DE102007009984A1

DE102007009984A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufzeichnung von Biosignalen

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Publication number: DE102007009984A1
Application number: DE102007009984A
Authority: DE
Inventors: Bernd Schöller; Heiko Roth; Peter Erwin; Volker Placke; Rüdiger Wobig; Matthias Schwaibold; Sergey Velykokatho
Original assignee: Loewenstein Medical Technology GmbH and Co KG
Current assignee: Loewenstein Medical Technology SA
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2007-10-18

Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur Aufzeichnung von Biosignalen. Mindestens ein Biosignal wird von mindestens einem Sensor erfasst und zu einer Steuereinheit übertragen. Die Steuereinheit speichert das Biosignal oder vom Biosignal abhängige Daten in einer Speichereinheit.

Description

Die erfindungsgemäße Vorrichtung betrifft ein Datenaufzeichungssystem zur Erfassung, Aufzeichnung und Abspeicherung von Biosignalen, beispielsweise während des Schlafes. Es dient der Erkennung schlafbezogener Atmungsstörungen und begleitender Risikofaktoren, sowie weiterer Schlafstörungen (z.B. RLS), zur Unterstützung der Diagnose, sowie der Therapieeinstellung und Therapiekontrolle. Einsatzgebiete sind stationäre und ambulante Untersuchungen in Schlaflaboren, sowie ambulante Untersuchungen im außerklinischen, schlafmedizinischen Bereich. Das Verfahren betrifft die Steuerung eines derartigen Datenaufzeichnungssystems.
Die bislang bekannten Verfahren und Vorrichtungen sind noch nicht in ausreichender Weise dafür geeignet, alle Anforderungen zu erfüllen, die an einen optimalen Betrieb eines mobilen Datenaufzeichnungssystems gestellt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß eine mobile Datenerfassung unterstützt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Steuereinheit des Mobilteils mit einer Speichereinheit zur Datenspeicherung versehen ist.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend genannten Art zur Durchführung einer optimalen mobilen Datenerfassung anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuereinheit des Mobilteils vom Biosignal abhängige Daten in einer Speichereinheit abspeichert.
Die Verwendung von beispielsweise einer Speicherkarte entkoppelt eine Datenerfassung und eine Datenverarbeitung. Es kann hierdurch ein kompaktes und leichtes Mobilteil bereitgestellt werden, das die erfaßten Daten zunächst abspeichert und es ist möglich, die Daten nach einem Abschluß der Datenerfassung oder parallel aber entkoppelt zur Datenerfassung örtlich getrennt weiterzuverarbeiten oder aufzubereiten.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 Mehrere Ansichten eines Mobilteiles,
2 mehrere Darstellungen zu verwendeten Sensoren,
3 mehrere Darstellungen zur Veranschaulichung von Funktionskomponenten einer Verarbeitungseinrichtung,
4 Darstellungen von Gurten für mobile Anwendungen,
5 zwei Anwendungsbeispiele,
6 ein weiteres Anwendungsbeispiel,
7 ein nochmals abgewandeltes Anwendungsbeispiel,
8 eine Darstellung des Gesamtsystems und
9 einen beispielhaften Meßwertverlauf.
1 zeigt ein Mobilteil mit einem Druckanschluß (1) zur Verbindung mit einem Druckmeßschlauch, Elektrodenanschlüssen (2), einem RIB (3) sowie einem Anschluß (4) für einen nicht dargestellten Abdomen-Sensor (35). Es sind ebenfalls nachfolgend noch näher erläuterte LEDs (5), eine Taste (6) sowie eine Akku-Verriegelung (7) zu erkennen. Des weiteren sind ein Anschluß (8) für ein Lade-/Datentransferkabel sowie ein Akku (9) zu erkennen. Vorzugsweise ist ein zweiter Druckanschluß (10) vorgesehen. Die Funktionalität wird durch einen Thoraxsensor (11) sowie einen Anschluß (12) für einen Pulsoximetrie-Sensor weiter gesteigert.
Im Bereich einer Rückseite des Mobilteiles ist eine Einlegekarte (13) mit Applikationsorten vorgesehen. Darüber hinaus sind eine Z-Elektrode (14) sowie ein Anschluß (15) zu erkennen. Der Anschluß (15) dient zur Verbindung mit einem in 2 dargestellten Atemfluß-Schnarch-Sensor (16) oder einem Atemfluß-Mund-Sensor (27). Der Anschluß (1) ist zur Verbindung mit einer Atemfluß-Schnarch-Nasenbrille (22) oder einem Druckmeß-Schlauch (28) vorgesehen. Die Anschlüsse (1, 10) dienen gemeinsam zur Verbindung mit einem Pneumo-T-Adapter (33).
2 zeigt zusätzlich zu den vorstehend bereits erwähnten Sensoren zum Anschluß an das Mobilteil, Sensorperlen (17), eine Hülse (18), ein Mikrofon (19), eine Trägerplatte (20) sowie einen Sensorstecker (21). Ebenfalls sind eine Hülse (23), Kanülen (24), eine Lasche (25) sowie ein Anschluß (26) der Atemfluß-Schnarch-Nasenbrille (22) dargestellt.
Der Druckmeß-Schlauch (28) umfaßt ein Verbindungsstück (29), einen Verbindungsschlauch (30), einen Kunststoffschlauch (32) sowie ein Gewinde (31) für einen CPAP-Anschluß. Als weitere Sensoren sind ein Pulsoximetrie-Sensor (34) sowie ein Abdomensensor (35) abgebildet.
Das Mobilteil wird typischerweise an eine Auswertungseinrichtung angeschlossen, die als ein Personalcomputer ausgebildet sein kann. Die Auswertungseinrichtung umfaßt hierbei ein CD-ROM-Laufwerk (36), ein Ladegerät (37) mit Netzgerät (38) und Stecker (39), ein Lade-Daten-Transferkabel (40) und ein USB-Kabel (41). Eine Konverterbox (42) ist mit einer Buchse (43) für das Lade-Daten-Transferkabel (40), einer USB-Buchse (44) und einer Ladegerät-Buchse (45) ausgestattet. Eine Datenübertragung vom Mobilteil zur Auswertungseinrichtung kann auch direkt durch Umstecken einer Speicherkarte (46) erfolgen.
4 zeigt zur Unterstützung einer mobilen Anwendung einen Gerätegurt (47) und einen Abdomengurt (48).
Die gemessenen Daten werden im Gerät auf einer CompactFlash^® Card gespeichert, sowie online über Kabel oder optional drahtlos an den PC übertragen. Für den ambulanten Einsatz können die im Gerät gespeicherten Daten entweder über eine USB-Schnittstelle an den PC übertragen oder durch Auslesen der CompactFlash^® Card über ein Lesegerät in die Software eingelesen werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung setzt sich beispielsweise aus folgenden Komponenten zusammen:

A) Mobilteil bestehend aus:
– Grundgerät
– Sensoren
– Applikationsteile
– LiIon-Akku
– medizinisch zugelassenes Netzgerät (Sekundärseite) mit Kombikabel zur Ladung des Akkus und zur Datenübertragung der gespeicherten Daten über eine galvanisch getrennte USB-Schnittstelle (Konverterbox) an einen PC
– Erfindungsgemäß ist eine mobile Steuereinheit ein Bestandteil eines Mobilteils und/oder eines Grundgerätes
B) PC-Software Die Software kann unter den Betriebssystemen Windows 2000 ab SP2, Windows XP Professional und Home-Edition betrieben werden.
C) Nichtmedizinische elektrische Geräte:
– Netzgerät (Primärseite)
– USB/TCP/IP Konverter
– Bluetooth^®-USB-Adapter
– CompactFlash^® Card-Lesegerät
– PC-System (Fremdzubehör).

Die Komponenten haben folgenden bestimmungsgemäßen Gebrauch, bzw. erfassen folgende schlafbezogenen Parameter: Grundgerät

– zumindest 4 frei konfigurierbare elektrophysiologische Kanäle (E .. G1/E .. G4), die wahlweise einstellbar sind für die Parameter EMG, EOG, EEG und EKG mit entsprechenden Sensoren;
– Thorax- und Abdomenbewegungen;
– Sauerstoffsättigung (SpO2; pulsoximetrisch);
– Pulsfrequenz (pulsoximetrisch);
– Nasaler Atemflow;
– Oraler und nasaler Atemfluss;
– Mundatmung;
– Schnarchen;
– Patientenlage;
– xPAP-Druck;
– Herzfrequenz;
– Pulswelle (pulsoximetrisch);
– Qualitätsindex der Sauerstoffsättigung (pulsoximetrisch)
– cHB, SaCo, Sa Met.

Sensoren

– Sensoren für die elektrophysiologischen Kanäle;
– Effort Sensoren (Thorax- und Abdomenbewegungen);
– Pulsoximetriesensor zur Erfassung von Sauerstoffsättigung, Pulsfrequenz und Pulswelle;
– Atemfluss-Schnarch-Sensor (Thermistoren und Mikrofon);
– Atemfluss-Schnarch-Nasenbrille (Drucksensor);
– Mundthermistor zur Erfassung von Mundatmung bei Therapiekontrolle;
– Pneumo-T-Adapter zur Erfassung des Atemflows, Schnarchen und xPAP-Druckes (Drucksensor).

