DE8908906U1 - EEG- oder EKG-Gerät mit einem Ableitkopf - Google Patents

Description

EEG- oder EKG-Gerät mit einem Ableitkopf

Die Erfindung bezieht sich auf ein EKG-/oder insbesondere EEG- Gerät mit einem Ableitkopf, an dem eine Mehrzahl von Anschlußstellen für Meßelektroden, insbesondere

Anschlußbuchsen und/oder Anschlußsteckern, zum lösbaren Anschließen von Meßelektroden ausgebildet sind und welcher über ein Kabel mit einem Auswert- und Aufseichnungsgerät verbunden ist. wobei im Ableitkopf jede Anschluß»teile mit 3.0 dem Eingang eines zugeordneten Verstärkers verlanden ist.

Derartige Geräte zur Ableitung eines Elektro-Enzephalogramms (EEG) bzw. Slektrokardiograinris (EKG) aus Meßciaten von am Kopf bzw. Körper eines Patienten ~vfgebrachten Meßelektroden sind seit geraumer Zeic xn praktischen Eis-*atz.

Aus der im allgemeinen erforderlichen hohen Anzahl von Meßelektroden resultiert allerdings das Problem, daß das Verbindungskabel zwischen dem Ableitkopf und dem Auswert- und Aufzeichnungsgerät zur Übertragung der Meßdaten entsprechend "iele Adern aufweisen muß. Ein derartiges Kabel ist technisch und wirtschaftlich vergleichsweise aufwendig und oberdrein aufgrund seiner Dicke steif und somit unhandlich. Außerdem können die zum Auswert- und Aufzeichnungsgerät übertragenen Analogdaten durch Störeinflüsse verzerrt werden.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, ein gattungsgemäßes EEG- oder EKG-Gerät bereitzustellen, dessen Kabelverbindung zum Auswert- und Aufzeichnungsgerät einen einfachen Aufbau hat und bedienungsfreundlich ist und eine störungsfreie Übertragung der Meßdaten erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Ableitkopf an die Ausgänge der Verstärker ein Multiplexer geschaltet ist und der Ausgang dee Multiplexers an den Eingang eines Analog-Digital-Wandlers geschaltet ist, an dessen Ausgang eine die digitalen Daten seriell übertragende Datenleitung des Kabels angeschlossen ist.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß durch die Digitalisierung der Meßdaten bereits im Ableitkopf eine störiingsfreie Übertragung der Meßdaten zu dem Auswert- und Aufzeichnungsgerät sichergestellt ist. Außerdem braucht das Kabel eine wesentlich geringere Zahl an Leitungsadern aufzuweisen als Meßelektroden an den Ableitkopf anschließbar sind. Für eine Übertragung der Meßdaten in Form elektrischer ':>! g;nale vom Ableitkopf zum Auswert- und Aufzeichnungsgerät genügen im Extremfall zwei Adern. Dadurch kann ein vergleichsweise einfach erhältliches Kabel Verwendung finden, das noch dazu den Vorteil hat, dünner und flexibler als ein vieladriges Kabel zu sain. Mit diesen Eigenschaften geht eine bequemere Handhabung und erhöhte Haltbarkeit des Kabels einher.

Wenn das Kabel ein Lichtleitkabel ist, welches an den Ausgang des Analog-Digital-Wandlers über einen elektro-optischen Wandler angeschlossen ist, genügt sogar eine einzige Ader für die Übertragung der Mehrzahl von Meßdaten vom Ableitkopf zur Auswert- und Aufzeichnungsgerät.

Außerdem wird in diesem Fall eine galvanische Trennung zwischen dem Ableitkopf und dem Auswert- und Aufzeichnungsgerät erreicht, was sowohl die Betriebs- und Berührungssicherheit des EEG- oder EKG-Gerätes und daiait der Patientensicherheit als auch dessen Akzeptanz durch den Patienten erhöht. Auch ein zuzätzlicher Schutz vor Signalverzerrungen durch etwaige Störeinstrahlung wird.

erzielt.

Wenn der Multiplexer und der Analog-Digital-Wandler eingerichtet sind, zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden, Meßdaten von Elektroden repräsentierenden Codes ein Taktsignal auszugeben, wird in vorteilhafter Weise das erforderliche Taktsignal zugleich zur Trennung und/oder Synchronisierung der datenhaltigen Codes

verwertet und braucht nicht separat, insbesondere nicht auf einer eigenen Ader, übertragen zu werden.

Wenn der Ableitkopf über einen weiteren Lichtleiter mit einer Steuereinheit verbunden ist, die zur Abgabe von

Steuersignalen an den Ableitkopf eingerichtet ist, arbeitet der Ableitkopf auch von der Steuereinheit galvanisch getrennt, was seinerseits die Betriebssicherheit und Akzeptanz des EEG- oder EKG-Geräts erhöht. 10

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. Es zeigt:

Fig.l eine Ansicht eines erfindungsgenvHßen EEG-Gerätes;

Fig.2 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen EEG-Gerätes ;

Fig.3 eine schematische Darstellung der Schaltung eines erfindungsgemäßen Ableitkopfes; und

Fig. 4 und 5 Disgranuns zur Veranschaulichung dee z-eit-lichen Ablaufs einer erfindungsgemäßen Takt- und Datenübertragung.

