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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft allgemein ein Sensormesssystem mit einem modularen
Elektrodenarray und ein Verfahren zur Implementierung des Sensormesssystems.
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Hintergrund der Erfindung
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Die
Elektroenzephalographie (EEG) ist ein allgemein anerkanntes Verfahren
zur Beurteilung der Gehirnfunktion durch Aufnahme schwacher von
dem Gehirn erzeugter Biosignale. Um die Biosignale zu erhalten,
werden mehrere Elektroden nach einem anerkannten Protokoll auf dem
Kopf eines Patienten platziert. Die Elektroden sind in der Regel über eine Reihe
von Drähten
jeweils einzeln an einen Monitor angeschlossen. Der Monitor ist
dazu eingerichtet auf die Biosignale bezügliche Information in wählbarer Form
darzustellen.
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Ein
Protokoll zur Platzierung der Elektroden beinhaltet das Platzieren
einer verhältnismäßig großen Zahl
von Elektroden (z. B. 20 Elektroden) an jeweils vorbestimmten Orten
auf der Kopfschwarte des Patienten. Ein Problem bei diesem Protokoll
besteht darin, dass es umständlich
ist eine so große
Zahl von Elektroden zu befestigen. Genauer besehen, erfordert nämlich die
Anbringung jeder Elektrode an dem Patienten Zeit und Geschicklichkeit.
Sie macht eine Hautvorbereitung erforderlich und ist bei Patienten mit
dickem Haar be sonders schwierig. Außerdem ist die jeweils einzelne
Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen jeder Elektrode
und einem Monitor ein zeitaufwendiger Vorgang der menschlichem Fehlverhalten
ausgesetzt ist. Wenn z. B. nicht jede Elektrode ordnungsgemäß an den
entsprechenden Monitoreingang angeschlossen ist kann die von dem
Monitor übertragene
Information ungenau oder unklar sein.
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Ein
anderes Protokoll zur Platzierung von Elektroden beinhaltet das
Platzieren einer verhältnismäßig kleinen
Zahl von Elektroden (z. B. drei Elektroden), die in der Regel auf
der Stirn des Patienten positioniert werden. Es liegt auf der Hand,
dass Systeme mit weniger Elektroden an dem Patienten leicht anzulegen,
einfacher mit dem Monitor zu verbinden und beim Anschluss an den
Monitor weniger menschlichem Fehlverhalten unterworfen sind. Ein Problem
bei eine verhältnismäßig kleine
Zahl Elektroden enthaltenden Systemen besteht darin, dass sie im
Vergleich zu Systemen, die zusätzliche
Elektroden aufweisen, in der Regel weniger Information übermitteln.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Die
vorerwähnten
Unzulänglichkeiten,
Nachteile und Probleme sind hier angesprochen, wie sich aus dem
Verständnis
der nachfolgenden Beschreibung ergibt.
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Bei
einer Ausführungsform
beinhaltet ein Verfahren zum Implementieren eines Sensormesssystems
das Vorsehen einer Anzahl im Wesentlichen identischer modularer
Sensorarrays von denen jedes ein einziges Array-Anschlusselement
aufweist, das Anlegen von zwei der mehreren modularen Sensorarrays
an einem Patienten derart, dass die beiden modularen Sensorarrays
Biopotentialsignale von dem Patienten aufnehmen können und
das Ankoppeln des Arrayanschlusselementes jedes der beiden modularen
Sensorarrays an einem Monitor in der Weise, dass die beiden modularen
Sensorarrays die Biopotentialsignale zu dem Monitor übertragen
können
und der Monitor eine sich auf die Biopotentiale bezügliche Information
in wählbarer
Form übermitteln
kann.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
beinhaltet ein Verfahren zum Implementieren eines Sensormesssystems
das Vorsehen eines ersten modularen Sensorarrays mit einer ersten
Anzahl Elektroden und eines ersten Arrayanschlusselementes und das
Vorsehen eines zweiten modularen Sensorarrays, das mit dem ersten
modularen Sensorarray im Wesentlichen identisch ist. Das zweite
modulare Sensorarray weist eine zweite Anzahl Elektroden und ein
zweites Arrayanschlusselement auf. Das Verfahren beinhaltet außerdem das
Anlegen der ersten Anzahl Elektroden und der zweiten Anzahl Elektroden
an einem Patienten in der Weise, dass das erste modulare Sensorarray
und das zweite modulare Sensorarray Biopotentialsignale von dem
Patienten empfangen können.
