WO2020178268A1 - Method and device for detecting contractions of the diaphragm - Google Patents

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WO2020178268A1
WO2020178268A1 PCT/EP2020/055506 EP2020055506W WO2020178268A1 WO 2020178268 A1 WO2020178268 A1 WO 2020178268A1 EP 2020055506 W EP2020055506 W EP 2020055506W WO 2020178268 A1 WO2020178268 A1 WO 2020178268A1
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phase
muscle
diaphragmatic
signal
electrodes
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PCT/EP2020/055506
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Roman Kusche
Martin Ryschka
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Technische Hochschule Lübeck
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Definitions

  • the invention relates to a method for the detection of diaphragmatic contractions and a detection device for performing a detection of diaphragmatic contractions by such a method.
  • diaphragm electromyography This is a well-known method for detecting stimulation of the respiratory muscles.
  • diEMG diaphragm electromyography
  • Frequency range (approx. 5 Hz to 500 Hz) of the useful signal is heavily overlaid by interference.
  • the signal amplitudes are very low.
  • the patent application DE 10 2018 205 306.5 shows an orthotic or prosthesis system and a method for controlling or regulating orthotics or prostheses.
  • the muscle signal that is responsible for moving the orthosis or prosthesis is recorded and evaluated using multifrequency complex bioimpedance measurements, and this information is used to control an actuator that moves the orthosis or prosthesis.
  • the invention is based on the object of a method for the detection of
  • the method according to the invention for the detection of diaphragmatic contractions has the following steps:
  • diaphragmatic muscle-related signals are also referred to only briefly as “signals”.
  • phase of the respective first signal and the phase of the respective second signal makes it possible to distinguish a “real” signal related to the diaphragm muscle from an interference signal. It has been found that the phase of the bioimpedance of the muscle or muscle group measured along a muscle or a muscle group, in particular a diaphragm muscle or a diaphragm muscle group, exhibits a typical change in the frequency behavior during the contraction versus the relaxation. Typical interference signals, such as those caused by the electrode-skin junctions, on the other hand, do not show this phase behavior.
  • phase response of the respective first and respective second signals is evaluated.
  • the phase response of a diaphragmatic muscle-related signal can have certain characteristics that do not occur in the event of an interference signal. So can a "real"
  • Diaphragmatic muscle-related signal can be distinguished from any other type of signal, here called interference signal.
  • a phase of the respective first signal with, in particular
  • phase change at least qualitatively
  • the first phase change and the second phase change are evaluated, in particular compared with one another.
  • the reference phase is a phase, in particular a predetermined phase, which essentially corresponds to a measurement in a relaxed state of a diaphragmatic muscle.
  • the first phase change is a phase change in the same direction as the second phase change, or in an opposite direction.
  • the “direction” of a phase change is to be understood here as whether the amount of the phase becomes smaller or larger as a result of the phase change.
  • the directions of the first and second phase change can be used to distinguish between real diaphragm muscle-related signals and interference signals.
  • the first and the second signal are further assessed as belonging to a diaphragmatic muscle contraction if the first and the second
  • Phase change are phase changes in opposite directions.
  • the first and second signals can be assessed as belonging to a disturbance if the first and second phase change
  • a malfunction or an interference signal can thus be correctly identified.
  • the first measurement frequency is more than approx. 60 kHz and the second measurement frequency is less than approx. 60 kHz.
  • phase response below a frequency of approx. 60 kHz differs from the phase response above a frequency of approx. 60 kHz, depending on whether the signal to be evaluated is a real diaphragm muscle-related signal or an interference signal. A reliable differentiation can therefore be made for a measurement below and above approx. 60 kHz.
  • the first measurement frequency is significantly greater than 60 kHz and / or the second measurement frequency is significantly smaller than 60 kHz.
  • the at least first and second diaphragmatic muscle-related signal is a complex bioimpedance signal.
  • the characteristic phase behavior described above occurs in particular with a bioimpedance signal.
  • the complex bioimpedance signal also contains information about the amount of bioimpedance.
  • a diaphragmatic electromyography (diEMG) is performed simultaneously and / or one after the other and / or overlapping in time using the same or different electrodes.
  • the combination of diEMG and bioimpedance measurement provides information on both the stimulation of the diaphragm and its actual contraction. Quantitative measurements can therefore be used to determine the "training status" of the
  • d. H how strongly the diaphragm muscles have to be stimulated in order to generate a certain geometric change in diaphragm muscles.
  • the condition of the electrode-skin junctions is also measured.
  • the interface between the electrodes and the skin is a common cause of an interference signal. If a diEMG is also carried out using the same electrodes, the reliability of the diEMG can be determined.
  • the detection of the at least one first diaphragmatic muscle-related signal is carried out simultaneously and / or successively and / or overlapping in time with different geometric positions of the electrodes.
  • an electrocardiogram is additionally derived simultaneously from the electrodes used.
  • a simultaneous EKG eliminates the need for additional electrodes, which are necessary for simultaneous monitoring of diaphragm and heart muscle activity.
  • the invention also relates to a detection device for performing the method according to the invention; this has: a pair of electrodes, which are provided for contacting the body, for recording diaphragmatic muscle-related signals of a user;
  • an evaluation unit which is set up to evaluate a phase of at least one diaphragm muscle-related signal of the electrodes
  • a detection unit which is set up to include at least one
  • the detection device has a
  • Ventilator on or can be connected to a ventilator, wherein the ventilation of a patient can be controlled and / or regulated and / or influenced by the detection device.
  • Ventilator by stimulating the contraction and / or relaxation of the
  • Diaphragm takes place or is influenced, whereby natural breathing can be supported.
  • Measurement frequencies 4 shows the course of the amount of a bioimpedance signal for different
  • Fig. 5 shows the course of the phase of a bioimpedance signal with different
  • FIG. 1 shows part of a system 100 for detecting diaphragmatic contractions according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the torso is indicated with skin 1 and muscle 2.
  • the muscle 2 described here is representative of muscles or muscle groups, in particular for diaphragm muscles or diaphragm muscle groups.
  • a set of electrodes 11 of the system 100 for the detection of diaphragmatic contractions contact the skin 1, the set of electrodes in the example shown consisting of four electrodes 11, namely two electrodes each for impressing current and two electrons for measuring voltage.
  • the bioimpedance can be determined in a manner known per se from the measured voltage and the measured or previously known current.
  • the electrodes 11 are connected to an evaluation unit 10 in which the current and voltage signals can be further processed and / or stored.
  • the right part of FIG. 1 schematically illustrates the further processing of the current and voltage signals or the further processing of signals derived from the current and voltage signals. These functions can be implemented either in the evaluation unit 10 or in an evaluation unit (not shown) coupled to it.
  • the bioimpedance Z can be determined and further processed.
  • further measured variables such as an electromyography (EMG) and / or mechanomyography (MMG) signal, can also be determined and, if necessary
  • the inventors have recognized that both the amount
  • the term “real” muscle-related signals is preferably understood to mean that these are signals that indicate an actually occurring muscle contraction or the like. can be traced back.
  • interference signals are preferably those signals which are at least partially, preferably predominantly, and more preferably essentially exclusively, due to interference. Such a disruptive influence can be, for example, insufficient contact between an electrode 11 and the skin 1.
  • Fig. 2 shows an example of the frequency response of the amount
  • the upper curve 20 shows the course of the amount
  • decreases the bioimpedance during a muscle contraction in the entire frequency range shown.
  • the phase cp of the bioimpedance shown in FIG. 3 has a different profile in the frequency range shown.
  • the curve which corresponds to a relaxed muscle state, is provided with the reference number 22 in a left-hand area and with the reference number 26 in a right-hand area.
  • the curve sections 25 and 24 represent the phase of the bioimpedance during a muscle contraction can be seen, the curve 22, 26 intersects the curve 24, 25 at a point 23.
  • the phase cp of the bioimpedance decreases due to a muscle contraction.
  • the phase cp increases at higher measurement frequencies (to the right of the intersection point 23) due to a muscle contraction.
  • cut frequency abbreviated fs
  • fs the term “cut frequency”, abbreviated fs, is referred to several times. This cut frequency corresponds to the measurement frequency at the point of intersection 23, which could be different under certain circumstances for different muscles or for different people. If necessary, this cutting frequency could be determined empirically on a case-by-case basis.
  • the bioimpedance or the phase cp of the bioimpedance are measured at two different measurement frequencies f1 and f2, where f1 is smaller, in particular significantly smaller than fs, and where f2 is larger, in particular significantly larger, than fs. From these
  • Measurements result in the phases cp1 and cp2 for the measurement frequencies f1 and f2, respectively.
  • the phases cp1 and cp2 are then compared in the evaluation unit 10 with a reference phase cpR.
  • the reference phase cpR can have been stored in the evaluation unit 10 in advance.
  • the reference phase cpR can in particular be the phase cp of the bioimpedance in the relaxed muscle state, that is to say as shown by curve 22, 26. Although it can make sense to determine the reference phase cpR for many different frequencies and store it, it would also be possible to determine and save the reference phase cpR only for the two measurement frequencies f1 and F to be used.
  • phase differences i. H. Phase differences, cpD1 and cpD2 are determined. These phase changes or phase differences thus correspond to the changes in the phases caused by the muscle contraction at the respective measurement frequencies.