Konverterbox und Netzgerät
Die Konverterbox dient zur kabelgebundenen Datenübertragung der im Gerät gespeicherten Daten. Die Datenübertragung erfolgt galvanisch getrennt über eine USB-Schnittstelle. Gleichzeitig wird die erfindungsgemäße Vorrichtung über das Netzgerät geladen, bzw. dauerhaft mit Strom versorgt.
PC-Software
Die PC-Software dient der Erfassung, Speicherung, Verarbeitung, Visualisierung, Auswertung, Dokumentation und der Archivierung von patientenbezogenen Biosignalen. Dies dient zur Unterstützung der Diagnosefindung, Therapieeinstellung und Therapiekontrolle von Schlafstörungen.
Geräte-Software
Die Geräte-Software dient der Erfassung, Speicherung, Verarbeitung und der Auswertung von Biosignalen. Dies dient zur Unterstützung der Diagnosefindung, Therapieeinstellung und Therapiekontrolle von Schlafstörungen. Die Geräte-Software kommuniziert über ein gesichertes Datenübertragungsprotokoll mit der PC-Software.
Nichtmedizinische elektrische Geräte

– Lesegerät zum Auslesen der auf der CompactFlash^® Card gespeicherten Daten;
– Online-Modul zur drahtlosen Datenübertragung (Bluetooth-USB-Adapter);
– USB – TCP/IP-Konverter;
– PC-System (Fremdzubehör).
– Die erfindungsgemäße Vorrichtung erzeugt Informationssignale (z.B. Akku-Ladezustand), die vom PC-System graphisch visualisiert und gespeichert werden. Diese Informationssignale dienen zur Überprüfung der Präsenz der aufzuzeichnenden Signale, sowie der Funktionsüberprüfung des Gerätes. Dadurch werden fehlerhafte Aufzeichnungen vermieden und eine sonst notwendige Wiederholung der Nachtmessung entfällt.
– Alarme werden vom System nicht erzeugt.
– Die automatischen Analysen (PLM-, Schnarch-, Schlafstadien-, Arousal- und kardiorespiratorische Analyse) erfolgen offline aus den im PC gespeicherten Signalen und unterstützen den Auswerter bei der Diagnose von Schlafstörungen, sowie der Therapieeinleitung und Therapiekontrolle.
– Die PC-Software dient der Visualisierung, Auswertung, Dokumentation und der patientenbezogenen Archivierung von Langzeituntersuchungen zur Diagnostik von Schlafstörungen. Dafür wird das System konfiguriert und die übertragenen Daten automatisch offline analysiert. Die Software erlaubt die Eingabe von Bemerkungen durch den Anwender. Eine manuelle Reklassifikation der Analyseergebnisse durch den Auswerter ist möglich.
– Der Patient ist nach Einweisung durch Fachpersonal und anhand der Gebrauchsanweisung für den Patienten in der Lage, die Sensoren und das Gerät selbst anzulegen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung verarbeitet und speichert alle gemessenen Signale auf der integrierten CompactFlash^® Card. Ausgelesen werden die Daten entweder über ein USB-Kabel oder durch Auslesen der CompactFlash^® Card mit einem Lesegerät. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann im stationären Betrieb die erfassten Daten online entweder drahtlos oder kabelgebunden an die Software übertragen, wo die Daten zusätzlich gespeichert werden.
Bei der Online-Überwachung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in Kliniken vorhandene Netzwerke einsetzbar. Gehen Daten z.B. bei Verlassen des Untersuchungsraumes verloren, können diese Daten mit den auf der CompactFlash^® Card gespeicherten Daten ergänzt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird durch einen wechselbaren Akkupack versorgt, so dass diese unabhängig vom Netz ist. Durch einen Akkutausch gehen keine gespeicherten Messwerte verloren. Das Gerät kann auch dauerhaft mit dem Datenübertragungskabel versorgt und betrieben werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt einen eingebauten Lagesensor. Der Sensor registriert, ob und wann der Patient auf dem Bauch, dem Rücken oder auf der Seite liegt. Ebenso besitzt das Gerät einen im Gehäuse integrierten Effort-Sensor. Die Integration reduziert den Reinigungsaufwand und erhöht die Lebensdauer des Sensors.
Mit Hilfe einer Drucktaste kann ein Sensortest/Impedanzcheck ausgelöst werden.
Mit Hilfe von Leuchtdioden kann bei einem Sensortest/Impedanzcheck festgestellt werden, ob bzw. welche Elektrode gut oder schlecht appliziert ist.
Zudem zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung durch eine gelbe Leuchtdiode im Akkupack neben dem Batteriesymbol an, ob der Akku momentan geladen wird. Der Ladezustand kann auch über die Software erfragt werden, da eine Kapazitätsüberwachung im Akku integriert ist.
Über die Konverterbox, in die eine galvanische Trennung integriert ist, können die gespeicherten Daten an den PC übertragen werden. Über die Konverterbox kann auch der Akku mit dem mitgelieferten Netzgerät geladen werden. Ein Akkumodul kann auch geladen werden, wenn es nicht im Gerät eingesetzt ist.
Ein weiterer Aspekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das modulare Konzept der Sensoren. Erfindungsgemäß können weitere Sensoren an das Mobilteil adaptiert werden. Im Bereich des Mobilteils sind dazu ein Hauptprozessor und mehrere Nebenprozessoren vorgesehen. Die Anzahl der Nebenprozessoren ist erweiterbar. Die Nebenprozessoren dienen der Registrierung der Meßwerte, die von den Sensoren geliefert werden, während der Hauptprozessor die Kommunikation, die zeitliche Koordination und die Konfiguration der Nebenprozessoren regelt. Dadurch können benötigte Messwerte durch hinzufügen geeigneter Sensoren und entsprechender Nebenprozessoren bedarfsgerecht ergänzt werden. Dazu sind im Bereich des Mobilteils freie Anschlußplätze vorhanden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigsten 1 EOG und/oder 1 EEG Sensor mit entsprechendem Nebensensor ergänzt werden können.
Im Bereich der Vorrichtung sind dazu bereits freie Steckplätze für Nebenprozessoren vorgesehen die mit ebenfalls vorgesehenen Sensorsteckplätzen im Gehäuse verbindbar sind.
Die während der Messung übertragenen Daten werden gespeichert und visualisiert. Die nach der Messung eingelesenen Daten werden nach Zeit- und Wertekriterien automatisch analysiert und das Vorkommen von respiratorischen Störungen registriert.
Die Software kann folgende automatischen Analysen durchführen:

– PLM-Analyse
– Schnarch-Analyse
– Kardiorespiratorische Analyse
– Arousal Analyse
– Schlafstadienanalyse

Auf der Grundlage der Analyseergebnisse und der dargestellten Signale können die vorliegenden Ergebnisse nach definierbaren Kriterien bewertet werden.
5 zeigt im linken Zeichnungsteil eine Anwendung mit einem Atemfluß-Schnarch-Sensor (16) und im rechten Zeichnungsteil eine Anwendung zur Druckmessung im Bereich einer Beatmungsmaske. 6 zeigt eine Anwendung zur Datenerfassung eines Atemfluß-Mund-Sensors (27). Weitere Anwendungen erfolgen zur Erfassung und Aufzeichnung von Meßdaten der Atemfluß-Schnarchnasenbrille (22) und des Pulsoximetrie-Sensors (34).
7 zeigt die Befestigung am Patienten. Zur Befestigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung am Patienten wird der Gurt zuerst durch die obere Öse a und dann durch die seitliche Öse b des Gerätes gezogen. Die entstandene Gurtschlaufe wird über die linke Schulter des Patienten gehängt. Das kurze Verbindungsstück mit Klickverschluss wird durch die noch freie Öse c gezogen. Der Gurt wird mit der Schnalle geschlossen. Durch Verstellen der Klettbänder kann der Gurt dem Körperumfang angepasst werden. Der Gurt besteht aus einem hautfreundlichen elastischen Flauschband.
Die 8 zeigt beispielhaft wie die erfindungsgemäße Vorrichtung über eine Box zur galvanischen Trennung mit einem PC verbunden ist. Über die Box erfolgt auch die Ladung der Akkumulatoren des Gerätes.
Die Atemfluss-Schnarch-Nasenbrille erfasst in Verbindung mit dem in die erfindungsgemäße Vorrichtung integrierten Drucksensor den Atemfluss sowie das Schnarchen. Die Inspiration wird über den erzeugten Unterdruck registriert, die Exspiration über den erzeugten Überdruck. Schnarchen erzeugt Druckschwankungen in den Nasenöffnungen, die ebenfalls registriert werden. Die Druckmessung reagiert bei geschlossenem Mund sensibler auf geringe Flusslimitierungen als die thermische Messung. Sie ist unabhängig von der Umgebungstemperatur und ermöglicht zusätzlich die visuelle Beurteilung der zeitlichen Flusskontur. Bei Mundatmung können die Signale abgeschwächt sein. Alternativ erfolgt deshalb der gleichzeitige Einsatz des Atemfluss-Mund-Sensors.
Über den Pulsoximetrie-Sensor werden die pulsoximetrischen Signale, die Sauerstoffsättigung des Blutes und die Pulsfrequenz gemessen. Optional werden erfindungsgemäß Sensoren verwendet, die alternativ und/oder ergänzend eine Ermittlung der Konzentration an Hämoglobin (cHb), Oxyhämoglobin (HbO2), desoxygeniertem Hämoglobin (HbDe), Carboxyhämoglobin (HbCO), Methämoglobin (cMetHb), Sulfhämoglobin(HbSulf), Bilirubin, Glucose ermöglichen. Dazu weisen die Sensoren zumindest eine Lichtquelle auf die alternativ und/oder ergänzend folgende Wellenlängen emittiert, ausgewählt aus der Gruppe: 150 nm ± 15%, 400 nm ± 15%, 460 nm ± 15%, 480 nm ± 15%, 520 nm ± 15%, 550 nm ± 15%, 560 nm ± 15%, 606 nm ± 15%, 617 nm ± 15%, 620 nm ± 15%, 630 nm ± 15%, 650 nm ± 15%, 660 nm ±, 705 nm ± 15%, 710 nm ± 15%, 720 nm ± 10%, 805 nm ± 15%, 810 nm ± 15%, 880 nm ± 15%, 890 nm, 905 nm ± 15%, 910 nm ± 15%, 950 nm ± 15%, 980 nm ± 15%, 980 nm ± 15%, 1000 nm ± 15%, 1030 nm ± 15%, 1050 nm ± 15%, 1100 nm ± 15%, 1200 nm ± 15%, 1310 nm ± 15%, 1380 nm ± 15%, 1450 nm ± 15%, 1600 nm ± 15%, 1650 nm ± 15%, 1670 nm ± 15%, 1730 nm ± 15%, 1800 nm ± 15%, 2100 nm ± 15%, 2250 nm ± 15%, 2500 nm ± 15%, 2800 nm ± 15%. Die Hauptbestandteile des Sensors sind zumindest zwei Leuchtdioden und Photodetektor. Für jede Pulswelle werden bevorzugt mehrere SpO2-Werte bestimmt (Split-Pulswave-Algorithmus).
