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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Messaufnehmer für EKG-Signale umfassend eine Sendeeinheit und einen Brustgürtel aus einem elastischen Material.
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Derartige Messaufnehmer, deren Brustgürtel in der Regel zwei Elektroden aufweisen, sind bekannt und dienen im ambulanten sowie im klinischen Bereich in Verbindung mit entsprechenden EKG-Geräten der Aufnahme von Langzeit- oder Belastungs-EKG-Daten. Weiterhin werden derartige Messaufnehmer für EKG-Daten auch im Sportbereich zur Überwachung der Herzfrequenz eines Sportlers und im Bereich der Telemedizin, bei der ein Patient selbständig eine Untersuchung am eigenen Körper vornimmt und Messdaten zur Diagnose durch eine Sendeeinheit an eine räumlich entfernte Diagnosestation übertragen werden, genutzt.
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Nachteilig an solchen Systemen ist die mangelnde Aussagekraft der ermittelten EKG-Daten, welche lediglich dem Potentialverlauf zwischen denjenigen Punkten des Körpers einer zu untersuchenden Person entsprechen, an welche die beiden Elektroden angelegt sind. Zudem störend ist eine beschränkte Ausfallsicherheit wie auch das Auftreten von Messartefakten, welches z. B. aus der fehlerhaften Anwendung des Brustgürtels durch medizinisch nicht geschultes Personal resultiert. So kann durch mangelnden Kontakt einer Elektrode mit der Haut eines Patienten oder durch eine falsche Wahl der Messpunkte am Körper eine schlechte oder fehlerhafte Übertragung der Körperstromsignale verursacht werden.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Messaufnehmer für EGK-Daten bereitzustellen, der bei einer geringeren Ausfallwahrscheinlichkeit EKG-Daten mit erhöhter Aussagekraft zur Verfügung stellt und somit das Risiko von Fehldiagnosen mindert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und insbesondere dadurch gelöst, dass bei einem Messaufnehmer der eingangs genannten Art an dem Brustgürtel mindestens drei Elektroden angebracht werden.
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Durch die Verwendung von mindestens drei Elektroden, die dann in Verbindung mit einer 3-Kanal-Sendeeinheit Potentialunterschiede zwischen drei unterschiedlichen Messpunkten ermitteln können, wird in überraschend einfacher Weise einerseits die Aussagekraft der gewonnenen EKG-Signale gesteigert und andererseits eine gewisse Redundanz hergestellt, wodurch sich die Ausfallsicherheit des gesamten Messsystems erhöhen und die Anfälligkeit gegenüber Messartefakten vermindern lässt. Eine Steigerung der Aussagekraft wird dadurch erreicht, dass nicht nur der Verlauf eines einzelnen Potentialunterschieds zwischen zwei Elektroden, sondern stattdessen zwei oder drei Verläufe von voneinander verschiedenen Potentialunterschieden zwischen insgesamt zumindest drei Elektroden bestimmt werden. Die Ausfallsicherheit wird dadurch erhöht, dass beispielsweise bei einer durch unzureichenden Hautkontakt bedingten Fehlfunktion einer Elektrode immer noch der Potentialunterschied zwischen den beiden verbleibenden Elektroden bestimmbar bleibt, so dass auch in diesem Fall zumindest noch eine zuverlässige Aussage über die gerade aktuelle Herzfrequenz getroffen werden kann.
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Es ist sinnvoll, mindestens zwei Elektroden im Brustbereich und mindestens eine Elektrode im Rückenbereich des Brustgürtels anzuordnen, um so aussagekräftige und voneinander in relevantem Maße abweichende Potentialunterschiede ermitteln zu können. Die im Rückenbereich befindliche Elektrode wird bevorzugt an einem Punkt rechts von der Wirbelsäule einer zu untersuchenden Person angelegt, die beiden im Brustbereich befindlichen Elektroden links und rechts vom Brustbein.
