DE102014009956B4 - Einrichtung und Verfahren zur Erfassung von elektrischen Potentialen - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Erfassung eines elektrischen Potentials am Körper (1) eines Patienten mit einer Messelektrode (3),wobei die Messelektrode (3) an dem Körper (1) anliegt,wobei an dem Körper (1) eine Masseelektrode (K) anliegt,wobei das Signal von der Messelektrode (3) mit einem Verstärker (Op, Op) verstärkt wird,wobei der Verstärker (Op, Op) einen Ausgang (A, A) zur Ausgabe eines Messsignals (E, E) aufweist,wobei der Verstärker (Op, Op) mit einer ersten Messgerätemasse (M) verbunden ist,wobei die erste Messgerätemasse (M) mit der Masseelektrode (K) verbunden ist,wobei eine einstellbare Spannungsquelle (11) vorhanden ist, die zwischen die erste Messgerätemasse (M) und eine zweite Messgerätemasse (M) geschaltet ist,wobei die erste Messgerätemasse (M) und die zweite Messgerätemasse (M) von einer Umgebungsmasse (U) galvanisch getrennt sind, undwobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:- Einstellen einer ersten Spannung Van der Spannungsquelle (11) und Messen eines ersten Stroms i, der bei der ersten Spannung Vzwischen der Masseelektrode (K) und der ersten Messgerätemasse (M) fließt,- Einstellen einer zweiten Spannung Van der Spannungsquelle (11) und Messen eines zweiten Stroms i, der bei der zweiten Spannung Vzwischen der Masseelektrode (K) und der ersten Messgerätemasse (M) fließt,- Bestimmen einer optimalen Spannung Vaus der ersten Spannung V, dem ersten Strom i, der zweiten Spannung Vund dem zweiten Strom i,- Einstellen der optimalen Spannung Van der Spannungsquelle (11) und- Erfassen des Messsignals (E, E) an dem Ausgang (A, A) des Verstärkers (Op, Op),wobei die optimale Spannung Vaus der ersten Spannung V, dem ersten Strom i, der zweiten Spannung Vund dem zweiten Strom igemäß der Beziehungbestimmt wird.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Erfassung eines elektrischen Potentials an einem Körper.
• Wenn beispielsweise auf der Haut des Körpers eines Patienten Potentiale gemessen werden sollen und das in diesen Potentialen enthaltene Nutzsignal lediglich im µV-Bereich liegt, wie dies bei einem Elektrokardiogramm (EKG) oder einem Elektromyogramm (EMG) der Fall sein kann, ergeben sich die folgenden Probleme.
• Dadurch, dass der Körper des Patienten von elektrischen Feldern umgeben ist, bilden sich allein deswegen durch kapazitive Kopplung auf der Haut des Patienten Potentiale aus. Dieser Effekt lässt sich allgemein in der Weise beschreiben, dass der Körper insbesondere an ein 230 V/50 Hz-Wechselspannungsfeld, was durch sich in der Umgebung des Patienten befindliche Netzspannungsquellen verursacht ist, kapazitiv angekoppelt ist.
• Aus Sicherheitsgründen ist es außerdem nicht zulässig, den Patienten selbst an eine einheitliche Umgebungsmasse anzukoppeln, da dies ein erhebliches Risiko für den Patienten mit sich brächte. Darüber hinaus stellt sich das Problem, dass auch ein Messgerät, mit dem die Elektroden auf der Haut des Patienten verbunden sind, aus Sicherheitsgründen von einer Umgebungsmasse galvanisch getrennt sein muss. Daraus ergibt sich wiederum, dass auch das Messgerät mit seiner internen Masse kapazitiv an die Umgebung angekoppelt ist, sodass auch die Gerätemasse auf einem Potential liegt, dessen Höhe nicht bekannt ist und das sich allgemein von dem Potential des Patienten unterscheidet.
• Um nun zumindest zu erreichen, dass der Patient und die Masse des Messgeräts auf demselben Potential liegen oder zumindest zwischen beiden eine feste Potentialdifferenz vorliegt, ist es bekannt, die Gerätemasse und den Körper des Patienten über eine zusätzliche Masseelektrode miteinander zu verbinden. Dies ist in 1 dargestellt. Allerdings besteht das Problem, dass diese Verbindung immer eine gewisse Impedanz hat und eine Verbindung mit einem Widerstand von Null Ohm nicht realisierbar ist. Damit bleibt aber eine Potentialdifferenz zwischen Körper und Gerätemasse bestehen, die dann als Gleichtaktsignal wirkt, und selbst bei einer idealen Verbindung würde ein Strom fließen, der in ein Gleichtaktsignal gewandelt werden kann.