Das Verfahren beinhaltet auch das Ankoppeln des ersten Arrayanschluss-
oder -verbindungselementes und des zweiten Arrayanschluss- oder
-verbindungselementes an einem Monitor in der Weise, dass das erste
modulare Sensorarray und das zweite modulare Sensorarray die Biopotentialsignale
zu dem Monitor übertragen
können
und der Monitor auf die Biopotentialsignale bezüglich Information in wählbarer
Form übermitteln
kann.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
beinhaltet ein Sensormesssystem einen Monitor mit dem Monitor betriebsmäßig verbundenes
erstes modulares Sensorarray. Das erste modulare Sensorarray weist
eine erste Anzahl Elektroden auf. Das Sensormesssystem beinhaltet
außerdem
ein zweites modulares Sensorarray, das mit dem Monitor betriebsmäßig verbunden
ist. Das zweite modulare Sensorarray ist im Wesentlichen identisch
mit dem ersten modularen Sensorarray. Das zweite modulare Sensorarray weist
eine zweite Anzahl Elektroden auf. Die erste Anzahl Elektroden und
die zweite Anzahl Elektroden sind dazu geeignet, Biopotentialsignale
von einem Patienten zu dem Monitor in der Weise zu übertragen,
dass der Monitor eine auf die Biopotentialsignale bezügliche Information
in wählbarer
Form übermitteln
kann.
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Zahlreiche
andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich
für den
Fachmann aus der nachfolgenden Zeichnung und deren detaillierter
Beschreibung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 ist
eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines modularen
Sensorarrays, gemäß einer
Ausführungsform;
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2 ist
eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Sensormesssystems,
gemäß einer
Ausführungsform;
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3 ist
eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Sensormesssystems,
gemäß einer
Ausführungsform;
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4 ist
eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des an einem
Patienten angelegten modularen Sensorarrays nach 1;
und
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5 ist
eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung von zwei an
einem Patienten angelegten modularen Sensorarrays nach 1.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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In
der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ist auf die einen Teil
derselben bildende beigefügte
Zeichnung Bezug genommen, in der zur Veranschaulichung spezielle,
praktisch ausführbare
Ausführungsformen
dargestellt sind. Diese Ausführungsformen
sind so weit im Detail beschrieben, dass sie den Fachmann in die
Lage versetzen, die Ausführungsformen
auszuführen,
wobei sich aber versteht, dass auch andere Ausführungsformen verwendet und
funktionelle mechanische, elektrische und andere Abänderungen
vorgenommen werden können, ohne
den Rahmen der Ausführungsformen
zu verlassen. Die nachfolgende detaillierte Beschreibung ist deshalb
nicht so zu verstehen, dass sie den Schutzbereich der Erfindung
beschränkt.
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Bezugnehmend
auf 1 ist dort ein modulares Sensorarray 10 gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung dargestellt. Das modulare Sensorarray 10 ist
deshalb als „modular" beschrieben, weil
es eine standardisierte Einheit definiert, die einzeln oder in Kombination
mit anderen, im Wesentlichen identischen Vorrichtungen implementiert
werden kann. Das modulare Sensorarray 10 ist deshalb als „Array" be zeichnet, weil
es mehrere Sensoren (z. B. die Elektroden 12) aufweist.
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Das
modulare Sensorarray 10 beinhaltet in der dargestellten
Form drei Elektroden 12. Es ist aber darauf hinzuweisen,
dass alternative Ausführungsformen
andere Arten von Sensoren und/oder zusätzliches Sensoren beinhalten
können.