  • the comparator provides 13 for the two
  • Measuring frequencies phase changes in different directions fixed (resp. Phase differences with different signs), the signal measured by the electrodes 11 is evaluated as a real signal of a muscle contraction.
  • the comparator 13 detects phase changes in the same direction or phase differences with the same sign, the signal measured by the electrodes 11 is evaluated as an interference signal, or at least not as an interfering signal
  • Phase change or phase difference has not exceeded a minimum value, the signal is not assessed as belonging to a muscle contraction, i.e. H. in this case the measurement is preferably interpreted in such a way that the muscle is in the relaxed state.
  • the second variant differs from the first in particular in that one of the measurement frequencies f 1, f2 is close to the cutting frequency fs, in particular im
  • phase change or phase difference is determined, for the other measurement frequency, which is close to or equal to the cutting frequency fs, but no or only a very small phase change or difference is determined.
  • the signal is assessed as not belonging to a muscle contraction if there is no or only a very slight change in phase for both measurement frequencies, or if there is a phase change in the same direction for both measurement frequencies.
  • Measurement frequencies f1 and f2 are selected so that either both are greater or both are less than the cutting frequency fs. However, one of the frequencies should be significantly closer to the cut frequency than the other. After this variant it would be necessary to use the
  • Phase change or phase difference not only qualitative (phase change in the same or different directions, phase differences with the same or
  • the measurement frequency is preferably above the cutting frequency fs and is in particular significantly higher than the cutting frequency fs, i.e. in a frequency range for which curve 24 (muscle contraction) in FIG. 3 is significantly higher than curve 26 (relaxed state). It will turn the
  • Phase change evaluated relative to a reference phase for example by forming a phase difference. This can in turn be carried out in the comparator 13. If the comparator 13 determines that the phase determined from the measurement is greater than the reference phase, the signal is assessed as belonging to a muscle contraction. Otherwise, the signal is either evaluated as an interference signal (the phase determined from the measurement is smaller than the reference phase) or as belonging to a relaxed muscle (no phase change).
  • the method for the detection of diaphragmatic contractions can recognize real muscle-related signals, i.e. in particular signals attributable to a muscle contraction, with greater reliability and in particular can distinguish them from interfering signals than according to Approaches in the prior art was possible.
  • Bioimpedance (lower curve 28). An evaluation of the signals that relate solely to the amount
  • an increase in the amount of bioimpedance can either mean that the muscle has relaxed (more) compared to a comparable state, or that the electrode-skin contact has worsened.
  • FIG. 5 shows the frequency response of the phase of bioimpedance in the case of good electrode-skin contact (upper curve 29) and in the case of poor electrode-skin contact (lower curve 30).
  • the frequency response of the phase shown in FIG. 5 does not have the characteristic frequency response shown in FIG. 3 for real muscle-related signals.
  • Evaluation unit 10 differentiate between a real muscle-related signal and an interference signal.
  • two or more measurements can be carried out at two or more different frequencies by means of the same set of electrodes 11 (using more than one measuring channel).
  • the measurements could take place quasi-simultaneously, ie with short intervals that are not noticeable to a user.
  • the measurements could be made at the two or more different frequencies using different sets of electrodes.
  • the evaluation unit 10 As shown in Fig. 1, the evaluation unit 10 according to the shown
  • Embodiment an A / D converter (ADC) 14, which the determined phase of the
  • the digital data output by the A / D converter can be temporarily stored in an intermediate memory (buffer) 15 and optionally by an expanded one
  • Signal processing unit 16 are further processed.
  • further processing can include the control of a ventilator.
  • Fig. 1 indicates yet another advantage of embodiments of the invention.
  • Embodiments of the invention provide that additional measurement methods and / or signal processing components are only switched on when a muscle contraction has been detected by means of the method described above, in particular by the comparator 13. This is indicated in FIG. 1 by an arrow which originates from the comparator 13 and leads to the symbol of an on / off switch 17 of the unit 16. In this way, processes or components with, under certain circumstances, a comparatively high energy requirement can be executed or operated in a more energy-saving manner, which can reduce the energy requirement of the entire system.
  • the comparator can be implemented digitally as well as analog.
  • the method can be expanded to include information on changes in the amount of bioimpedance in the event of muscle contraction.
  • the anisotropic impedance behavior of muscle tissue can be exploited by carrying out several (quasi) simultaneous measurements on the same muscle group in different geometric electrode arrangements. Measurement of the state of the electrode-skin junctions. This information can also be used to determine how reliable the additional measurement of the EMG signal is.
  • the arterial pulse wave can also be detected using the bioimpedance measurement. From this information such as heart rate,
  • the resulting information gain by measuring at least two frequency points provides additional information about the contraction strength.

Abstract

The invention relates to a method for detecting contractions of the diaphragm and to a detection device for carrying out a detection of contractions of the diaphragm using such a method, wherein said method is characterized by the detection of at least a first signal related to the diaphragm muscle using a first measurement frequency and of at least a second signal related to the diaphragm muscle using at least a second measurement frequency. The detection of the contractions of the diaphragm is carried out as a function of the result of the evaluation of the phases of the first and the second signal related to the diaphragm muscle. The signals related to the diaphragm muscle can be bioimpedance signals. The system makes it possible to distinguish between muscle contractions and interfering signals.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von Zwerchfellkontraktionen Method and device for the detection of diaphragmatic contractions
Hiermit wird der gesamte Inhalt der Prioritätsanmeldung DE 10 2019 203 052.1 durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung. The entire content of the priority application DE 10 2019 203 052.1 is hereby incorporated by reference into the present application.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Zwerchfellkontraktionen und eine Detektionsvorrichtung zur Durchführung einer Detektion von Zwerchfellkontraktionen durch ein solches Verfahren. The invention relates to a method for the detection of diaphragmatic contractions and a detection device for performing a detection of diaphragmatic contractions by such a method.
Neben dem Befüllen der Lunge mit frischer Atemluft und Überprüfung der ausgeatmeten Luft ist die Information über die Kontraktion des Zwerchfells, welche für die natürliche Atmung verantwortlich ist, von besonderem Interesse für die Beatmungstechnik. In addition to filling the lungs with fresh air and checking the exhaled air, information about the contraction of the diaphragm, which is responsible for natural breathing, is of particular interest for ventilation technology.
Bisher wurden die Muskelkontraktionen des Zwerchfells meist mittels einer Zwerchfell- Elektromyographie (diEMG) detektiert. Dies ist ein bekanntes Verfahren, um die Anregung der Atemmuskulatur zu detektieren. Ein Problem dieses Verfahrens ist, dass der So far, the muscle contractions of the diaphragm have mostly been detected using diaphragm electromyography (diEMG). This is a well-known method for detecting stimulation of the respiratory muscles. One problem with this procedure is that the
Frequenzbereich (ca. 5 Hz bis 500 Hz) des Nutzsignals stark von Störungen überlagert ist. Zudem sind die Signalamplituden sehr gering. Frequency range (approx. 5 Hz to 500 Hz) of the useful signal is heavily overlaid by interference. In addition, the signal amplitudes are very low.
Die Patentanmeldung DE 10 2018 205 306.5 (noch unveröffentlicht) zeigt ein Orthesen- oder Prothesen-System und ein Verfahren zur Orthesen- oder Prothesensteuerung oder - regelung. Dabei wird das Muskelsignal, das zum Bewegen der Orthese oder Prothese zuständig ist, mittels multifrequenter komplexer Bioimpedanzmessung erfasst und ausgewertet und mit dieser Information ein Aktor gesteuert, der die Orthese oder Prothese bewegt. The patent application DE 10 2018 205 306.5 (as yet unpublished) shows an orthotic or prosthesis system and a method for controlling or regulating orthotics or prostheses. The muscle signal that is responsible for moving the orthosis or prosthesis is recorded and evaluated using multifrequency complex bioimpedance measurements, and this information is used to control an actuator that moves the orthosis or prosthesis.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Detektion von The invention is based on the object of a method for the detection of
Zwerchfellkontraktionen und eine Detektionsvorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens bereit zu stellen, welches jeweils eine verbesserte Störsicherheit aufweist. To provide diaphragmatic contractions and a detection device for performing such a method, each of which has an improved immunity to interference.
Insbesondere ist es wünschenswert, möglichst gut zwischen Störeinflüssen und In particular, it is desirable to be as good as possible between interfering influences and
tatsächlicher Zwerchfellmuskelkontraktion differenzieren zu können. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Detektion von Zwerchfellkontraktionen gemäß Anspruch 1 und eine Detektionsvorrichtung gemäß Anspruch 15. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten. actual diaphragm muscle contraction to be able to differentiate. This object is achieved by a method for the detection of diaphragmatic contractions according to claim 1 and a detection device according to claim 15. Advantageous embodiments of the invention are contained in the subclaims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Detektion von Zwerchfellkontraktionen weist folgende Schritte auf: The method according to the invention for the detection of diaphragmatic contractions has the following steps:
Anbringen von wenigstens einem Paar von Elektroden, welche zur Kontaktierung des Körpers, zur Erfassung zwerchfellmuskelbezogener Signale eines Nutzers, vorgesehen sind, an den Nutzer; Attaching to the user at least one pair of electrodes, which are provided for contacting the body, for recording diaphragmatic muscle-related signals of a user;
Erfassen wenigstens eines ersten zwerchfellmuskelbezogenen Signals unter Verwendung einer ersten Messfrequenz sowie wenigstens eines zweiten Acquisition of at least one first diaphragm muscle-related signal using a first measurement frequency and at least one second
zwerchfellmuskelbezogenen Signals unter Verwendung wenigstens einer zweiten Messfrequenz; diaphragm muscle-related signal using at least one second measurement frequency;
Auswerten einer Phase des ersten zwerchfellmuskelbezogenen Signals und einer Phase des zweiten zwerchfellmuskelbezogenen Signals; Evaluating a phase of the first diaphragmatic muscle-related signal and a phase of the second diaphragmatic muscle-related signal;
Detektieren wenigstens einer Zwerchfellkontraktion in Abhängigkeit des Ergebnisses der Auswertung der Phasen des ersten und des zweiten zwerchfellmuskelbezogenen Signals. Detecting at least one diaphragmatic contraction as a function of the result of the evaluation of the phases of the first and the second diaphragm muscle-related signal.
