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Die Erfindung betrifft eine Elektrode zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit Haut, insbesondere zur Anwendung mit einem EKG-Gerät. Ferner betrifft die Erfindung eine Messvorrichtung, insbesondere ein EKG-Gerät, mit mindestens zwei erfindungsgemäßen Elektroden sowie eine Verwendung einer Elektrode zur Messung von EKG-Signalen.
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Obwohl die Erfindung im Folgenden hauptsächlich in Bezug auf Klebe-Elektroden beschrieben wird, ist sie darauf nicht beschränkt. Vielmehr kann die Erfindung mit jeder Art von Elektrode, z. B. Saug-Elektroden oder dergleichen, eingesetzt werden.
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In der modernen Medizin wird eine Vielzahl von Messinstrumenten eingesetzt. Beispielsweise können EKG-Systeme bzw. EKG-Geräte genutzt werden, um z. B. Herzsignale in Form von Spannungen oder dergleichen zu messen.
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Üblicherweise werden in EKG-Applikationen für die Messung der Herzsignale je nach Anwendungsfall mindestens drei Kontakte zwischen EKG-Gerät und dem Menschen verwendet, dessen Herzsignale erfasst werden sollen.
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Die Anzahl der Kontakte kann aber bis zu zehn Kontakten betragen, um die Potentiale des Herzens aus verschiedenen Winkeln analysieren zu können.
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Die Mindestzahl von drei Kontakten geht darauf zurück, dass in dieser Minimalkonfiguration zwei Kontakte zur differentiellen Messung verwendet werden und ein Kontakt als Potentialausgleich dient. Der Kontakt zum Potentialausgleich wird auch als neutrale Elektrode oder Right Leg Drive (RLD) bezeichnet.
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Zur besseren Störunterdrückung können neben den Mess-Kontakten und dem neutralen Kontakt noch weitere Kontakte genutzt werden. Beispielsweise können sogenannte Common-Mode-Störungen über zwei zusätzliche Kontakte gemessen und eliminiert werden. Ferner kann zusätzlich zu dem RLD ein Potentialausgleich gegen Erde durch einen zusätzlichen Kontakt durchgeführt werden. Schließlich können zum Training von Common-Mode-Störunterdrückungsmethoden absichtlich Common-Mode-Störungen über einen weiteren Kontakt in das System eingespeist werden.
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Um den Kontakt zwischen dem EKG-Gerät und dem Menschen herzustellen, dessen Herzsignale erfasst werden sollen, werden üblicherweise Elektroden eingesetzt, die jeweils einen elektrischen Kontakt zur Verfügung stellen. Dies führt bei einer hohen Anzahl von benötigten Kontakten zu einem hohen Verkabelungsaufwand. Ferner muss jede Elektrode einzeln auf der Haut des Menschen angebracht werden.
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Die
DE 26 40 133 A1 zeigt eine Doppel-Elektrode für physiologische Messungen an der menschlichen Haut.
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Die
AT 407 486 B zeigt eine medizinische Elektrode mit mehreren Kontaktflächen.
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Die
DE 10 2006 026 677 A1 zeigt eine Elektrode mit einer Abschirmung. Die
CH 662 717 A5 zeigt ebenfalls eine Elektrode mit einer Abschirmung.
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Die
WO 2014 / 128 237 A1 und die
WO 2012 / 092 632 A1 zeigen eine Elektrode mit zwei Anschlüssen.
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Die
US 2011 / 0 204 971 A1 zeigt einen Differentialverstärker für EKG-Systeme.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfachere Verkabelung von Menschen oder Tieren mit einem EKG-Gerät zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird zum einen durch eine Elektrode gemäß Patentanspruch 1 und zum anderen durch eine Messvorrichtung gemäß Patentanspruch 7 sowie durch eine Verwendung der Elektrode gemäß Patentanspruch 12 gelöst.
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Unter einer Elektrode ist im Rahmen dieser Patentanmeldung jedes Gebilde zu verstehen, welches auf einer Fläche, z. B. der Haut eines Lebewesens, angebracht werden kann und elektrische Signale von der Haut aufnehmen und z.B. über ein Kabel an ein EKG-Gerät weiterleiten kann.
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Der Hautkontakt bzw. der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich können mit der Haut in Kontakt gebracht werden und können z. B. ein elektrisch leitendes Kontaktgel, Metallflächen, Flächen aus einem anderen elektrisch leitenden Material oder dergleichen aufweisen.
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Die erfindungsgemäße Messvorrichtung kann z. B. ein EKG-Gerät sein und kann insbesondere mit mindestens zwei erfindungsgemäßen Elektroden verwendet werden. Dazu weist die Messvorrichtung eine Anzahl, also einen oder mehrere, von Messanschlüssen auf, welche mit einer der Elektroden koppelbar sind. Ferner weist die Messvorrichtung eine Anzahl von Hilfsanschlüssen auf, welche mit einer der Elektroden koppelbar sind.
