DE2813764A1 - Elektromedizinisches geraet zur abnahme und verarbeitung von elektrischen physiologischen signalen - Google Patents

Elektromedizinisches geraet zur abnahme und verarbeitung von elektrischen physiologischen signalen

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Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 78 P 5043 BRD
Elektromedizinisches Gerät zur - Abnahme und Verarbeitung von elektrischen physiologischen Signalen
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromedizinisches Gerät zur Abnahme und Verarbeitung von elektrisehen physiologischen Signalen, die in einer Mehrzahl von Eingangskanälen einer ersten Geräteeinheit auf der Patientenseite anfallen und von dort über galvanisch trennende Koppelstellen zu einer zweiten Geräteeinheit auf der Weiterverarbeitungsseite mit entsprechender Zahl von Ausgangskanälen übertragen werden.
Bei elektromedizinischen Geräten dieser Art, wo also Signale von mehreren Eingangskanälen einer ersten Geräteeinheit galvanisch entkoppelt zu mehreren Ausgangskanälen in einer zweiten Geräteeinheit übertragen werden sollen, besteht das Problem, daß für jeden der Kanäle eine entsprechende galvanisch trennende Koppelstelle vorgesehen werden muß. Dies führt jedoch zu einem unerwünscht hohen Aufwand an Koppelstellen mit der zugehörigen Signalverarbeitungselektronik.
Wht 5 KIi / 28.3.1978
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/813764
-X- VPA 78 P 5043 BRD
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Übertragungssystem aufzubauen, das mit einem Minimum an Koppelstellen und zugehörigem Ansteueraufwand auskommt.
Die Aufgabe wird bei einem Gerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der ersten Geräteeinheit in den Eingangskanälen eine MuI-tiplexereinheit und in der zweiten Geräteeinheit auf der Seite der Ausgangskanäle eine Demultiplexereinheit zur zeitverschachtelten Abtastung der Signale in den Eingangs- bzw. Ausgangskanalen angeordnet ist und daß zwischen Multiplexereinheit der ersten Geräteeinheit und Demultiplexereinheit der zweiten Geräteeinheit in Serie ein Pulsamplitudenmodulator und eine einzige galvanisch trennende Koppelstelle an der Trennstelle zwischen beiden Geräteeinheiten für die entkoppelte ■' Signalübertragung im Zeitmultiplex-Prinzip eingeschaltet sind.
Gemäß der Erfindung erfordert jetzt die Signalübertragung in mehreren Kanälen lediglich noch eine einzige galvanisch trennende Koppelstelle. Der schaltungstechnische Aufwand ist damit in konstruktiver Hinsicht auf ein Minimum begrenzt. Eine einzige Koppelstelle hält ferner die Koppelkapazität zwischen erster und zweiter Geräteeinheit auf einem Minimalwert. Der Ableitstrom wird damit ebenfalls auf einen Minimalwert begrenzt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen.
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WA 78 P 5043 BRD
Es zeigen:
Fig. 1 ein Äusführungsbeispiel der· Erfindung Im
Prinzipschaltbild ,
5
Fig.- 2 ein Impulsdlagramm: der wesentlichsten,, Im
Prlnzlpschaltblld der FIg. 1 auftretenden
Signale.
In der FIg. 1 sind mit 01 eine erste Geräteeinheit auf der Patientenseite und mit G2 eine zweite Qeräteelniieit auf der Weiterverarbeitungsseite bezel ehnet. An der Wahtstelle zwischen den beiden Geräteeinheiten G1 und .02 befinden sich drei galiranisch trennende Kappelstellen. Die erste Koppelstelle 1st ein Induktiver LeI-stüingsübertrager 1 1 die zweite Koppelstelle ein Induktiver Signalübertrager 2 und die dritte Koppelstelle ein Optokoppler 3-
20' An der Prlaiärselte des Lelstungsübertragers 1 ist ein Leistungsoszillator 8 mit einer Oszillatorfrequenz von etwa f ■?*■ 50 kHz angeschaltet. Sekundärseltlg liegt am Übertrager 1 eine Stromversorgungseinheit 9- Von beiden Selten des Übertragers 1 wird je ein Signal abgenommen und auf eine Taktaufbereitungsschaltung 10 bzw. gegeben. In der Taktaufbereitungsschaltung 10 wird aus der Oszlllatorfrequenz f ein Zähltakt für einen nachgeschalteten Binärzähler 12 mit einem Zählbereich von Q: bis η gewonnen. Mittels eines nachgeschalteten Decodierers 13 wird Jeweils der binäre Zählerstand des Zählers 12 In einen eins aus η-Code umgewandelt. In entsprechender Welse wird der mit der Taktaufbereitungsschaltung 11 gewonnene Zähltakt auf einen Binärzähler 14 gegeben und mittels Decodierer 15 In einen eins aus η-Code umgewandelt. Zur Synchronisierung der
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- Λ - ¥PÄ 78 P 5043 BRD
beiden Zähler 12 und 14 in den beiden Geräteeinheiten G1 und G2 dient der Optokoppler 3- Dieser umfaßt eine Leuchtdiode 4, die über eine Treiberschaltung 5 aktivierbar ist. Er umfaßt ferner ein auf die Leuchtdiode 4 abgestimmtes Fotoelement 6S beispielsweise Fototransistor oder Fotodiode,mit zugehöriger Empfangsschaltung 7. Vom Decodierer 13 wird die Treiberstufe 5 der Leuchtdiode 4 aktiviert- Das in der Empfangsschaltung 7 empfangene Signal wird auf den Binärzähler 14 übertragen. Dieser wird damit auf denselben Zählerstand wie beim Zähler 12 gesetzt. Dadurch ist erreicht, daß die Zähler 12 und 14 exakt synchron zählen.
Zur eigentlichen Signalübertragung dient der Signalübertrager 2 mit der eingangsseitigen ZeitHiultiplexereinheit 16 in der ersten Geräteeinheit G1. Die Eingangskanäle (angedeutet sind beispielsweise drei Eingangskanäle) sind mit 17, 18 und 19 bezeichnet. Mittels der Kultiplexereinheit 16 werden die Kanäle 17 bis 19 zeitlieh nacheinander abgetastet. Das Äbtastsignal wird auf einen rückgekoppelten Verstärker 17s gegeben und von dort über einen Pulsamplitudeniaoöiilator 36 der Signalkoppelstelle 2 zugeleitet. Mach Übertragung in die zweite Geräteeinheit G2 wird das Empfangssignal auf einen Operationsverstärker 20 zwecks Impedanzanpassung gegeben. Vom Ausgang des Änpaßgliedes 20 erreicht es schließlich eine Demultiplexereiniieit 22 mit Speicherkondensatoren 26, 27 und 28 an den Ausgangsleitungen 23, 24 und 25. Nach Filterung in Äusgangsfiltern 29, 30, 31 ergeben sich die abgetrennten Äusgangssignale an den Ausgängen 32, 33 und 34.
Die Steuerung der Zeitmultiplexereinheit 16, der Deisultiplexereinheit 22 und des Pulsaiaplltudenmodulators 36 erfolgt durch die Ausgangssignale der Taktaufbereitungs-
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schaltungen 10 bzw. 11 in Abhängigkeit von der Frequenz des zentralen Oszillators 8. Der dem Verstärker 17' vorgeschaltete ohmsche Widerstand 35 verhindert Übersteuerungen des Verstärkers, wenn vom Multiplexer 16 her kein Eingangssignal auf den Verstärker aufgeschaltet wird (offene Multiplexerschalter). Der Widerstand 21 am Eingang des Impedanzwandlers 20 definiert ferner zusammen mit der Induktivität des Übertragers 2 eine Zeitkonstante, die kleiner ist als die Zeit zwischen zwei Abtastimpulsen des Pulsamplitudenmodulators 36. Hierdurch wird erreicht, daß die während der Abtastzeit des Modulators aufgenommene Energie in der Zeit zwischen zwei Abtastimpulsen restlos abgebaut wird. Dies gewährleistet gute Kanaltrennung mit optimal niedrigem Kanalübersprechen. Die Zeitdauer zwischen den Abtastimpulsen des Pulsamplitudenmodulators 36 liegt vorzugsweise im Bereich £ des 5-fachen der Zeitkonstante. Der Widerstand 21 bestimmt mit seinem Widerstandswert auch die Abschaltspannung am Übertrager 2 zum Abschaltzeitpunkt des Pulsamplitudenmodulators 36. Die Absehaltspannung soll kleiner bzw. gleich der maximal zulässigen Signalspannung des Pulsamplitudenmodulators sein.
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Claims (4)