Im Folgenden werden die zwerchfellmuskelbezogenen Signale auch nur kurz als "Signale" bezeichnet. In the following, the diaphragmatic muscle-related signals are also referred to only briefly as "signals".
Die Auswertung der Phase des jeweiligen ersten Signals und der Phase des jeweiligen zweiten Signals ermöglicht es, ein„echtes“ zwerchfellmuskelbezogenes Signal von einem Störsignal zu unterscheiden. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass die Phase der entlang eines Muskels oder einer Muskelgruppe, insbesondere eines Zwerchfellmuskels oder einer Zwerchfellmuskelgruppe, gemessenen Bioimpedanz des Muskels oder der Muskelgruppe eine typische Veränderung im Frequenzverhalten während der Kontraktion gegenüber der Relaxation aufweist. Typische Störsignale, wie sie etwa durch die Elektroden-Haut- Übergänge verursacht werden, weisen dieses Phasenverhalten dagegen nicht auf. The evaluation of the phase of the respective first signal and the phase of the respective second signal makes it possible to distinguish a “real” signal related to the diaphragm muscle from an interference signal. It has been found that the phase of the bioimpedance of the muscle or muscle group measured along a muscle or a muscle group, in particular a diaphragm muscle or a diaphragm muscle group, exhibits a typical change in the frequency behavior during the contraction versus the relaxation. Typical interference signals, such as those caused by the electrode-skin junctions, on the other hand, do not show this phase behavior.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird ein Phasengang des jeweiligen ersten und jeweiligen zweiten Signals ausgewertet. Wie nachfolgend beschrieben wird, kann der Phasengang eines zwerchfellmuskelbezogenen Signals bestimmte Charakteristiken aufweisen, die bei einem Störsignal nicht auftreten. So kann ein„echtes“ In a preferred embodiment of the invention, a phase response of the respective first and respective second signals is evaluated. As will be described below, the phase response of a diaphragmatic muscle-related signal can have certain characteristics that do not occur in the event of an interference signal. So can a "real"
zwerchfellmuskelbezogenes Signal von einem beliebigen andersartigen Signal, hier Störsignal genannt, unterschieden werden. Diaphragmatic muscle-related signal can be distinguished from any other type of signal, here called interference signal.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden eine Phase des jeweiligen ersten Signals mit einer, insbesondere In a preferred embodiment of the invention, a phase of the respective first signal with, in particular
frequenzabhängigen, Referenzphase verglichen, um eine erste Phasenveränderung wenigstens qualitativ zu ermitteln; frequency-dependent, reference phase compared in order to determine a first phase change at least qualitatively;
eine Phase des jeweiligen zweiten Signals mit der, insbesondere a phase of the respective second signal with, in particular
frequenzabhängigen, Referenzphase verglichen, um eine zweite frequency-dependent, reference phase compared to a second
Phasenveränderung wenigstens qualitativ zu ermitteln; und To determine phase change at least qualitatively; and
die erste Phasenveränderung und die zweite Phasenveränderung ausgewertet, insbesondere miteinander verglichen. the first phase change and the second phase change are evaluated, in particular compared with one another.
Dadurch können die Charakteristiken eines echten zwerchfellmuskelbezogenen Signals bzw. eines Störsignals erkannt und ausgewertet werden. In this way, the characteristics of a real diaphragmatic muscle-related signal or an interfering signal can be recognized and evaluated.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Referenzphase eine, insbesondere zuvor bestimmte, Phase, die im Wesentlichen einer Messung in einem entspannten Zustand eines Zwerchfellmuskels entspricht. In a preferred embodiment of the invention, the reference phase is a phase, in particular a predetermined phase, which essentially corresponds to a measurement in a relaxed state of a diaphragmatic muscle.
Die Verwendung einer solchen Referenzphase kann dazu beitragen, dass die Signale richtig erkannt werden. Using such a reference phase can help ensure that the signals are correctly identified.
Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird weiterhin ermittelt, ob die erste Phasenveränderung eine Phasenveränderung in die gleiche Richtung wie die zweite Phasenveränderung ist, oder in eine entgegengesetzte Richtung. According to a preferred embodiment of the invention, it is also determined whether the first phase change is a phase change in the same direction as the second phase change, or in an opposite direction.
Unter der "Richtung" einer Phasenveränderung ist hierbei zu verstehen, ob der Betrag der Phase durch die Phasenveränderung kleiner oder größer wird. The “direction” of a phase change is to be understood here as whether the amount of the phase becomes smaller or larger as a result of the phase change.
Die Richtungen der ersten und zweiten Phasenveränderung können zur Unterscheidung von echten zwerchfellmuskelbezogenen Signalen und Störsignalen dienen. Nach einer Ausführungsform werden weiterhin das erste und das zweite Signal als zu einer Zwerchfellmuskelkontraktion gehörend gewertet, wenn die erste und zweite The directions of the first and second phase change can be used to distinguish between real diaphragm muscle-related signals and interference signals. According to one embodiment, the first and the second signal are further assessed as belonging to a diaphragmatic muscle contraction if the first and the second
Phasenveränderung Phasenveränderungen in entgegengesetzte Richtungen sind. Phase change are phase changes in opposite directions.
Auf diese Weise kann ein echtes zwerchfellmuskelbezogenes Signal zuverlässig erkannt werden. In this way, a real diaphragmatic muscle-related signal can be reliably recognized.
Entsprechend können nach einer Ausführung das erste und zweite Signal als zu einer Störung gehörend gewertet werden, wenn die erste und zweite Phasenveränderung Accordingly, according to one embodiment, the first and second signals can be assessed as belonging to a disturbance if the first and second phase change
Phasenveränderungen in die gleiche Richtung sind. Phase changes are in the same direction.
Somit kann eine Störung bzw. ein Störsignal richtig erkannt werden. A malfunction or an interference signal can thus be correctly identified.
Nach einer Ausführung beträgt die erste Messfrequenz mehr als ca. 60 kHz und die zweite Messfrequenz weniger als ca. 60 kHz. According to one embodiment, the first measurement frequency is more than approx. 60 kHz and the second measurement frequency is less than approx. 60 kHz.
Die Erfinder haben festgestellt, dass sich der Phasengang unterhalb einer Frequenz von ca. 60 kHz von dem Phasengang oberhalb einer Frequenz von ca. 60 kHz unterscheidet, je nachdem, ob das auszuwertende Signal ein echtes zwerchfellmuskelbezogenes Signal oder ein Störsignal ist. Bei einer Messung unterhalb und oberhalb von ca. 60 kHz kann also eine zuverlässige Unterscheidung erfolgen. The inventors have found that the phase response below a frequency of approx. 60 kHz differs from the phase response above a frequency of approx. 60 kHz, depending on whether the signal to be evaluated is a real diaphragm muscle-related signal or an interference signal. A reliable differentiation can therefore be made for a measurement below and above approx. 60 kHz.
Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die erste Messfrequenz wesentlich größer als 60 kHz und/oder die zweite Messfrequenz wesentlich kleiner als 60 kHz. According to a preferred embodiment of the invention, the first measurement frequency is significantly greater than 60 kHz and / or the second measurement frequency is significantly smaller than 60 kHz.
Dadurch kann die Unterscheidung zwischen den zwei Arten von Signalen mit noch größerer Zuverlässigkeit erfolgen. This enables the distinction between the two types of signals to be made with even greater reliability.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das wenigstens erste und zweite zwerchfellmuskelbezogene Signal ein komplexes Bioimpedanz-Signal. In a preferred embodiment of the invention, the at least first and second diaphragmatic muscle-related signal is a complex bioimpedance signal.
Insbesondere bei einem Bioimpedanz-Signal tritt das zuvor beschriebene charakteristische Phasenverhalten auf. Zusätzlich zur Phase ist in dem komplexen Bioimpedanz-Signal auch die Information über den Betrag der Bioimpedanz enthalten. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird simultan und/oder nacheinander und/oder zeitlich überlagernd eine Zwerchfell-Elektromyographie (diEMG) über dieselben oder unterschiedliche Elektroden durchgeführt. The characteristic phase behavior described above occurs in particular with a bioimpedance signal. In addition to the phase, the complex bioimpedance signal also contains information about the amount of bioimpedance. In a preferred embodiment of the invention, a diaphragmatic electromyography (diEMG) is performed simultaneously and / or one after the other and / or overlapping in time using the same or different electrodes.
