DE102016114611A1

DE102016114611A1 - Elektrodenanordnung, insbesondere für die Elektrische Impedanz Tomographie

Info

Publication number: DE102016114611A1
Application number: DE102016114611.0A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-08-07
Filing date: 2016-08-07
Publication date: 2018-02-08
Also published as: WO2018028725A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung (M), insbesondere für die Elektrische Impedanz Tomographie (EIT), und ein entsprechendes Verfahren mit einer Anzahl von Kontaktflächen (3’) aufweisenden Elektroden (E), die an eine Fläche (1) eines Messobjektes anlegbar sind. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine jeweilige Elektrode (E) mittels einer Summe von einzeln aktivierbaren und elektrische Kontakte (3) aufweisenden Subelektroden (S) flexibel erzeugbar ist, deren elektrische Kontakte (3) zusammen die Kontaktfläche (3’) der Elektrode (E) ausbilden und die als Gesamtheit mit Parametern der Elektrode (E) ansteuerbar und/oder auslesbar sind.

Description

Elektrodenanordnung, insbesondere für die Elektrische Impedanz Tomographie
Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung, insbesondere für die Elektrische Impedanz Tomographie, gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und ein Verfahren gemäß dem Nebenanspruch.
In der Medizintechnik ist die Elektrische Impedanz Tomographie (EIT) ein in der Einführung befindliches bildgebendes Diagnoseverfahren. Herkömmlicher Weise ist die Auflösung der aus den Messwerten rekonstruierten Bilder circa 30 × 30 Punkte. Eine Erhöhung der Auflösung um etwa eine Größenordnung würde die Anwendbarkeit erheblich erweitern. Herkömmlicher Weise ist die Auflösung unter anderem durch die Anzahl der verwendeten Elektroden begrenzt. Die maximale Anzahl der Elektroden ergibt sich aus dem Verhältnis von Umfang des Messobjektes zu notwendigem Durchmesser der genutzten Elektroden.
Die DE 10 2012 224 522 A1 offenbart ein Verfahren zum Verbessern der Abbildungsauflösung der elektrischen Impedanztomographie.
Die WO 2002053029 A1 offenbart Verfahren und eine Vorrichtung zur Elektrische Impedanz Tomographie.
Die US 5,544,662 offenbart eine Vorrichtung zur elektrischen Hochgeschwindigkeits-Tomographie.
Die WO 002012006753A1 offenbart einen Elektrodensensor, der als EIT-Elektrode verwendet wird.
Elektroden zum Applizieren oder Messen von elektrischen Potentialen oder Strömen auf der Haut des menschlichen Körpers können einen unterschiedlichen Aufbau aufweisen. Meistens sind drei Teile ausgeführt. Erstens kann eine Schicht mit direktem Kontakt zur Haut vorhanden sein, wobei ein möglichst geringer Übergangswiderstand zur Haut hergestellt werden soll. Dazu wird eine möglichst große Kontaktfläche geschaffen, indem Unebenheiten der Haut ausgeglichen oder in die Haut eindringende Nadeln verwendet werden. Es können mit Kohlenstoffstaub als elektrischer Leiter versetzte Gele, Silikone, Textilien oder Ähnliches verwendet werden. Zweitens kann eine niederohmige Schicht zur Gleichverteilung des Potentials über die gesamte Fläche geschaffen sein. Dieser können Metall-, Kohlefaserfolien, Silberfäden oder Kohle- oder alternative elektrisch leitende Partikel hinzugefügt sein. Drittens ist der elektrische Anschluss der Elektrode zum Anschluss von Kabel zur Verbindung mit Ein- und/oder Ausgängen von Messgeräten oder Strom- und/oder Spannungsquellen.