• Da aber die Gerätemasse und der Patient aufgrund der Inhomogenität der umgebenden Felder allgemein auf einem unterschiedlichen Potential liegen können, was sich außerdem aus der unterschiedlichen kapazitiven Ankopplung an die Umgebung ergibt, fließt ein Ausgleichsstrom, der aufgrund der Impedanz der Kopplung an den Patienten über die Elektrode zu einem sogenannten Gleichtaktsignal führt, das von den Verstärkern im Messgerät mit verstärkt wird. Wenn die eigentlich mit der Messung zu erfassenden Nutzsignale sehr klein sind, führt das Gleichtaktsignal dazu, dass das eigentliche Nutzsignal möglicherweise nicht mehr aufgelöst werden kann. Darüber hinaus ergibt sich die Schwierigkeit, dass die Verstärker eine hohe Dynamik haben müssen, damit das Nutzsignal und das dieses überlagernde höhere Gleichtaktsignal verarbeitet werden können. Des Weiteren muss eine nachgeschaltete digitale Auswerteelektronik eine hohe Zahl von Bits pro Messwert bereitstellen, um die großen Signale verarbeiten zu können.
• Aus dem Stand der Technik der DE 29 26 165 A1 ist es ferner bekannt, den Mittelwert der Signale, die von den Verstärkern ausgegeben werden, von den Eingangssignalen der Verstärker abzuziehen. Hierbei besteht aber weiter das Problem, dass das Gleichtaktsignal zwar nicht verstärkt, aber dennoch zusammen mit dem Nutzsignal am Ausgang des Verstärkers ausgegeben wird. Wenn das Nutzsignal extrem klein ist, kann dies dazu führen, dass dennoch die Höhe des Gleichtaktsignals und die des verstärkten Nutzsignals in der gleichen Größenordnung sind, sodass diese nicht ohne Weiteres voneinander getrennt werden können. Außerdem besteht das Problem, dass die Verstärker und eine nachgeschaltete Auswerteelektronik angepasst sein müssen, auch das vergleichsweise große Gleichtaktsignal weiter zu verarbeiten.
• Die US 4 191 195 A betrifft allgemein eine Signalmessschaltung mit einer schwebenden Gerätemasse, deren Eingangssignale von Elektroden abgeleitet werden, die am Körper eines Patienten angebracht sind, wobei die Auswirkungen von Gleichtaktpotentialen auf den Körper des Patienten minimiert werden, ohne dass neben den Elektroden, die als Signalquellen dienen, irgendwelche weiteren Patientenelektroden erforderlich sind, indem ein Verstärker mit einer Verstärkung von Eins verwendet wird, um die schwebende Gerätemasse in Richtung auf das Gleichtakt-Potential des Körpers des Patienten zu bringen. Folglich beschreibt die US 4 191 195 A allgemein den Ausgleich von Gleichtaktsignalen bei einem Messgerät, das keine Masseelektrode aufweist. Da keine Masseelektrode vorhanden ist, ist das Potential, auf dem sich der Patient befindet, nicht bekannt. Daher müssen Gleichtaktsignale direkt während der Messung korrigiert werden, wozu eine kontinuierliche Korrektur der Messsignale erforderlich ist.
• Davon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Messeinrichtung zur Erfassung eines Potentials derart auszugestalten, dass ein Gleichtaktsignal zuverlässig aus dem Messsignal entfernt wird.
• Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Erfassung eines elektrischen Potentials am Körper eines Patienten mit einer Messelektrode, wobei die Messelektrode an dem Körper anliegt, wobei an dem Körper eine Masseelektrode anliegt, wobei das Signal von der Messelektrode mit einem Verstärker verstärkt wird, wobei der Verstärker einen Ausgang zur Ausgabe eines Messsignals aufweist, wobei der Verstärker mit einer ersten Messgerätemasse verbunden ist, wobei die erste Messgerätemasse mit der Masseelektrode verbunden ist, wobei eine einstellbare Spannungsquelle vorhanden ist, die zwischen die erste Messgerätemasse und eine zweite Messgerätemasse geschaltet ist, wobei die erste Messgerätemasse und die zweite Messgerätemasse von einer Umgebungsmasse galvanisch getrennt sind, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
• - Einstellen einer ersten Spannung V₁ an der Spannungsquelle und Messen eines ersten Stroms i₁, der bei der ersten Spannung V₁ zwischen der Masseelektrode und der ersten Messgerätemasse fließt,
• - Einstellen einer zweiten Spannung V₂ an der Spannungsquelle und Messen eines zweiten Stroms i₂, der bei der zweiten Spannung V₂ zwischen der Masseelektrode und der ersten Messgerätemasse fließt,
• - Bestimmen einer optimalen Spannung V_opt aus der ersten Spannung V₁, dem ersten Strom i₁, der zweiten Spannung V₂ und dem zweiten Strom i₂,
• - Einstellen der optimalen Spannung V_opt an der Spannungsquelle und
• - Erfassen des Messsignals an dem Ausgang des Verstärkers,
wobei die optimale Spannung V_opt aus der ersten Spannung V₁, dem ersten Strom i₁, der zweiten Spannung V₂ und dem zweiten Strom i₂ gemäß der Beziehung $$V_{opt}=\frac{i_2\cdot V_1-i_1\cdot V_2}{i_2-i_1}$$

