DE10361305A1

DE10361305A1 - Stammkabel mit Sensor- und Geräteanschlüssen für Patienten-Meßsignale

Info

Publication number: DE10361305A1
Application number: DE10361305A
Authority: DE
Inventors: Heinz Büchel
Original assignee: PADERTEG GmbH
Current assignee: BOECHEL, HEINZ, 50825 KOELN, DE
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-07-21

Abstract

Stammkabel (K) mit Sensorsignalleitungen, die einerseits an Sensorleitungen (E1-E3, T4, O5) verschiedener Sensorarten (E, T, O) mittels Steckverbindungen anschließbar sind und andererseits an ein Auswertegerät (EKG, TM, OM, MM) steckbar anschließbar sind, wobei das Stammkabel (K) jeweils zu den Sensorsignalleitungen (E1-E3) der einzelnen Sensorarten Kennungsadern (KAK) enthält und mindestens sensorseitig über eine Steckverbindung an einen Adapteraufnahmeblock (SB) angeschlossen ist, in den für jede Sensorart ein jeweils typischer Adapter (AE, AT, AO) einsetzbar und kontaktierbar ist, an den die passenden Sensorleitungen (E1-E3, T4, O5) anschließbar sind und der eine Typenkennung der jeweiligen Sensorart auf die zugehörige(n) Kennungsader(n) (KAK) aufschaltet, die geräteseitig auszuwerten ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stammkabel mit Sensorsignalleitungen, die einerseits an Sensorleitungen verschiedener Sensorarten mittels Steckverbindungen anschließbar sind, und andererseits an ein Auswertegerät steckbar anschließbar sind.
Es ist bekannt, verschiedenartige Patienten-Meßsignale, wie EKG-Signale, ein Körpertemperatur-Meßsignal, ein SpO₂-Meßsignal, durch Anbringen von Meßköpfen am Patienten zu gewinnen und diese verschiedenartigen Meßsignale über verschiedenartige Meßleitungen mit unterschiedlichen Steckerarten an dafür bestimmte und steckermäßig vorbereitete Auswertegeräte zu führen. Zudem gibt es jeweils mehrere Hersteller solcher Geräte, und einige von diesen liefern mehrere Typen solcher Geräte, die alle verschiedene Standards der Meßwertsignale sowie unterschiedliche Stecker dafür verwenden, so daß jeweils ein bestimmtes Meßgeräte nur mit den dafür bestimmten und geeigneten Meßwertgebern zu betreiben ist. Dies bedeutet, daß in den Kliniken und Krankenhäusern eine sehr beschränkte Zahl von solchen Systemen zum Einsatz kommen, was die Ausschreibungs- und Beschaffungsmöglichkeiten erheblich einschränkt oder ständig mehrere Patientenausrüstungen vor Ort vorrätig gehalten werden müssen und häufig eine Neubestückung eines Patienten vorgenommen werden muß. Um diese mißliche Situation etwas zu erleichtern, gibt es an EKG-Geräten sog. Stammkabelanschlüsse, an deren sensorseitigen Ende ein Steckerblock angeordnet ist, der die Stecker der einzelnen Sensorzuleitungen einer bestimmten Sensorart aufnimmt. Kommt also ein anderes EKG-Gerät zur Anwendung, wird das zu diesem und den vorhandenen EKG-Meßköpfen gehörende Stammkabel zwischengeschaltet und das EKG-Gerät wird passend zu dem jeweiligen Signalstandard auswertemäßig eingestellt.
Eine weitere bekannte Variante der Verkabelung mit einem Stammkabel weist in diesem mehrere Leitungsgruppen zur Durchleitung verschiedener Patienten-Meßsignalarten auf. Das Auswertegerät ist dann als Multiplex-Monitor ausgebildet, der die verschiedenen Signalarten auswertet und zur Anzeige bringt. Sensorseitig ist an dem Mehrleitungs-Stammkabel ein Kontaktblock angebracht, in den jeweils verschiedene Meßsignalkabel, z.B. für eine EKG-, Temperatur- und eine SpO₂-Signalart einzustecken sind. Werden jedoch neben Multiplex-Monitoren auch Einzelgeräte in anderen Klinikräumen eingesetzt, läßt sich ein Umstecken oder u.U. eine Neuausrüstung des Patienten nicht vermeiden, was kostbare Pflegezeit verbraucht.
Die Meßsignale dürfen nach herrschendem Sicherheitsstandard nur unverändert vom Sensor zum Gerät geleitet werden; jegliche Umstandardisierung in Sensornähe oder eine Transformation in eine andere Signaldarstellung, z.B. eine Digitalisierung, ist verboten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Verkabelungsart zu schaffen, die jeweils eine sicher passende Stammverkabelung bei einfach vorzunehmendem Anschluß verschiedenartiger Meßaufnahmesysteme und dazu passenden Geräten erbringt.