Allen derartigen Elektroden ist gemeinsam, dass diese lediglich einen Anschluss für das Potential haben und eine bestimmte Fläche benötigen, um einen geforderten maximalen Übergangswiderstand zur Haut zu schaffen. Diese Fläche muss zudem größer sein, da der Übergangswiderstand zur Haut je nach Hauttyp unterschiedlich sein kann. Daraus ergibt sich ein Mindestabstand dieser Elektroden zueinander, der nicht unterschritten werden kann. Zudem ist eine Umpositionierung aufwändig.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Anordnung, ein Feld oder ein Array von Elektroden derart bereit zu stellen, dass mit diesen bildgebende Diagnoseverfahren, insbesondere eine Elektrische Impedanz Tomographie, mit einer im Vergleich zum Stand der Technik größeren Auflösung ausführbar sind.
Die Aufgabe wird durch eine Elektrodenanordnung gemäß dem Hauptanspruch und ein Verfahren gemäß dem Nebenanspruch gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt Elektrodenanordnung vorgeschlagen, insbesondere für die Elektrische Impedanz Tomographie, mit einer Anzahl von Kontaktflächen aufweisenden Elektroden, die an eine Oberfläche eines Messobjektes elektrisch kontaktierbar sind, wobei eine jeweilige Elektrode mittels einer Summe von einzeln aktivierbaren und elektrische Kontakte aufweisenden Subelektroden flexibel erzeugbar ist, deren elektrische Kontakte zusammen die Kontaktfläche der Elektrode ausbilden und die als Gesamtheit mit Parametern der Elektrode ansteuerbar und/oder auslesbar sind.
Die Elektroden sind auf diese Weise flexibel, insbesondere in Position, Form und/oder Größe, bereitstellbar und zeitlich veränderbar. Es kann eine bewegliche Elektrode erzeugt werden. Es können für eine Elektrode alle Subelektroden verwendet werden.
Die Elektrodenanordnung kann auf oder in einem flexiblen Material geschaffen und im Raum verbiegbar oder krümmbar sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung vorgeschlagen.
Eine Begrenzung der maximalen Anzahl der Elektroden wird gemäß der vorliegenden Erfindung aufgehoben. Es können bei gleicher Auflösung die Anzahl der notwendigen Elektroden und damit die Kosten pro Gerät verringert werden.
Die Erfindung ist ebenso auf weitere Verfahren einer bildgebenden Widerstandsmessung insbesondere mit Wechselstrom anwendbar, beispielsweise in der Geophysik oder Baumtomographie. Unter Umständen können ebenso bei nicht bildgebenden Verfahren, beispielsweise der Bioimpedanzmessung, vorteilhafte Ergebnisse bewirkt werden.
Die Erfindung kann als virtuelle oder fragmentierte Elektrode verstanden werden. Der Unterschied zu herkömmlichen Systemen ist die Bereitstellung einer von der physischen Elektrodenanzahl unabhängigen Auflösung.
Eine erfindungsgemäße jeweilige Elektrode ist in Position, Form und Fläche im bereits auf der Oberfläche oder im Körper adaptierten Zustand variierbar. Dies kann beispielsweise mittels eines Computerprogrammprodukts erfolgen.
Erfindungsgemäß wird die Elektrode in Subelektroden fragmentiert, wobei die einzelnen Potentiale der Subelektroden beliebig elektronisch zusammengeschaltet werden können. Auf diese Weise kann ein Übergangswiderstand vorteilhaft eingestellt und insbesondere ausreichend verringert werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in Verbindung mit den Unteransprüchen beansprucht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann jede Subelektrode eine Anzahl von elektronischen Schaltern aufweisen, mittels denen die Subelektrode aktivierbar, ansteuerbar und/oder auslesbar ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann jede Subelektrode mittels Digital-Analogwandler aktivierbar und/oder ansteuerbar und mittels Analog-Digitalwandler auslesbar sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann jede Subelektrode eine Mehrzahl von elektrischen Kontakten aufweisen, die unabhängig voneinander ansteuerbar sein können.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann jede Subelektrode mittels digitaler und/oder analoger Busse ansteuerbar sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann jede Subelektrode mittels einer Aktivierungseinrichtung aktivierbar und mittels einer Steuer- und/oder Messeinrichtung ansteuerbar und/oder auslesbar sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Aktivierungseinrichtung mittels eines digitalen Busses und/oder die Steuer- und/oder Messeinrichtung mittels eines analogen Busses wirken.