bestimmt wird.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Folgendes ausgenutzt.
• In dem erfindungsgemäß verwendeten Schaltungsaufbau, bei dem die erste Messgerätemasse, die zum einen mit dem Verstärker und zum anderen mit der Masseelektrode verbunden ist, an eine Spannungsquelle angeschlossen ist, gilt eine lineare Beziehung zwischen dem Strom i, der zwischen der Masseelektrode und der ersten Messgerätemasse fließt, und der Spannung, die von der Spannungsquelle ausgegeben wird. Diese Beziehung hat also die Form i_a=a+b·V_s, wobei a und b unter der Voraussetzung Konstanten sind, dass die Koppelverhältnisse, die angeben, wie stark externe Felder in den Körper bzw. die Messgerätemasse eingekoppelt werden, konstant sind. Dies ist aber in der Regel im Bereich einer Sekunde der Fall, sodass a und b für die folgenden Überlegungen in der Tat als konstant angenommen werden können.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden nun durch die zwei Strommessungen mit unterschiedlich eingestellten Spannungen V_s an der Spannungsquelle diese Konstanten bestimmt und daraus wiederum der optimale Wert für die Spannung, nämlich V_opt, ermittelt, bei dem der Strom i zu Null wird, was dann dazu führt, dass auch das Gleichtaktsignal verschwindet.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann während der Erfassung eines Potentials auf der Haut in zeitlichem Abstand mehrfach durchlaufen werden, wobei V_opt dann immer wieder neu angepasst wird, wobei zwischen den einzelnen Durchläufen nur das Messsignal an dem Ausgang des Verstärkers erfasst wird.
• Außerdem ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Anwendung mit nur einer Messelektrode beschränkt. Es ist auch denkbar, dass eine Vielzahl von Messelektroden, die alle an dem Körper anliegen, verwendet werden, wobei die Signale der Messelektroden mit voneinander getrennten Verstärkern verstärkt werden, wobei allerdings alle Verstärker mit der ersten Messgerätemasse verbunden sind.
• Wie vorstehend erläutert, wird die optimale Spannung V_opt aus der ersten Spannung V₁, dem ersten Strom i₁, der zweiten Spannung V₂ und dem zweiten Strom i₂ gemäß der Beziehung $V_{opt}=\frac{i_2\cdot V_1-i_1\cdot V_2}{i_2-i_1}$