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Der Brustgürtel kann zwei freie Enden aufweisen, welche mit der Sendeeinheit koppelbar sind, welche in diesem Fall auch eine zusätzliche Verschlussfunktion für den Brustgürtel besitzt. Ein separater, von der Sendeeinheit beabstandeter, beispielsweise als eine Haken- oder Klettverbindung ausgebildeter Verschluss des Gürtels kann so eingespart werden. Bevorzugt ist es in diesem Fall, an den freien Gürtelenden insgesamt zumindest drei und an der elektrischen Sendeeinheit ebenfalls insgesamt zumindest drei, jeweils paarweise in Wechselwirkung bringbare, elektrisch leitende Koppelelementsegmente vorzusehen. Die freien Gürtelenden, in die diese Koppelelementsegmente integriert werden, können dabei aus einem Material bestehen, welches nur wenig oder gar keine Flüssigkeit aufnehmen kann. So wird das Risiko, dass Körperflüssigkeit wie zum Beispiel Körperschweiß eine unerwünschte elektrisch leitende Verbindung zwischen den an einem Gürtelende vorgesehenen Koppelelementsegmenten erzeugt, verringert.
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Alternativ oder ergänzend dazu kann zwischen Koppelelementsegmenten, die an einem freien Gürtelende oder an der Sendeeinheit angebracht sind, eine mechanische Schweißsperre vorgesehen werden. Diese kann beispielsweise aus einem an der Sendeeinheit zwischen deren Koppelelementsegmenten angebrachten Steg und einer komplementär dazu ausgebildeten Nut am freien Gürtelende gebildet sein. Wenn die Sendeeinheit mit dem freien Gürtelende verbunden wird, greift der Steg in die Nut ein und verhindert somit, dass aufgrund von Schweißbildung eine elektrische Brücke zwischen denjenigen Koppelelementsegmenten entsteht, die durch den Steg bzw. die Nut voneinander getrennt sind. Ebenso ist es natürlich auch möglich, den Steg am freien Gürtelende und die Nut in der Sendeeinheit auszubilden.
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In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung dienen ein und dieselben Koppelelemente sowohl zur Herstellung einer mechanischen als auch einer elektrischen Verbindung zwischen dem Gürtel bzw. dessen Elektroden und der Sendeeinheit. Es entfällt somit die Notwendigkeit für den Anwender, neben dem Verschließen des Gürtels auch noch in einem separaten Arbeitsschritt den elektrischen Kontakt der Elektroden zur Sendeeinheit herzustellen. Zudem wird die Gefahr einer mangelnden Signalübertragung zwischen Elektroden und der Sendeeinheit, z. B. aufgrund gelockerter Steckverbindungen, vermieden.
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Elektrisch leitende Koppelelemente, die gleichzeitig auch eine mechanische Verbindung zwischen Sendeeinheit und Brustgürtel herstellen, können als Druckknöpfe ausgeführt sein. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn an den beiden Gürtelenden jeweils zwei und an der Sendeeinheit vier dazu passende Segmente von Druckknöpfen angebracht sind. Bei Vorsehung von drei Elektroden im Brustgürtel, erfüllen lediglich drei von diesen vier Druckknöpfen eine elektrisch leitende Funktion im Sinn einer elektrischen Verbindung zwischen einer Elektrode und der Sendeeinheit, wohingegen der vierte Druckknopf ausschließlich eine mechanische Verbindung zwischen Sendeeinheit und Brustgürtel bewirkt. Alternativ ist es jedoch auch möglich, nur eine Anzahl von Druckknöpfen einzusetzen, die der Anzahl der im Brustgürtel vorhandenen Elektroden entspricht.