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der analoge Bus mittels einer Anzahl von parallelen Teilbussen geschaffen sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können mittels der Aktivierungseinrichtung die Subelektroden verschieden kombiniert aktivierbar und die Anzahl der Elektroden ansteuerbar und/oder auslesbar sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können mittels der Aktivierungseinrichtung die Subelektroden als Bestandteil mehrerer Elektroden aktivierbar sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann mittels der Aktivierungseinrichtung eine Subelektrode als Bestandteil unterschiedlicher Elektroden aktivierbar sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können mittels der Aktivierungseinrichtung die Elektroden zeitlich aufeinanderfolgend aktivierbar sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können mittels der Aktivierungseinrichtung die Elektroden über die Fläche wandernd aktivierbar sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Parameter der Elektrode ein Messstrom, ein Ansteuerstrom, eine Messspannung und/oder eine Ansteuerspannung sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können mittels der Parameter für die Elektroden ein jeweiliger Messbereich und/oder eine Übergangsimpedanz oder ein Übergangswiderstand zum Messobjekt einstellbar sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können mittels der Steuer- und/oder Messeinrichtung die Parameter für jede Elektrode einzeln einstellbar sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Elektrodenanordnung an einem Gürtel, einer Haube oder einer Weste fixierbar ein oder eine Defibrillator-Elektrode oder Herzschrittmacherelektrode ausbilden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Elektrodenanordnung in mehreren aufeinander liegenden Elektrodenlagen ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Subelektroden in einer ersten Schicht eines Materials mit einer elektrischen Impedanz größer oder gleich einer Übergangsimpedanz zum Messobjekt eingebettet sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann eine weitere, von der ersten Schicht elektrisch isolierte, teilweise elektrisch leitende zweite Schicht, beispielsweise mit zuschaltbaren Kontakten zur Abstandsmessung von Kontakten, entlang der Subelektroden angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Vielzahl von Elektrodenanordnungen zueinander parallel, in einem Winkel zueinander oder sich an unterschiedlichen Schnittlinien schneidend entlang mindestens einer Fläche positioniert werden.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine erste Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Elektrodenanordnung gemäß der Erfindung;
2 eine zweite Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels einer Elektrodenanordnung gemäß der Erfindung;
3 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betrieb einer Elektrodenanordnung gemäß 2;
4 eine erste Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Elektrodenanordnung gemäß der Erfindung.
1 zeigt eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Elektrodenanordnung M gemäß der Erfindung. Die Elektrodenanordnung M weist eine Schicht 2 bestehend aus flexiblem und elektrisch hochohmigem Material auf. Dieses kann, beispielsweise Kohlenstoffstaub aufweisendes, Silikon sein. Die spezifische elektrische Leitfähigkeit kann circa im Bereich der elektrischen Leitfähigkeit von Haut als Beispiel eines Messobjektes 1 bis zu der eines Isolators sein.
In dieser Schicht 2 sind nebeneinander aktive elektronische steuerbare Widerstände oder Schalter 4, schaltbare Verstärker oder Analog-Digital-Wandler beziehungsweise Digital-Analog-Wandler integriert angeordnet. Mittels Kontakt(e) 3 und Schalter 4 kann als digital steuerbare Stromquelle jeweils eine Subelektrode S der Elektrodenanordnung M geschaffen werden. Die Subelektrode S kann als eine Untereinheit definiert werden, wobei diese Untereinheiten jeweils elektronisch zu Elektroden E zusammengefasst werden können, wobei Kontakte 3 der Subelektroden S in Summe eine Kontaktfläche 3’ einer Elektrode E ausbilden. Eine Subelektrode S besteht hier für die jeweilige einzelne elektronische Ansteuerung aus jeweiligen Schaltern 4 und mindestens einem elektrischen Kontakt 3 zu einer Oberfläche 1 eines Messobjektes. Die Subelektroden S können mit einem Abstand im Millimeterbereich nebeneinander angeordnet sein und je nach Ansteuerung die Elektroden E der Elektrodenanordnung M ausbilden.