  

  bestimmt, wobei, damit der lineare Zusammenhang zwischen dem Strom i, der zwischen der Masseelektrode und der ersten Messgerätemasse fließt, und der Spannung V_s explizit angenutzt wird.
• In weiter bevorzugter Weise werden der erste und der zweite Strom i₁, i₂ derart gemessen, dass der Spannungsabfall über einen Widerstand bestimmt wird, der in die Verbindung zwischen Masseelektrode und der ersten Messgerätemasse geschaltet ist. Dies stellt eine technisch besonders einfache Ausführungsform dar.
• Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die obige Aufgabe gelöst durch eine Einrichtung zur Erfassung eines elektrischen Potentials am Körper eines Patienten mit einer Messelektrode, die vorgesehen ist, an dem Körper anzuliegen, mit einer Masseelektrode, die vorgesehen ist, an dem Körper anzuliegen, mit einem Verstärker zum Verstärken des Signals der Messelektrode, wobei der Verstärker einen Ausgang zur Ausgabe eines Messsignals aufweist, wobei der Verstärker mit einer ersten Messgerätemasse verbunden ist, wobei die erste Messgerätemasse mit der Masseelektrode verbunden ist, wobei eine einstellbare Spannungsquelle vorhanden ist, die zwischen die erste Messgerätemasse und eine zweite Messgerätemasse geschaltet ist, wobei die erste Messgerätemasse und die zweite Messgerätemasse von einer Umgebungsmasse galvanisch getrennt sind, und wobei eine Steuereinheit vorhanden ist, die angepasst ist, die folgenden Schritte auszuführen:
• - Einstellen einer ersten Spannung V₁ an der Spannungsquelle und Messen eines ersten Stroms i₁, der bei der ersten Spannung V₁ zwischen der Masseelektrode und der ersten Messgerätemasse fließt,
• - Einstellen einer zweiten Spannung V₂ an der Spannungsquelle und Messen eines zweiten Stroms i₂, der bei der zweiten Spannung V₂ zwischen der Masseelektrode und der ersten Messgerätemasse fließt,
• - Bestimmen einer optimalen Spannung V_opt aus der ersten Spannung V₁, dem ersten Strom i₁, der zweiten Spannung V₂ und dem zweiten Strom i₂ und
• - Einstellen der optimalen Spannung V_opt an der Spannungsquelle,
wobei die Steuereinheit (13) angepasst ist, die optimale Spannung V_opt aus der ersten Spannung V₁, dem ersten Strom i₁, der zweiten Spannung V₂ und dem zweiten Strom i₂ gemäß der Beziehung $$V_{opt}=\frac{i_2\cdot V_1-i_1\cdot V_2}{i_2-i_1}$$