Jede Elektrode 12 ist mit einem Leiter 14 betriebsmäßig verbunden. Die
Leiter 14 sind jeweils einzeln dazu eingerichtet, Biopotentialsignale
von einer jeweiligen Elektrode 12 zu übertragen. Die Elektroden 12 und
die Leiter 14 können
aus einem zum Empfangen und Übermitteln von
Signalen geeigneten leitfähigem
Material bestehen, wie beispielsweise aus einer Metallfolie oder
einem Metalldraht, aus aufgedampften oder aufgedruckten metallischen
Schichten und dergleichen. Die Leiter 14 weisen jeweils
ein erstes Ende, das an eine zugehörige Elektrode 12 angeschlossen
ist und ein zweites Ende auf, das mit einem Array-Anschlusselement 16 verbunden
ist. Im Wesentlichen rings um den Umfang jeder Elektrode 12 ist
ein Klebstoffmaterial 18 angeordnet, um die Elektroden 12 an
einem Patienten befestigen zu können.
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Bezug
nehmend auf 2 ist dort ein Sensormesssystem 20 dargestellt.
Das Sensormesssystem 20 wird im Nachfolgenden im Zusammenhang mit
einer Ausführungsform
beschrieben, die zwei modulare Sensorarrays aufweist, doch ist darauf
hinzuweisen, dass alternative Ausführungsformen zusätzliche
oder weniger modulare Sensorarrays beinhalten können. Die in 2 dargestellten
zwei modularen Sensorarrays sind im Wesentlichen identisch mit dem
(in 1 dargestellten) modularen Sensorarray 10 und
sind deshalb unter Verwendung der entsprechenden Basisbezugszeichen
nach 1 und einem besonderen alphanumerischen Zusatzzeichen
bezeichnet.
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Das
Sensormesssystem 20 beinhaltet ein erstes modulares Sensorarray 10a und
ein im Wesentlichen identisches zweites modulares Sensorarray 10b.
Ein Arrayverbindungselement 16a des ersten modularen Sensorarrays 10a ist
mit einem ersten Monitorverbindungselement 22 gekoppelt,
während ein
Arrayverbindungselement 16b des zweiten modularen Sensorarrays 10b mit
einem zweiten Monitorverbindungselement 24 gekoppelt ist.
Bei der dargestellten Ausführungsform
sind die Arrayverbindungselemente 16a, 16b steckerartige
Verbindungselemente, die durch Einstecken mit buchsenartigen Monitorverbindungselementen 22, 24 gekuppelt
sind. Es versteht sich aber, dass die Verbindungselemente 16a, 16b, 22 und 24 jeweils
irgendeine bekannte beliebige Vorrichtung beinhalten können, die
zur Herstellung einer elektrischen Verbindung geeignet ist. Das
erste und das zweite Monitorverbindungselement 22 bzw. 24 ist
jeweils mit einem ersten und einem zweiten Monitorkabel 26 bzw. 28 gekuppelt, während das
erste und das zweite Monitorkabel 26 bzw. 28 an
einen Monitor 30 angekuppelt sind. Demgemäß übermitteln
das erste und das zweite modulare Sensorarray 10a bzw. 10b Biopotentialsignale
von einem Patienten jeweils über
ein Kabel 26 bzw. 28 und zu dem Monitor 30,
der dazu ausgelegt ist, Elektroenzephalogramm(EEG)-Daten in jeweils
gewünschter
Form darzustellen.
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Bei
einer in 3 dargestellten Ausführungsform
beinhaltet ein Sensormesssystem 32 ein einziges Monitorkabel 34,
das ein Doppel-Monitoreingangsverbindungselement 36 aufweist,
das dazu eingerichtet ist, die modularen Sensorarrays 10a, 10b mit
einem Monitor 38 zu kuppeln. Das duale Monitor eingangsverbindungselement 36 weist
einen ersten Eingangskanal 40 zur Aufnahme des Arrayverbindungselementes 16a und
einen zweiten Eingangskanal 42 zur Aufnahme des Arrayverbindungselementes 16b auf.
In jeder anderen Hinsicht ist das Sensormesssystem 32 gleich
dem (in 2 dargestellten) Sensormesssystem 20.