Die Schalter 4 weisen einen elektrisch leitenden Kontakt 3 zum umgebenden flexiblen Material der Schicht 2 oder direkt zu einer Fläche oder Oberfläche 1 eines Messobjekts auf.
Des Weiteren sind die Schalter 4 mittels eines elektronischen Busses 5 miteinander verbunden. Mittels dieses Busses 5 können die Schalter 4 gesteuert und das auf dem Kontakt 3 des jeweiligen Schalters 4 liegende Potential zu einem Messeingang einer Messeinrichtung 6a weitergeleitet werden. Das auf dem Kontakt des jeweiligen Schalters liegende Potential kann dabei mittels einer Verstärkereinrichtung 6b elektrisch verstärkt oder mittels eines Analog-zu-Digital-Wandlers ADW 6c analog zu digital gewandelt werden. Umgekehrt kann ein Potential von einer Quelle, beispielsweise einer Signalerzeugungseinrichtung 6d, die ebenso als ein Signalgenerator bezeichnet werden kann, zu dem Kontakt 3 geführt werden.
Die Messeinrichtung 6a, die Verstärkereinrichtung 6b, der Analog-zu-Digital-Wandler 6c, die Signalerzeugungseinrichtung 6d können zusammen mit weiteren elektrotechnischen Einrichtungen, beispielsweise einem Digital-zu-Analogwandler 6e, mittels einer Mess- und/oder Steuereinrichtung 6 geschaffen sein. In der Mess- und/oder Steuerungseinrichtung 6 kann eine Aktivierungseinrichtung 9 integriert sein, die mindestens einen zusätzlichen Bus zum Schalten von Schaltern 4 verwendet.
Für einen Kontakt 3 können mehrere Schalter 4 geschaffen sein.
2 zeigt eine Draufsicht des ersten Ausführungsbeispiels einer Elektrodenanordnung gemäß 1. Mehrere Schalter 4 können einen Kontakt 3 parallel und seriell schalten. Beispielsweise können zwei Schalter 4 parallel und diese seriell einen dritten Schalter 4 eines Kontaktes 3 schalten. Damit kann das Potential eines Kontaktes 3 bei einer Aktivierung gleichzeitig oder aufeinanderfolgend auf unterschiedliche Ein- oder Ausgänge geschaltet oder gelegt werden.
2 zeigt eine Aktivierungseinrichtung 9 mittels der über einen lediglich als Pfeil angedeuteten Bus, insbesondere digitalen Bus, jede Subelektrode S einzeln mittels einen der elektronischen Schalter 4 eingeschaltet und damit aktiviert werden kann. Entsprechend dieser Aktivierung können die Subelektroden S damit in Summe gezielt eine Elektrode E schaffen.
Die von der Aktivierungseinrichtung 9 mittels elektronischer Schalter 4 aktivierte Subelektroden S können nun über einen seriellen, insbesondere analogen, Bus 5 mittels eines Controllers, der Teil einer Mess- und Steuereinrichtung 6 sein kann, auf ein Potential geschaltet oder von einem Potential abgetrennt werden, insbesondere mittels weiterer elektronischer Schalter 4 und/oder Kontakte 3. Mittels eines Zusammenschaltens mehrerer Subelektroden S können beliebig geformte und räumlich ausgedehnte Elektroden E erzeugt werden, die zudem beliebig zeitlich und räumlich verändert werden können. Kontakte 3 der Subelektroden S können in Summe eine Kontaktfläche 3’ einer Elektrode E1 oder E2 ausbilden.
Ein Elektrodenfragment oder Elektrodenelement, das mindestens einen Kontakt 3 und mindestens einen elektrischen Anschluss, insbesondere einen Anschluss zu mindestens einem Bus, aufweist, kann als Unterelektrode oder Subelektrode S bezeichnet werden. Eine Subelektrode S kann direkt von einer Mess- und Steuereinrichtung 6 ohne einen Schalter 4 direkt an der Subelektrode S ausgelesen werden. Entsprechend ist allerdings ein Aufwand für eine jeweilige elektrische Verdrahtung einer Subelektrode S größer und die Ansteuerung und Schaltung ist in die Mess- und Steuereinrichtung 6 verschoben. Eine Subelektrode S kann alternativ mindestens einen Schalter 4 aufweisen.