Die Kombination von diEMG und Bioimpedanzmessung liefert Informationen sowohl zur Anregung des Zwerchfells als auch über dessen tatsächliche Kontraktion. Quantitative Messungen können daher dazu genutzt werden, um den "Trainingszustand" des The combination of diEMG and bioimpedance measurement provides information on both the stimulation of the diaphragm and its actual contraction. Quantitative measurements can therefore be used to determine the "training status" of the
Zwerchfells zu bestimmen, d. h. wie stark die Zwerchfellmuskeln angeregt werden müssen, um eine bestimmte geometrische Zwerchfellmuskeländerung zu generieren. To determine the diaphragm, d. H. how strongly the diaphragm muscles have to be stimulated in order to generate a certain geometric change in diaphragm muscles.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird zusätzlich der Zustand der Elektroden- Haut-Übergänge gemessen. In a preferred embodiment of the invention, the condition of the electrode-skin junctions is also measured.
Der Übergang zwischen Elektroden und Haut ist eine übliche Ursache für ein Störsignal. Wird zusätzlich eine diEMG über dieselben Elektroden durchgeführt, kann damit die Zuverlässigkeit des diEMG bestimmt werden. The interface between the electrodes and the skin is a common cause of an interference signal. If a diEMG is also carried out using the same electrodes, the reliability of the diEMG can be determined.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Erfassung des wenigstens einen ersten zwerchfellmuskelbezogenen Signals simultan und/oder nacheinander und/oder zeitlich überlagernd mit unterschiedlichen geometrischen Positionen der Elektroden durchgeführt. In a preferred embodiment of the invention, the detection of the at least one first diaphragmatic muscle-related signal is carried out simultaneously and / or successively and / or overlapping in time with different geometric positions of the electrodes.
Auf diese Weise kann, vorzugsweise durch Mittelung der so erhaltenen mehreren ersten zwerchfellmuskelbezogenen Signale, ein genaueres Signal erhalten werden als durch die Erfassung nur eines einzigen Signals, wobei Abweichungen des Signals, welche durch unterschiedliche geometrische Positionen der Elektroden hervorgerufen werden, verringert werden. In this way, preferably by averaging the multiple first diaphragmatic muscle-related signals obtained in this way, a more precise signal can be obtained than by detecting only a single signal, deviations in the signal caused by different geometric positions of the electrodes being reduced.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird aus den genutzten Elektroden zusätzlich simultan ein Elektrokardiogramm (EKG) abgeleitet. In a preferred embodiment of the invention, an electrocardiogram (EKG) is additionally derived simultaneously from the electrodes used.
Durch ein simultanes EKG entfällt die Notwendigkeit weiterer Elektroden, die für eine simultane Überwachung von Zwerchfell- und Herzmuskelaktivität nötig sind. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Detektionsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; diese weist auf: ein Paar von Elektroden, welche zur Kontaktierung des Körpers, zur Erfassung zwerchfellmuskelbezogener Signale eines Nutzers, vorgesehen sind; A simultaneous EKG eliminates the need for additional electrodes, which are necessary for simultaneous monitoring of diaphragm and heart muscle activity. The invention also relates to a detection device for performing the method according to the invention; this has: a pair of electrodes, which are provided for contacting the body, for recording diaphragmatic muscle-related signals of a user;
eine Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Phase mindestens eines zwerchfellmuskelbezogenen Signals der Elektroden auszuwerten; an evaluation unit which is set up to evaluate a phase of at least one diaphragm muscle-related signal of the electrodes;
eine Detektionseinheit, die dazu eingerichtet ist, wenigstens eine a detection unit which is set up to include at least one
Zwerchfellkontraktion in Abhängigkeit des Ergebnisses der Auswertung der Phase des wenigstens einen zwerchfellmuskelbezogenen Signals zu detektieren. To detect diaphragmatic contraction as a function of the result of the evaluation of the phase of the at least one diaphragmatic muscle-related signal.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Detektionsvorrichtung ein In a preferred embodiment of the invention, the detection device has a
Beatmungsgerät auf oder ist mit einem Beatmungsgerät verbindbar, wobei die Beatmung eines Patienten von der Detektionsvorrichtung steuerbar und/oder regelbar und/oder beeinflussbar ist. Ventilator on or can be connected to a ventilator, wherein the ventilation of a patient can be controlled and / or regulated and / or influenced by the detection device.
Auf diese Weise wird es ermöglicht, dass die Steuerung bzw. Regelung des In this way it is made possible that the control or regulation of the
Beatmungsgerätes durch die Anregung der Kontraktion und/oder Relaxation des Ventilator by stimulating the contraction and / or relaxation of the
Zwerchfells erfolgt oder beeinflusst wird, wodurch die natürliche Atmung unterstützt werden kann. Diaphragm takes place or is influenced, whereby natural breathing can be supported.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der jeweiligen Figur. Dabei zeigen: Further features, advantages and possible applications of the invention emerge from the following description in connection with the respective figure. Show:
Fig. 1 einen Teil eines Systems zur Detektion von Zwerchfellkontraktionen in 1 shows part of a system for the detection of diaphragmatic contractions in
schematischer Darstellung nach einer Ausführungsform; schematic representation according to an embodiment;
Fig. 2 den Verlauf des Betrages eines Bioimpedanzsignals bei verschiedenen 2 shows the course of the magnitude of a bioimpedance signal for different
Messfrequenzen; Measurement frequencies;
Fig. 3 den Verlauf der Phase eines Bioimpedanzsignals bei verschiedenen 3 shows the course of the phase of a bioimpedance signal at different
Messfrequenzen; Fig. 4 den Verlauf des Betrages eines Bioimpedanzsignals bei verschiedenen Measurement frequencies; 4 shows the course of the amount of a bioimpedance signal for different
Messfrequenzen, und Measurement frequencies, and
Fig. 5 den Verlauf der Phase eines Bioimpedanzsignals bei verschiedenen Fig. 5 shows the course of the phase of a bioimpedance signal with different
Messfrequenzen. Measurement frequencies.
Fig. 1 zeigt einen Teil eines Systems 100 zur Detektion von Zwerchfellkontraktionen nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Links in Fig. 1 ist der Torso angedeutet mit Haut 1 und Muskel 2. Es versteht sich, dass der hier beschriebene Muskel 2 stellvertretend für Muskeln oder Muskelgruppen steht, insbesondere für Zwerchfellmuskeln oder Zwerchfellmuskelgruppen. 1 shows part of a system 100 for detecting diaphragmatic contractions according to an exemplary embodiment of the present invention. On the left in FIG. 1, the torso is indicated with skin 1 and muscle 2. It goes without saying that the muscle 2 described here is representative of muscles or muscle groups, in particular for diaphragm muscles or diaphragm muscle groups.
Ein Satz von Elektroden 1 1 des Systems 100 zur Detektion von Zwerchfellkontraktionen kontaktieren die Haut 1 , wobei der Elektrodensatz in dem gezeigten Beispiel aus vier Elektroden 1 1 besteht, nämlich jeweils zwei Elektroden, die der Stromeinprägung dienen, und zwei Elektronen zur Spannungsmessung. Aus der gemessenen Spannung und dem gemessenen oder im Voraus bekannten Strom kann die Bioimpedanz in an sich bekannter Weise ermittelt werden. A set of electrodes 11 of the system 100 for the detection of diaphragmatic contractions contact the skin 1, the set of electrodes in the example shown consisting of four electrodes 11, namely two electrodes each for impressing current and two electrons for measuring voltage. The bioimpedance can be determined in a manner known per se from the measured voltage and the measured or previously known current.
Gegebenenfalls kann, wie in Fig. 1 gezeigt, weitere Sensorik vorhanden sein und gegebenenfalls die Haut 1 kontaktieren. If necessary, as shown in FIG. 1, further sensors can be present and, if necessary, contact the skin 1.
Die Elektroden 1 1 sind mit einer Auswerteeinheit 10 verbunden, in der die Strom- und Spannungssignale weiterverarbeitet und/oder gespeichert werden können. Der rechte Teil der Fig. 1 illustriert schematisch die weitere Verarbeitung der Strom- und Spannungssignale bzw. die weitere Verarbeitung von aus den Strom- und Spannungssignalen abgeleiteten Signalen. Diese Funktionen können entweder in der Auswerteeinheit 10 oder in einer daran gekoppelten, nicht dargestellten Auswerteeinheit implementiert sein. The electrodes 11 are connected to an evaluation unit 10 in which the current and voltage signals can be further processed and / or stored. The right part of FIG. 1 schematically illustrates the further processing of the current and voltage signals or the further processing of signals derived from the current and voltage signals. These functions can be implemented either in the evaluation unit 10 or in an evaluation unit (not shown) coupled to it.
Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, können insbesondere die Phase cp und der Betrag |Z| der Bioimpedanz Z ermittelt und weiterverarbeitet werden. Optional können, wie in Fig. 1 angedeutet, auch weitere Messgrößen, wie ein Elektromyographie-(EMG)- und/oder Mechanomyographie-(MMG)-Signal, ermittelt und gegebenenfalls As will be explained in more detail below, the phase cp and the amount | Z | the bioimpedance Z can be determined and further processed. Optionally, as indicated in FIG. 1, further measured variables, such as an electromyography (EMG) and / or mechanomyography (MMG) signal, can also be determined and, if necessary
weiterverarbeitet werden. Die Erfinder haben erkannt, dass sich sowohl der Betrag |Z| als auch die Phase cp der Bioimpedanz bei einer Muskelkontraktion ändern. Dabei haben sie festgestellt, dass die Phasenänderung in Abhängigkeit von der Messfrequenz eine Charakteristik aufweist, die für die Unterscheidung zwischen„echten“ muskelbezogenen Signalen und Störsignalen benutzt werden kann. Dabei wird unter dem Begriff„echte“ muskelbezogene Signale vorzugsweise verstanden, dass es sich um Signale handelt, die auf eine tatsächlich auftretende Muskelkontraktion o. Ä. zurückgeführt werden können. Im Unterschied dazu sind Störsignale vorzugsweise solche Signale, die zumindest teilweise, vorzugsweise vorwiegend, und weiter vorzugsweise im Wesentlichen ausschließlich, auf Störeinflüsse zurückzuführen sind. Ein solcher Störeinfluss kann beispielsweise ein unzureichender Kontakt zwischen einer Elektrode 1 1 und der Haut 1 sein. are further processed. The inventors have recognized that both the amount | Z | as well as changing the phase cp of the bioimpedance upon muscle contraction. They found that the phase change, depending on the measurement frequency, has a characteristic that can be used to differentiate between “real” muscle-related signals and interference signals. The term “real” muscle-related signals is preferably understood to mean that these are signals that indicate an actually occurring muscle contraction or the like. can be traced back. In contrast to this, interference signals are preferably those signals which are at least partially, preferably predominantly, and more preferably essentially exclusively, due to interference. Such a disruptive influence can be, for example, insufficient contact between an electrode 11 and the skin 1.
Fig. 2 zeigt beispielhaft den Frequenzgang des Betrages |Z| der Bioimpedanz in Fig. 2 shows an example of the frequency response of the amount | Z | the bioimpedance in
Abhängigkeit von der verwendeten Messfrequenz f für einen Muskel. Dabei zeigt die obere Kurve 20 den Verlauf des Betrags |Z| der Bioimpedanz in einem entspannten Zustand des Muskels und die untere Kurve 21 den Verlauf des Betrages |Z| der Bioimpedanz bei einer Muskelkontraktion. Wie Fig. 2 deutlich zeigt, verringert sich der Betrag |Z| der Bioimpedanz bei einer Muskelkontraktion in dem gesamten dargestellten Frequenzbereich. Dependence on the measurement frequency f used for a muscle. The upper curve 20 shows the course of the amount | Z | the bioimpedance in a relaxed state of the muscle and the lower curve 21 the course of the amount | Z | the bioimpedance during muscle contraction. As FIG. 2 clearly shows, the amount | Z | decreases the bioimpedance during a muscle contraction in the entire frequency range shown.
Die in Fig. 3 dargestellte Phase cp der Bioimpedanz weist einen anderen Verlauf in dem gezeigten Frequenzbereich auf. Die Kurve, die einem entspannten Muskelzustand entspricht, ist in einem linken Bereich mit dem Bezugszeichen 22 versehen und in einem rechten Bereich mit dem Bezugszeichen 26. Die Kurvenabschnitte 25 und 24 stellen die Phase der Bioimpedanz bei einer Muskelkontraktion dar. Wie in Fig. 3 deutlich zu sehen ist, schneidet die Kurve 22, 26 bei einem Punkt 23 die Kurve 24, 25. Dies bedeutet, dass sich die Phase bei einer Messfrequenz, die dem Schnittpunkt 23 entspricht (ca. 60 kHz), durch eine Muskelkontraktion gegenüber dem entspannten Zustand nicht ändert. Bei niedrigeren Messfrequenzen (links vom Schnittpunkt 23) verringert sich die Phase cp der Bioimpedanz aufgrund einer Muskelkontraktion. Dagegen vergrößert sich die Phase cp bei höheren Messfrequenzen (rechts des Schnittpunkts 23) durch eine Muskelkontraktion. The phase cp of the bioimpedance shown in FIG. 3 has a different profile in the frequency range shown. The curve, which corresponds to a relaxed muscle state, is provided with the reference number 22 in a left-hand area and with the reference number 26 in a right-hand area. The curve sections 25 and 24 represent the phase of the bioimpedance during a muscle contraction can be seen, the curve 22, 26 intersects the curve 24, 25 at a point 23. This means that the phase at a measurement frequency that corresponds to the intersection 23 (approx. 60 kHz), due to a muscle contraction compared to the relaxed state does not change. At lower measurement frequencies (to the left of the intersection 23), the phase cp of the bioimpedance decreases due to a muscle contraction. In contrast, the phase cp increases at higher measurement frequencies (to the right of the intersection point 23) due to a muscle contraction.
Zu der Fig. 3 (und entsprechend auch zu der im Folgenden erläuterten Fig. 5) ist Referring to FIG. 3 (and correspondingly also to FIG. 5 explained below)
anzumerken, dass ein Verringern der Phase hier bedeutet, dass die Phase„noch negativer“ wird. Der Betrag der Phase vergrößert sich also bei dem in Fig. 3 veranschaulichten Verringern der Phase. Der in Fig. 3 dargestellte Frequenzgang der Phase cp der Bioimpedanz kann nach It should be noted that decreasing the phase here means that the phase becomes "even more negative". The amount of the phase therefore increases when the phase is reduced as illustrated in FIG. 3. The frequency response of the phase cp of the bioimpedance shown in FIG. 3 can according to
Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ausgewertet werden, um eine Embodiments of the present invention are evaluated to a
Muskelkontraktion zu erkennen und insbesondere, um eine solche von einem Störsignal zu unterscheiden. Recognize muscle contraction and in particular to distinguish it from an interfering signal.
Hinsichtlich der Messung der Bioimpedanz und der Auswertung der Phase der With regard to the measurement of the bioimpedance and the evaluation of the phase of the
Bioimpedanz gibt es mehrere Varianten, die hier kurz beschrieben werden. Im Folgenden wird mehrmals auf den Begriff „Schnittfrequenz“, abgekürzt fs, Bezug genommen. Diese Schnittfrequenz entspricht der Messfrequenz beim Schnittpunkt 23, wobei diese unter Umständen für verschiedene Muskeln bzw. bei verschiedenen Personen unterschiedlich sein könnte. Falls nötig, könnte diese Schnittfrequenz von Fall zu Fall empirisch bestimmt werden. There are several variants of bioimpedance, which are briefly described here. In the following, the term “cut frequency”, abbreviated fs, is referred to several times. This cut frequency corresponds to the measurement frequency at the point of intersection 23, which could be different under certain circumstances for different muscles or for different people. If necessary, this cutting frequency could be determined empirically on a case-by-case basis.
Variante 1 : Version 1 :
Es werden die Bioimpedanz bzw. die Phase cp der Bioimpedanz bei zwei verschiedenen Messfrequenzen f1 und f2 gemessen, wobei f1 kleiner, insbesondere wesentlich kleiner als fs ist, und wobei f2 größer, insbesondere wesentlich größer, als fs ist. Aus diesen The bioimpedance or the phase cp of the bioimpedance are measured at two different measurement frequencies f1 and f2, where f1 is smaller, in particular significantly smaller than fs, and where f2 is larger, in particular significantly larger, than fs. From these
Messungen ergeben sich die Phasen cp1 und cp2 für die Messfrequenzen f1 bzw. f2. Die Phasen cp1 und cp2 werden dann in der Auswerteeinheit 10 mit einer Referenzphase cpR verglichen. Die Referenzphase cpR kann im Voraus in der Auswerteeinheit 10 abgespeichert worden sein. Die Referenzphase cpR kann insbesondere die Phase cp der Bioimpedanz im entspannten Muskelzustand sein, also wie durch Kurve 22, 26 dargestellt. Obwohl es sinnvoll sein kann, die Referenzphase cpR für viele verschiedene Frequenzen zu ermitteln und abzuspeichern, wäre es auch möglich, die Referenzphase cpR nur für die zwei zu verwendenden Messfrequenzen f1 und F zu ermitteln und abzuspeichern. Measurements result in the phases cp1 and cp2 for the measurement frequencies f1 and f2, respectively. The phases cp1 and cp2 are then compared in the evaluation unit 10 with a reference phase cpR. The reference phase cpR can have been stored in the evaluation unit 10 in advance. The reference phase cpR can in particular be the phase cp of the bioimpedance in the relaxed muscle state, that is to say as shown by curve 22, 26. Although it can make sense to determine the reference phase cpR for many different frequencies and store it, it would also be possible to determine and save the reference phase cpR only for the two measurement frequencies f1 and F to be used.
In der Auswerteeinheit 10, insbesondere durch einen Vergleicher 13 (Fig. 1 ), werden nun die Phasen cp1 und cp2 mit entsprechenden Referenzphasen cpR1 und cpR2 verglichen. In the evaluation unit 10, in particular by a comparator 13 (FIG. 1), the phases cp1 and cp2 are now compared with corresponding reference phases cpR1 and cpR2.