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Bezugnehmend
auf die 4, 5 ist zu ersehen,
dass ein einziges modulares Sensorarray 10 für Anwendungen
implementiert sein kann, die weniger detaillierte Information erfordern
und dass mehrere modulare Sensorarrays 10 für solche
Anwendungen implementiert werden können, die mehr Detailinformation
erforderlich machen. Das modulare Sensorarray 10 bildet
deshalb eine einzige Vorrichtung, die so flexibel ist, dass sie
auf zweckentsprechende und effiziente Weise verschiedene unterschiedliche
Anwendungen erlaubt. Beispielsweise kann das modulare Sensorarray 10 sterilisiert
und vorverpackt und sodann an einem gemeinsamen Ort gespeichert
und mit einer gemeinsamen Teilenummer identifiziert werden. Demgemäß kann ein
Benutzer in einfacher Weise ein oder mehrere modulare Sensorarrays
an einem einzigen Ort erhalten, wohingegen es früher notwendig war, mehrere
verschiedene Komponenten (z. B. Elektroden, Leiter, Verbindungselemente,
Klebematerial) von einer Mehrzahl verschiedener Orte zu beziehen.
Außerdem
ist es durch Verwendung einer gemeinsamen Teilenummer für ein Krankenhaus
weniger umständlich
die modularen Sensorarrays 10 zu inventurisieren und aufzufinden.
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Bezug
nehmend auf 4 ist dort eine Elektrodenplatzierung
für ein
einziges modulares Sensorarray veranschaulicht. Wenn lediglich ein
modulares Sensorarray 10 implementiert ist, können die Elektroden 12 in
der dargestellten Weise an der Stirn 44 eines Patienten 46 befestigt
werden. Das Arrayverbindungselement 16 kann mit einem der
(in 2 dargestellten) Monitorverbindungselemente 22, 24 verbunden
oder in einen der Kanäle 40, 42 eines
(in 3 dargestellten) Doppel-Monitoreingangsverbindungselemente 36 eingesteckt
werden, um das modulare Sensorarray 10 mit einem Monitor
zu verbinden.
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Bezug
nehmend auf 5 ist dort eine Elektrodenplatzierung
für eine
Ausführungsform
eines modularen Doppelsensorarrays veranschaulicht. Die in 5 dargestellte
Elektrodenplatzierung wird gelegentlich als „Montage unter der Haarlinie" bezeichnet, weil
die Elektroden 12 alle unterhalb der Haarlinie des Patienten
angelegt sind. Die Montage unter der Haarlinie hat den Vorteil,
dass sie eine lediglich minimale Hautvorbereitung erfordert, die
Notwendigkeit zur Entfernung von Haaren vermeidet und verhütet, dass
das Haar des Patienten den Biopotentialsignalempfang beeinträchtigt.
Es ist aber darauf hinzuweisen, dass die in 5 dargestellte
und im Nachfolgenden beschriebene Elektrodenplatzierung lediglich
zu Zwecken der Veranschaulichung dient und dass auch alternative
Elektrodenplatzierungen ins Auge gefasst werden können.
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Bei
der Implementierung von zwei modularen Sensorarrays 10 können vier
Elektroden 12 an der Stirn 48 des Patienten voneinander
beabstandet befestigt werden, während
die übrigen
zwei Elektroden 12 an gegenüber liegenden Seiten des Halses 50 des
Patienten unterhalb und in unmittelbarer Nähe der Ohren 52 des
Patienten befestigt werden können. Die
Implementierung von zwei im Wesentlichen identischen modularen Sensorarrays 10 auf
einem einzigen Patienten 54 kann mit Vor teil detailliertere
Informationen liefern als ein System, das lediglich drei Elektroden
beinhaltet. Außerdem
wird ein die modularen Sensorarrays 10 enthaltende Sensormesssystem
leichter an einem Patienten angelegt (einfache Anbringung); auch
ist es weniger Anbringungsfehlern ausgesetzt (richtiges Anbringen).
Die Leichtigkeit des Anbringens und die Fehlerfreiheit des Anbringens der
modularen Sensorarrays 10 werden im Nachfolgenden im Detail
beschrieben.
