DE19941859A1 - Netzunabhängig betreibbares medizinisches Gerät - Google Patents

Abstract

Bei einem netzunabhängig betreibbaren medizinischen Gerät (1) mit wenigstens einer Spannungsquelle (2), einem Signaleingang (3) zur Aufnahme eines Eingangssignals und einer Signalverarbeitungseinheit (4) sind die Abtastrate für das Eingangssignal bzw. die Taktfrequenz wenigstens eines digitalen Bauelements (5) veränderbar. Damit kann der Energiebedarf gemäß den Erfordernissen der Signalverarbeitung oder, wenn der Entladezustand der Spannungsquelle (2) dies erfordert, reduziert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein netzunabhängig betreibbares medi­ zinisches Gerät mit wenigstens einem Signaleingang zur Auf­ nahme eines Eingangssignals und einer Signalverarbeitungsein­ heit.

Prozessorgesteuerte, netzunabhängig betreibbare medizinische Geräte werden heute in vielen Bereichen der medizinischen Diagnostik und Therapie eingesetzt. Beispiele hierfür sind Elektrokardiographen, Blutdruckmeßgeräte, Blutzuckerüberwa­ chungsgeräte, Herzschrittmacher oder Hörhilfegeräte. Im all­ gemeinen weist ein derartiges Gerät wenigstens eine Span­ nungsquelle, beispielsweise eine Batterie oder einen Akkumu­ lator, einen Signaleingang zur Aufnahme eines Eingangssignals und eine Signalverarbeitungseinheit auf. Vor der digitalen Verarbeitung eines analogen Eingangssignals wird dieses zu­ nächst abgetastet und A/D-gewandelt. Die Abtastrate wird hier üblicherweise nach der höchsten noch auszuwertenden Frequenz des Eingangssignals gewählt. Ebenso werden die Taktfrequenzen der digitalen Bauelemente, wie z. B. A/D-Wandler, D/A-Wandler, Signalverarbeitungsprozessoren usw., bzw. der Systemtakt bei der Herstellung des medizinischen Geräts festgelegt. Diese bleiben fortan beim Betrieb des Geräts unverändert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Energiebedarf eines netzunabhängig betreibbaren medizinischen Geräts zu senken.

Diese Aufgabe wird für ein Netzunabhängig betreibbares medi­ zinisches Gerät mit wenigstens einer Spannungsquelle, einem Signaleingang zur Aufnahme eines Eingangssignals und einer Signalverarbeitungseinheit dadurch gelöst, daß die Abtastrate für das Eingangssignal und/oder die Taktfrequenz wenigstens eines digitalen Bauelements automatisch oder manuell verän­ derbar sind.

Bei den bekannten medizinischen Geräten, die mit festgelegtem Systemtakt bzw. festgelegter Abtastrate betrieben werden, ist der Energiebedarf für die Abtastung des Eingangssignals und den Betrieb der digitalen Bauelemente nahezu konstant. Häufig ist jedoch nicht die gesamte Bandbreite des Eingangssignals von Interesse und auch die maximal mögliche Prozessorleistung wird nur zum Teil ausgeschöpft. Der Energiebedarf zum Betrieb des medizinischen Geräts bleibt davon jedoch unberührt. Das erfindungsgemäße Herabsetzen der Abtastrate für das Eingangs­ signal und/oder der Taktfrequenz eines digitalen Bauelements, z. B. eines Mikroprozessors oder eines digitalen Signalprozes­ sors, haben eine nahezu proportionale Verringerung der Lei­ stungsaufnahme der entsprechenden Bauelemente zur Folge. In entsprechendem Maße läßt sich die Betriebszeit des medizini­ schen Geräts mit einer eingesetzten Batterie oder einem ein­ gesetzten Akkumulator erhöhen.

Gemäß einer einfach zu realisierenden Ausführung der Erfin­ dung erfolgt die Veränderung der Abtastrate oder der Taktfre­ quenz durch manuelle Betätigung eines dafür vorgesehenen Be­ dienelements. Der Anwender des medizinischen Geräts hat damit die Möglichkeit, selbsttätig auf den Energiebedarf des Geräts einzuwirken.

Eine andere, komfortablere Variante der Erfindung sieht vor, daß die Abtastrate für das Eingangssignal und/oder die Takt­ frequenz wenigstens eines digitalen Bauelements automatisch durch eine Signalanalyse- und Auswerteeinheit steuerbar sind. Wird beispielsweise erkannt, daß das Eingangssignal nur eine eingeschränkte Bandbreite aufweist, so wird die Abtastrate selbsttätig entsprechend angepaßt.