Die Lösung besteht darin, daß das Stammkabel jeweils zu den Sensorsignalleitungen der einzelnen Sensorarten Kennungsadern enthält und mindestens sensorseitig über eine Steckverbindung an einen Adapteraufnahmeblock angeschlossen ist, in den für jede Sensorart ein jeweils typischer Adapter einsetzbar und kontaktierbar ist, an den die passenden Sensorleitungen anschließbar sind, und der eine Typenkennung der jeweiligen Sensorart auf die zugehörige(n) Kennungsadern(n) aufschaltet, die geräteseitig auszuwerten ist.

Diese einseitig mit Adaptern versehene Stammkabel-Verbindung erlaubt es, die Patientenverkabelung mit jeweils vorhandenen Sensorkabeltypen vorzunehmen, zu denen der passende Adapter einsatz in den Block eingesetzt wird oder ist. Dieser Adapterblock enthält also diverse Adapter, z.B. für EKG-, Temperatur- und SpO₂-Meßanschlüsse. Der Adapterblock bleibt ständig am Patienten und wird am Tisch oder Bett festgelegt. Das Stammkabel wird vor Ort angeschlossen und geht entweder an einen dort vorhandenen Multiplex-Monitor oder über einen weiteren inversen Adapterblock an diverse Einzelgeräte zur Auswertung.

Durch die über den Sensortyp bzw. Adaptertyp vermittelte Kennung wird geräteseitig durch Auswertung der Kennung sichergestellt, daß die Signale von typengerechten Geräten oder Programmen und Auswerteschaltungen verarbeitet werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird von dem geräteseitigen Adapterblock ebenso jeweils eine zum angeschlossenen Geräteadaptertyp eine Kennung an den sensorseitigen Adapterblock zurückübertragen und dort die geräteseitige Bestückungskennung ausgewertet und angezeigt oder zumindest eine Übereinstimmung der Typenkennungen an beiden Stammkabelenden ein- oder beidseitig angezeigt.

Die Kennung wird beispielsweise durch eine Beschaltung mehrerer Adern der Kennungsleitungen in binärer Bewertung mit einem hochohmig spannungsversorgten oder relativ niederohmig geerdeten Zustand verschlüsselt. Die jeweils zu erdende Kennungsadern werden prüfseitig beispielsweise jeweils von einer Versorgungsspannung mit einer Leuchtdiode beschaltet und die entsprechend der jeweiligen Kennung hochohmig beschalteten Adern werden beispielsweise an eine über einen Speisewiderstand versorgte Leuchtdiode angeschlossen. Nur wenn die Kennungen der beiderseits angeschlossenen Adapter übereinstimmen, indem sie invers beschaltet sind, brennen an allen Kennungsadern je eine Leuchtdiode. Entsprechend sind vorteilhaft auch in dem sensorseitigen Adapter Leuchtdioden an die Kennungsadern angeschlossen, wobei auch die Erdung über eine Leuchtdiode erfolgt.

Die Leuchtdioden sind vorteilhaft entgegengesetzt gepolt jeweils an beiden Enden der Kennungsadern zusammen mit einem Vorwiderstand in Serienschaltung in die Adapteraufnahmeblöcke eingesetzt. Die Schaltbrücken, die die Kennung ergeben, sind jeweils zur Versorgungsspannung oder nach Erde gelegt im Adapter angeordnet.