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Mindestens eines der Koppelelemente kann so ausgeführt werden, dass ein fehlerhaftes Verschließen des Gürtels und somit eine fehlerhafte Kopplung von Brustgürtel und Sendeeinheit in jedem Fall ausgeschlossen ist. Dies kann zum Beispiel dadurch sichergestellt werden, dass sich mindestens ein Koppelelement in seiner Art und/oder Größe von anderen Koppelelementen unterscheidet, so dass ein diesem Koppelelement zugeordnetes Gürtelende nur in einer einzigen Art und Weise mit der Sendeeinheit verbindbar ist. Für das andere Gürtelende verbleibt dann wiederum nur eine einzige Möglichkeit der Verbindung mit der Sendeeinheit. Beim Einsatz von Druckknöpfen können zu dem genannten Zweck z. B. Druckknöpfe unterschiedlicher Größe vorgesehen werden. Alternativ wäre es auch möglich, ein Gürtelende mit Stecksegmenten und den diesem zugeordneten Bereich der Sendeeinheit mit Buchsensegmenten von Druckknöpfen und das andere Gürtelende mit Buchsensegmenten und den diesem zugeordneten Bereich der Sendeeinheit mit Stecksegmenten von Druckknöpfen zu versehen. In diesem Fall können alle Druckknöpfe trotz der erzielten Verwechslungssicherheit untereinander gleiche Größen aufweisen.
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Die elektrische Verbindung einer Elektrode mit dem ihr zugeordneten, am Brustgürtel angebrachten Koppelelementsegment kann durch eine Leitung bewerkstelligt werden, die entlang eines Brustgürtelabschnitts verläuft, wobei diese Leitung mit dem Brustgürtelmaterial verbunden oder in das Brustgürtelmaterial integriert ist. Vorzugsweise ist diese Leitung aus dem gleichen Material gefertigt, wie die Elektrode selbst, da so Elektrode und Leitung in einem einzeigen Herstellungsschritt produziert werden können und kein separates Verbindung von Elektrode und Leitung nötig ist.
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In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung sind die mindestens eine Elektrode und insbesondere auch die mindestens eine Leitung für die elektrische Verbindung der Elektrode mit einem Koppelelementsegment mittels eines thermischen Verfahrens untrennbar mit dem Brustgürtel verbunden. Auf diese Weise ist die örtliche Lage der Elektroden im Gürtel fixiert und es ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass der Anwender das Anbringen der Elektroden auf der Haut nicht als störend empfindet.
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Es ist zu berücksichtigen, dass sich der die Elektroden tragende Brustgürtel mit Schweiß voll saugen kann, so dass zwischen Elektroden und/oder Leitungen Spannungsbrücken entstehen können, die zu einer Verfälschung der ermittelten Messdaten führen. Um dies zu vermeiden, kann zumindest eine Leitung, die zu einer im Rückenbereich des Brustgürtels angebrachten Elektrode führt, über ihren gesamten Umfangsbereich elektrisch isoliert werden. Spannungsbrücken zwischen dieser Leitung und den Brustelektroden oder den den Brustelektroden zugeordneten Leitungen werden so ausgeschlossen.
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Eine Leitung, die zu einer im Brustbereich des Brustgürtels angebrachten Elektrode führt, ist vorzugsweise nur hautseitig isoliert. Dies genügt in der Regel, da parallel zu einer solchen Leitung meist nur die vollständig isolierte Leitung zur Rückenelektrode verläuft, zu der keine Spannungsbrücken ausgebildet werden können.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung enthält mindestens eine Elektrode ein elektrisch leitfähiges Polymer. Unter einem elektrisch leitfähigen Polymer ist dabei entweder ein intrinsisch selbstleitfähiges Polymer oder aber ein Polymer zu verstehen, welches durch Beimengung elektrisch leitender Additive elektrische Leitfähigkeit aufweist, die es zur Anwendung als Elektrodenmaterial geeignet macht.
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Beispiele derartiger Additive für nicht selbstleitende Polymere sind, beispielsweise und nicht erschöpfend, Ruß, Graphit, Kohlefaser, Aluminium, Silber und Kombinationen dieser Additive.
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Beispielsweise kann eine erfindungsgemäß eingesetzte Elektrode aus elektrisch leitfähigem Gummi und/oder elektrisch leitfähigem Silikon bestehen.