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Die Messanschlüsse und die Hilfsanschlüsse können z. B. mit Kabeln verbunden werden, die an einem Ende einen Anschluss, beispielsweise einen Stecker oder dergleichen, aufweisen, welcher mit den elektrischen Anschlüssen der Elektrode koppelbar ist. Der Stecker kann z. B. als ein Druckknopf oder dergleichen ausgebildet sein. An deren anderem Ende können die Kabel z. B. zwei separate Stecker aufweisen, die mit der Messvorrichtung gekoppelt werden können. Alternativ können die Messvorrichtung und die Kabel ein Verbindungssystem aufweisen, bei welchem in einem Stecker sowohl die Messanschlüsse als auch die Hilfsanschlüsse angeordnet sind.
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In der Messvorrichtung dienen die Messanschlüsse dazu, Signale von den Elektroden zu empfangen, die der eigentlichen Signalmessung, z. B. der Erfassung von Herzsignalen, dienen. Die Hilfsanschlüsse dienen dazu, zusätzliche Signale zu empfangen oder auszugeben, wie z. B. das Signal der RLD-Elektrode oder dergleichen.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis besteht darin, dass der Abstand zwischen den eigentlichen Messelektroden eines EKG-Systems und den Hilfselektroden, wie der RLD-Elektrode, nicht sehr groß sein muss.
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Die vorliegende Erfindung nutzt diese Erkenntnis und stellt eine segmentierte Elektrode bereit, welche zwei Kontaktbereiche aufweist, die die Haut z. B. eines Menschen kontaktieren können. Ferner ist für jeden der Kontaktbereiche jeweils ein separater elektrischer Anschluss vorgesehen, der z. B. über ein Kabel oder dergleichen mit einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung, z. B. einem EKG-Gerät, gekoppelt werden kann.
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Durch die Segmentierung der Elektrode in mehrere Kontaktbereiche mit mehreren elektrischen Anschlüssen ergibt sich eine Einsparung bei der Anzahl der benötigten Elektroden.
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Beispielsweise weist ein EKG-Gerät, welches z. B. in einem Computertomographen zur Triggerung verwendet werden kann, zwei Kontakte zur Signalerfassung, einen Kontakt zum Potentialausgleich sowie einen weiteren Kontakt für erweiterte Störunterdrückungsmethoden auf. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung lässt sich die Anzahl der Elektroden eines solchen Systems von vier auf zwei halbieren.
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Dazu kann jeweils einer der Kontakte zur Signalerfassung mit einem der weiteren Kontakte in einer erfindungsgemäßen Elektrode angeordnet werden.
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Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können und die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden können.
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Um eine kompakte Elektrode bereitstellen zu können und ein einfaches Anschließen der Elektrode zu ermöglichen, sind erfindungsgemäß der erste elektrische Anschluss und der zweite elektrische Anschluss im Wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet und derart nebeneinander angeordnet, dass sich eine im Wesentlichen kreisförmige Anschlusseinrichtung ausbildet. Unter „im Wesentlichen halbkreisförmig“ oder „im Wesentlichen kreisförmig“ ist nicht nur die Kreisform zu verstehen. Vielmehr sind auch z. B. Ellipsenformen und dergleichen eingeschlossen.
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In weiteren Ausführungsformen können der erste elektrische Anschluss und/oder der zweite elektrische Anschluss als Klinken-Buchsen und/oder Klinken-Stecker ausgeführt sein.
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In einer Ausführungsform können der erste elektrische Anschluss und/oder der zweite elektrische Anschluss auf dem Hautkontakt angeordnet sein. Dies ermöglicht eine einfache direkte elektrische Kopplung der elektrischen Anschlüsse mit dem jeweiligen Kontaktbereich.
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Eine einfache Befestigung der Elektrode auf Haut kann erfolgen, wenn die Elektrode als Klebeelektrode ausgebildet ist. In einer Ausführungsform weist die Elektrode dazu ein Trägerelement auf, welches an seiner in dem auf die Haut aufgebrachten Zustand der Haut zugewandten Seite insbesondere eine Haftschicht aufweist und welches eine Ausnehmung aufweist, deren innere Kontur die Form einer äußeren Kontur des Hautkontakts aufweist, wobei der Hautkontakt in der Ausnehmung des Trägerelements angeordnet ist. Die Haftschicht ist eine Schicht aus einem Material, welches an Haut haftet und geeignet ist, die Elektrode auf der Haut zu halten. Ferner können in einer Ausführungsform der Hautkontakt bzw. die einzelnen Kontaktbereiche ein stark an der Haut haftendes Kontaktgel aufweisen, welches aber leicht verformbar ist.
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Alternativ kann die Elektrode auch ein Trägerelement aufweisen, welches keine Haftschicht aufweist. Solch ein Trägerelement kann z.B. in einer Elektrode, welche als eine Saugelektrode oder dergleichen ausgebildet ist, genutzt werden.