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Die
Leichtigkeit der Anbringung des modularen Sensorarrays kann anhand
des nachfolgenden Ausführungsbeispiels
und unter Bezugnahme auf 5 gezeigt werden. Ein Benutzer
kann zwei vorabgepackte modulare Sensorarrays 10 von einer
gemeinsamen Stelle erhalten. Daran anschließend, kann jedes vorabgepackte
modulare Sensorarray 10 individuell geöffnet und an dem Patienten 54 in
der vorbeschriebenen Weise angelegt werden. Die Arrayverbindungselemente 16 der
beiden vorabgepackten modularen Sensorarrays 10 können sodann mit
einer komplementären
Monitoranschlussvorrichtung, wie etwa den (in 2 dargestellten
Monitorverbindugnselementen 22, 24 oder dem (in 3 dargestellten)
Doppel-Monitoreingangsverbindungselement 36 gekuppelt werden.
Dieses Beispiel zeigt, dass ein die modularen Sensorarrays 10 enthaltendes
System leichter als ein gebräuchliches
System eingesetzt werden kann, bei dem ein Benutzer eine Vielzahl
verschiedener Komponenten (z. B. Elektroden, Leiter, Verbindungselemente,
Klebematerial) von mehreren verschiedenen Stellen erhält, sodann sechs
Elektroden an einem Patienten anlegt und schließlich jede der sechs Elektroden
individuell mit einem Monitor kuppelt.
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Die
Fehlerfreiheit der Anwendung des modularen Sensorarrays ist teilweise
durch den Umstand bedingt, dass jedes modulare Sensorarray 10 unter Verwendung
eines einzigen Array-Verbindungselementes 16 mit einem
Monitor gekuppelt werden kann. Ein zwei modulare Sensorarrays 10 enthaltendes
System erfordert deshalb die Herstellung von lediglich zwei elektrischen
Verbindungen, um alle sechs Elektroden 12 mit einem Monitor
zu kuppeln. Offensichtlich ist die Gefahr, dass ein Benutzer eine der
beiden elektrischen Verbindungen, die bei einem die modularen Sensorarrays 10 enthaltenden
System erforderlich sind, in unrichtiger Weise herstellt, geringer
als dass er eine der bei einem konventionellen System erforderlichen
sechs elektrischen Verbindungen fehlerhaft herstellt. Mit anderen
Worten ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Benutzer eine elektrische
Verbindung fehlerhaft herstellt unmittelbar proportional der Zahl
der elektrischen Verbindungen, die der Benutzer herstellen muss.
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Wenngleich
die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben wurde, so versteht sich doch für den Fachmann, dass der Austausch
bestimmter Teile, Veränderungen
und Weglassungen an den Ausführungsformen vorgenommen
werden können,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Demgemäß ist die
vorstehende Beschreibung lediglich beispielhaft zu verstehen. Der
Schutzbereich der Erfindung, wie er in den anschließenden Patentansprüchen dargelegt
ist, wird dadurch nicht beschränkt.
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1
- 10
- modulares
Sensorarray
- 12
- Elektrode
- 14
- Leiter
- 16
- Arrayverbindungselement
- 18
- Klebematerial
-
2
- 10a
- modulares
Sensorarray
- 10b
- modulares
Sensorarray
- 16a
- Arrayverbindungselement
- 16b
- Arrayverbindungselement
- 20
- Sensormesssystem
- 22
- Monitorverbindungselement
- 24
- Monitorverbindungselement
- 26
- Monitorkabel
- 28
- Monitorkabel
- 30
- Monitor
-
3
- 10a
- modulares
Sensorarray
- 10b
- modulares
Sensorarray
- 16a
- Arrayverbindungselement
- 16b
- Arrayverbindungselement
- 32
- Sensormesssystem
- 34
- Monitorkabel
- 36
- Doppel-Monitoreingangsverbindungselement
- 38
- Monitor
- 40
- Eingangskanal
- 42
- Eingangskanal
-
4
- 10
- modulares
Sensorarray
- 12
- Elektrode
- 16
- Arrayverbindungselement
- 44
- Stirn
- 46
- Patient
-
5
- 10
- modulares
Sensorarray
- 12
- Elektrode
- 16
- Arrayverbindungselement
- 48
- Stirn
- 50
- Hals
- 52
- Ohr
- 54
- Patient