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Vorteilhaft aber nicht zwingend enthält mindestens eine Elektrode ein dehnbares Polymer. Vorzugsweise enthalten Leitungen, die die elektrische Verbindung einer Elektrode mit einem Koppelelementsegment bereitstellen, das gleiche Polymer wie die Elektroden. Wenn die Leitungen ebenso wie die Elektroden ein dehnbares Polymer enthalten, so ist die Elastizität des Gürtels entlang seiner gesamten Länge vollständig gegeben, was ein Tragen des Gürtels besonders angenehm macht. Andernfalls werden nicht elastische Leitungen in einem Zick-Zack-Muster in den Gürtel integriert, um eine für die Anwendung ausreichende Elastizität des Gürtels sicherzustellen.
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Mindestens eine Elektrode kann flächig ausgeführt sein und beispielsweise eine Kontaktfläche zur Haut bereitstellen, deren Größe zwischen 1 cm2 und 8 cm2, insbesondere ungefähr 5 cm2 beträgt. Flächig ausgeführte Elektroden, die ein leitfähiges Polymer enthalten, bieten den Vorteil, dass sie eine Leitfähigkeit über ihre gesamte Kontaktfläche und über ihr gesamtes Volumen aufweisen, so dass Kontaktmängel oder Beschädigungen, wie zum Beispiel Kratzer, die Messgenauigkeit nicht mindern und eine besonders sichere Signalübertragung gewährleistet ist. Somit weisen derartig ausgeführte Messaufnehmer für EKG-Signale eine verbesserte Störanfälligkeit und eine hohe Lebensdauer auf.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 erläutert. In diesen zeigen:
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1 eine schematische Ansicht der Körperseite eines erfindungsgemäßen Brustgürtels in geöffnetem Zustand,
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2 eine dreidimensionale Ansicht einer Sendeeinheit mit zwei Endabschnitten eines Brustgürtels gemäß 1, wobei lediglich ein Endabschnitt mit der Sendeeinheit gekoppelt ist, und
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3 eine dreidimensionale Ansicht der Sendeeinheit mit zwei Endabschnitten eines Brustgürtels gemäß 2, wobei beide Endabschnitte mit der Sendeeinheit gekoppelt sind.
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1 bezieht sich auf eine mögliche Ausführungsform der Erfindung und zeigt einen Brustgürtel 10 aus einem textilen, elastischen Gewebe, der an den Oberkörper eines Patienten angelegt werden kann. In die dem Oberkörper zugewandten Seite 12 des Brustgürtels 10 sind beispielsweise drei länglich und flächig ausgebildete Elektroden 14, 16 und 18 integriert. Es sind dabei eine bezogen auf die Länge des Brustgürtels 10 ungefähr mittig angeordnete Rückenelektrode 14 und zwei ausgehend von der Rückenelektrode jeweils in entgegengesetzte Richtungen nach außen versetzte Brustelektroden 16 und 18 vorgesehen. Eine Leitung 20 stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Rückenelektrode 14 und einem Koppelelementsegment 22 her. Leitungen 24 und 26 bewirken jeweils elektrisch leitende Verbindungen zwischen der rechten Brustelektrode 18 und einem Koppelelementsegment 28 bzw. der linken Brustelektrode 16 und einem Koppelelementsegment 30.
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An einem der freien Gürtelenden 32 ist ein weiteres, viertes Koppelelementsegment 34 vorgesehen, das im Gegensatz zu den Koppelelementsegmenten 22, 28 und 30 lediglich für die Bereitstellung einer mechanischen und nicht für die Bereitstellung einer elektrischen Verbindung vorgesehen ist. Die Koppelelementsegmente 22, 28, 30 und 34 sind in unterschiedlichen Größen ausgebildet und die in der 1 nicht gezeigte Sendeeinheit 36 (2) weist Gegenstücke 22a, 28a, 30a und 34a zu diesen Koppelelementsegmenten 22, 28, 30 und 34 in entsprechenden, unterschiedlichen Größen auf, so dass durch das Verbinden der Koppelelementsegmente 22, 28, 30 und 34 mit ihren jeweiligen Gegenstücken 22a, 28a, 30a und 34a der Gürtel verschlossen und gleichzeitig eine elektrische Verbindung zwischen den Elektroden 14, 16 und 18 mit der Sendeeinheit 36 hergestellt wird.