zu bestimmen.
• Ferner kann in einer bevorzugten Ausführungsform zur Messung des ersten und zweiten Stroms i₁, i₂ ein Widerstand in die Verbindung zwischen der Masseelektrode (K) und der ersten Messgerätemasse geschaltet sein, und es sind Mittel zur Messung des Spannungsabfalls über den Widerstand vorhanden.
• Im Hinblick auf die erfindungsgemäße Einrichtung sowie deren bevorzugte Ausführungsformen gelten die im Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Vorteile, sodass diese hier nicht erneut erwähnt werden müssen.
• Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert, die lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt, wobei
• 1 schematisch eine Einrichtung gemäß dem Stand der Technik darstellt,
• 2 einen Teil der Einrichtung gemäß dem Stand der Technik aus 1 darstellt,
• 3 das Prinzip der vorliegenden Erfindung anhand eines schematischen Schaltbilds wiedergibt,
• 4 ein Ersatzschaltbild des Prinzips der vorliegenden Erfindung darstellt,
• 5 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt und
• 6 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Einrichtung gemäß einer nicht beanspruchten Ausgestaltung zeigt.
• 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Einrichtung gemäß dem Stand der Technik zum Erfassen eines Potentials auf einem Körper 1, wobei die Einrichtung auf dem Körper 1 anzubringende Messelektroden 3 aufweist, die mit Verstärkern Op₁, Op₂ verbunden sind. Die Verstärker Op₁, Op₂ geben an Ausgängen A₁, A₂ Messsignale E₁, E₂ aus, die das entsprechende Potential wiedergeben. Außerdem sind die Verstärker Op₁, Op₂ mit einer gemeinsamen Messgerätemasse M₁ verbunden, wobei die Messsignale E₁, E₂ als Spannungen relativ zu dem Potential der gemeinsamen Messgerätemasse M₁ ausgegeben werden. Außerdem ist die Messgerätemasse M₁ über eine Verbindung 5 mit einer an dem Körper 1 anzubringenden Masseelektrode K verbunden.
• Wie durch die Kapazitäten C₁ und C₂ angedeutet, ist die erste Messgerätemasse M₁ galvanisch getrennt von einer Umgebungsmasse U. Außerdem ist der Körper 1 kapazitiv, angedeutet durch die Kapazitäten C, C', ebenfalls mit der Umgebungsmasse U gekoppelt. Über die Umgebungsmasse U wird aber auch durch die Kapazitäten C, C', C₁ und C₂ insbesondere ein Wechselfeld aufgrund der den Körper 1 und die Einrichtung umgebenden Wechselspannungsversorgungen 7 eingekoppelt. Dies führt zum einen zu einem Potential auf dem Körper 1 und einem von diesem abweichenden Potential, auf dem die Messgerätemasse M₁ liegt.
• Um zunächst zu erreichen, dass diese Potentiale in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander sind, ist die Verbindung 5 vorgesehen. Allerdings hat die Ankopplung der Masseelektrode K an den Körper 1 eine Impedanz, angedeutet durch Z_a, was dazu führt, dass zwischen der Masseelektrode K und der Messgerätemasse M₁ ein Strom ia fließt, der ungleich Null ist und der mit einer Gleichtaktspannung V_cm verbunden ist. Diese wird ebenfalls durch die Messelektroden 3 erfasst und durch die Verstärker Op₁, Op₂ mit verstärkt. Wenn diese Gleichtaktspannung V_cm in der gleichen Größenordnung oder noch größer als das eigentliche, von den Messelektroden 3 zu erfassende Nutzsignal ist, ergeben sich die eingangs erwähnten Probleme.
• Darüber hinaus ergibt sich das in 2 dargestellte Problem, dass der Körper 1 nicht homogen ausgebildet ist, sodass er als Impedanznetzwerk aufgefasst werden muss, wobei die Impedanzen 9 zwischen der Masseelektrode K und den Messelektroden 3 sowie zwischen der kapazitiven Kopplung C, C' und den Elektroden K, 3 nicht identisch sind. Dies führt dazu, dass die an den Messelektroden 3 auftretenden Störspannungen, wenn eine Potentialdifferenz zwischen der Masseelektrode K und der Messgerätemasse M₁ vorliegt, unterschiedlich sein können.
• Wie in 3 dargestellt, schlägt die vorliegende Erfindung als Ergänzung des Aufbaus aus 1 nun vor, neben der Messgerätemasse M₁ eine zweite Messgerätemasse M₂ vorzusehen, die ebenfalls galvanisch getrennt von der Umgebungsmasse U ist, wie dies durch die Kapazitäten C₃, C₄ angedeutet ist. Ferner ist zwischen der ersten Messgerätemasse M₁ und der zweiten Messgerätemasse M₂ eine einstellbare Spannungsquelle 11 vorgesehen, mit der eine Spannung V_s zwischen der ersten und zweiten Messgerätemasse M₁, M₂ eingestellt werden kann.
• Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann es sich bei der einstellbaren „Spannungsquelle“ 11 um eine Spannungsquelle mit einem Innenwiderstand handeln. Außerdem ist es denkbar, dass als Spannungsquelle in diesem Sinne eine Stromquelle verwendet wird, die einen Parallelwiderstand aufweist. Außerdem ist es auch möglich, dass zu der Spannungsquelle 11 ein Widerstand in Reihe geschaltet ist, der so ausgelegt ist, dass eine Gefährdung eines Patienten ausgeschlossen ist. Wesentlich ist jedoch, dass es die Spannungsquelle 11 erlaubt, eine Potentialdifferenz zwischen der Messgerätemasse M₁ und der zweiten Messgerätemasse M₂ einzustellen.
• Das Schaltbild aus 3 lässt sich durch das in 4 dargestellte Ersatzschaltbild beschreiben, und für den Strom i_a, der zwischen der Masseelektrode K und der ersten Messgerätemasse M₁ fließt, gilt in Abhängigkeit von den in 4 wiedergegebenen Impedanzen und Spannungen der folgende Zusammenhang: $$i_a=\frac{\left(Z_a\cdot Z_b+Z_a\cdot Z_d+Z_c\cdot Z_d\right)\cdot V_m+Z_m\cdot Z_d\cdot V_c+Z_c\cdot Z_m\cdot V_S}{\left(Z_a+Z_m\right)\left(Z_c+Z_d\right)+Z_c\cdot Z_d}\mathrm{.}$$