Die Subelektroden S können ein- oder mehrdimensional räumlich angeordnet sein. Bei einer eindimensionalen Anordnung sind die Subelektroden S linear angeordnet, wobei die Kontakte 3 vorteilhaft sich in einer Querrichtung unterschiedlich lang erstrecken können. Jede Subelektrode S kann vorteilhaft mindestens zwei Schalter 4 mit dazugehörigen elektrischen Potentialleitungen aufweisen.
2 zeigt eine zweidimensionale Anordnung von Subelektroden S. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind je Kontakt 3 zwei Schalter 4 und zur Realisierung von n Subelektroden S mindestens n + 1 elektrische Anschlüsse ausgebildet. Ein Anschluss +1 kann dann einem Massepotential zugeordnet sein. Beispielsweise sollen in 2 drei Zeilen und drei Spalten von Subelektroden S eine aktive Elektrode E ausbilden. Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht eine Verschiebung von aktive Elektroden E in zwei Dimension, wobei in einer x-Richtung hier mehrere Elektroden E erzeugt werden können und entlang einer y-Richtung hier eine Elektrode E um ein Zeile versetzt werden kann.
Größere Elektroden E, etwa zur Stimulation eines Objekts 1, beispielsweise eines menschlichen Körpers, können mittels zusätzlicher Schalter beispielsweise am Ausgang einer Stromquelle oder mittels Einspeisen synchronisierter Teilströme aus mehreren Stromquellen realisiert werden. Eine Stromquelle kann digital gesteuert sein. Eine Bildrekonstruktion kann mittels variabler elektrischer Ströme erfolgen.
Im Falle einer zweidimensionalen Anordnung hat hier jede Subelektrode S vorteilhaft drei oder mehr Schalter 4. Dadurch kann eine Elektrodenanordnung M aufgebaut werden, bei der die wirksamen und erzeugten Elektroden E frei in beiden Dimensionen nebeneinander platzierbar sind.
Die Kontakte 3 können unterschiedlich ausgestaltet sein. So können diese als dünne Schicht beispielsweise rechteckig, rund oder als dreidimensionale Form mit unterschiedlicher Struktur beispielsweise mit Löchern oder porös ausgebildet sein.
Eine Herstellung einer Elektrodenanordnung M kann mittels Verwendung organischer Elektronik oder mittels Integration herkömmlicher Halbleiter in Silikon oder Gewebe erfolgen.
Der vorgeschlagene Aufbau kann derart oder ähnlich ebenso innerhalb eines Gewebes aus Materialien unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeiten mit integrierten Schaltern 4 realisiert werden. Der gesamte Aufbau kann als Gürtel oder Haube oder mittels kombinierbarer Elemente ausgebildet werden. Es ist grundsätzlich ausreichend lediglich einen Bus 5 oder Stecker anzuschließen.
Ebenso bei implantierten Subelektroden S kann im Nachhinein eine Positionierung angepasst werden.
Es können je nach Ausführung eines Busses 5 und der jeweils erforderlichen Fläche der Elektrode E eine maximale Anzahl variabler Elektroden E gleichzeitig realisiert werden. Fläche, Position und Form der Elektroden E sind dann während eines Betriebs ohne weitere manuelle Manipulation, innerhalb der durch die Abstände der Schalter 4 vorgegebenen Auflösung variierbar. Die Auflösung wird nicht mehr durch die erforderliche Elektrodenfläche vorgegeben.
Der vorgeschlagene Aufbau ist hier vorwiegend als analoge Variante einer Subelektroden S aufweisenden Elektrode E beschrieben. Dieser lässt sich mittels Verwendung von Analog-Digital- beziehungsweise Digital-Analog-Wandlern anstelle einfacher Schalter 4 ebenso digital realisieren. Ein Bus 5 ist dann lediglich digital und weist keine Potentialleitungen mehr auf. Das erfordert mehrere synchronisierte Teilstromquellen beziehungsweise ausreichend große Eingangswiderstände bei Analog-Digital-Wandlern. Die gemessenen Potentiale über alle Subelektroden S einer wirkenden Elektrode E können gemittelt werden.