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Um den Einfluss von Bewegungen auf die Signale, welche mittels der Elektrode aufgenommen werden, zu verringern, können in einer Ausführungsform der erste elektrische Anschluss und/oder der zweite elektrische Anschluss auf dem Trägerelement angeordnet werden. Ferner ist der erste elektrische Anschluss mit dem ersten Kontaktbereich mittels einer flexiblen, elektrisch leitenden Verbindung, insbesondere einem Draht oder Kabel, gekoppelt. Der zweite elektrische Anschluss ist mit dem zweiten Kontaktbereich ebenfalls mittels einer flexiblen, elektrisch leitenden Verbindung, insbesondere einem Draht oder Kabel, gekoppelt. So kann eine Krafteinwirkung auf die Kabel, welche mit der Elektrode gekoppelt sind, sich nicht unmittelbar auf den Hautkontakt übertragen.
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Um die Elektrode gegen Störeinstrahlungen zu schützen, kann in einer Ausführungsform eine Abschirmeinrichtung vorgesehen sein, welche auf einer in einem auf die Haut aufgebrachten Zustand der Elektrode von der Haut wegzeigenden Seite des Hautkontakts angeordnet ist. Die Abschirmeinrichtung ist dabei insbesondere aus einem leitenden Material ausgebildet, welches kapazitive Einkopplungen durch elektrische Felder verhindert. Zu der Abschirmeinrichtung ist ferner ein dritter elektrischer Anschluss vorgesehen, welcher elektrisch mit der Abschirmeinrichtung gekoppelt ist. Über den dritten elektrischen Anschluss kann die Abschirmeinrichtung z. B. mit einem weiteren Kabel oder mit der Schirmung des Kabels oder der Kabel gekoppelt werden, die genutzt werden, um den ersten elektrischen Anschluss und den zweiten elektrischen Anschluss zu kontaktieren.
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Zur einfachen Auswertung der Signale, welche von den erfindungsgemäßen Elektroden bereitgestellt werden, weist die Messvorrichtung in einer Ausführungsform eine Signalverarbeitungseinrichtung mit einer Anzahl von Messsignaleingängen und einer Anzahl von Hilfssignaleingängen auf, welche dazu ausgebildet ist, über die Messanschlüsse und/oder die Hilfsanschlüsse empfangene Signale auszuwerten.
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Da im Voraus oft nicht ersichtlich ist, welche der Elektroden bzw. welcher der Kontaktbereiche die verlässlichsten Messwerte liefert, kann in einer Ausführungsform eine steuerbare Schalteinrichtung vorgesehen sein, welche dazu ausgebildet ist steuerbar jeden der Messanschlüsse und/oder jeden der Hilfsanschlüsse mit einem vorgegebenen Messsignaleingang oder Hilfssignaleingang der Signalverarbeitungseinrichtung zu koppeln. Dadurch kann z. B. je nach Bedarf auf einen Messanschluss das Signal eines Kontaktbereichs aufgeschaltet werden, der mit einem der Hilfsanschlüsse gekoppelt ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn über den Hilfsanschluss z.B. stärkere Signalpegel empfangen werden.
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Um festzustellen, welcher der Kontaktbereiche der mit der Messvorrichtung gekoppelten Elektroden die besten Messergebnisse liefert, kann in einer Ausführungsform eine Messeinrichtung vorgesehen sein, welche dazu ausgebildet ist, für jeden der Messanschlüsse und jeden der Hilfsanschlüsse in einem auf die Haut aufgebrachten Zustand der Elektrode einen jeweiligen Hautübergangswiderstand zu messen. Die steuerbare Schalteinrichtung kann daraufhin diejenigen Messanschlüsse und/oder Hilfsanschlüsse mit den Messsignaleingängen der Signalverarbeitungseinrichtung koppeln, für welche die Messeinrichtung die geringsten Hautübergangswiderstände gemessen hat. Alternativ können die Hautübergangswiderstände z. B. auch geschätzt werden. Dazu kann beispielsweise eine mittlere Signalstärke ermittelt werden, die an den einzelnen Messanschlüssen und Hilfsanschlüssen empfangen wird. Die Anschlüsse mit den höchsten Signalpegeln kennzeichnen dabei den geringsten Hautübergangswiderstand. In einer Ausführungsform werden die Herzsignale, z.B. in Form von Spannungen, insbesondere von differentiellen Spannungen zwischen zwei Elektroden bzw. Kontaktbereichen, über diejenigen Elektroden bzw. Kontaktbereiche gemessen, die die geringsten Hautübergangswiderstände aufweisen.