  
• Hierbei handelt es sich um eine lineare Beziehung zwischen ia und V_s in der Form i_a=a+b·V_s, wenn davon ausgegangen wird, dass alle Größen mit Ausnahme von i_a und V_s zeitlich konstant sind.
• Um die beiden Konstanten a, b in dieser linearen Beziehung zu bestimmen, werden nun gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren nacheinander zwei Werte V₁, V₂ für V_s an der Spannungsquelle 11 eingestellt und der Strom i jeweils gemessen, sodass für die erste und zweite Spannung V₁, V₂ jeweils ein erster und ein zweiter Strom i₁, i₂ bestimmt werden.
• Gemäß 5 weist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung, in dem das Prinzip aus 3 realisiert ist, dazu eine Steuereinheit 13 auf, die an die vorzugsweise über einen Operationsverstärker 15 gepufferte Spannungsquelle 11 angeschlossen ist. Die Spannungsquelle 11 und die Steuereinheit 13 können analog oder digital, beispielsweise unter Verwendung eines digitalen Signalprozessors ausgeführt sein.
• Die Steuereinheit 13 bestimmt den Strom i_a in diesem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der Spannungsabfall über einen Widerstand R gemessen wird, der in die Verbindung 5 zwischen der Masseelektrode K und der ersten Messgeräteelektrode M₁ geschaltet ist (Die mit M₁ bezeichneten Punkte liegen in der Einrichtung auf dem selben Potential).
• Mittels der Steuereinheit 13 werden an der Spannungsquelle 11 zunächst Werte V₁, V₂ für die Spannung V_s eingestellt und die entsprechenden Werte i₁, i₂ für den Strom gemessen. Daraus bestimmt die Steuereinheit 13 eine optimale Spannung V_opt, bei der der Strom i_a dann 0 ist. Für dieses V_opt ergibt sich $$V_{opt}=\frac{i_2\cdot V_1-i_1\cdot V_2}{i_2-i_1}\mathrm{.}$$

  
• Wenn die Spannung V_s an der Spannungsquelle 11 durch die Steuereinheit 13 auf V_opt eingestellt ist, ist der Strom zwischen der Masseelektrode K und der ersten Messgerätemasse M₁ Null, sodass dann auch die Gleichtaktspannung, die ebenfalls in den Messsignalen enthalten ist, wegfällt.
• Wenn für V₁ der Wert Null gewählt wird, vereinfacht sich die zuvor angegebene Beziehung zu $$V_{opt}=\frac{-i_1\cdot V_2}{i_2-i_1}\mathrm{.}$$