Statt zweier Leuchtdioden kann jeweils auch eine in einer Diodenbrückenschaltung angeordnet sein. Alternativ ist jeweils eine Leuchtdiode in den Schaltbrücken in dem Adapter angeordnet, wobei diese von der Versorgungsspannung zur Ader durchgehend gepolt eingesetzt ist oder von der Ader nach Erde je nach dem binären Codewert. Der Serienwiderstand ist zweckmäßig in einem Adapter-aufnahmeblock jeweils in die Kennungsadern eingeschaltet.

Statt für jedes binäre Kennungsbit eine Ader zu verwenden, werden alternativ mehrwertige Informationen in Form von mehreren Spannungs-, Strom- oder Widerstandsniveaus über eine Kennungsader übertragen. Im Fall einer Widerstandbeschaltung bilden die Widerstände an den beiden Enden vorteilhaft eine Brückenschaltung, so daß bei gleichen Widerständen an beiden Enden eine Mittelspannung an der Ader an beiden Enden ansteht, was durch Leuchtdioden, die an einer Schwellspannung, z.B. einer Zenerdiode, liegen, oder durch eine Brückenschaltung angezeigt wird. Mehrere Aderspannungen, die zu einem Gerät oder einer Sensorgruppe gehören, lassen sich über eine Summierschaltung auf eine Auswerteschaltung führen, so daß nur eine einzige Leuchtdiode zur Anzeige genügt. Widerstände, deren Widerstandswerte nach einer geometrischen Reihe gestuft sind, von z.B. 100 Ω, 270 Ω, 1 KΩ, 2,7 KΩ bieten also 4 gut zu diskriminierende Kennungen, deren Widerstandsübereinstimmung an den Aderenden durch Leuchtdioden zu diskriminieren ist. Mit zwei Kennungsadern lassen sich also 16 verschiedene Gerätetypen signalisieren.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den 1–7 dargestellt.
1 zeigt ein Anschlußschema eines Patienten an einen Multiparameter-Monitor;
2 zeigt ein Anschlußschema an mehrere Geräte;
3 zeigt eine erste Beschaltungsart einer Kennungsader;
4 zeigt eine Detailvariante zu 3;
5 zeigt eine weitere Detailvariante zu 3;
6 zeigt eine Widerstandsbrückenschaltung einer Ader;
7 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Kabelanordnung;
8a und 8b zeigen ein weitere Schaltungsvariante Hoerdle
1 zeigt ein Verkabelungsschema eines Patienten P, der mit EKG-Kabeln E1–E3 an einen EKG-Typenadapter AE, mit einem Temperatursensor-Meßkabel T4 an einen Temperaturmeßtyp-Adapter AT und mit einem Sauerstoffgehalt-Meßtyp-Adapter AO an einen Sensoradapterblock SB angeschlossen ist. Die Meßsignalarten und die zugehörigen Adapter und die diversen Typen sind Beispiele, die in Anzahl und Art den Verhältnissen anzupassen sind. Vom Sensoradapterblock SB führt ein Stammkabel K über einen Monitorstecker MS an einen Multiparameter-Monitor MM. Das Stammkabel K enthält außer den Meßsignalleitungen Kennungsadern KAK, die jeweils den Adaptern AE, AT, AO zugeordnet sind und die mit Kenngrößen beschaltet werden, die die Art und dem Typus der Sensorart jeweils repräsentieren. Es sind je nach der Typenvielfalt, die im Markt erscheint, eine oder mehrere Kennungsadern für eine Meßsignalart vorgesehen.
Die Kennung ist in den Adaptern AT, AE, AO auf die Kennungsadern aufgeschaltet und geräteseitig abzunehmen und auszuwerten, wie weiter unten beschrieben ist.
2 zeigt eine weitere Verkabelungsart, bei der statt eines Multiparameter-Monitors einzelne Auswerte- und Anzeigegeräte EKG, TM, OM über Gerätekabel GK angeschlossen sind. Dazu ist an das Stammkabel K ein Geräteadapterblock GB angeschlossen, in dem beispielhaft ein EKG-Geräteadapter AEG, ein Temperaturmeß-Geräteadapter ATG und ein Sauerstoffmeß-Geräteadapter AOG für ein EKG-Gerät, ein Temperaturmeßgerät TM und ein Sauerstoffgehalt-Meßgerät OM eingesetzt sind, die mit den Gerätekabeln GK daran angeschlossen sind.
Der Typ des jeweiligen Gerätes ist jeweils auf die zugehörige Kennungsader(n) KAK codiert aufgeschaltet. Eine Auswerteschaltung auf der Sensorseite und/oder der Geräteseite des Stammkabels K signalisiert jeweils, ob die Kennungen an den beiden Kabelenden zueinander passen. Vorzugsweise werden dazu Leuchtdioden LED1–LED4 eingesetzt. Man kann dadurch auf einen Blick erkennen, ob der Signalgebertyp zu dem Auswertegerät paßt; eine richtige Auswertung ist dadurch sichergestellt.
Die Typenkennung wird auf einer oder mehreren Adern für jede Geräteart in binärer oder analoger Beschaltung angegeben.
Beispiele für Arten der Kennungen auf einer Kennungsader KAK sind in den 3–6 angegeben.