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Zur einfachen Messung und exakten Bestimmung des Hautübergangswiderstands kann in einer Ausführungsform die Messeinrichtung mindestens eine Stromquelle aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, in jeden der Messanschlüsse und jeden der Hilfsanschlüsse einen Strom einer vorgegebenen Stromstärke einzuspeisen. Eine Auswerteeinrichtung kann basierend auf dem Strom und dem durch den Strom erzeugten Spannungsabfall für jeden der Messanschlüsse und jeden der Hilfsanschlüsse den entsprechenden Hautübergangswiderstand berechnen.
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Da in der Messvorrichtung bereits eine Signalverarbeitungseinrichtung angeordnet ist, kann die Auswerteeinrichtung in der Signalverarbeitungseinrichtung angeordnet sein. Beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung als ein Programmmodul oder eine Funktion in der Signalverarbeitungseinrichtung ausgeführt werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht mit einem Teilschnitt einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektrode,
- 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung,
- 3 eine schematische Aufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektrode,
- 4 eine schematische Aufsicht auf eine Ausführungsform einer Elektrode,
- 5 eine schematische Aufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektrode,
- 6 eine schematische Aufsicht auf eine Ausführungsform einer Elektrode,
- 7 eine schematische Aufsicht auf eine Ausführungsform einer Elektrode.
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Die Elektrode 1-1 der 1 weist zwei elektrisch voneinander isolierte elektrische Anschlüsse 3-1 und 4-1 auf, die jeweils die Hälfte eines Druckknopfs bilden. In einer Aufsicht sind die zwei elektrischen Anschlüsse 3-1 und 4-1 jeweils halbkreisförmig ausgebildet. Die elektrischen Anschlüsse 3-1 und 4-1 können z. B. aus einem elektrisch leitenden Metall oder einem anderen elektrisch leitenden Material ausgebildet sein.
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Auf den Druckknopf kann ein Druckkontakt z. B. eines Kabels aufgepresst werden, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Kabel und dem ersten elektrischen Anschluss 3-1 und dem zweiten elektrischen Anschluss 4-1 herzustellen. Dazu kann der Druckkontakt ebenfalls zwei Segmente bzw. elektrische Kontakte aufweisen, die den elektrischen Anschlüssen 3-1 und 4-1 entsprechen.
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Da die zwei elektrischen Anschlüsse 3-1 und 4-1 halbkreisförmig ausgebildet sind und der Druckknopf folglich rund ist, kann optional (in 1 nicht dargestellt) eine Verriegelung vorgesehen sein, welche verhindert, dass der Druckkontakt sich auf dem Druckknopf drehen kann. Die Verriegelung kann in einer Ausführungsform z. B. aus zwei einfachen Stegen bestehen, die sich von der Elektrode 1-1 erheben, zwischen die ein Gehäuse des Druckknopfs gelegt wird.
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Alternativ kann die Form der elektrischen Anschlüsse 3-1 und 4-1 derart ausgebildet sein, dass ein Verdrehen des Druckknopfs verhindert wird. Beispielsweise können die elektrischen Anschlüsse 3-1 und 4-1 oval, elliptisch, quadratisch oder dergleichen sein.
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Alternativ können der erste elektrische Anschluss 3-1 und/oder der zweite elektrische Anschluss 4-1 als Klinken-Buchsen und/oder Klinken-Stecker ausgeführt sein. Der erste elektrische Anschluss 3-1 und/oder der zweite elektrische Anschluss 4-1 können auch in einer Buchse oder einem Stecker eines Mehr-Kontakt-Steckersystems, wie z.B. einem USB-ähnlichem Stecker oder dergleichen, angeordnet sein.
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In einer Ausführungsform kann auch ein Adapter vorgesehen sein, welcher an einem Ende mit den elektrischen Anschlüssen 3-1 und 4-1 der Elektrode 1-1 gekoppelt wird und an seinem anderen Ende zwei separate Anschlüsse für herkömmliche Kabel bzw. Stecker aufweist.
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Die Elektrode 1-1 weist unter den elektrischen Anschlüssen 3-1 und 4-1 einen Hautkontakt 5-1 auf, der zwei ebenfalls elektrisch voneinander isolierte Kontaktbereiche 6-1 und 7-1 aufweist. Der Hautkontakt 5-1 dient dazu, den elektrischen Kontakt zwischen der Haut, z. B. eines Patienten, und den elektrischen Anschlüssen 3-1 und 4-1 herzustellen. Dazu können die zwei Kontaktbereiche 6-1 und 7-1 z. B. ein Kontaktgel, Metallplatten oder dergleichen aufweisen.