Die gemessenen Pulsfrequenzveränderungen entsprechen den Herzfrequenzveränderungen, die durch ein schlafbezogenes Apnoesyndrom ausgelöst wurden, hinreichend genau.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung errechnet zu jedem erfassten Sauerstoffsättigungswert einen Qualitätsindex, welcher die Güte bzw. die Genauigkeit des gemessenen SpO2-Wertes kennzeichnet. wird das Signal durch Bewegungen gestört, ist die Anzahl der Werte gering. Bei störungsfreien Signalen liegt eine hohe Anzahl von Werten vor. Dementsprechend erzeugt ein gestörtes Messsignal einen niedrigen Qualitätswert, ein ungestörtes Messsignal hat einen hohen Qualitätswert zur Folge. Das Qualitätssignal nimmt werte zwischen 0 und 100 an. Bei der Beurteilung von SpO2-Langzeitmessungen kann das Qualitätssignal hilfreich sein, denn es lässt auf Artefakte schließen, die während der Messung auftraten.
Der Thorax- und Abdomensensor dienen der Erfassung der thorakalen und abdominalen Atembewegungen.
Atembewegungen verursachen dabei wechselnde Zugspannungen auf die Messaufnehmer in den Befestigungsgurten. Die Sensoren wandeln infolge des piezoelektrischen Effektes die Bewegungen in elektrische Signale um. Die Amplitude der elektrische Signale repräsentiert das Ausmaß der Atembewegungen. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Amplitude der Sensor-Signale durch eine adaptive Verstärkungsanpassung in einem definierten Bereich zu halten. Die Amplitude muß zumindest so hoch sein, dass eine Signalauswertung möglich ist.
Die Verstärkung muss beispielsweise bei Lageänderungen nachgeregelt werden, damit das Signal immer im auswertbaren Amplitudenbereich bleibt. Allerdings darf der Regler beispielsweise bei Apnoen, die mit geringen Amplituden der elektrische Signale einhergehen, nicht schnell hochregeln, da die Apnoen ansonsten nicht mehr als solche erkennbar wären. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die Verstärkung für die typische Dauer einer Apnoe nicht und/oder nur allmählich hochzuregeln. Die typische Dauer einer Apnoe wird mit 60 bis 90 Sekunden angenommen.
Ausgehend von Signalen mit geringen Amplituden erfolgt eine Anhebung der Verstärkung durch den Regler der Steuereinheit alle 10 Sekunden bis zur Maximalverstärkung von 64-fach.
9 zeigt, dass der Regler der Steuereinheit bei Erhöhung der Signalamplitude die Verstärkung schnell herunterregelt. Nach einer Minute ist die Signalamplitude abgefallen. Die Verstärkung ist hier bereits unter 8-fach. Die Verstärkung bleibt für etwa eine Minute gleich, steigt dann immer schneller an. Es erfolgt eine Anhebung der Verstärkung durch den Regler alle 10 Sekunden. Die Maximalverstärkung ist 64-fach.
Die Verstärkung der Signale wird an die Lage und/oder Bewegungen des Patienten angepasst. Liegt der Patient in Rückenlage, sind die Zugspannungen auf die Messaufnehmer gleich hoch. Liegt der Patient in Seitenlage sind die Zugspannungen auf die Messaufnehmer unterschiedlich hoch. Bei starken Signalen wird die Verstärkung schnell, im Sekundenbereich nach unten geregelt.
Die elektrophysiologischen Signale werden mittels Sensoren gemessen. Dazu können Goldnapf- oder KlebeSensoren verwendet werden.