Ein Ausführungsbeispiel eines Ansteuerns von Subelektroden S gemäß einer Anordnung nach 2 ist in Verbindung mit 3 näher beschreiben. Es sollen zwei Elektroden E1 und E2, die aus je drei mal drei Subelektroden S im Quadrat gebildet werden, mit einem Zwischenraum mit einer Größe einer Spalte, beispielsweise von links nach rechts verschoben zeitlich aufeinanderfolgend erzeugt werden. Beispielsweise kann je wirksamer Elektrode E1 oder E2 die obere und/oder untere Reihe der Subelektroden S ausgelassen werden. Die Beispiele beider Elektroden E1 und E2 sind in 2 jeweils kreisartig umrahmt gekennzeichnet. Die erste wirksame Elektroden E1 kann über den in 2 ausgebildeten oberen analogen Teilbus 5.1 und die zweite danach wirksame Elektrode E2 kann über den hier ausgeführten unteren analogen Teilbus 5.4 angesteuert und ausgelesen werden. Diese in 2 sichtbar dargestellten analogen Teilbusse 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5 sind zusätzlich durch einen in 2 lediglich als sich aus der Aktivierungseinrichtung 9 heraus erstreckenden Pfeil dargestellten digitalen Bus ergänzt. Mit diesem ist jede Subelektrode S direkt digital derart aktivierbar, dass ein analoges Signal mittels des analogen Busses 5 direkt an der aktivierten Subelektrode S anlegbar und/oder auslesbar ist. Gemäß 2 erfolgt damit eine Aktivierung, Steuerung und Messung von Subelektroden S zur Formung von Elektroden E mittels des analogen und des digitalen Busses. Die Formung der Elektroden E kann zeitlich aufeinanderfolgend ausgeführt werden. Alternativ ist grundsätzlich eine gleichzeitige Formung einer Mehrzahl von Elektroden E, beispielsweise zweier Elektroden E1 und E2 ausführbar.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierfür wird auf die in 2 dargestellte Elektrodenanordnung M Bezug genommen. Mit einem ersten Schritt S1 werden die Subelektroden S der ersten drei Zeilen und der ersten drei Spalten mittels des in 2 aus der Aktivierungseinrichtung 9 sich erstreckenden digitalen Busses aktiviert und die erste Elektrode E1 bereitgestellt, indem die elektronischen Schalter 4 dieser genannten Subelektroden S mittels der Aktivierungseinrichtung 9 eingeschaltet werden. In einem zweiten Schritt S2 kann dann mittels einer Mess- und Steuereinrichtung 6 zunächst an diese aktivierte Elektrode E1, die durch die genannten Subelektroden S gebildet wird, über den ersten Teilbus 5.1 ein Messpotential gegenüber einem Massepotential angelegt werden und in einem dritten Schritt S3 ein sich ergebender Messstrom ausgelesen werden. Auf diese Weise kann eine Impedanzmessung für einen aktuellen von dieser ersten Elektrode E1 überdeckten Flächenbereich eines Messobjektes ausgeführt werden. Teilbus 5.1 wirkt damit in der ersten, zweiten und dritten Spalte der ersten Elektrode E1 in der Elektrodenanordnung M gemäß 2.

Dies ist in der nachfolgend dargestellten Tabelle 1 mit 1;1;1 ausgedrückt. Tabelle 1:

Elektrode	1	2
Position 1	1;1;1	4;4;3
Position 2	1;1;1	4;3;3
Position 3	1;1;2	3;3;5
Position 4	1;2;2	3;5;5
Position 5	2;2;2	5;5;4
Position 6	2;2;2	5;4;4
Position 7	2;2;1	4;4;4
Position 8	2;1;1	4;4;4

In der ersten und zweiten Spalte der zweiten Elektrode E2 gemäß 2 wirkt Teilbus 5.4 und in der dritten Spalte wirkt Teilbus 5.3. In der Tabelle 1 ist dies mit 4;4;3 dargestellt. Werden die beiden Elektroden E1 und E2 jeweils um eine Spalte nach rechts verschoben, ergeben sich die weiteren Positionen 2 bis 8 und die Zuordnungen der jeweiligen Teilbusse aus der 2 entsprechend.