  
• Anschließend können die Messsignale E₁, E₂ an den Ausgängen A₁, A₂ der Verstärker Op₁, Op₂ erfasst werden, die dann frei von Gleichtaktanteilen sind, sodass die eingangs beschriebenen Probleme nicht auftreten.
• In 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Einrichtung gemäß einer nicht beanspruchten Ausgestaltung dargestellt, wobei sich dies von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass die Messung des Stroms i_a in anderer Weise erfolgt. Während bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Spannungsabfall über dem Widerstand R gemessen wurde, wird bei diesem Ausführungsbeispiel eine sogenannte Transimpedanzverstärkerschaltung 17 mit einem Operationsverstärker 19 und einem Widerstand R' verwendet, und die davon ausgegebenen Spannung wird der Steuereinheit 13 als Maß für die Ströme i₁, i₂ bei den eingestellten Werten V₁, V₂ für Vs zugeführt. Daraus bestimmt auch hier die Steuereinheit 13 die optimale Spannung V_opt in der im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise (Auch hier liegen die mit M₁ bezeichneten Punkte in der Einrichtung auf dem selben Potential.).
• Die Verwendung der Transimpedanzverstärkerschaltung 17 ist mit dem Vorteil verbunden, dass die Impedanz bzw. der Messwiderstand in der Verbindung 5 vernachlässigbar ist und trotzdem eine hohe Ausgangsspannung am Ausgang des Operationsverstärkers 19 für die Steuereinheit 13 zur Verfügung steht. Außerdem wird die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers 19 niederohmig bereitgestellt, was ebenfalls vorteilhaft ist.
• Erfindungsgemäß kann beim Erfassen von Potentialen auf einem Körper 1 das zuvor beschriebene Verfahren zum Bestimmen der optimalen Spannung V_opt in zeitlichen Abständen wiederholt durchgeführt werden, um die Spannungsquelle V_s an möglicherweise geänderte Umgebungsbedingungen anzupassen.
• Außerdem ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht darauf beschränkt, dass nur eine oder zwei Messelektroden 3 verwendet werden, sondern es ist denkbar, dass eine Vielzahl von Messelektroden verwendet wird, die jeweils mit separaten Verstärkern Op_i verbunden sind, wobei die Verstärker jedoch alle mit einer gemeinsamen ersten Messgeräteelektrode M₁ verbunden sind.
• Bezugszeichenliste

1

Körper

3

Messelektrode

5

Verbindung

7

Wechselspannungsversorgung

9

Impedanz

11

Spannungsquelle

13

Steuereinheit

15

Operationsverstärker

17

Transimpedanzverstärkerschaltung

19

Operationsverstärker

A_i

Ausgänge Verstärker

Op_i

Verstärker

R, R'

Widerstände

E_i

Messsignal

M_i

Messgerätemasse

U

Umgebungsmasse

C, C', C_i

Kapazitäten

K

Masseelektrode

Claims (4)

1. Verfahren zur Erfassung eines elektrischen Potentials am Körper (1) eines Patienten mit einer Messelektrode (3), wobei die Messelektrode (3) an dem Körper (1) anliegt, wobei an dem Körper (1) eine Masseelektrode (K) anliegt, wobei das Signal von der Messelektrode (3) mit einem Verstärker (Op₁, Op₂) verstärkt wird, wobei der Verstärker (Op₁, Op₂) einen Ausgang (A₁, A₂) zur Ausgabe eines Messsignals (E₁, E₂) aufweist, wobei der Verstärker (Op₁, Op₂) mit einer ersten Messgerätemasse (M₁) verbunden ist, wobei die erste Messgerätemasse (M₁) mit der Masseelektrode (K) verbunden ist, wobei eine einstellbare Spannungsquelle (11) vorhanden ist, die zwischen die erste Messgerätemasse (M₁) und eine zweite Messgerätemasse (M₂) geschaltet ist, wobei die erste Messgerätemasse (M₁) und die zweite Messgerätemasse (M₂) von einer Umgebungsmasse (U) galvanisch getrennt sind, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Einstellen einer ersten Spannung V₁ an der Spannungsquelle (11) und Messen eines ersten Stroms i₁, der bei der ersten Spannung V₁ zwischen der Masseelektrode (K) und der ersten Messgerätemasse (M₁) fließt, - Einstellen einer zweiten Spannung V₂ an der Spannungsquelle (11) und Messen eines zweiten Stroms i₂, der bei der zweiten Spannung V₂ zwischen der Masseelektrode (K) und der ersten Messgerätemasse (M₁) fließt, - Bestimmen einer optimalen Spannung V_opt aus der ersten Spannung V₁, dem ersten Strom i₁, der zweiten Spannung V₂ und dem zweiten Strom i₂, - Einstellen der optimalen Spannung V_opt an der Spannungsquelle (11) und - Erfassen des Messsignals (E₁, E₂) an dem Ausgang (A₁, A₂) des Verstärkers (Op₁, Op₂), wobei die optimale Spannung V_opt aus der ersten Spannung V₁, dem ersten Strom i₁, der zweiten Spannung V₂ und dem zweiten Strom i₂ gemäß der Beziehung $$V_{opt}=\frac{i_2\cdot V_1-i_1\cdot V_2}{i_2-i_1}$$