– Elektroenzephalogramm (EEG)
– Elektrookulogramm (EOG)
– Elektromyogramm (EMG)
– Elektrokardiogramm (EKG)

Mit dem Atemfluss-Schnarch-Sensor (16) werden nasaler und oraler Atemfluss und die Schnarchgeräusche erfasst. Die Sensorperlen bestehen aus Thermistoren. Sie erfassen den Atemfluss über die Temperatur der aus- und eingeatmeten Luft. Das Mikrofon registriert die Schnarchgeräusche des Patienten.
Mit dem Atemfluss-Mund-Sensor wird ebenfalls ein oraler Atemfluss bei der Diagnose mit der Atemfluss-Schnarch-Nasenbrille, Therapiekontrolle oder Therapieeinstellung erfasst.
Der Pneumo-T-Adapter (28) wird zur Therapiekontrolle zusammen mit einer Nasalmaske eingesetzt. Durch ihn werden der Atemflow und das Schnarchen des Patienten während der Therapie registriert und der anliegende Therapiedruck in der Maske gemessen.
Über die Druckmessschläuche werden in- und exspiratorische Druckschwankungen von der Maske zum Gerät geleitet. Das Ausatmen von Luft erzeugt einen geringen Überdruck, das Einatmen entsprechend einen Unterdruck. Aus den Druckunterschieden lassen sich die Atemzüge ableiten.
Schnarchgeräusche werden über schnelle Druckveränderungen gemessen. Aus der statischen Komponente des Drucksignals wird der Therapiedruck abgeleitet.
Der Pneumo-T-Adapter wird bei der Therapieeinstellung und Therapiekontrolle zusammen mit xPAP-Geräten eingesetzt.
Der Pneumo-T-Adapter kann zusammen mit dem Atemfluss-Mund-Sensor (27) eingesetzt werden, damit Mundatmung und Mundleckagen erkannt werden. Der Pneumo-T-Adapter hat einen Norm-Konus (ISO 22) zum Anschluss an Therapiemasken.
Der Thoraxsensor ist geschützt im Gerät integriert. Dieser Sensor erfasst die thorakalen Atembewegungen. Er besteht aus einem hautfreundlichen Kunststoff-Material. Der T-Befestigungsgurt dient dazu, den Thoraxsensor und das Gerät am Körper des Patienten zu befestigen.
Der Abdomensensor (35) erfasst, zusammen mit den Abdomengurten, die abdominalen Atembewegungen. Der Sensor besteht aus einem hautfreundlichen Kunststoff. Der Abdomengurt dient dazu, den Abdomensensor am Körper des Patienten zu befestigen. Der Sensor an die Buchse (4) am Gerät angeschlossen.
Tabelle 1: Spezifikationen der Sensoren für die Registrierung der physiologischen Signale.
EXG-Sensoren
Die mit den Sensoren erfasste Größe ist die Spannung. Gemessen wird dabei eine Spannungsdifferenz zwischen zwei Punkten des Körpers. Da die Messung an der Hautoberfläche nichtinvasiv erfolgt, sind die messbaren Spannungsdifferenzen sehr klein. Sie liegen beim EEG, EOG und EMG im Bereich μV, beim EKG im Bereich mV. Wie die EMGs wird auch das EKG bipolar abgeleitet. Die polysomnographische Ableitung der erfindungsgemäßen Vorrichtung lehnt sich an die Einthoven-Ableitung an. Die Bezugselektrode ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Erdelektrode an einer beliebigen Körperstelle.
Tabelle 1: Spezifikationen der Sensoren für die Registrierung der Elektrophysiologische Signale.
Sensortest durchführen
Zur Überprüfung, ob alle Sensoren gut angeschlossen sind, kann nach dem Anlegen der Sensoren und der Geräte ein Test durchgeführt werden.
Zur Überprüfung der Befestigung und/oder Funktionsfähigkeit der Sensoren am Patienten erfolgt eine Impedanzmessung der angelegten Sensoren. Zur Durchführung der Impedanzmessung wird am Gerät ein Auswahlschalter betätigt; die Taste 6 gedrückt. Für jeden Sensor ist eine LED als Signalmittel vorgesehen. Die LED leuchten nach der Durchführung des Impedanztests auf. Dadurch wird die Qualität der Befestigung und/oder Funktionsfähigkeit der Sensoren angezeigt. Bevorzugt signalisieren die LED zumindest drei Qualitäten der Befestigung und/oder Funktionsfähigkeit der Sensoren gut, mittel, schlecht, um dem Anwender unmittelbar aufzuzeigen, welche der Sensoren noch nachjustiert und/oder ausgetauscht werden müssen.
