DE202005013792U1

DE202005013792U1 - Electrical impedance tomography device for use with defibrillator, has protection circuit with safety device between electrode and signal input, where circuit uncouples tomography device from defibrillator, during high input current

Info

Publication number: DE202005013792U1
Application number: DE200520013792
Authority: DE
Original assignee: Draeger Medical GmbH
Current assignee: Draeger Medical GmbH
Priority date: 2005-09-01
Filing date: 2005-09-01
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2015-09-02

Abstract

The device has a protection circuit with a safety device (1) between an electrode (2) fixed on a patient and a signal input of the tomography device. The safety device includes two resistors that are in series connection with one another, and an amplifier stage arranged after the resistors. The protection circuit uncouples the tomography device from a defibrillator, during the occurrence of high input current.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz eines elektrischen Impedanztomographen vor Überspannungspulsen.The The invention relates to a device for protecting an electrical Impedance tomographs against overvoltage pulses.

Elektrodiagnostische Verfahren werden häufig an Patienten angewandt, die sich in einem kritischen Zustand befinden. Dabei kann es erforderlich werden, dass kurzfristig ein Defibrillator eingesetzt wird, ohne dass genügend Zeit besteht, Diagnosegeräte regulär vom Patienten zu trennen. Dadurch besteht die Gefahr einer Schädigung der Diagnosegeräte durch Überspannungspulse.electro-diagnostic Procedures are common applied to patients who are in critical condition. This may require a short term defibrillator is used without enough There is time, diagnostic equipment regular separate from the patient. There is a risk of damage to the diagnostic equipment by overvoltage pulses.

Die Defibrillation ist bei lebensbedrohlichen Situationen wie Kammerflimmern oder pulsloser Kammertachykardie die einzige effektive und lebenserhaltende Maßnahme.The Defibrillation is life threatening situations like ventricular fibrillation or pulseless ventricular tachycardia the only effective and life-sustaining Measure.

Jede Verzögerung, die sich durch das Abnehmen von Elektroden oder elektrischen Anschlüssen vom Patienten ergeben würde, ist vollkommen inakzeptabel.each Delay, by removing electrodes or electrical connections from the Would result in patients is completely unacceptable.

Gemäß dem Stand der Technik verwendet man bei reinen EKG-Geräten oder bei kombinierten EKG- Impedanzmessgeräten, die nicht für bildgebende Verfahren verwendet werden, Eingangswiderstände im Bereich von 10–50 kΩ, um technische Schäden durch den Einsatz von Defibrillatoren zu verhindern.According to the state The technique is used with pure ECG devices or with combined ECG Impedance measuring devices, not for Imaging techniques are used, input resistances in the range from 10-50 kΩ, um technical damage prevent the use of defibrillators.

Die besondere Schwierigkeit bei impedanztomographischen Verfahren besteht darin, dass bei Anwendungen in der thorakalen, elektrischen Impedanztomographie im Gegensatz zur reinen Elektrokardiographie die Elektroden häufig für einen doppelten Einsatzzweck vorgesehen sind.The particular difficulty in impedance tomographic method consists in that in applications in thoracic, electrical impedance tomography in contrast to pure electrocardiography, the electrodes are often for one dual purpose are provided.

Sie sollen erstens die Anregungsströme, die bis zu 10mA betragen können und mit denen eine gut auswertbare Potentialverteilung im Patienten erreicht werden soll, in den Patienten einleiten.she First, the excitation currents, which can be up to 10mA and with which a well evaluable potential distribution in the patient should be achieved, initiate into the patient.

Zweitens sollen sie die geringen Signalströme, die aufgrund der mit den Anregungsströmen erzeugten Potentialverteilung an der Hautoberfläche des Patienten gemessen werden, dem Eingangsverstärker wieder zuführen.Secondly They should be the low signal currents, due to the with the excitation currents generated potential distribution measured on the skin surface of the patient be, the input amplifier feed again.

Die zu messenden Signalströme können im Nanoampère-Bereich liegen.The signal currents to be measured can in the nanoampère area lie.