  1. 28137S4
    VPA 78 P 5043 BRD
    Patentansprüche
    1V Elektromedlzinlsches Gerät zur Abnahme und Verarbeitung von elektrischen physiologischen Signalen, die in einer Mehrzahl von Eingangskanälen einer ersten Geräteeinheit auf der Patientenseite anfallen und von dort über galvanisch trennende Koppelstellen zu einer zweiten Geräteeinheit auf der Weiterverarbeitungsseite mit entsprechender Zahl von Ausgangskanälen übertragen werden, dadurch gekennzeichnet; daß in der ersten Geräteeinheit (G1) in den Eingangskanälen (17* 18, 19} eine Multlplexerelnhelt (16) und in der zweiten Geräteeinheit (62) auf der Seite der Ausgangskanäle (32, 33, 34) eine Demultlplexerelnhelt (22) zur zeltverschachtelten Abtastung der Signale in den Eingangs- bzw. Ausgangskanälen angeordnet ist und daB zwischen Multlplexerelnhelt (16) der ersten Geräteeinheit (G1) und Demultiplexereinheit (22) der zweiten Geräteeinheit (G2) In Serie ein Pulsamplitudenmodulator (36) und eine einzige galvanisch trennende Koppelstelle (2) an der Trennstelle zwischen beiden Geräteeinheiten (G1, G2) für die entkoppelte Signalübertragung im Zeitmultiplex-Prinzip eingeschaltet sind.
  2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Zeittakt für Multiplexereinheit (16), Demultiplexereinheit (22) und Pulsamplitudenmodulator (2) von einem zentralen Oszillator (8) ableitbar ist.
  3. 3· Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein zentraler Oszillator (8) in der ersten oder zweiten Geräteeinheit angeordnet ist und daß zur synchronen Steuerung der
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    ORiGiNAL INSPECTED
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    Multiplexereinheit (16) in der ersten Geräteeinheit (G1 ) und der Demultiplexereiniieit (22) in der zweiten Geräteeinheit (G2) zwischen den Geräteeinheiten zur Übertragung der Synchronimpulse eine zweite galvanisch. trennende Koppelstelle (3)y vorzugsweise Optokoppler, angeordnet ist.
  4. 4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als galvanisch trennende Koppelstelle (2) im Signalweg zwischen P'iultiplexereinheit (16) und Demultiplexereinheit (22) ein induktiver Übertrager dient, dessen Zeitkonstante kleiner ist als die Zeit zwischen zwei Abtastimpulsen des Pulsamplitudemaodulators (36).
    5- Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer zwischen zwei Abtastimpulsen des Pulsamplitudenmodulators (36) im Bereich £ des 5-fachen der Zeitkonstante des induktiven Übertragers (2) liegt.
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