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Um die elektrischen Anschlüsse 3-1 und 4-1 sowie die Kontaktbereiche 6-1 und 7-1 elektrisch voneinander zu isolieren, ist eine Isolation 28-1 in der Elektrode 1-1 angeordnet, diese kann in einer Ausführungsform z. B. ein Kunststoffsteg aus einem elektrisch nichtleitenden Material sein. Um den Tragekomfort nicht zu beeinträchtigen, kann in einer Ausführungsform auch ein Schaum aus einem elektrisch nichtleitenden Material oder dergleichen verwendet werden. Es kann in einer Ausführungsform die Isolierung 28-1 in dem unteren, auf der Haut aufliegenden Bereich auch ein nicht leitendes Gel aufweisen, sodass beim Tragen der Elektrode 1-1 auf der Haut kein Unterschied zwischen den Kontaktbereichen 6-1, 7-1 und der Isolierung 28-1 spürbar ist.
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In 1 sind die Kontaktbereiche 6-1 und 7-1 in etwa kreisförmig ausgebildet. Diese Ausgestaltung ist lediglich beispielhaft und kann in anderen Anwendungen von dem Dargestellten abweichen. Beispielsweise können die Kontaktbereiche 6-1 und 7-1 auch oval, elliptisch, rechteckig oder dergleichen ausgebildet sein.
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Schließlich ist in 1 über dem Hautkontakt 5-1 eine optionale Abdeckung 23 vorgesehen, welche die Kontaktbereiche 6-1 und 7-1 vor Berührungen schützt. Ferner kann die Elektrode 1-1 mit beliebigen Mitteln zum Befestigen der Elektrode 1-1 auf Haut kombiniert werden.
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In 2 ist eine Messvorrichtung 13 dargestellt, die mit erfindungsgemäßen Elektroden 1-2 und 1-3 gekoppelt ist, die auf die Haut 2 eines Menschen aufgebracht wurden. Links neben dem Menschen ist zum Vergleich ein zweiter Mensch dargestellt, auf dessen Körper vier herkömmliche Elektroden K1 - K4 angebracht wurden. Es ist zu erkennen, dass der Aufwand für das Anbringen der Elektroden 1-2 und 1-3 gegenüber den bekannten Elektroden K1 - K4 halbiert wird.
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Die Messvorrichtung 13 weist zwei Messanschlüsse 14-1, 14-2 und zwei Hilfsanschlüsse 15-1, 15-2 auf, die über Kabel 16-1, 16-2 mit den Elektroden 1-2, 1-3 gekoppelt sind. Jedes Kabel 16-1, 16-2 ist dabei mit genau einer der Elektroden 1-2, 1-3, einem der Messanschlüsse 14-1, 14-2 und einem der Hilfsanschlüsse 15-1, 15-2 gekoppelt. Die Kabel 16-1, 16-2 können z.B. mindestens zwei Signalleitungen oder Adern aufweisen. Vorzugsweise ist das Kabel geschirmt, d.h. dass die Signalleitungen oder Adern z. B. von einer gemeinsamen Schirmung ummantelt sind. Alternativ können die Kabel 16-1, 16-2 mindestens zwei Signalleitungen oder Adern aufweisen, die jeweils separat geschirmt sind.
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Die Messanschlüsse 14-1, 14-2 dienen dazu, die eigentlichen Messsignale, also z. B. Herzsignale, an eine Signalverarbeitungseinrichtung 17 der Messvorrichtung 13 zu übermitteln. Die Hilfsanschlüsse 15-1, 15-2 dagegen dienen dazu, Hilfssignale von den Elektroden 1-2, 1-3 an die Signalverarbeitungseinrichtung 17 zu übermitteln oder umgekehrt, die der Störungsunterdrückung, der Verbesserung der Signalqualität oder dergleichen dienen. Ein solches Signal kann z. B. das RLD-Signal oder ein bewusst erzeugtes Störsignal zum Kalibrieren von Störunterdrückungsalgorithmen sein.
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Die Signalverarbeitungseinrichtung 17 weist zwei Messsignaleingänge 18-1 und 18-2 auf, über welche die Signalverarbeitungseinrichtung 17 die Messsignale von den Messanschlüssen 14-1, 14-2 aufnimmt. Zur Aufnahme bzw. Ausgabe der Hilfssignale über die Hilfsanschlüsse 15-1, 15-2 weist die Signalverarbeitungseinrichtung 17 zwei Hilfssignaleingänge 19-1, 19-2 auf.
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Zur Verarbeitung der Messsignale weist die Signalverarbeitungseinrichtung 17 einen Verstärker 24 auf, der in einer Ausführungsform z. B. ein einstellbarer differentieller Verstärker 24 sein kann. Die verstärkten Signale werden einer Signalaufbereitung 25 bereitgestellt, die die verstärkten Signale derart aufbereitet, dass diese von einer Recheneinrichtung 26 verarbeitet werden können. Dabei kann die Signalaufbereitung 25 eine analoge, diskrete digitale oder als Programm implementierte Signalaufbereitung 25 oder dergleichen sein.
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Die bisher zu 2 dargestellten Elemente der Messvorrichtung 13 können in einer Ausführungsform um weitere nützliche Elemente ergänzt werden.