Die einzuleitenden Ströme müssen mit bis zu 10mA so hoch gewählt werden, um ausreichende Potentialunterschiede im gesamten Thorax zu erzeugen und um aus den abgegriffenen Potentialen ein Bild erzeugen zu können. Über Widerständen von 10–50 kΩ würden dabei Spannungen von 100–500V abfallen. Solche Spannungen können am Patienten nicht zum Einsatz gebracht werden, weshalb die Möglichkeit der Absicherung des Impedanztomographen durch ausreichend hohe Schutzwiderstände nicht in Betracht zu ziehen ist.The to be introduced streams have to chosen as high with up to 10mA be sufficient to potential differences throughout the thorax to generate and to generate from the tapped potentials an image to be able to. About resistances of 10-50 kΩ would be there Voltages of 100-500V fall off. Such voltages can not be used on the patient, which is why the possibility the protection of the impedance tomograph by sufficiently high protective resistors not is to be considered.

Eine Absicherung der Eingänge durch parallel zum Eingangsverstärker geschaltete Varistoren oder Dioden ist ebenfalls problematisch. Zusätzliche Streukapazitäten, die zwischen Signalleitung und Bezugspotential geschaltet werden, müssen möglichst gering gehalten werden. Das ist erforderlich, damit bei den üblichen Arbeitsfrequenzen von etwa 10–200 kHz keine inakzeptablen Blindwiderstände entstehen, die parallel zum Eingang der ersten Verstärkerstufe liegen. Sie würden die Last unzulässig erhöhen, die der Messkreis gegenüber der Potentialverteilung auf der Hautoberfläche des Patienten darstellt und somit die Messung verfälschen. Bei einer Frequenz von 50kHz stellen 10pF bereits eine Impedanz von etwa 30kΩ dar. Damit verbieten sich Lösungen, die Varistoren oder Dioden parallel zum Eingangsverstärker beinhalten, wenn deren Störkapazität höher als einige Picofarad ist. Dadurch scheiden aber alle Typen aus, die die Ströme, die üblicherweise durch einen Defibrillator-Schlag entstehen, dissipieren könnten.A Protection of the inputs through parallel to the input amplifier switched varistors or diodes is also problematic. Additional stray capacities, the between signal line and reference potential must be as low as possible being held. That is necessary, thus with the usual Operating frequencies of about 10-200 kHz no unacceptable reactances arise parallel to the input of the first amplifier stage lie. They would the load is inadmissible raise that the measuring circle opposite represents the potential distribution on the skin surface of the patient and thus falsify the measurement. At a frequency of 50kHz, 10pF already provide an impedance of about 30kΩ. This prohibits solutions include varistors or diodes in parallel with the input amplifier, if their disturbance capacity is higher than some picofarad is. As a result, but all types are eliminated, the the streams, the usual caused by a defibrillator blow, could dissipate.

Es muss daher davon ausgegangen werden, dass der Defibrillator zum Einsatz kommt, ohne dass der Patient vom Impedanztomogaphen dekonnektiert wird. Neben dem erforderlichen Schutz der Schaltung vor einer Überlastung ergibt sich die Anforderung, eine zu starke Ableitung der Energie des Defibrillatorpulses zu vermeiden, um die Wirksamkeit des Defibrillators nicht unzulässig einzuschränken.It It must therefore be assumed that the defibrillator for Use comes without the patient being disconnected from the impedance tomogam. In addition to the necessary protection of the circuit from overload the requirement arises that the energy is dissipated too much of the defibrillator pulse to avoid the effectiveness of the defibrillator not inadmissible limit.

Beispielhaft fordern einschlägige Normwerke, dass maximal 10% der Energie eines Defibrillatorpulses vom Messkreis dissipiert werden dürfen, wenn noch von einer ausreichenden Wirksamkeit ausgegangen werden soll.exemplary call for relevant Standard works that maximally 10% of the energy of a defibrillator pulse may be dissipated by the measuring circuit, if still of sufficient Effectiveness should be assumed.

Äquivalente normative Forderungen für thorakale Impedanztomographen sind im Falle einer Etablierung dieses diagnostischen Verfahrens zweifellos zu erwarten. Vor dem Schutz evtl. gefährdeter Gerätekomponenten steht die Gewährleistung eines wirkungsvollen Einsatzes des Defibrillators zum Schutze des Patienten.equivalent normative demands for thoracic impedance tomographs are in case of establishing this undoubtedly expected diagnostic procedure. Before the protection possibly endangered device components is the warranty Effective use of the defibrillator to protect the patient Patients.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Vorrichtung, die einen an einen Patienten angeschlossenen Thorakalen elektrischen Impedanztomographen im Fall der Anwendung eines Defibrillators oder Elektrokauters sicher vor Überspannungsschäden schützt, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Energie der Defibrillatorimpulse in einem Maße abgeleitet wird, die der Wirksamkeit der Defibrillation abträglich ist.The The object of the invention is to provide a device the one connected to a patient Thoracalen electrical impedance tomograph in the case of using a defibrillator or electric chuck safely protects against overvoltage damage, without that there is a risk that the energy of the defibrillator pulses to a degree which is detrimental to the effectiveness of defibrillation.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1.The Task is solved by a device according to claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 8 angegeben.advantageous Embodiments are specified in claims 2 to 8.