   

   bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Strom i₁, i₂ derart gemessen werden, dass der Spannungsabfall über einen Widerstand (R) bestimmt wird, der in die Verbindung (5) zwischen der Masseelektrode (K) und der ersten Messgerätemasse (M₁) geschaltet ist.
3. Einrichtung zur Erfassung eines elektrischen Potentials am Körper (1) eines Patienten mit einer Messelektrode (3), die vorgesehen ist, an dem Körper (1) anzuliegen, mit einer Masseelektrode (K), die vorgesehen ist, an dem Körper (1) anzuliegen, mit einem Verstärker (Op₁, Op₂) zum Verstärken des Signals der Messelektrode (3), wobei der Verstärker (Op₁, Op₂) einen Ausgang (A₁, A₂) zur Ausgabe eines Messsignals (E₁, E₂) aufweist, wobei der Verstärker (Op₁, Op₂) mit einer ersten Messgerätemasse (M₁) verbunden ist, wobei die erste Messgerätemasse (M₁) mit der Masseelektrode (K) verbunden ist, wobei eine einstellbare Spannungsquelle (11) vorhanden ist, die zwischen die erste Messgerätemasse (M₁) und eine zweite Messgerätemasse (M₂) geschaltet ist, wobei die erste Messgerätemasse (M₁) und die zweite Messgerätemasse (M₂) von einer Umgebungsmasse (U) galvanisch getrennt sind, und wobei eine Steuereinheit (13) vorhanden ist, die angepasst ist, die folgenden Schritte auszuführen: - Einstellen einer ersten Spannung V₁ an der Spannungsquelle (11) und Messen eines ersten Stroms i₁, der bei der ersten Spannung V₁ zwischen der Masseelektrode (K) und der ersten Messgerätemasse (M₁) fließt, - Einstellen einer zweiten Spannung V₂ an der Spannungsquelle (11) und Messen eines zweiten Stroms i2, der bei der zweiten Spannung V₂ zwischen der Masseelektrode (K) und der ersten Messgerätemasse (M₁) fließt, - Bestimmen einer optimalen Spannung V_opt aus der ersten Spannung V₁, dem ersten Strom i₁, der zweiten Spannung V₂ und dem zweiten Strom i₂ und - Einstellen der optimalen Spannung V_opt an der Spannungsquelle (11), wobei die Steuereinheit (13) angepasst ist, die optimale Spannung V_opt aus der ersten Spannung V₁, dem ersten Strom i₁, der zweiten Spannung V₂ und dem zweiten Strom i₂ gemäß der Beziehung $$V_{opt}=\frac{i_2\cdot V_1-i_1\cdot V_2}{i_2-i_1}$$

   

   zu bestimmen.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, wobei zur Messung des ersten und zweiten Stroms ii, i₂ ein Widerstand (R) in die Verbindung (5) zwischen der Masseelektrode (K) und der ersten Messgerätemasse (M₁) geschaltet ist und Mittel zur Messung des Spannungsabfalls über den Widerstand (R) vorhanden sind.

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