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Die Koppelelementsegmente 22, 28, 30 und 34 sind dabei an den Gürtelenden vorgesehen, welche jeweils ein starres Kunststoffelement 32 mit glatter Oberfläche aufweisen, wobei in jedes Kunststoffelement 32 jeweils zwei Koppelelementsegmente 22, 28 bzw. 30, 32 integriert sind. Die Leitungen 20, 24 und 26 erstrecken sich in die Kunststoffelemente 32 hinein und sind innerhalb der Kunststoffelemente 32 mit den Koppelelementsegmenten 22, 28 und 30 verbunden. Die starren Kunststoffelemente 32 vereinfachen zum einen die Handhabung der Gürtelenden bei der Kopplung mit der Sendeeinheit 36 und zum anderen stellen sie sicher, dass – anders als dies bei Verwendung eines saugfähigen textilen Materials im Bereich der Gürtelenden wäre – zwischen den Koppelelementsegmenten 22 und 28 keine durch Körperflüssigkeit bewirkte Spannungsbrücke entstehen kann.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungform einer Sendeeinheit 36, welche in zwei vertieften Gehäusebereichen jeweils zwei Gegenstücke 22a, 28a (sichtbar) bzw. 30a, 32a (verdeckt) für die Koppelelementsegmente 22, 28, 30 und 34 aufweist. Ein Gürtelende ist mit seinem Kunststoffelement 32 mit der Sendeeinheit über die Koppelelementsegmente 30 und 34 und die Gegenstücke 30a, 32a gekoppelt, während das andere Gürtelende mit seinen unterschiedlich großen Koppelelementsegmenten 22, 28 in seinem ungekoppelten Zustand um 180° gedreht oberhalb der Sendeeinheit 36 dargestellt ist. 2 zeigt, dass die Sendeeinheit für die Koppelelementsegmente 22, 28 entsprechende Gegenstücke 22a, 28a unterschiedlicher Größe aufweist, so dass fest vorgegeben ist, in welcher Weise die Kopplung zu erfolgen hat. Zwischen den Koppelelementsegmenten 22a, 28a ist an der Sendeeinheit 36 ein Steg 38 vorgesehen, der in Kombination mit einer am Kunststoffelement 32 des Gürtelendes zwischen den Koppelelementsegmenten 22, 28 vorgesehenen Nut 40 bei Verschluss des Gürtels ein zumindest weitgehend abdichtend wirkendes Element bildet. So wird verhindert, dass aufgrund von Schweißbildung Spannungsbrücken entstehen, die Signalstörungen zwischen den einzelnen Kanälen verursachen können.
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3 zeigt schließlich die mit beiden Gürtelenden gekoppelte Sendeeinheit 36, wobei deutlich wird, dass die mit dem Oberkörper eines Patienten in Kontakt kommenden Flächen von Sendeeinheit 36 und Kunststoffelementen 32 im wesentlichen in einer Ebene liegen, wodurch der Tragekomfort des Brustgürtels 10 erhöht wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Brustgürtel
- 12
- dem Oberkörper zugewandte Seite des Brustgürtels
- 14
- Rückenelektrode
- 16
- Brustelektrode
- 18
- Brustelektrode
- 20
- Leitung
- 22
- Koppelelementsegment
- 22a
- Gegenstücke
- 24
- Leitung
- 26
- Leitung
- 28
- Koppelelementsegment
- 28a
- Gegenstück
- 30
- Koppelelementsegment
- 30a
- Gegenstück
- 32
- Kunststoffelement
- 34
- Koppelelementsegment
- 34a
- Gegenstück
- 36
- Sendeeinheit
- 38
- Steg
- 40
- Nut