Die Grundidee der Erfindung geht von der Unterscheidung zweier Betriebszustände aus:The The basic idea of the invention is based on the distinction between two operating states:

1.) The normal operation, in which by the electrode terminals both streams for stimulation in the range 1-10 mA as well as currents for detection in the range of typically 100nA to 5μA.
2.) The extreme state, in which the electrodes from externo with Voltages are applied, which exceed the supply voltage and can be up to 5 kV.

Die konsequente Lösung der Aufgabenstellung basiert auf der Idee, für den ersten der beiden genannten Betriebszustände einen passenden Widerstand bereit zu halten, wobei während des Überganges von einem zum anderen Betriebszustand automatisch eine Abkopplung des Impedanztomographiegerätes in ausreichend kurzer Zeit erfolgt, um eine Schädigung des Gerätes durch einen Defibrillator-Impuls zu verhindern und gleichzeitig einer Beeinträchtigung der Wirksamkeit von Defibrillatorimpulsen durch Ableitung von zu viel Energie entgegen zu wirken.The consistent solution The task is based on the idea for the first of the two mentioned operating conditions to keep a suitable resistance ready while being in transition automatically decoupling from one to the other operating state of the impedance tomography device in a sufficiently short time to damage the device a defibrillator pulse prevent and at the same time impair the effectiveness of Defibrillator pulses by dissipating too much energy to act.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert.At an embodiment the invention will be closer explained.

Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Schutz eines elektrischen Impedanztomographen vor Überspannungspulsen.The FIG. 1 shows a circuit arrangement according to the invention to protect an electrical impedance tomograph against overvoltage pulses.

Erfindungsgemäße EIT-Geräte enthalten eine Schutzschaltung, die eine Sicherung 1 zwischen der Elektrode 2 am Patienten und dem Signaleingang am EIT-Gerät umfasst. Dabei wird die Sicherung in eine Reihenschaltung aus zwei Widerständen R1, R2 eingefügt, die sich vor der ersten Verstärkerstufe 3 befindet.EIT devices according to the invention contain a protection circuit which is a fuse 1 between the electrode 2 on the patient and the signal input to the EIT device. The fuse is inserted into a series connection of two resistors R1, R2, which are located in front of the first amplifier stage 3 located.

Bei der Schutzschaltung unter Verwendung einer Sicherung wird die absorbierte Energie dadurch reduziert, dass die Elektroden unmittelbar nach dem Beginn der Defibrillation vom Gerät getrennt werden. Dazu wird eine reaktionsschnelle Sicherung eingesetzt. Es hat sich gezeigt, dass Sicherungen bei einer Stromstärke von 5A Trennzeiten von 0,6 ms erreichen können.at the protection circuit using a fuse becomes the absorbed one Energy is reduced by the electrodes immediately after be disconnected from the device at the beginning of defibrillation. This will be a responsive backup used. It has shown, that fuses at a current of 5A separation times of Can reach 0.6 ms.

Die Erfindung umfasst also einen elektrischen Impedanztomographen, dadurch dessen Signaleingänge mit einer Schutzschaltung versehen sind, die beim Auftreten von für den normalen Messbetrieb zu hohen Strömen die Signaleingänge gegen zu hohe Eingangsströme sichert.The The invention thus comprises an electrical impedance tomograph, thereby its signal inputs are provided with a protection circuit, the occurrence of for the normal measuring operation to high currents the signal inputs against high input currents guaranteed.

Vorteilhafterweise sind sämtliche Messkanäle des Gerätes mit einer erfindungsgemäßen Schutzschaltung ausgestattet, die sowohl die Effektivität einer Defibrillation sicherstellen als auch das Gerät vor Überspannungspulsen schützt.advantageously, are all measuring channels of the device with a protection circuit according to the invention equipped to ensure both the effectiveness of defibrillation as well as the device before overvoltage pulses protects.