3 zeigt eine Stammkabel-Kennungsader KAK, die einerseits an einen Sensoranschlußblock SB und andererseits einen Geräteanschlußblock GB durchgehend angeschlossen ist. Grundsätzlich ist auch eine Erdleitung und eine Spannungsleitung +U über das Kabel geführt. Die Codierung der Kennung – hier ein binärer Zustand, +U oder Erde – wird jeweils komplementär durch die Schaltbrücken B1, B2 hergestellt. Diese Brücken führen in den beiden Blöcken SB, GB jeweils über invers parallel geschaltete Leuchtdioden LED1–LED4 und seinen Vorschaltwiderstand RV. Nur, wenn die beiden Binärcodierungen entgegengesetzt sind, wie dargestellt, leuchtet an beiden Aderenden je eine Leuchtdiode auf. Sind alle Adern eines Kennungscodes passend zueinander gepolt codiert, leuchten zu allen Code-Adern die Leuchtdioden.
Das entgegengesetzt geschaltete Dioden-Paar kann auch gemäß 4 durch eine Diodenbrücke D und eine Leuchtdiode LED1 ersetzt werden.
Eine weitere Alternative zeigt 5. Dort ist eine Leuchtdiode LED1 in einem Codierstecker CS untergebracht. Der Codierstecker CS muß dann jeweils mit richtig gepolter Diode eingesetzt werden, was durch eine unsymmetrische Steckeraufnahme sichergestellt ist, wie in der Zeichnung angedeutet ist.
Eine weitere Variante einer Kennungscodierung zeigt 6. Dort ist die Stammkabelkennungsader KAK an beiden Enden an einen Brückenwiderstand RC1, RC2 angeschlossen, dessen Widerstandswert die Codierung repräsentiert. Der eine Brückenwiderstand ist an die Versorgungsspannung +U und der andere an Erde angeschlossen. Tritt also die halbe Versorgungsspannung auf der Kennungsader KAK auf, so stimmen beidee Codierwiderstände RC überein. Zur Signalisierung, daß dies der Fall ist, können, wie an einem Ende gezeigt ist, geeignete Zenerdioden Z1, Z2 mit Leuchtdioden LED1, LED2 in Serie und mit einem Vorwiderstand versehen an dem Brückenpunkt, also an die Kennungsader KAK, angeschlossen werden. Bei dieser Schaltung ist eine Spannungsversorgung entbehrlich; der Strom wird von der Brücke von der anderen Seite der Kennungsader geliefert.
Am anderen Aderende ist eine alternative, wesentlich hochohmigere Auswerteschaltung dargestellt. Bei dieser sind zwei Schaltverstärker als Brückenverstärker V1, V2 an einen Brückenzweig RB, RM, RB und die Kennungsader angeschlossen, wobei die Verstärker V1, V2 vor bzw. hinter dem toleranzbestimmenden Mittelwiderstand RM so angeschlossen sind, daß bei gleichen Codierbrückenwiderständen RC1, RC2 beide Verstärker V1, V2 geschaltet haben und die angeschlossenen Leuchtdioden LED2 und LED4 leuchten. Ist die Kennung und somit die Brücke nicht in der Balance, leuchtet nur eine Leuchtdiode.
Der Fachmann kann die Signale mehrerer Brücken, die an den einzelnen Kennungsadern liegen, zu einem Signal zusammenfassen, so daß z.B. nur eine Leuchtdiode genügt, um die komplette Kennungsübereinstimmung anzuzeigen.
Ebenso können die verschiedenen Brückenzweige, die die Kennungsadern beinhalten, von einem Multiplex oder dgl. abgefragt werden, der z.B. auf der Geräteseite im Geräteblock oder am Gerät installiert ist. Die Übereinstimmung der Kennungen kann dann am Monitor angezeigt werden.
7 zeigt im perspektivischer Explosionsdarstellung ein Stammkabel K mit beidendigen Blöcken SB, SG, die Sensoradapter AE, AT, AO bzw. Geräteadapter AEG, ATG, AOG enthalten. An diese Adapter sind die Sensorkabel E1–E3, T4, O5 bzw. die Gerätekabel GK angeschlossen. Eine Klammer KL hält die Adapter im Block fest. Anzeigedioden LED sind adapterseitig auf der Geräteseite gezeigt, wie in 5 schaltbildmäßig dargestellt ist.
8a zeigt eine Schaltungsvariante, bei der drei Adern in dem Stammkabel K über einen zugehörigen Adapter AT in einer ersten Weise mit einem Sensortyp Ta und mit einem Kennungsbauteil an einer Kennungsader KAK beschaltet ist, wobei am anderen Kabelende die gleiche Zuordnung im Adapter ATG vorgenommen ist, wobei wegen des durchgehenden Anschlusses der Meßsignalleitungen das Meßgerät mit seiner Prüfschaltung die richtige Zuordnung erkennt.
8b zeigt einen anderen Meßgebertyp Ta*, der durch den Adapter AT* auf andere Kabeladern geschaltet ist, wobei die Kennungader KAK* eine andere als im Falle der 8a ist. Wird fälschlich der Adapter ATG (wie in 8a) am geräteseitigen Kabelende angeschlossen, meldet das Gerät TM eine Fehlverbindung.
Die Schaltungen sind beispielhaft und ohne weiteres vom Fachmann miteinander unterschiedlich zu kombinieren.

