist bekannt (z. B. aus der Zeitschrift Electronics, September I₁ 1969, Seite 38), den Geräten galvanisch trennende Koppelstellen geringen Ableitstroimwertes, z. B.Transformatoren, zuzuordnen, welche die Signalleitungen von den Geräten entkoppeln. Diese Koppelstellen verhindern zwar gefährlich hohe Ströme von den Geräten über die Signalleitung zum Patienten und bieten damit ausreichend guten Schutz beim Eintreten des erstgenannten Störungsfalles. Ein Schutz gegen Ströme, wie sie im zweiten Störungsfall auftreten können, ist durch diese Koppelstellen jedoch nicht gegeben, da sie einen Stromfluß vom Patienten über die Leitungserdkapazität zur Erde nicht verhindern können. Zur Absicherung gegen solche Ströme mußte man sich bisher damit behelfen, die Geräte möglichst nah am Patienten anzuordnen, um durch möglichst kurze Signalleitungen die Leitungserdkapazitäten kleinzuhalten und damit entsprechend auch die Ströme zu verringern. Die Anordnung der Geräte unmittelbar neben dem Patienten ist jedoch nachteilig, weil die Geräte viel Platz beanspruchen und damit der freie Zugang des Arztes bzw. des Überwachungspersonals zum Patienten oder zu den einzelnen Geräten selbst erheblich behindert wird; dadurch wächst die Gefahr, daß in dringenden medizinischen Gefahrenfällen der Arzt bzw. das Personal nicht mehr rechtzeitig zum Patienten bzw. zu den Geräten gelangen können. Die beiden im direkten Gegensatz zueinander stehenden Forderungen, nämlich aus Sicherheitsgründen eine Anordung der Geräte möglichst nah dem Patienten, aus Platzgründen jedoch eine Anordnung der Geräte möglichst weit entfernt vom Patienten — im günstigsten Falle sogar in Räumen außerhalb des Patientenzimmers —, konnten bisher noch nicht zufriedenstellend miteinander in Einklang gebracht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beseitigen, d. h. eine Meßeinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der die verwendeten Geräte in beliebiger Entfernung vom Patienten, also auch z. B. in Räumen außerhalb des Patienteinzimmers angeordnet werden können und bei dem der Patient trotzdem gegen gefährlich hohe Ströme ausreichend abgesichert ist.

Die Aufgabe wird mit einer Meßeinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Leitungsverbindungsstück zwischen Koppelstelle und Elektroden höchstens so lang und der Ableitstromwert der Koppelstelle höchstens: so groß gewählt sind, daß bei im Störungsfall am Körper des Patienten und/oder am Gerät anliegender Netzspannung die Summe aus den über die Erdkapazitäten der Leitung zur Erde einerseits und über die Koppelstelle andererseits fließenden Ableitströmen einen maximalen zulässigen Ableitstromwert nicht überschreitet

Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung ermöglicht eine Anordnung der Geräte in beliebiger Entfernung vom Patienten, also gegebenenfalls auch in Räumen außerhalb des Patientenzimmers, bei gleichzeitiger optimaler Absicherung des Patienten gegen gefährlich hohe Ströme (sowohl gegen von den Geräten über die

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Signalleitungen zum Patienten fließenden Ströme durch die Koppelstelle selbst als auch gegen über den Patienten und die Leitungserdkapazitäten nach Erde fließende Ströme durch die Anordnung dieser Koppelstelle im Nahbereich der Elektroden). Da die Umgebung des Patienten praktisch gerätefrei gehalten werden kann (die Koppelstelle selbst beansprucht aufgrund ihrer geringen räumlichen Abmessungen fast keinen Platz), können somit auch die den bekannten Meßeinrichtungen anhaftenden Nachteile nicht mehr auftreten.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung beträgt bei einem Ableitstromwert der Koppelstelle im Bereich von 2 bis 5 μΑ die Länge der Verbindungsleitungen zwischen den Elektroden und der Koppelstelle maximal 1,5 m. Versuche haben gezeigt, daß bei einer solchen Leitungslänge auch in Extremfällen, z. B. bei stark transpirierenden Patienten oder feuchten Verbindungsleitungen, bei am Patientenkörper anliegender Netzspannung der über die Erdkapazitäten der Leitung zu Erde abfließende Strom niemals den Wert von 5 μΑ überschreitet und somit der gesamte über den Patienten fließende Strom höchstens ΙΟμΑ beträgt. Eine solche Stromstärke ist auch noch dann vertretbar, wenn die Elektroden unmittelbar im oder am Herzen angelegt sind, z. B. bei der Herzkatheterisierung.

Die erfindungsgemäße Koppelstelle kann zusätzlich zu in den Geräten bereits vorgesehenen Koppelstellen in die Signalleitungen eingeschaltet werden. Aus Gründen der Materialeinsparung ist es jedoch zweckmäßig, diere Koppelstellen durch die erfindungsgemäße Koppelstelle zu ersetzen.

Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand einer Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, im folgenden näher erläutert

Die Fig. 1 zeigt ein Patientenzimmer 1 mit einem Bett 2, in dem sich ein Patient 3 befindet. Am Patientenkörper ist eine Elektrode 4 für die Abnahme von Aktionssignalen angeordnet. Die Elektrode 4 ist über eine Signalleitung 5 an ein Verarbeitungsgerät 6 für die Abnahme von Aktionssignalen angeordnet. Die Elektrode 4 ist über eine Signalleitung 5 an ein Verarbeitungsgerät 6 für die Aktionssignale angeschlossen. Das Gerät 6 ist dabei ein einem Raum 7 aufgestellt, welcher durch eine Wand 8 vom Patientenzimmer getrennt ist Die Signalleitung 5 ist an der Stelle 9 durch die Wand 8 hindurchgeführt. In die Signalleitung 5 ist nahe der Elektrode 4 (Leitungsabstand zur Elektrode maximal 1,5 m) eine galvanisch trennende Koppelstelle mit einem Ableitstromwert von ca. 2 μΑ eingeschaltet.