Die erfindungsgemäße Schutzschaltung funktioniert nur ab einer gewissen Energiehöhe des Defibrillatorpulses, welche die Sicherung zur Trennung benötigt. Zwar kann der Schwellwert der Trennung durch entsprechende Wahl von R1 und der Sicherung eingestellt werden. Ein beliebig niedriger Schwellenwert kann jedoch nicht erreicht werden, weil die Sicherung bei Normalbetrieb nicht geschädigt werden darf.The Protection circuit according to the invention works only at a certain energy level the defibrillator pulse, which requires the fuse to disconnect. Though can the threshold of separation by appropriate choice of R1 and the fuse can be adjusted. An arbitrarily low threshold however, can not be achieved because the fuse is in normal operation not damaged may be.

Bei R1 =750 Ohm und I = 5A beträgt die für das Auslösen der Sicherung benötigte Energie bei einer Auslösezeit von 0,6 ms 11,25 J.at R1 = 750 ohms and I = 5A the for the Trigger needed the backup Energy at a tripping time of 0.6 ms 11.25 J.

Diese Energie bezieht sich auf eine Elektrode. Damit können gleichzeitig drei erfindungsgemäß ausgestattete Elektroden direkt einem Defibrillator-Puls ausgesetzt werden, ohne dass bei der maximal einzustellenden Energiestufe von 360 J die vom EIT-Gerät absorbierte Energie zu einem Überschreiten der 10%-Grenze führt.These Energy refers to an electrode. This can simultaneously three inventively equipped Electrodes be exposed directly to a defibrillator pulse, without that at the maximum energy level of 360 J to be set from the EIT device absorbed energy to an excess the 10% limit.

Die pro Elektrode absorbierte Energie kann durch Reduzierung von R1 oder durch die Verwendung noch schnellerer Sicherungen weiter verringert werden.The Energy absorbed per electrode can be reduced by reducing R1 or be further reduced by using even faster fuses.

Mit einer derartigen Schutzschaltung lassen sich zusätzlich die Schirmungen verwendeter Messleitungen absichern.With In addition, the shields can be used for such a protection circuit Secure measuring leads.

Es sind verschiedene Möglichkeiten der Integration der erfindungsgemäßen Schutzschaltung in EIT-Geräte realisierbar. So kann die Schutzschaltung vorteilhaftzerweise in die mit dem Impedanztomographen verwendeten Elektroden integriert werden.It are different possibilities the integration of the protection circuit according to the invention in EIT devices feasible. Thus, the protection circuit can advantageously be incorporated into the impedance tomograph used electrodes are integrated.

Es kann weiterhin von Vorteil sein, die Schutzschaltung in einen mit dem Impedanztomographen verwendeten Elektrodenträger zu integrieren.It may continue to be advantageous to the protection circuit in one with to integrate the electrode carrier used in impedance tomographs.

Weiterhin kann die Schutzschaltung in mit dem Impedanztomographen verwendete elektrische Steckverbindungen integriert werden oder als Bestandteil von mit dem Impedanztomographen verwendeten Elektrodenkabeln ausgeführt sein.Farther For example, the protection circuit may be used in the impedance tomograph electrical plug-ins are integrated or as a component be carried out using electrode cables used with the impedance tomograph.

Claims

Electric impedance tomograph, by in that the signal inputs of the device are provided with a protective circuit which ensures the signal inputs against excessive input currents when normal currents occur during normal measuring operation.

Electric impedance tomograph according to claim 1, characterized characterized in that all measuring channels of the device with a protection circuit are equipped, which both the effectiveness of a Ensure defibrillation as well as protect the device from overvoltage pulses.

An electrical impedance tomograph according to claim 1 or 2, characterized in that as a protective device in the measuring inputs of the equipment a protection circuit is included, which is a series circuit of resistors and a fuse.

Electrical impedance tomograph according to one of claims 1 to 3, characterized in that the shields of the test leads equipped with a protective circuit.

Electrical impedance tomograph according to one of claims 1 to 4, characterized in that the protection circuit in the with Impedance tomographs used integrated electrodes.

Electrical impedance tomograph according to one of claims 1 to 4, characterized in that the protection circuit in a with integrated with the impedance tomograph electrode carrier is integrated.

Electrical impedance tomograph according to one of claims 1 to 4, characterized in that the protection circuit in with the Impedanzomographen used electrical connectors is integrated.

Electrical impedance tomograph according to one of claims 1 to 4, characterized in that the protection circuit in the with Impedance tomographs used electrode cable is integrated.