Während des Sensortests blinkt die LED des gerade getesteten Sensors schnell (4 × pro Sekunde). Ist das Ergebnis des Sensortests "gut", blinkt die LED des entsprechenden Sensors nach Beenden des Impedanztests nicht mehr: Die Impedanz der Elektrode ist < 5 kΩ und somit in Ordnung bzw. ein Sensorsignal ist vorhanden.
Ist das Ergebnis des Sensortests "mittel", blinkt die LED des entsprechenden Sensors nach Beenden des Impedanztests langsam:
Die Impedanz der Elektrode ist mit < 10 kΩ nicht optimal, aber annehmbar. Die LEDs blinken langsam mit 0,5 Hz.
Ist das Ergebnis des Sensortests "schlecht", blinkt die LED des entsprechenden Sensors nach Beenden des Impedanztests schnell:
Die Impedanz der Elektrode ist > 10 kΩ beziehungsweise es ist kein Sensorsignal vorhanden (Sensor prüfen, inakzeptable Signalqualität). Die LEDs blinken schnell mit 1,0 Hz.
Nach erfolgreichem Anlegen aller konfigurierten Sensoren/Sensoren leuchtet an der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine LED mehr. An der erfindungsgemäßen Vorrichtung gibt es dann keine Zustandsänderung der LED mehr, wenn im nächsten Schritt der Sensortest durch Schließen des Impedanzfensters in der Software beendet wird.
Beim Sensortest werden alle Kanäle, also auch Effort- und Pulsoximetriesensoren, sowie Thermistor und Nasenbrille, auf Vorhandensein eines Signals geprüft. Wenn die LED aus ist, bedeutet dies: "Sensor ist angeschlossen und übermittelt ein (physiologisches) Signal".
Ein Impedanztest durchläuft immer einmal alle konfigurierten Kanäle und zeigt dann sein Ergebnis, bis das Fenster geschlossen oder ein neuer Test gestartet wird.
Kombination mit Therapiesystemen
Als Kontrollsystem kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mit gängigen CPAP-, BiLevel- und APAP-Titrations-Heimbeatmungs -Therapiesystemen kombiniert werden. Die Koppelung beider Systeme erfolgt schnell und einfach über den Pneumo-T-Adapter, der zwischen Schlauch und Maske gesteckt wird.
Die Funktion der nichtmedizinischen Geräte
Bluetooth-USB-Adapter
Mit dem Bluetooth-USB-Adapter können beispielsweise von der erfindungsgemäßen Vorrichtung online Daten drahtlos empfangen, das Gerät konfiguriert, sowie eine Applikationskontrolle durchgeführt werden.
Mit dem USB-Server kann die erfindungsgemäße Vorrichtung über ein Netzwerk betrieben werden. Dies ist in vielen Schlaflaboren erforderlich, wenn der Patientenraum entfernt vom Aufzeichnungsraum steht. Über den USB-Server kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit dem Bluetooth-USB-Adapter Daten drahtlos empfangen, weiterhin kann das Gerät konfiguriert werden, sowie eine Applikationskontrolle durchgeführt werden. Ebenso kann die erfindungsgemäße Vorrichtung über die Konverterbox kabelgebunden angeschlossen werden.
Mit dem CompactFlash^® Card-Lesegerät können die auf der CompactFlash^® Card gespeicherten Daten von der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgelesen werden. Ebenfalls können über das CompactFlash^® Card-Lesegerät die erfindungsgemäße Vorrichtung konfiguriert weren und/oder mehrere CompactFlash^® Cards mit unterschiedlichen Konfigurationen angelegt werden.
optionale Module
Eine ergänzende PC-Software ermöglicht das Auslesen und Darstellen der Therapiekontrolldaten und die Ferneinstellung aller genannten Therapiegeräte über die Software, sowie die PC-gestützte Auswertung von Titrationsdaten aus einem Beatmungs-Titrationsgerät.
Peripheriegeräte