Durch einen solchen Vergleich können Phasenveränderungen, d. h. Phasendifferenzen, cpD1 und cpD2 ermittelt werden. Diese Phasenveränderungen oder Phasendifferenzen entsprechen also den durch die Muskelkontraktion hervorgerufenen Veränderungen der Phasen bei den jeweiligen Messfrequenzen. Stellt der Vergleicher 13 für die beiden Such a comparison can reveal phase changes, i. H. Phase differences, cpD1 and cpD2 are determined. These phase changes or phase differences thus correspond to the changes in the phases caused by the muscle contraction at the respective measurement frequencies. The comparator provides 13 for the two
Messfrequenzen Phasenveränderungen in unterschiedliche Richtungen fest (bzw. Phasendifferenzen mit unterschiedlichen Vorzeichen), wird das durch die Elektroden 1 1 gemessene Signal als echtes Signal einer Muskelkontraktion gewertet. Measuring frequencies phase changes in different directions fixed (resp. Phase differences with different signs), the signal measured by the electrodes 11 is evaluated as a real signal of a muscle contraction.
Stellt der Vergleicher 13 hingegen Phasenveränderungen in die gleiche Richtung bzw. Phasendifferenzen mit gleichem Vorzeichen fest, so wird das durch die Elektroden 1 1 gemessene Signal als Störsignal gewertet, oder zumindest nicht als zu einer If, on the other hand, the comparator 13 detects phase changes in the same direction or phase differences with the same sign, the signal measured by the electrodes 11 is evaluated as an interference signal, or at least not as an interfering signal
Muskelkontraktion gehörend. Belonging to muscle contraction.
Falls keine Phasenveränderung oder -differenz festzustellen ist, oder wenn die If no phase change or difference can be detected, or if the
Phasenveränderung oder -differenz einen Mindestwert nicht überschritten hat, wird das Signal nicht als zu einer Muskelkontraktion gehörend gewertet, d. h. in diesem Fall wird die Messung vorzugsweise so interpretiert, dass der Muskel im entspannten Zustand ist. Phase change or phase difference has not exceeded a minimum value, the signal is not assessed as belonging to a muscle contraction, i.e. H. in this case the measurement is preferably interpreted in such a way that the muscle is in the relaxed state.
Variante 2: Variant 2:
Die zweite Variante unterscheidet sich von der ersten insbesondere dadurch, dass eine der Messfrequenzen f 1 , f2 in der Nähe der Schnittfrequenz fs liegt, insbesondere im The second variant differs from the first in particular in that one of the measurement frequencies f 1, f2 is close to the cutting frequency fs, in particular im
Wesentlichen der Schnittfrequenz gleicht. Die Auswertung wird entsprechend angepasst. Das heißt insbesondere, dass ein durch die Elektroden 1 1 detektiertes Signal als echtes muskelbezogenes Signal gewertet wird, wenn für diejenige Messfrequenz, die sich Essentially the same as the cutting frequency. The evaluation is adjusted accordingly. This means in particular that a signal detected by the electrodes 11 is evaluated as a real muscle-related signal if for that measurement frequency that is
(wesentlich) von der Schnittfrequenz fs unterscheidet, eine Phasenveränderung oder Phasendifferenz festgestellt wird, für die andere Messfrequenz, die nahe oder gleich der Schnittfrequenz fs ist, hingegen keine oder nur eine sehr geringe Phasenveränderung oder -differenz festgestellt wird. (essentially) differs from the cutting frequency fs, a phase change or phase difference is determined, for the other measurement frequency, which is close to or equal to the cutting frequency fs, but no or only a very small phase change or difference is determined.
Das Signal wird hingegen als nicht zu einer Muskelkontraktion gehörend gewertet, wenn sich für beide Messfrequenzen keine bzw. nur eine sehr geringe Veränderung der Phase ergibt, oder wenn sich für beide Messfrequenzen eine Phasenveränderung in die gleiche Richtung ergibt. In contrast, the signal is assessed as not belonging to a muscle contraction if there is no or only a very slight change in phase for both measurement frequencies, or if there is a phase change in the same direction for both measurement frequencies.
Bei der ersten und zweiten Variante wäre es möglich, die Auswertung nur qualitativ durchzuführen, also nur zu ermitteln, in welche Richtungen die Phasen sich verändern (bzw. ob überhaupt eine Phasenveränderung vorliegt), ohne die Größe der Veränderung (weiter) zu berücksichtigen. Eine solche qualitative Auswertung würde ausreichen, um ein echtes muskelbezogenes Signal von einem Störsignal zu unterscheiden. Variante 3: In the first and second variant, it would be possible to only carry out the evaluation qualitatively, i.e. only to determine in which directions the phases change (or whether there is any phase change at all), without (further) taking into account the size of the change. Such a qualitative evaluation would be sufficient to distinguish a real muscle-related signal from an interference signal. Variation 3:
Diese Variante ist der zweiten Variante ähnlich. Bei der dritten Variante werden die This variant is similar to the second variant. In the third variant, the
Messfrequenzen f1 und f2 so gewählt, dass entweder beide größer oder beide kleiner als die Schnittfrequenz fs sind. Dabei sollte aber eine der Frequenzen deutlich näher an der Schnittfrequenz liegen als die andere. Nach dieser Variante wäre es aber nötig, die Measurement frequencies f1 and f2 are selected so that either both are greater or both are less than the cutting frequency fs. However, one of the frequencies should be significantly closer to the cut frequency than the other. After this variant it would be necessary to use the
Phasenveränderung bzw. Phasendifferenz nicht nur qualitativ (Phasenveränderung in gleiche oder unterschiedliche Richtungen, Phasendifferenzen mit gleichen oder Phase change or phase difference not only qualitative (phase change in the same or different directions, phase differences with the same or
unterschiedlichen Vorzeichen, keine wesentliche Phasenveränderung), sondern auch quantitativ auszuwerten, weil zu erwarten wäre, dass bei einer Muskelkontraktion die Phasen bei den verschiedenen Messfrequenzen sich in die gleiche Richtung verändern würden, dass die Größe der Veränderungen aber unterschiedlich wäre. different signs, no significant phase change), but also to be evaluated quantitatively, because it would be expected that with a muscle contraction the phases at the different measurement frequencies would change in the same direction, but that the size of the changes would be different.
Variante 4: Variation 4:
Nach dieser Variante reicht es aus, nur eine Phase, also nur bei einer Messfrequenz, zu ermitteln und auszuwerten. Die Messfrequenz liegt dabei vorzugsweise oberhalb der Schnittfrequenz fs und ist insbesondere wesentlich höher als die Schnittfrequenz fs, also in einem Frequenzbereich, für den in der Fig. 3 die Kurve 24 (Muskelkontraktion) wesentlich höher liegt als die Kurve 26 (entspannter Zustand). Es wird wiederum die According to this variant, it is sufficient to determine and evaluate only one phase, i.e. only at one measuring frequency. The measurement frequency is preferably above the cutting frequency fs and is in particular significantly higher than the cutting frequency fs, i.e. in a frequency range for which curve 24 (muscle contraction) in FIG. 3 is significantly higher than curve 26 (relaxed state). It will turn the
Phasenveränderung relativ zu einer Referenzphase ausgewertet, beispielsweise durch das Bilden einer Phasendifferenz. Dies kann wiederum in dem Vergleicher 13 durchgeführt werden. Stellt der Vergleicher 13 fest, dass die aus der Messung ermittelte Phase größer ist als die Referenzphase, wird das Signal als zu einer Muskelkontraktion gehörend gewertet. Anderenfalls wird das Signal entweder als Störsignal (die aus der Messung ermittelte Phase ist kleiner als die Referenzphase) oder als zu einem entspannten Muskel (keine Phasenveränderung) gehörend gewertet. Phase change evaluated relative to a reference phase, for example by forming a phase difference. This can in turn be carried out in the comparator 13. If the comparator 13 determines that the phase determined from the measurement is greater than the reference phase, the signal is assessed as belonging to a muscle contraction. Otherwise, the signal is either evaluated as an interference signal (the phase determined from the measurement is smaller than the reference phase) or as belonging to a relaxed muscle (no phase change).
Weitere Erläuterungen Further explanations
Es wurde bereits erwähnt, dass das Verfahren zur Detektion von Zwerchfellkontraktionen nach Ausführungsformen der Erfindung echte muskelbezogene Signale, also insbesondere auf eine Muskelkontraktion zurückzuführende Signale, mit größerer Zuverlässigkeit erkennen können und insbesondere von Störsignalen unterscheiden können, als dies nach Ansätzen im Stand der Technik möglich war. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig zu erläutern, welchen Verlauf der Betrag |Z| der Bioimpedanz bzw. die Phase cp der Bioimpedanz eines möglichen Störsignals aufweist. In diesem Zusammenhang wird auf die Figuren 4 und 5 Bezug genommen. It has already been mentioned that the method for the detection of diaphragmatic contractions according to embodiments of the invention can recognize real muscle-related signals, i.e. in particular signals attributable to a muscle contraction, with greater reliability and in particular can distinguish them from interfering signals than according to Approaches in the prior art was possible. In this context, it is useful to explain the course of the amount | Z | the bioimpedance or the phase cp of the bioimpedance of a possible interference signal. In this connection, reference is made to FIGS. 4 and 5.