Auf diese Weise können acht Positionen der beiden wirksamen Elektroden E1 und E2 mit dem in Tabelle 1 dargestellten Anschlussschema angegeben werden. Die Teilbusse sind in 2 von oben nach unten durchnummeriert. In der Tabelle 1 sind diese Nummern 1, 2, 3, 4, 5 der aktiven Teilbusse jeweils den Elektrodenpositionen und damit den aktiven Spalten der aktiven Elektroden E der Elektrodenanordnung M zugeordnet.
Die Schalter 4 im digitalen Bus kontaktieren dreimal den Teilbus 1 für die erste Elektrode 1 sowie zweimal den Teilbus 4 und einmal den Teilbus 3 für die zweite Elektrode 2 mit dem Messobjekt 1.
Es kann eine Leitfähigkeit, ein elektrischer Widerstand, eine Widerstandsverteilung, insbesondere elektrisch oder optisch, für eine jeweilige Elektrode E gesteuert und/oder eingestellt werden.
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung M.
Mittels eines Hinzufügens weiterer Schichten 8 können sekundäre Funktionen realisiert werden. So kann etwa der aktuelle Abstand der Subelektroden S gemessen werden, indem wie in der 4 dargestellt, in einer weiteren, von der ersten Schicht 2 elektrisch isolierten, teilweise leitenden zweiten Schicht 8, zudem aufschaltbare Kontakte 3 angeordnet sind. Auf diese Weise kann über den elektrischen Widerstand benachbarter Kontakte 3, deren Abstand bestimmt werden. Die weitere, von der ersten Schicht 2 elektrisch isolierte, teilweise elektrisch leitende zweiten Schicht 8 kann mit zuschaltbaren Sensoren für weitere Messungen, beispielsweise zur Positionsbestimmung insbesondere von Kontakten 3, entlang den Subelektroden S angeordnet sein.
Vorteilhaft können folgende Vorteile einer vorgeschlagenen Elektrodenanordnung M bewirkt werden. Mittels des beschriebenen Aufbaus kann die Flexibilität vergrößert werden, wobei sich Vorteile bei unterschiedlichen Anwendungen solcher Elektroden ergeben.
Bei der Elektrischen Impedanz Tomographie EIT kann die Auflösung vergrößert und mittels Mehrfachmessungen beispielsweise immer um einen oder mehrere Schalter 4 versetzte Elektroden E angepasst werden. Es können Bereiche, an denen der Übergangswiderstand zu groß ist, ausgelassen werden. Es kann eine optimale Nutzung aller Bereiche erfolgen, in denen der Übergangswiderstand den Anforderungen genügt. Der Aufwand für eine richtige Positionierung der Elektroden E mittels einer elektronischen Justierung der Position ist kleiner. Mittels einer erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung kann ebenso eine 3D, dreidimensionale EIT ausgeführt werden.
Bei einem EEG als transkranielle Stimulation ist eine genauere und von der Elektrodenfläche unabhängige Justierung auf einen Zielbereich ohne weitere physische Manipulationen der Elektroden möglich. Beispielsweise ist eine Aufsetzen einer Messhaube bereits ausreichend.
Weitere Anwendungsmöglichkeiten finden sich in der Industrie, beispielsweise bei der Durchflussmessung, bei der Elektrischen Widerstandstomographie (Electrical Resistivity Tomographie ERT) oder Elektrischen Kapazitätstomographie (Electrical Capacity Tomographie ECT).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012224522 A1 [0004]
WO 2002053029 A1 [0005]
US 5544662 [0006]
WO 002012006753 A1 [0007]

Claims

Elektrodenanordnung (M), insbesondere für die Elektrische Impedanz Tomographie (EIT), mit einer Anzahl von Kontaktflächen (3’) aufweisenden Elektroden (E), die an eine Fläche (1) eines Messobjektes anlegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Elektrode (E) mittels einer Summe von einzeln aktivierbaren und elektrische Kontakte (3) aufweisenden Subelektroden (S) flexibel erzeugbar ist, deren elektrische Kontakte (3) zusammen die Kontaktfläche (3’) der Elektrode (E) ausbilden und die als Gesamtheit mit Parametern der Elektrode (E) ansteuerbar und/oder auslesbar sind.
Elektrodenanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Subelektrode (S) eine Anzahl von elektronischen Schaltern (4) aufweist, mittels denen die Subelektrode (S) aktivierbar, ansteuerbar und/oder auslesbar ist.
Elektrodenanordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Subelektrode (S) mittels Digital-Analogwandler aktivierbar und/oder ansteuerbar und mittels Analog-Digitalwandler (S) auslesbar ist.
Elektrodenanordnung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Subelektrode (S) eine Mehrzahl von elektrischen Kontakten (3) aufweist, die unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
Elektrodenanordnung gemäß Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Subelektrode (S) mittels digitaler und/oder analoger Busse ansteuerbar ist.
Elektrodenanordnung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Subelektrode (S) mittels einer Aktivierungseinrichtung (9) aktivierbar und mittels einer Steuer- und/oder Messeinrichtung (6) ansteuerbar und/oder auslesbar ist.
Elektrodenanordnung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungseinrichtung (9) mittels eines digitalen Busses und/oder die Steuer- und/oder Messeinrichtung (6) mittels eines analogen Busses (5) wirkt.
Elektrodenanordnung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der analoge Bus (5) mittels einer Anzahl von parallelen Teilbussen (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5) geschaffen ist.
Elektrodenanordnung gemäß Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Aktivierungseinrichtung (9) die Subelektroden (S) verschieden kombiniert aktivierbar und die Anzahl der Elektroden (E) ansteuerbar und/oder auslesbar sind.
Elektrodenanordnung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Aktivierungseinrichtung (9) die Subelektroden (S) als Bestandteil mehrerer Elektroden (E) aktivierbar sind.
Elektrodenanordnung gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Aktivierungseinrichtung (9) eine Subelektrode (S) als Bestandteil unterschiedlicher Elektroden (E) aktivierbar ist.
Elektrodenanordnung gemäß Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Aktivierungseinrichtung (9) die Elektroden (E) zeitlich aufeinanderfolgend aktivierbar sind.
Elektrodenanordnung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Aktivierungseinrichtung (9) die Elektroden (E) über die Fläche (1) wandernd aktivierbar sind.
Elektrodenanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter der Elektrode (E) ein Messstrom, ein Ansteuerstrom, eine Messspannung und/oder eine Ansteuerspannung ist/sind.
Elektrodenanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Parameter für die Elektroden (E) ein jeweiliger Messbereich und/oder eine Übergangsimpedanz zum Messobjekt einstellbar sind.
Elektrodenanordnung gemäß Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuer- und/oder Messeinrichtung (6) die Parameter für jede Elektrode einzeln einstellbar sind.
Elektrodenanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung an einem Gürtel, einer Haube oder einer Weste fixierbar ist oder eine Defibrillator-Elektrode oder Herzschrittmacherelektrode ausbildet.
Elektrodenanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung in mehreren aufeinander liegenden Elektrodenschichten ausgebildet ist.
Elektrodenanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Subelektroden (S) in einer ersten Schicht (2) Materials mit einer elektrischen Impedanz größer oder gleich einer Übergangsimpedanz zum Messobjekt eingebettet sind.
Elektrodenanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere, von der ersten Schicht (2) elektrisch isolierte, teilweise elektrisch leitende zweite Schicht (8) entlang der Subelektroden (S) angeordnet ist.
Verfahren zum Betrieb einer Elektrodenanordnung (M) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Aktivierungseinrichtung (9) Elektroden (E) aktiviert und mittels einer Steuer- und/oder Messeinrichtung (6) angesteuert und/oder ausgelesen werden.
Verfahren gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Elektrodenanordnungen zueinander parallel, in einem Winkel zueinander oder sich an unterschiedlichen Schnittlinien schneidend entlang mindestens einer Fläche positioniert werden.