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Zur Erzeugung des oben bereits erwähnten RLD-Signals kann die Messvorrichtung 13 z.B. einen RLD-Treiber 29 aufweisen, welcher zwischen dem Hilfssignaleingang 19-1 und dem Hilfsanschluss 15-2 der Messvorrichtung 13 angeordnet ist.
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Ferner kann in einer Ausführungsform eine Schalteinrichtung 20 vorgesehen sein, die in 2 die Messanschlüsse 14-1, 14-2 und Hilfsanschlüsse 15-1, 15-2 der Messeinrichtung 13 aufweist.
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Die Schalteinrichtung 20 kann auch als Schaltmatrix 20 bezeichnet werden und ist dazu ausgebildet, steuerbar jeden der Messanschlüsse 14-1, 14-2 und jeden der Hilfsanschlüsse 15-1, 15-2 mit einem der Messsignaleingänge 18-1 und 18-2 oder Hilfssignaleingänge 19-1, 19-2 zu koppeln. Dazu kann die Schalteinrichtung 20 eine Vielzahl von Schaltern, z.B. Relais, Halbleiterschalter oder dergleichen aufweisen.
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Mit Hilfe der Schalteinrichtung 20 können folglich diejenigen Anschlüsse, egal ob Messanschlüsse 14-1, 14-2 oder Hilfsanschlüsse 15-1, 15-2, der Messvorrichtung 13 mit der Signalverarbeitungseinrichtung 17 gekoppelt werden, die die besten Signaleigenschaften aufweisen. In solch einer Ausführungsform mit einer Schalteinrichtung 20 kann die Unterscheidung zwischen Messanschlüssen 14-1, 14-2 und Hilfsanschlüssen 15-1, 15-2 aufgegeben werden, da die Unterscheidung keine Bedeutung mehr hat.
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Die Zuweisung der einzelnen Messanschlüsse 14-1, 14-2 und Hilfsanschlüsse 15-1, 15-2 zu den Messsignaleingängen 18-1 und 18-2 oder den Hilfssignaleingängen 19-1, 19-2 kann in einer Ausführungsform per Hand erfolgen, wozu an der Schalteinrichtung 20 z. B. eine Bedieneinheit vorgesehen sein kann.
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Alternativ kann die Messvorrichtung 13 ausgebildet sein, diejenigen Elektroden 1-2, 1-3 bzw. die Messanschlüsse 14-1, 14-2 oder Hilfsanschlüsse 15-1, 15-2 selbst zu bestimmen, welche die am besten geeigneten Messsignale, z. B. die Messsignale mit den größten Signalamplituden, liefern oder den geringsten Hautübergangswiderstand aufweisen.
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In 2 sind lediglich beispielhaft zwei Stromquellen 22-1, 22-2 dargestellt, die mit den Leitungen zwischen den Messanschlüssen 14-1, 14-2 und der Signalverarbeitungseinrichtung 17 gekoppelt sind. Selbstverständlich können solche Stromquellen auch für die Hilfsanschlüsse 15-1, 15-2 vorgesehen sein.
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Um nun den Hautübergangswiderstand zwischen den einzelnen Kontaktbereichen der Elektroden 1-2, 1-3 und der Haut 2 zu bestimmen, können die Stromquellen 22-1, 22-1 angesteuert werden, um einen Strom einer vorgegebenen Stromstärke in die jeweiligen Kontaktbereiche der Elektroden 1-2, 1-3 einzuspeisen. Basierend auf dem ohmschen Gesetzt, U=R*I oder R=U/I, kann aus der vorgegebenen Stromstärke und der über dem jeweiligen Kontaktbereich gemessenen Spannung der Hautübergangswiderstand bestimmt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform kann z.B. die Signalverarbeitungseinrichtung 17 bzw. die Recheneinrichtung 26 ausgebildet sein, aus den über die Elektroden 1-2, 1-3 erfassten Signalen diejenigen Kontaktbereiche mit dem geringsten Hautübergangswiderstand zu schätzen. Dies kann z. B. anhand einer mittleren Signalstärke erfolgen, wobei ein niedrigerer Signalpegel einen höheren Hautübergangswiderstand kennzeichnet und umgekehrt.
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In einer Ausführungsform kann lediglich eine einzelne Stromquelle vorgesehen sein, die über die Schalteinrichtung 20 sequentiell, also nacheinander, mit allen Anschlüssen 14-1, 14-2, 15-1 und 15-2 der Messvorrichtung 13 gekoppelt werden kann.
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Beispielsweise kann in einer Ausführungsform die Signalverarbeitungseinrichtung 17 bzw. die Recheneinrichtung 26 die Schalteinrichtung 20 derart ansteuern, dass die Anschlüsse 14-1, 14-2, 15-1 und 15-2 mit den geringsten Hautübergangswiderständen mit den Messsignaleingängen 18-1, 18-2 der Signalverarbeitungseinrichtung 17 gekoppelt werden.