Fig. 4 zeigt den frequenzabhängigen Verlauf des Betrages |Z| der Bioimpedanz für einen gegebenen Muskelzustand. Hierbei zeigt die untere Kurve 28 den Verlauf bei einem guten Elektrode-Haut-Kontakt der negativen Strom-Elektrode und Kurve 27 den Verlauf bei einem schlechten Elektrode-Haut-Kontakt. Eine betragsmäßig größere Bioimpedanz (obere Kurve 27) entspricht also einem schlechteren Kontakt als eine betragsmäßig kleinere 4 shows the frequency-dependent course of the amount | Z | the bioimpedance for a given muscle condition. Here, the lower curve 28 shows the course with good electrode-skin contact of the negative current electrode, and curve 27 shows the course with poor electrode-skin contact. A bioimpedance that is larger in amount (upper curve 27) therefore corresponds to a poorer contact than a smaller one in terms of amount
Bioimpedanz (untere Kurve 28). Eine Auswertung der Signale, die sich allein auf den Betrag |Z| der Bioimpedanz stützt, könnte aber unter Umständen unzuverlässige Bioimpedance (lower curve 28). An evaluation of the signals that relate solely to the amount | Z | which supports bioimpedance, but could be unreliable under certain circumstances
Ergebnisse liefern. So kann beispielsweise ein Zunehmen des Betrages der Bioimpedanz entweder bedeuteten, dass sich der Muskel gegenüber einem Vergleichszustand (mehr) entspannt hat, oder dass sich der Elektrode-Haut-Kontakt verschlechtert hat. Deliver results. For example, an increase in the amount of bioimpedance can either mean that the muscle has relaxed (more) compared to a comparable state, or that the electrode-skin contact has worsened.
Fig. 5 zeigt den Frequenzgang der Phase der Bioimpedanz im Falle eines guten Elektrode- Haut-Kontaktes (obere Kurve 29) und im Falle eines schlechten Elektrode-Haut-Kontaktes (untere Kurve 30). Der in Fig. 5 gezeigte Frequenzgang der Phase weist nicht den in Fig. 3 gezeigten charakteristischen Frequenzgang für echte muskelbezogene Signale auf. 5 shows the frequency response of the phase of bioimpedance in the case of good electrode-skin contact (upper curve 29) and in the case of poor electrode-skin contact (lower curve 30). The frequency response of the phase shown in FIG. 5 does not have the characteristic frequency response shown in FIG. 3 for real muscle-related signals.
Insbesondere schneiden sich die Kurven 29 und 30 nicht. Die Unterschiede zwischen einem echten muskelbezogenen Signal (Fig. 3) und einem Störsignal, wie beispielsweise einem schlechten Elektrode-Haut-Kontakt (Fig. 5), werden besonders deutlich, wenn man eine Messung und Auswertung gemäß der oben beschriebenen ersten Variante durchführt. Bei den zwei Messungen mit den zwei Messfrequenzen f1 und f2 (mit f1 < fs < f2) liefert die zuvor beschriebene Auswertung für ein echtes muskelbezogenes Signal eine In particular, the curves 29 and 30 do not intersect. The differences between a real muscle-related signal (FIG. 3) and an interference signal, such as poor electrode-skin contact (FIG. 5), become particularly clear when a measurement and evaluation is carried out according to the first variant described above. In the two measurements with the two measurement frequencies f1 and f2 (with f1 <fs <f2), the evaluation described above provides one for a real muscle-related signal
Phasenveränderung in verschiedene Richtungen. Für ein Störsignal, wie z. B. eine Phase change in different directions. For an interfering signal such as Legs
Verschlechterung des Elektrode-Haut-Kontaktes, liefert sie dagegen eine Deterioration of the electrode-skin contact, on the other hand, provides a
Phasenveränderung in die gleiche Richtung. Aufgrund dieser Tatsache kann die Phase change in the same direction. Because of this, the
Auswerteeinheit 10 zwischen einem echten muskelbezogenen Signal und einem Störsignal unterscheiden. Evaluation unit 10 differentiate between a real muscle-related signal and an interference signal.
Ähnliches gilt für die weiteren oben beschriebenen Varianten. Nach Ausführungsformen der Erfindung können zwei oder mehr Messungen bei zwei oder mehr unterschiedlichen Frequenzen mittels des gleichen Satzes von Elektroden 1 1 (unter Verwendung von mehr als einem Messkanal) durchgeführt werden. Die Messungen könnten quasi-simultan erfolgen, d. h. mit für einen Anwender nicht merklichen, kurzen Abständen. Alternativ könnten die Messungen bei den zwei oder mehr unterschiedlichen Frequenzen mittels verschiedener Sätze von Elektroden durchgeführt werden. The same applies to the other variants described above. According to embodiments of the invention, two or more measurements can be carried out at two or more different frequencies by means of the same set of electrodes 11 (using more than one measuring channel). The measurements could take place quasi-simultaneously, ie with short intervals that are not noticeable to a user. Alternatively, the measurements could be made at the two or more different frequencies using different sets of electrodes.
Wie in Fig. 1 gezeigt, weist die Auswerteeinheit 10 gemäß dem gezeigten As shown in Fig. 1, the evaluation unit 10 according to the shown
Ausführungsbeispiel einen A/D-Wandler (ADC) 14 auf, der die ermittelte Phase der Embodiment an A / D converter (ADC) 14, which the determined phase of the
Bioimpedanz und gegebenenfalls auch den Betrag der Bioimpedanz und/oder andere gemessene oder daraus abgeleitete Größen in ein digitales Format umwandelt. Die von dem A/D-Wandler ausgegebenen digitalen Daten können in einem Zwischenspeicher (Buffer) 15 zwischengespeichert werden und gegebenenfalls durch eine erweiterte Converts bioimpedance and possibly also the amount of bioimpedance and / or other measured or derived variables into a digital format. The digital data output by the A / D converter can be temporarily stored in an intermediate memory (buffer) 15 and optionally by an expanded one
Signalverarbeitungseinheit 16 weiterverarbeitet werden. Insbesondere kann ein solches Weiterverarbeiten das Steuern eines Beatmungsgerätes aufweisen. Signal processing unit 16 are further processed. In particular, such further processing can include the control of a ventilator.
Fig. 1 weist noch auf einen weiteren Vorteil von Ausführungsformen der Erfindung hin. Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass zusätzliche Messverfahren und/oder Signalverarbeitungskomponenten erst eingeschaltet werden, wenn eine Muskelkontraktion mittels der zuvor beschriebenen Verfahren, insbesondere durch den Vergleicher 13, detektiert wurde. Dies ist in Fig. 1 durch einen Pfeil angedeutet, der von dem Vergleicher 13 ausgeht und auf das Symbol eines Ein/Aus-Schalters 17 der Einheit 16 führt. So können Prozesse bzw. Komponenten mit unter Umständen vergleichsweise hohem Energiebedarf energiesparender ausgeführt bzw. betrieben werden, was den Energiebedarf des gesamten Systems verringern kann. Fig. 1 indicates yet another advantage of embodiments of the invention. Embodiments of the invention provide that additional measurement methods and / or signal processing components are only switched on when a muscle contraction has been detected by means of the method described above, in particular by the comparator 13. This is indicated in FIG. 1 by an arrow which originates from the comparator 13 and leads to the symbol of an on / off switch 17 of the unit 16. In this way, processes or components with, under certain circumstances, a comparatively high energy requirement can be executed or operated in a more energy-saving manner, which can reduce the energy requirement of the entire system.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, mehrere Elektroden(sätze) 1 1 in einem Elektrodenarray anzuordnen. Dadurch ist eine hohe geometrische Auflösung realisierbar. According to a further embodiment of the invention, it is possible to arrange several electrodes (sets) 11 in an electrode array. This enables a high geometric resolution to be achieved.
Vorteile (oder weitere Vorteile) von zumindest manchen Ausgestaltungen der Erfindung sind: Kostengünstiges und einfaches System, beispielsweise dadurch, dass kein Advantages (or further advantages) of at least some embodiments of the invention are: Inexpensive and simple system, for example because no
(signifikant) höherer Schaltungsaufwand im Vergleich zu bereits bekannten (significantly) higher circuit complexity compared to already known ones
Systemen entsteht Systems
(Signifikante) Erhöhung der Messsicherheit von Zwerchfellmuskelkontraktionen Geringe Anzahl von Elektroden notwendig (Significant) increase in the measurement reliability of diaphragmatic muscle contractions. Small number of electrodes required
Mögliche Erweiterungen / Varianten: Possible extensions / variants:
Wie die anderen Komponenten auch, kann der Vergleicher sowohl digital als auch analog realisiert werden. Like the other components, the comparator can be implemented digitally as well as analog.
Zusätzlich kann das Verfahren um die Information der Bioimpedanz- Betragsänderungen bei Muskelkontraktion erweitert werden. In addition, the method can be expanded to include information on changes in the amount of bioimpedance in the event of muscle contraction.
Das anisotrope Impedanzverhalten von Muskelgewebe kann ausgenutzt werden, indem mehrere (quasi-)simultane Messungen an der gleichen Muskelgruppe in unterschiedlichen geometrischen Elektroden-Anordnungen durchgeführt werden. Messung des Zustands der Elektrode-Haut-Übergänge. Aus dieser Information kann auch geschlossen werden, wie zuverlässig die zusätzliche Messung des EMG- Signals ist. The anisotropic impedance behavior of muscle tissue can be exploited by carrying out several (quasi) simultaneous measurements on the same muscle group in different geometric electrode arrangements. Measurement of the state of the electrode-skin junctions. This information can also be used to determine how reliable the additional measurement of the EMG signal is.