– USB-Port: von Windows unterstützt, USB 1.1, USB 2.0
– Anschlüsse: Drei freie USB-Schnittstellen für den Anschluss von Kartenlesegerät, USB-Anschlusskabel zum Datalogger und Bluetooth^®-USB-Adapter
– Grafikkarte: von Microsoft Windows unterstützt, mind. Auflösung 1024×768, Farbtiefe 16 Bit
– Monitor. 17'' CRT-Monitor oder 15'' TFT-Monitor
– Maus Windows-kompatible Maus
– Drucker: von Microsoft Windows unterstützt
– Netzwerk: Netzwerkkarte, 10/100 MBit (nur bei Verwendung des Netzwerk-USB-Servers)
– PC

Software
Die Software zur Auffindung von schlafbezogenen Atmungsstörungen bietet einen Auswertungsvorschlag an. Die Bewertung der automatisch erstellten Analyseergebnisse obliegt dem Arzt. Bei jedem neuen Programmieren der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Uhrzeit im Grundgerät mit der Systemuhrzeit des PC's abgeglichen. Bei Unterbrechung der Datenübertragung zum PC werden die Messdaten im Gerät weiterhin gespeichert. In der Software werden die Signale als Nulllinie dargestellt. Alle Daten sind auslesbar.

Claims

Vorrichtung zur Aufzeichnung von Biosignalen, die mindestens einen Sensor sowie eine mit dem Sensor verbundene mobile Steuereinheit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit mit einer Speichereinheit zur Datenspeicherung versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mobile Steuereinheit als Gerät oder Mobilteil ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinheit als mindestens eine Speicherkarte ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit mindestens eine Schnittstelle zur Datenübertragung aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit mindestens einen Akkumulator oder mindestens eine Batterie zur Energieversorgung aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit mit einer Ladekontrolle versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle zum Anschluß an Peripherie-, Therapie- oder Diagnosegeräte ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle als USB-Schnittstelle ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor und die Steuereinheit mit mindestens einem Tragegurt für eine mobile Anwendung verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit ein Mehrprozessorsystem aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrprozessorsystem mindestens einen Hauptprozessor zur Koordinierung und mindestens einen Nebenprozessor zur Signalverarbeitung aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Mobilteils zumindest ein freier Steckplatz zur Ergänzung um zumindest einen zusätzlichen Nebenprozessor vorhanden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Mobilteils zumindest ein freier Anschlußplatz zur Ergänzung um zumindest einen weiteren Sensor vorhanden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit eine Sensortesteinrichtung umfaßt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit zumindest ein Signalmittel zur Signalisierung einer Ausgabe der Sensortesteinrichtung umfaßt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit mit einer Verstärkungsanpassung ausgestattet ist.
Verfahren zur Aufzeichnung von Biosignalen, bei dem mindestens ein Biosignal von mindestens einem Sensor erfaßt und zu einer Steuereinheit übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit vom Biosignal abhängige Daten auf einer Speichereinheit abspeichert.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit zur Datenübertragung an eine Auswertungseinheit verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit zur Datenübertragung an einen Personalcomputer verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß Daten im Bereich der Steuereinheit von einem Mehrprozessorsystem verarbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß von mindestens einem Hauptprozessor eine Koordinierung und von mindestens einem Nebenprozessor eine Signalverarbeitung durchgeführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Nebenprozessor nachträglich ergänzt werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit mindestens einen Sensor durchführt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit dem Anwender die Qualität der Befestigung und/oder Funktionsfähigkeit der Sensoren anzeigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit mindestens eine Verstärkungsanpassung durchführt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit die Daten auf einer Speicherkarte abspeichert.