Die galvanisch trennende Koppelstelle tO besteht dabei gemäß F i g. 2 in Richtung der zu übertragenden Signale aus einem Vorverstärker 11, einem A:nplitudenmodulatof 12 sowie einem nachgeschalteten ersten Koppeltransformator 13 für die Entkopplung der eigentlichen Signalleitung 5. Die Koppelstelle 10 weist ferner einen zweiten Koppeltransformatoi 14 auf für die Entkopplung der Verstärker/Modulator-Energieversorgungsleitungen 15, 16 (Energieversorgungstei! aus Übersichtlichkeitsgründen nicht gezeichnet). Die gesamte Koppelstelle 10 ist in einem am Patientenbett anbringbaren Gehäuse 17 montiert. Anstelle der Koppeltransformatoren können selbstverständlich euch Koppelkapazitäten (je eine Koppelkapazität für die Signalleitung und Energieversorgungsleitung sowie eine weitere zur Massenentkopplung) vorgesehen werden. Die Übertragung der Signale über die Koppelkapazitäten geschieht dann zweckmäßig mittels Pulsiängen- oder Frequenzmodulation.

Die Signalleitungsverbindung zwischen Koppelstelle und Gerät ist lösbar (Wandstecker 18). Dies hat den Vorteil, daß bei einem Ortswechsel des Patientenbettes, z. B. Überführung in ein anderes Zimmer, die Koppelsteüe nicht vom Patientenbett getrennt zu werdenbraucht, sondern am Bett verbleiben kann. Bei einem Zimmerwechsel ist außerdem die Möglichkeit gegeben, daß — sofern dieses Zimmer einen entsprechend F i g. 1 ausgebildeten Wandanschluß an das Gerät aufweist — der Patient sofort wieder an ein entsprechendes Gerät angeschlossen werden kann.

Die Wirkungsweise der Erfindung ergibt sich wie folgt: Die über die Elektrode 4 abgenommenen Aktionssignale werden im Verstärker 11 verstärkt, im Modulator 12 amplitudenmoduliert und über den Transformator 13 am Gerät 6 zur weiteren Verarbeitung (Demodulation der Signale und z. B. Aufzeichnung bzw. Anzeige der Signale) zugeleitet. Tritt ein Störungsfall am Gerät 6 ein, z. B. Schutzleiterbruch, so wird der vom Gerät 6 über die Koppelstelle 10 zum Patienten fließende Strom aufgrund der speziellen Dimensionierung der Koppelstelle niemals größer als 2 μΑ. Berührt der Patient zufällig netzspannungsführende Teile, so beträgt die Stromstärke des über die Koppelkapazität des kurzen Leitungsstückes zwischen der Elektrode 4 und der Koppelstelle 10 gegen Erde fließenden Stromes maximal 5 μΑ. Der maximal über den Patienten fließende Strom beträgt damit auch in Extremfällen niemals mehr als 10 μA. Der Patient ist somit gegen gefährliche Ströme optimal abgesichert.

Das Ausführungsbeispiel beschränkt sich aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich auf die Darstellung einer einzigen Elektrode sowie eines einzigen Gerätes. Die Zahl der Elektroden bzw. Verarbeitungsgeräte kann selbstverständlich beliebig erhöht werden. Zur Entkopplung dieser Elektroden kann dabei eine der Elektrodenzahl entsprechende Anzahl von Koppelstellen gemäß F i g. 2 vorgesehen sein, die jedoch sämtlich in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein können. Es besteht jedoch ebensogut die Möglichkeit, die einzelnen Elektrodensignaie zeitlich gestaffelt nacheinander zu übertragen, so daß eine einzige Koppelstelle gemäß F i g. 2 verwendet werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Meßeinrichtung für physiologische Aktionssignale mit mindestens einem Gerät für die Verarbeilung der am Körper eines Patienten über Elektroden abgenommenen und über eine Signalleitung dem Gerät zugeführten Aktionssignale, sowie mit einer galvanisch trennenden Leitungskoppelstelle mit vorgegebenem Ableitstromwert, die eine in der ι ο Signalleitung zwischen Elektroden und Gerät eingeschaltete, vom Gerät getrennte Baueinheit bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsverbindungstück zwischen Koppelstelle (10) und Elektroden (4) höchstens so lang und der Ableitstromwert der Koppelstelle (10) höchstens so groß gewählt sind, daß bei im Störungsfall am Körper des Patienten (3) und/oder am Gerät (6) anliegender Netzspannung die Summe aus den über die Erdkapazitäten der Leitung (5) zur Erde einerseits und über die KoppelstelJe (10) andererseits fließenden Ableitströmen einen maximal zulässigen Ableitstromwert nicht überschreitet.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem vorgegebenen Ableitstromwert der Koppelstelle (10) im Bereich von 2 bis 5 μΑ die Länge des Signalleitungsstückes zwischen den Elektroden (4) und der Koppelstelle (10) maximal 1,5 m beträgt.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelstelle (10) in einem Gehäuse (17) untergebracht ist, welches mit Gliedern zur leicht lösbaren Verbindung am Patientenbett (2) oder dergleichen versehen ist.

4. Meßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Leitungsverbindungen zwischen der Koppeistelle (10) und den Geräten (6) als lösbare Verbindung ausgebildet sind.