E: EKG-Meßsignalgeber
T: Temperatur-Meßsignalgeber
O: Sp O₂-Signalgeber.
E1
E2: EKG-Kabel
E3
T4: Temperatur-Meßkabel
O5: Sauerstoffgehalt-Meßkabel
AE: EKG-Adapter
AT, AT*: Temperaturmeß-Adapter
AO: Sauerstoffmeß-Adapter
SB: Sensoradapterblock
K: Stammkabel
KL: Klammer
MM: Multiparameter-Monitor
MS: Monitorstecker
MK: Monitor-Kennungsschaltung
GB: Geräteadapterblock
AEG: EKG-Geräteadapter
ATG: Temperaturmeß-Geräteadapter
AOG: Sauerstoffmeß-Geräteadapter
GK: Gerätekabel
EKG: EKG-Gerät
TM: Temperatur-Meßgerät
OM: Sauerstoffgehalt-Meßgerät
KAK, KAK*: Stammkabel-Kennungsader
LED1–4: Leuchtdioden
RV: Vorwiderstand
B1, B2: Kennungsbrücken
P: Patient
D: Diodenbrückenschaltung
CS: Codierstecker
RC1, RC2: Codierwiderstände
Z1, Z2: Zenerdioden
V1, V2: Brückenschaltungen
RB, RM: Brückenwiderstände
Ta, Ta*: Sensortyp/Meßgebertyp