Eine weitere Möglichkeit bildet ein medizinisches Gerät mit mehreren Signaleingängen zur parallelen Aufnahme mehrerer Eingangssignale, bei dem jedoch nicht an jedem Signaleingang ein Eingangssignal anliegt oder bei dem nicht alle Eingangs­ signale ausgewertet werden sollen. Hier kann eine Signalabta­ stung teilweise ganz unterbleiben und auch die Leistung eines Signalprozessors zur Verarbeitung der Eingangssignale kann entsprechend reduziert werden, was durch Herabsetzen der Taktfrequenz geschieht.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Abtast­ rate für das Eingangssignal und/oder die Taktfrequenz wenig­ stens eines digitalen Bauelements vom Zustand der Spannungs­ quelle abhängen. Deutet sich ein Nachlassen der Spannungsver­ sorgung an, so ist dieses Gerät manuell oder automatisch in eine Art "Energiesparmodus" überführbar. Damit läßt sich zwar mit: eingeschränkter Funktionalität, dafür jedoch mit redu­ ziertem Energiebedarf, für eine begrenzte Zeit noch ein ein­ geschränkter Betrieb aufrechthalten.

Bei einer vorteilhaften Ausbildung des medizinischen Geräts gemäß der Erfindung handelt es sich um ein Hörhilfegerät mit wenigstens einer Spannungsquelle, einem Eingangswandler zur Aufnahme eines akustischen Eingangssignals, einem Ausgangs­ wandler und einer Signalverarbeitungseinheit. Aufgrund der angestrebten Miniaturisierung ist insbesondere bei Hörhilfe­ geräten die Speicherkapazität der Spannungsquelle eng be­ grenzt. Eine Herabsetzung des Energiebedarfs wirkt sich somit bei diesen Geräten besonders vorteilhaft aus.

Moderne Hörhilfegeräte bieten dem Hörgeräteträger die Wahl­ möglichkeit zwischen verschiedenen Hörprogrammen. Diese wie­ derum sind speziell an bestimmte Hörsituationen angepaßt. Un­ terschiedliche Hörsituationen erfordern jedoch auch unter­ schiedlichen Rechenaufwand bei der Signalverarbeitung. Diesem Umstand wird nach der Erfindung durch eine entsprechend den Erfordernissen des gewählten Hörprogramms angepaßte Abtast­ rate und Taktfrequenz Rechnung getragen. Die entsprechende Anpassung erfolgt damit manuell oder automatisch durch Wahl des Hörprogramms.

Eine weitere Möglichkeit bildet die Erfindung darin, daß mit­ tels einer Signalanalyse- und Auswerteeinheit die augenblick­ liche Schallsituation, in der sich das Hörhilfegerät befin­ det, erkannt wird und die Einstellung der Abtastrate oder der Taktfrequenz darauf beruhend automatisch erfolgt. Ein Bei­ spiel für eine derartige Schallsituation ist eine Umgebung mit Sprachsignalen, die von Störsignalen überlagert sind. Bietet das Hörhilfegerät beispielsweise die Möglichkeit, Ein­ gangssignale bis maximal 10 kHz zu verarbeiten und zu über­ tragen, so ist bei Sprachsignalen die Übertragung und Verar­ beitung bis maximal 5 kHz in der Regel ausreichend. Somit können die Abtastrate für das Eingangssignal und die Taktfre­ quenz des digitalen Signalprozessors bzw. der Systemtakt hal­ biert werden. Störsignale mit einer Frequenz oberhalb 5 kHz werden somit nicht mehr übertragen. Darüber hinaus können vorhandene Filter zur Störgeräuschunterdrückung im einge­ schränkten Frequenzbereich bis 5 kHz entsprechend selektiver arbeiten. Wird nun wieder ein anderes Hörprogramm einge­ stellt, bei dem, z. B. für Musik, eine größere Bandbreite ge­ wünscht ist, kann der Systemtakt wieder heraufgesetzt werden. Es ist sogar denkbar, daß man den Systemtakt für klangopti­ mierte Hörprogramme gegenüber dem Normalwert erhöht.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den Patentansprü­ chen.

In der Figur ist schematisch ein digitales Hörhilfegerät 1 mit einem akustisch/elektrischen Eingangswandler 3, einem A/D-Wandler 10 zur Abtastung und A/D-Wandlung eines Eingangs­ signals, einer Signalverarbeitungseinheit 4 mit einem digi­ talen Signalprozessor 5, einem D/A-Wandler 11 und einem elek­ trisch/akustischen Ausgangswandler 9 dargestellt. Weiterhin weist das Hörhilfegerät 1 einen Taktgenerator 12 mit verän­ derbarem Ausgangstakt, eine Signalanalyse- und Auswerteein­ heit 7 sowie ein Bedienelement 6 in Form eines Tastschalters auf. Zur Spannungsversorgung des Hörhilfegeräts 1 dient eine Batterie 2.