Das mobile EEG-Gerät nach Fig. 1 ist von der Art, welches als mobiles Gerät für den Einsatz in Kliniken und Arztpraxen verwendet wird und weist ein Auswert- und Aufzeichnungsgerät 15 mit einem Schreiber, Tastaturen 6 und einem Monitor 5 auf, an weiches über ein Lichtleitkabel 16 ein Ableitkopf 1 angeschlossen ist, an welchem eine Mehrzahl von Anschlußbuchsen 17 für Meßelektroden ausgebildet sind.

Das EEG-Gerät ist schaltungsmäßig entsprechend des Blockschaltbildes in Fig.2 aufgebaut. Das Auswert- und Aufzeichnungsgerät enthält einen Signal-Prozessor 2 und einer Schreiber 3, eine Steuereinheit 4 nebst einem Monitor 5 und

eine Taotatur 6 sowie einem Netzteil 7. Das Kabel 16 nach Fig. 1 zwischen dem Ableitkopf 1 und dem Auswert- und aufzeichnungsgerät 15 enthält eine zu dem Signal-Prozessor 2 führende Datenleitung 8, z.B. einen Lichtleiter, und eine zu der Steuereinheit 4 führende Steuerleitung 9, z.B. ebenfalls ein Lichtleiter.

In Fig.3 sind die Kompenenten der Schaltung des Ableitkopfes 1 eingehender dargestellt. Die in Fig. 1 mit 17 bezeichneten Anschlußbuchsen El, &Xgr;2, ..., En zum lösbaren Anechliepfn von (nicht näher dargestellten) Meßelektroden sind in dem Ableitkopf jeweils zumindest mittelbar, d.h. eventuell auch z.B. über ein zwischengeschaltetes Filter oder sonstiges Schaltglied, mit dem Eingang eines zugeordneten (Analog-) Verstärkers Vl, V2, ...,Vn verbunden.

~n dem Ableitkopf 1 sind die Ausgänge der Verstärker Vl, V2, ..., Vn (zumindest mittelbar) einer entsprechenden Anzahl von Eingängen Ml, M2, ...,Mn eines analogen Multiplexers MUX 0 zugeführt, der sequentiell und zyklisch jeweils genau eines seiner Eingangssignale an seinen Ausgang X durchschaltet. Letzterer ist mit dem Eingang eines Analog-Digital-Wandlers ADW verbunden, der aus den analogen Eingangssignalen binäre Daten erzeugt, die eine digitale Codierung der analogen Eingangswerte verkörpern. Der Analog-Digital-Wandler ADW kann das Bitmuster gleichzeitig (parallel) oder nacheinander (seriell) erzeugen. Weitergegeben wird das Bitmuster jedoch in beiden Fällen seriell.

Zu diesem Zweck führt vom Ausgang des Analog-Digital-Wandlers ADW die Datenleitung 8 zum Signal-Prozessor 2 in Form einer die digitalen Daten aus dem Analog-Digital-Wandler ADW seriell übertragenden einfachen, nämlich z.B. nur zweiadrigen, Datenleitung. Hierzu kann beispielsweise ein Koaxkabel angewendet sein.

Prinzipiell kann die Analog-Digital-Wandlung auch vor dem Multiplexer MUX vorgesehen und ein digitaler Multiplexer

■ - 5 -

eingesetzt werden; allerdings fällt der Aufwand eines Analog-Digital-Wandlers dann &eegr;-fach an.

, Die Datenleitung 8 ist aus den in der Beschreibungseinleitung 5 genannten Gründen vorzugsweise ein Lichtleiter. Zu diesem

■ Zweck wird im Anschluß an die Analog-Digital-Wandlung noch eine elektrooptische Signalwandlung in einem elektrisch modulierten, Licht erzeugenden Optowandler OPT durchgeführt.

' 10 Von der StS'lSrsinhsit 4 ^**= lnsuort. nnH &nf «&ogr;&igr; nhnnnnRnerätPR

' 2b können über die Steuerleitung 9, die ihrerseits vorzugsweise ein Lichtleiter ist, Steuersignale an den ! Ableitkopi: 1 geliefert werden, um etwa die Verstärkungsfaktoren der Verstärker Vl, V2, ...,Vn anzupassen oder den Multiplexer MUX und den Analog-Digital-Wandler ADW auf ein gewünschtes Datenformat - hinsichtlich der zeitlichen Organisation der Datenübertragung oder der Anzahl der abzutastenden Meßkanäle (Anschlußbuchsen) einzustellen. Die hierzu erforderlichen Steuerbefehle werden über eine, gegebenenfalls einen Optokoppler enthaltende Verteilerstufe 10 auf die Verstärker Vl, V2,...Vn, den Multiplexer MUX und den Analog-Digital- Wandler ADW verteilt.