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Die Anzahl der Messanschlüsse 14-1; 14-2, der Hilfsanschlüsse 15-1; 15-2, der Messsignaleingänge 18-1, 18-2, etc. der Messvorrichtung 13 dient lediglich der Darstellung der Prinzipien der Erfindung und kann in anderen Ausführungsformen von dem gezeigten abweichen.
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In 2 (nicht dargestellt) sind weiter selbstverständliche Elemente der Messvorrichtung 13 gezeigt, wie z. B. eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige der EKG-Signale oder eine Bedieneinheit, wie beispielsweise eine Tastatur oder ein Touch-Screen. Ferner kann die Messvorrichtung 13 z. B. Schnittstellen zur Weiterleitung der erfassten EKG-Daten aufweisen.
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Die 3 bis 7 zeigen weitere mögliche Ausführungsformen von Elektroden 1-4 - 1-8 jeweils in einer Aufsicht.
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Die Elektrode 1-4 der 3 weist ein Trägerelement 8-1 auf, welches z.B. aus einem Kunststoff oder einem TextilStoff ausgebildet sein kann. Auf der Unterseite des Trägerelements 8-1, also derjenigen Seite, die auf der Haut aufliegt, ist eine Haftschicht aufgebracht, mit welcher die Elektrode 1-4 auf Haut aufgeklebt werden kann.
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In der Mitte des Trägerelements 8-1 sind der erste Kontaktbereich 6-2 und der zweite Kontaktbereich 7-2 dargestellt, die jeweils halbkreisförmig ausgebildet sind und nebeneinander liegen, so dass sie einen kreisförmigen Hautkontakt 5-2 bilden.
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Der erste elektrische Anschluss 3-2 und der zweite elektrische Anschluss 4-2 sind jeweils auf dem entsprechenden Kontaktbereich 6-2, 7-2 angeordnet, sodass sie gemeinsam eine in etwa kreisrunde Anschlusseinrichtung 27 bilden. Zwischen dem ersten elektrischen Anschluss 3-2 und dem zweiten elektrischen Anschluss 4-2 sowie zwischen dem ersten Kontaktbereich 6-2 und dem zweiten Kontaktbereich 7-2 ist die Isolation 28-2 angeordnet, wie bereits zu 1 beschrieben. Die Anschlusseinrichtung 27 ist, wie ebenfalls zu 1 beschrieben, derart ausgebildet, dass z.B. ein Druckknopf aufgesetzt bzw. aufgedrückt werden kann.
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Auch wenn ein Druckknopf als beispielhafte Ausführung der elektrischen Anschlüsse 3-2, 4-2 gezeigt wird, können in weiteren Ausführungsformen beliebige geeignete elektrische Anschlüsse 3-2, 4-2 genutzt werden.
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Die Elektrode 1-4 der 3 ist, wie oben bereits dargestellt, als Klebeelektrode ausgebildet. In weiteren Ausführungsformen kann die Elektrode 1-4 und jede andere der in den Figuren dargestellten Elektroden 1-1 bis 1-8 auch anders ausgebildet sein. Beispielsweise können die Elektroden 1-1 bis 1-8 auch als Saugelektroden oder dergleichen ausgebildet sein.
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Der Aufbau der Elektrode 1-5 der 4 basiert auf dem Aufbau der Elektrode 1-4 der 3. Der Unterschied zwischen der Elektrode 1-5 und der Elektrode 1-4 liegt darin, dass die elektrischen Anschlüsse 3-3 und 4-3 der Elektrode 1-5 als separate Anschlüsse 3-3 und 4-3 auf dem jeweiligen Kontaktbereich 6-3 und 7-3 ausgebildet sind. Die zwei separaten Kontaktbereiche 6-3 und 7-3 werden folglich z. B. durch zwei separate Kabel kontaktiert.
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Die Ausführungsform der 4 dient der Wahrung der Rückwärtskompatibilität zu existierenden Kabeln mit üblichen Einfach-Kontakten.
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Alternativ kann zu der Elektrode 1-4 der 3 auch ein Adapterkabel bereitgestellt werden, welches eine Y-Aufteilung der elektrischen Anschlüsse 3-2, 4-2 auf zwei separate Kontakte ermöglicht.
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Die 5 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform einer Elektrode 1-6, bei welcher ein Aufbau gewählt wurde, welcher die Elektrode 1-6 bzw. die Signalerfassung durch die Kontaktbereiche 6-4, 7-4 unempfindlicher gegen mechanische Störungen macht.