Mittels der Bioimpedanzmessung kann auch die arterielle Pulswelle detektiert werden. Aus dieser lassen sich Informationen wie Herzschlagfrequenz, The arterial pulse wave can also be detected using the bioimpedance measurement. From this information such as heart rate,
Pulswellengeschwindigkeit, Augmentationsindex, Blutdruck und Atemfrequenz ableiten. Derive pulse wave velocity, augmentation index, blood pressure and respiratory rate.
Der entstehende Informationsgewinn durch das Messen bei mindestens zwei Frequenzpunkten liefert zusätzliche Informationen über die Kontraktionsstärke. The resulting information gain by measuring at least two frequency points provides additional information about the contraction strength.
Mögliche Einsatzgebiete der Erfindung liegen unter anderem in der Beatmungstechnik als auch in der Medizintechnik zur Untersuchung des Zustandes der Zwerchfellmuskulatur. Bezugszeichenliste Possible areas of application of the invention are, among other things, ventilation technology and medical technology for examining the condition of the diaphragmatic muscles. List of reference symbols
1 Haut 1 skin
2 Muskel 2 muscle
10 Auswerteeinheit 10 evaluation unit
1 1 Elektrodenpaar 1 1 pair of electrodes
12 weitere Sensorik 12 additional sensors
13 Vergleicher 13 comparators
14 A/D-Wandler 14 A / D converter
15 Zwischenspeicher 15 buffers
16 Signalverarbeitungseinheit 16 signal processing unit
17 Schalter 17 switches
20, 21 , 27, 28 Messkurven (Betrag der Bioimpedanz) 20, 21, 27, 28 measurement curves (amount of bioimpedance)
22, 24, 25, 26, 29, 30 Messkurven (Phase der Bioimpedanz) 22, 24, 25, 26, 29, 30 measurement curves (phase of bioimpedance)
23 Schnittpunkt der Messkurven 23 Point of intersection of the measurement curves
100 System zur Detektion von Zwerchfellkontraktionen 100 system for the detection of diaphragmatic contractions

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Detektion von Zwerchfellkontraktionen mit den Schritten: 1. Procedure for the detection of diaphragmatic contractions with the following steps:
Anbringen von mindestens einem Paar von Elektroden, welche zur Kontaktierung des Körpers, zur Erfassung zwerchfellmuskelbezogener Signale eines Nutzers, vorgesehen sind, an den Nutzer; Attaching to the user at least one pair of electrodes, which are provided for contacting the body, for recording diaphragmatic muscle-related signals of a user;
Erfassen wenigstens eines ersten zwerchfellmuskelbezogenen Signals unter Verwendung einer ersten Messfrequenz sowie wenigstens eines zweiten zwerchfellmuskelbezogenen Signals unter Verwendung wenigstens einer zweiten Messfrequenz; Acquiring at least one first diaphragm muscle-related signal using a first measurement frequency and at least one second diaphragm muscle-related signal using at least one second measurement frequency;
Auswerten einer Phase des ersten zwerchfellmuskelbezogenen Signals und einer Phase des zweiten zwerchfellmuskelbezogenen Signals; Evaluating a phase of the first diaphragmatic muscle-related signal and a phase of the second diaphragmatic muscle-related signal;
Detektieren wenigstens einer Zwerchfellkontraktion in Abhängigkeit des Ergebnisses der Auswertung der Phasen des ersten und des zweiten zwerchfellmuskelbezogenen Signals. Detecting at least one diaphragmatic contraction as a function of the result of the evaluation of the phases of the first and the second diaphragm muscle-related signal.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Phasengang des ersten und des zweiten Signals ausgewertet werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that a phase response of the first and second signals are evaluated.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized by the further steps:
Vergleichen einer Phase des ersten Signals mit einer, insbesondere frequenzabhängigen, Referenzphase, um eine erste Phasenveränderung zu ermitteln; Comparing a phase of the first signal with a, in particular frequency-dependent, reference phase in order to determine a first phase change;
Vergleichen einer Phase des zweiten Signals mit der, insbesondere frequenzabhängigen, Referenzphase, um eine zweite Phasenveränderung zu ermitteln; und Comparing a phase of the second signal with the, in particular frequency-dependent, reference phase in order to determine a second phase change; and
Auswerten, insbesondere Miteinandervergleichen, der ersten Evaluating, especially comparing, the first
Phasenveränderung und der zweiten Phasenveränderung. Phase change and the second phase change.
4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzphase eine, insbesondere zuvor bestimmte, Phase ist, die im Wesentlichen einer Messung in einem entspannten Zustand eines 4. The method according to the preceding claim, characterized in that the reference phase is a, in particular previously determined, phase that is in Essentially a measurement in a relaxed state of a
Zwerchfellmuskels entspricht. Diaphragmatic muscle.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt des Ermittelns, ob die erste Phasenveränderung eine Phasenveränderung in die gleiche Richtung wie die zweite Phasenveränderung ist, oder in eine 5. The method according to claim 3 or 4, characterized by the further step of determining whether the first phase change is a phase change in the same direction as the second phase change, or in one
entgegengesetzte Richtung. opposite direction.
6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch den 6. The method according to the preceding claim, characterized by the
weiteren Schritt des Wertens des ersten und des zweiten Signals als zu einer Zwerchfellmuskelkontraktion gehörend, wenn die erste und zweite further step of evaluating the first and second signals as belonging to a diaphragmatic muscle contraction if the first and second
Phasenveränderung Phasenveränderungen in entgegengesetzte Richtungen sind. Phase change are phase changes in opposite directions.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt des Wertens des ersten und des zweiten Signals als zu einer Störung gehörend, wenn die erste und zweite Phasenveränderung Phasenveränderungen in die gleiche Richtung sind. 7. The method according to claim 5 or 6, characterized by the further step of evaluating the first and the second signal as belonging to a disturbance when the first and second phase changes are phase changes in the same direction.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messfrequenz mehr als ca. 60 kHz beträgt und die zweite 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first measurement frequency is more than approximately 60 kHz and the second
Messfrequenz weniger als ca. 60 kHz beträgt. Measuring frequency is less than approx. 60 kHz.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messfrequenz wesentlich größer als 60 kHz ist und/oder die zweite Messfrequenz wesentlich kleiner als 60 kHz ist. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first measurement frequency is significantly greater than 60 kHz and / or the second measurement frequency is significantly smaller than 60 kHz.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens erste und zweite zwerchfellmuskelbezogene Signal ein Bioimpedanz-Signal ist. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least first and second diaphragmatic muscle-related signal is a bioimpedance signal.
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass simultan und/oder nacheinander und/oder zeitlich überlagernd eine Zwerchfell- Elektromyographie (diEMG) über dieselben oder unterschiedliche Elektroden durchgeführt wird. 1 1. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a diaphragmatic electromyography (diEMG) is carried out over the same or different electrodes simultaneously and / or one after the other and / or overlapping in time.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich der Zustand der Elektroden-Haut-Übergänge gemessen wird. 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the state of the electrode-skin junctions is also measured.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung des wenigstens einen ersten zwerchfellmuskelbezogenen Signals simultan und/oder nacheinander und/oder zeitlich überlagernd mit unterschiedlichen geometrischen Positionen der Elektroden durchgeführt wird. 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the detection of the at least one first diaphragmatic muscle-related signal is carried out simultaneously and / or successively and / or overlapping in time with different geometric positions of the electrodes.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die genutzten Elektroden zusätzlich simultan ein Elektrokardiogramm abgeleitet wird. 14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an electrocardiogram is additionally derived simultaneously through the electrodes used.
15. Detektionsvorrichtung zur Detektion von Zwerchfellkontraktionen, wobei die 15. Detection device for the detection of diaphragmatic contractions, wherein the
Detektionsvorrichtung insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche eingerichtet ist und aufweist: ein Paar von Elektroden, welche zur Kontaktierung des Körpers, zur Erfassung zwerchfellmuskelbezogener Signale eines Nutzers, vorgesehen sind; eine Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Phase mindestens eines zwerchfellmuskelbezogenen Signals der Elektroden auszuwerten; eine Detektionseinheit, die dazu eingerichtet ist, wenigstens eine The detection device is set up in particular to carry out a method according to one of the preceding claims and has: a pair of electrodes which are provided for contacting the body, for detecting diaphragm muscle-related signals of a user; an evaluation unit which is set up to evaluate a phase of at least one diaphragm muscle-related signal of the electrodes; a detection unit which is set up to include at least one
Zwerchfellkontraktion in Abhängigkeit des Ergebnisses der Auswertung der Phase des wenigstens einen zwerchfellmuskelbezogenen Signals zu detektieren. To detect diaphragmatic contraction as a function of the result of the evaluation of the phase of the at least one diaphragmatic muscle-related signal.
16. Detektionsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Beatmungsgerät aufweist oder mit einem Beatmungsgerät verbindbar ist, und dass die Beatmung eines Patienten von der Detektionsvorrichtung steuerbar und/oder regelbar und/oder beeinflussbar ist. 16. Detection device according to claim 15, characterized in that it has a ventilator or can be connected to a ventilator, and that the ventilation of a patient can be controlled and / or regulated and / or influenced by the detection device.
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