Unter Bezugnahme auf die Zeitdiagramme der Figuren 4 und 5 wird nachstehend ein vorteilhaftes Format für die auf dem Lichtleitkabel 8 seriell übertragenen Daten beschrieben.

Fig.4 zeigt - von links nach rechts - eine (unterbrochen dargestellte) Bitfolge von sechzehn jeweils eine Mikrosekunde breiten Datenbits BIT15, BIT14, ..., BITl, BITO, die einen digitalisierten Meßwert einer ersten Elektrode signalisieren, dann einen vier Mikrosekunden dauernden Taktpuls und anschließend eine zu einer zweiten Elektrode gehörige serielle Bitfolge von wieder sechzehn jeweils eine Mikrosekunde breiten Datenbits BIT 15, BIT14, ..., BITl, BITO. Die Abkürzung MSB bezeichnet das höchststellige Bit (Most Significant Bit) und die Abkürzung LSB das niedrigstetellige Bit (Least Significant Bit) innerhalb der

* * · till¹

jeweiligen binär-codierten, hier sechzehnstelligen Digitalzahl.

Der Multiplexer und der Analog-Digital-Wandler sind eingerichtet, zwischen jeweils zwei die aufeinanderfolgenden Meßdaten von Elektroden repräsentierenden Codes (Bitfolgen von jeweils BIT15 bis 3ITl) das Takt- oder Synchronisiersignal einzuschieben. Im vorliegenden Beispiel dauert die Übertragung der seriellen Meßdaten einer Msßslcktrcds inclusive Taktsignal jeweils zv«?_n*ig Mikrosekunden. Innerhalb nur einer Millisekunde (entsprechend 1000 Mikrosekunden) können somit die Meßdaten von fünfzig Elektroden übertragen werden. Eine derartige Abtastleistung und Übertragungsgeschwindigkeit reicht für die angestrebte Erstellung eines EEG's bei weitem aus.

Wie in Fig.5 gezeigt, können innerhalb eines Übertragungszyklus von 1000 Mikrosekunden anstelle von fünfzig Elektrodenwerten ä 20 Mikrosekunden eine geringere Anzahl von Elektrodenwerten, z.B. 33, und dafür noch zusätzliche Informationen über den Patienten, z.B. betreffend seine Atmungstätigkeit (Respirationsinformaticn Resp·), und/oder über den Gerätestatus übertragen werden.

Das Ende eines (hier 1000 Mikrosekunden breiten) Übertragungszyklus kann durch eine Kennung, z.B. einen längeren Puls (hier 260 Mikrosekunden breit dargestellt) hervorgehoben werden, bevor sich der nächste Übertragungszyklus anschließt. Dieser kann das gleiche Format, d.h. die gleiche zeitliche Organisation, aufweisen wie der vorhergehende übertragungszyklus. Es kann indes auch vorgesehen sein, mittels eines Steuerbefehls aus der Steuereinheit 4 den Ableitkopf 1 auf ein anderes serielles Datenfonnat übergehen zu lassen und/oder die anhand der Fig.4 exemplarisch aufgezeigte Zuordnung der einzelnen Zeitabschnitte zu verschiedenen Informationsquellen umzudisponieren.

Claims (4)

Ansprüche

1. EEG- oder EKG-Gerät mit einem Ableitkopf (1), an dem Mehrzahl von Anschlußstellen für Meßelektroden, insbesondere Anschlußbuchsen und/oder Anschlußsteckern, zum lösbaren Anschließen von Meßelektroden ausgebildet sind und welcher über ein Kabel mit einem Auswert- und Aufzeichnungsgerät verbunden ist, wobei im Ableitkopf (1) jede Anschlußstelle mit dem Eingang eines zugeordneten Verstärkers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ableitkopf (1) an die Ausgänge der Verstärker (Vl, V2, ..., Vn) ein Multiplexer (MUX) geschaltet ist und der Ausgang (X) des Multiplexers (MUX) an den Eingang eines Analog-Digital-Wandlers (ADW) geschaltet ist, an dessen Ausgang eine die digitalen Daten seriell übertragende Datenleitung (8) des Kabels (16) angeschlossen ist.

2. EEG- oder EKG-Gerät nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die Datenleitung (8) ein Lichtleiter ist, welcher an den Ausgang des Analog-Digital-Wandlers (ADW) über einen elektro-optischen Wandler (OPT) geschaltet ist.

3. EEG- oder EKG-Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplexer (MUX) und der Analog-Digital-Wandler (ADW) eingerichtet sind, zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden, Meßdaten von Elektroden repräsentierenden Codes (BIT15 bis BITl) ein Taktsignal auszugeben.

4. EEG- oder EKG-Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ableitkopf (1) über einen in dem Kabel (16) enthaltenen weiteren Lichtleiter (9) mit einer Steuereinheit (4) in dem Auewert- und Aufzeichnungsgerät (15) verbunden ist, die zur Abgabe von Steuersignaisn an den Ableitkopf (1) eingerichtet ist.