Anders als bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit ei­ nem Taktgenerator 12, der die Taktfrequenz der digitalen Bau­ elemente des Hörhilfegeräts 1 festlegt (Systemtakt), kann auch einzelnen Bauelementen ein eigener Taktgenerator zuge­ ordnet und gemäß der Erfindung hinsichtlich der Taktfrequenz veränderbar sein.

Mittels des Tastschalters 6 sind verschiedene Hörprogramme wählbar. Diese sind jeweils für unterschiedliche Hörsitua­ tionen optimiert. In Abhängigkeit von dem gewählten Hörpro­ gramm wird die Taktfrequenz für Hörgerätebauteile, wie A/D- Wandler 10, Signalprozessor 5 oder D/A-Wandler 11, sowie die Abtastrate für das Eingangssignal festgelegt. Eine weitere Möglichkeit zur Festlegung der Taktfrequenz und der Abtast­ rate bildet das Ausführungsbeispiel mittels der Signalana­ lyse- und Auswerteeinheit 7. Diese analysiert das analoge wie auch das A/D-gewandelte Eingangssignal und erkennt das Fre­ quenzspektrum des Eingangssignals bzw. die Hörsituation, in der sich das Hörhilfegerät 1 befindet. Auch diese Auswertung beeinflußt den Taktgenerator 12. Darüber hinaus wird von den Mitteln 8 zur Prüfung der Spannungsquelle 2 deren Zustand überwacht. Nähert sich die darin gespeicherte Energie ihrem Ende, so wird durch diese Mittel 8 die Taktfrequenz reduziert und die Signalverarbeitung in einen eingeschränkten Betriebs­ modus überführt. Damit ist für begrenzte Zeit noch ein einge­ schränkter Betrieb des Hörhilfegeräts 1 mit der eingesetzten Batterie 2 möglich.

Claims (9)

1. Netzunabhängig betreibbares medizinisches Gerät (1) mit wenigstens einer Spannungsquelle (2), einem Signaleingang (3) zur Aufnahme eines Eingangssignals und einer Signalverarbei­ tungseinheit (4), dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abtastrate für das Eingangs­ signal und/oder die Taktfrequenz wenigstens eines digitalen Bauelements (5) automatisch oder manuell veränderbar sind.

2. Netzunabhängig betreibbares medizinisches Gerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abtastrate für das Eingangssignal und/oder die Taktfrequenz des digitalen Bauelements (5) manuell durch Betätigung eines Bedienelements (6) veränderbar sind.

3. Netzunabhängig betreibbares medizinisches Gerät (1) nach Anspruch 1 mit einer Signalanalyse- und Auswerteeinheit (7) zur Analyse und Auswertung des Eingangssignals, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abtast­ rate für das Eingangssignal und/oder die Taktfrequenz des di­ gitalen Bauelements (5) automatisch durch die Signalanalyse- und Auswerteeinheit (7) steuerbar sind.

4. Netzunabhängig betreibbares medizinisches Gerät (1) nach Anspruch 1 mit Mitteln (8) zum Prüfen der Spannungsquelle (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastrate für das Eingangssignal und/oder die Takt­ frequenz des digitalen Bauelements (5) abhängig vom Zustand der Spannungsquelle (2) einstellbar sind.

5. Netzunabhängig betreibbares medizinisches Gerät (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, ausgebildet als Funktionsmeß- und/oder Überwachungsgerät.

6. Netzunabhängig betreibbares medizinisches Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, ausgebildet als digita­ les Hörhilfegerät (1) mit wenigstens einer Spannungsquelle (2), einem Eingangswandler (3) zur Aufnahme eines akustischen Eingangssignals, einem Ausgangswandler (9) und einer Signal­ verarbeitungseinheit (4).

7. Hörhilfegerät nach Anspruch 6 mit mehreren einstellbaren Hörprogrammen, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einstellung der Abtastrate für das Ein­ gangssignal und/oder der Taktfrequenz des digitalen Bauele­ ments (5) durch Wahl des Hörprogramms erfolgen.

8. Hörhilfegerät nach Anspruch 6 mit einer Signalanalyse- und Auswerteeinheit (7) zum Erkennen der Schallsituation, in der sich das Hörhilfegerät (1) befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Ab­ tastrate für das Eingangssignal und/oder der Taktfrequenz des digitalen Bauelements (5) mittels der Signalanalyse- und Aus­ werteeinheit (7) in Abhängigkeit von der Schallsituation, in der sich das Hörhilfegerät (1) befindet, automatisch erfol­ gen.

9. Hörhilfegerät nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abtastrate für das Ein­ gangssignal und/oder die Taktfrequenz des digitalen Bauele­ ments (5) in einer Schallsituation mit Nutzsignalen in Form von Sprachsignalen und Störsignalen herabsetzbar sind.