Claims

Stammkabel (K) mit Sensorsignalleitungen, die einerseits an Sensorleitungen (E1–E3. T4, O5) verschiedener Sensorarten (E, T, O) mittels Steckverbindungen anschließbar sind, und andererseits an ein Auswertegerät (EKG, TM, OM; MM) steckbar anschließbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Stammkabel (K) jeweils zu dem Sensorsignalleitungen (E1–E3) der einzelnen Sensorarten Kennungsadern (KAK) enthält und mindestens sensorseitig über eine Steckverbindung an einen Adapteraufnahmeblock (SB) angeschlossen ist, in den für jede Sensorart ein jeweils typischer Adapter (AE, AT, AO) einsetzbar und kontaktierbar ist, an den die passenden Sensorleitungen (E1–E3, T4, O5) anschließbar sind, und der eine Typenkennung der jeweiligen Sensorart auf die zugehörige(n) Kennungsader(n) (KAK) aufschaltet, die geräteseitig auszuwerten ist.
Stammkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es geräteseitig mit einem Monitorstecker (MS) mit einer Monitor-Kennungsschaltung (MK) an einen Multiparameter-Monitor (MM) angeschlossen ist, die die jeweils vom Monitor bediente Sensortype auf den Kennungsadern (KAK) codiert ausgibt.
Stammkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es geräteseitig mit einem Geräteadapterblock (GB) verbunden ist, in den Geräteadapter (AEG, ATG, AOG) eingesetzt sind und von dem jeweils passende Gerätekabel (GK) an die zugehörigen Geräte (EKG, TM, OM) führen und wobei die Geräteadapter (AEG, ATG, AOG) je eine Codierschaltung enthalten, die mit den zugehörigen Kennungsadern (KAK) verbunden sind.
Stammkabel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennungen durch binäre oder gestufte analoge elektrische Signalzustände auf den Kennungsadern (KAK) dargestellt sind, indem von ihnen Schaltbrücken (B1, B2), Codierstecker (CS) mit Leuchtdioden (LED1) oder Codierwiderstände (RC1, RC2) jeweils an eine Versorgungsspannung +U oder Erde geschaltet sind, wobei ein entgegengesetzt gerichteter Anschluß an den beiden Aderenden und ggf. gleiche Widerstandswerte der Codierwiderstände (RC1, RC2) eine Kennungsübereinstimmung kennzeichnen.
Stammkabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinstimmende Kennung jeweils durch eine passend gepolte Leuchtdiode (LED1–LED4) im Sensorblock (SB) oder Geräteblock (GB) oder in den Adaptern (AE, AT, AO; AEG, ATG, AOG) angezeigt wird.
Stammkabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Codierwiderstände (RC1, RC2) die verschiedenen Kennungen zugeordnet sind, in geometrischer Gewichtung, wie 100 Ω, 270 Ω, 1 KΩ, 2,7 KΩ, 10 KΩ, vorgesehen sind.
Stammkabel nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß an die Kennungsadern (KAK) parallel zu einem Codierwiderstand (RC2) jeweils zwei Serienschaltungen eines Vorwiderstandes, einer Leuchtdiode (LED1, LED2) und einer Zenerdiode (Z1, Z2) mit verschiedenen Zenerspannungen geschaltet sind, so daß bei übereinstimmender Kennung eine und nur eine Leuchtdiode brennt.
Stammkabel nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß an die Kennungsadern (KAK) Brückenvergleicher (V1, V2) angeschlossen sind, die andererseits an eine höhere bzw. niedrigere Vergleichsspannung als die mittlere Abgleichsspannung angeschlossen sind, so daß die Kennungsübereinstimmung jeweils bei einem und nur einem geschalteten Vergleicher (V1) signalisiert wird.
Stammkabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der Vergleicher (V1, V2), die die Brückenspannungen auf den Kennungsadern (KAK) im Verhältnis zu den beiden Brückensignalschwellen signalisieren, für mehrere Kennungsadern (KAK) zusammengefaßt angezeigt werden.