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Der Aufbau des Trägerelements 8-3 und der zwei Kontaktbereiche 6-4, 7-4 gleicht dem Aufbau bei der Elektrode 1-4 der 3. Allerdings sind die zwei elektrischen Anschlüsse 3-4 und 4-4 nicht direkt auf dem jeweiligen Kontaktbereich 6-4, 7-4 angeordnet. Vielmehr sind die zwei elektrischen Anschlüsse 3-4 und 4-4 auf dem Trägerelement 8-3 angeordnet und mit dem jeweiligen Kontaktbereich 6-4 und 7-4 über leitende Verbindungen 10-1, 10-2 gekoppelt. Als leitende Verbindungen 10-1, 10-2 können z.B. flexible Leiter, wie z. B. Drähte, Kabel oder flexible Leiterbahnen, eingesetzt werden.
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Die mechanische Entkopplung der elektrischen Anschlüsse 3-4 und 4-4 von den zwei Kontaktbereichen 6-4 und 7-4 führt dazu, dass eine Krafteinwirkung auf ein Kabel, welches die Elektrode 1-6 kontaktiert, nicht unmittelbar auf die Kontaktbereiche 6-4, 7-4 übertragen wird. Folglich wird der Einfluss von Bewegungen des Kabels auf die erfassten Signale verringert.
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In 6 ist eine Elektrode 1-7 dargestellt, welche einen zweipoligen Hautkontakt 5-5 aufweist, wie die Elektrode der 1. Auch die elektrischen Anschlüsse 3-5 und 4-5 sind in der Mitte des Hautkontakts 5-5 angeordnet, sodass sich ein Druckknopf ausbildet. Allerdings weist der Druckknopf einen dritten elektrischen Anschluss 12-1 auf. Der erste elektrische Anschluss 3-5 und der zweite elektrische Anschluss 4-5 sind dazu nicht halbkreisförmig ausgebildet, sondern weisen die Form eines Kreissektors mit einem Winkel von weniger als 180° auf. Werden die zwei elektrischen Anschlüsse 4-5, 5-5 aneinander gesetzt, entsteht folglich eine kreissegmentförmige Lücke. In dieser Lücke ist in 6 der dritte elektrische Kontakt 12-1 angeordnet.
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Der dritte elektrische Kontakt 12-1 der 6 dient dazu, eine Abschirmeinrichtung 11-1 elektrisch zu kontaktieren, welche die Kontaktbereiche 6-5 und 7-5 gegen elektrische Störeinstrahlungen schützt. Dazu kann der dritte elektrische Kontakt 12-1 z.B. mit der Schirmung eines Kabels gekoppelt werden, welches die Elektrode 1-7 kontaktiert.
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Die Abschirmeinrichtung 11-1 kann z. B. eine Schicht eines leitenden Materials sein, welches die Kontaktbereiche 6-5 und 7-5 gegen elektrische Felder abschirmt. Dadurch kann effektiv eine kapazitive Einkopplung verhindert werden, die sonst zu Störungen in den erfassten Signalen führen könnte.
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Wird die Abschirmeinrichtung 11-1 mit der Schirmung des Kabels, welches die Elektrode 1-7 kontaktiert, verbunden und weist das Kabel einen geschirmten Elektrodenclip auf, was bedeutet, dass auch in dem Elektrodenclip bzw. Stecker, welcher auf den Druckknopf aufgesetzt wird, die elektrischen Leitungen abgeschirmt sind, wird so jede Stör-Einkopplung im Elektrodenbereich verhindert.
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Die Elektrode 1-8 der 7 kombiniert die Eigenschaften der Elektroden 1-6 der 5 und 1-7 der 6. Dazu ist über den Kontaktbereichen 6-6 und 7-6 eine Abschirmeinrichtung 11-2 vorgesehen, wie in 6. Ferner sind die drei elektrischen Anschlüsse 3-6, 4-6 und 12-2 aber auf dem Trägerelement 8-5 der Elektrode 1-8 angeordnet und über flexible elektrisch leitende Verbindungen mit den Kontaktbereichen 6-6 und 7-6 bzw. der Abschirmeinrichtung 11-2 gekoppelt.
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Um die Reduzierung von Bewegungseinflüssen durch die Entkopplung der elektrischen Anschlüsse 3-6, 4-6 und 12-2 von den Kontaktbereichen 3-6, 4-6 und der Abschirmeinrichtung 11-2 durch die Abschirmeinrichtung 11-2 nicht negativ zu beeinflussen, kann in einer Ausführungsform die Abschirmeinrichtung 11-2 fest mit dem Trägerelement 8-5 und lose mit den Kontaktbereichen 6-6, 7-6 gekoppelt werden oder fest mit den Kontaktbereichen 6-6, 7-6 und lose mit dem Trägerelement 8-5 gekoppelt werden.
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In den 1 und 3 bis 7 weisen die Elektroden 1-1, 1-4 - 1-8 jeweils eine in etwa kreisförmige äußere Kontur auf. Diese Kontur ist lediglich als eines von vielen möglichen Ausführungsbeispielen zu verstehen. Beispielsweise können die Elektroden auch eine ovale, elliptische, rechteckige oder unregelmäßige äußere Kontur aufweisen.
