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WO2018007206A1 - Behandlungsliege - Google Patents

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WO2018007206A1
WO2018007206A1 PCT/EP2017/065856 EP2017065856W WO2018007206A1 WO 2018007206 A1 WO2018007206 A1 WO 2018007206A1 EP 2017065856 W EP2017065856 W EP 2017065856W WO 2018007206 A1 WO2018007206 A1 WO 2018007206A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
injection
signal
treatment
signals
measuring electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2017/065856
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Henning BÖGE
Martin Oehler
Yvonne FRANK
Bernhard GAUPP
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Capical GmbH
Likamed GmbH
Original Assignee
Capical GmbH
Likamed GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Capical GmbH, Likamed GmbH filed Critical Capical GmbH
Priority to EP17734050.2A priority Critical patent/EP3481295A1/de
Priority to US16/313,715 priority patent/US20190167198A1/en
Publication of WO2018007206A1 publication Critical patent/WO2018007206A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6844—Monitoring or controlling distance between sensor and tissue

Definitions

  • the invention relates to a treatment couch for sitting and / or lying storage of patients for the duration of a treatment and / or diagnosis.
  • Such treatment couches are e.g. from the product range of Likamed GmbH.
  • the invention has for its object to further develop such a treatment table in terms of their functionality and to make it more universal.
  • a treatment couch for sitting and / or lying storage of patients for the duration of a treatment and / or diagnosis
  • the treatment couch has a one or more segments existing support surface on which the patient during treatment and / or diagnosis is mounted, wherein in at least one segment of the support surface on the patient near surface side a plurality of capacitive measuring electrodes for contactless capacitive detection of ECG signals of a bearing on the support surface patient are arranged
  • the treatment couch further comprises at least one signal conditioning electronics, with the measuring electrodes is connected and for signal processing, in particular for signal amplification, the electrical signals of the measuring electrodes is set up
  • the treatment couch in addition to the measuring electrodes has at least one injection electrode, the supply of vo n injection signals is arranged in one or more of the measuring electrodes on the patient mounted on the support surface
  • the signal conditioning electronics is further adapted to determine the quality of the capacitive coupling of a, from the signals received via the measuring electrodes on the basis of the signals contained therein
  • the segments of the support surface may include, for example, a back, foot and / or seat segment.
  • the treatment may in particular be a medical treatment, eg a treatment with pharmaceutical applications.
  • the treatment couch also has a signal conditioning electronics, by means of which the signals of the measuring electrodes can be processed, wherein in particular a signal amplification can take place.
  • the signal conditioning electronics may be in the form of a single electronics or in the form of multiple electronic components. In the case of several electronic components, a local signal amplification electronic component can be arranged in particular in the vicinity of a respective measuring electrode.
  • the treatment couch has at least two electrically separated injection electrodes, which are set up to inject injection signals into one or more of the measuring electrodes via the patient mounted on the support surface Injection electrodes can be done by injecting injection signals, an automatic control of the quality of the capacitive coupling of the measuring electrodes with the patient. In this way, in the absence of ECG signals or their deterioration can be automatically differentiated un un, whether the ECG signals due to a change in position of the patient and correspondingly deteriorated capacitive coupling are changed or due to a deterioration of the patient's health.
  • the injection electrodes are not set up to detect ECG signals. Nevertheless, the injection electrodes may be structurally similar to the measuring electrodes, e.g. as capacitive injection electrodes.
  • the injection electrodes may also be designed differently, e.g. as galvanic injection electrodes, which must be brought into galvanic contact with the skin of the patient.
  • the measuring electrodes and / or the injection electrodes are formed as capacitive electrodes, it is advantageous to arrange them in the treatment couch in the cover material of the support surface or in the reference material of pads of the support surface, or below the cover material. In this way, the measuring electrodes and / or the injection electrodes can be integrated into the treatment bed, so that they are not visible from the outside. Thus, the visual appearance of the treatment couch is not changed by the integration of the measuring electrodes and / or injection electrodes. It is also possible to attach the measuring electrodes and / or the injection electrodes visible on the support surface.
  • the measuring electrodes and / or the first and / or the second injection electrode are formed as textile capacitive electrodes which are embedded in a near-surface structure of the near-patient side of the support surface.
  • the measuring electrodes and / or the injection electrodes can be integrated in a particularly favorable manner in the material of the treatment couch.
  • electrodes can be integrated with a corresponding compliant structure that do not disturb a patient stored on the treatment couch and also leave no damage, such as bruises or the like.
  • the signal processing electronics are arranged away from the measuring electrodes and / or the injection electrodes on the treatment couch.
  • the signal processing electronics in particular the signal amplification electronic components to be arranged in the vicinity of the measuring electrodes, generally consist of hard or at least less flexible material than the electrodes, this development of the invention can avoid an impairment of the patient supported on the treatment couch.
  • the ECG signals picked up via the measuring electrodes can be detected by the signal conditioning electronics, e.g. displayed on a display device of the treatment couch and / or stored in a memory of the treatment couch for documentation purposes.
  • the treatment couch has an electrical connection connector, via which a treatment monitor can be electrically coupled to the treatment couch and its signal conditioning electronics, wherein the signal conditioning electronics is set up in accordance with normalized by the signals of the measuring electrodes ECG signals of the patient Form over the connection connector.
  • the treatment couch may in particular have one or more of the following further features: A base made of steel (powder-coated) in conjunction with up to four lockable castors for safe standing, for storing patients for several hours and for transporting patients over a shorter distance.
  • the adjustment areas of the support surface are equipped by one or up to five 24 volt actuators (all with limit switch). All actuators can be moved individually via manual control and / or foot switch. Depending on the design / equipment of the product, a sitting position, a bed position, a shock position and / or a Trendelenburg position can be achieved.
  • the treatment couch may, as mentioned, be designed for treatment with pharmaceutical applications. Accordingly, in one embodiment of the invention, the treatment couch may not be designed for radiation therapy. It is suitable, for example, for the storage of patients in dialysis, blood donations, pain treatments, therapies in the field of oncology and similar types of treatment. Accordingly, the treatment table is intended for use in medical rooms. Alternatively, the treatment couch can also be used in the domestic field. For this purpose, the treatment couch may have, for example, an electrical connection of an additional equipotential bonding.
  • At least one segment can be adjusted arbitrarily in different positions by at least one electric motor of the treatment couch.
  • the treatment table for the adjustment of different segments of the support surface may have multiple electric motors.
  • the treatment couch can be motorized in this way e.g. be adjusted continuously from the seated or lying position to the shock position or possibly the Trendelenburgposition. Therefore, according to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the treatment couch is adjustable by at least one electric motor of the treatment couch from the sitting to a lying position and vice versa.
  • the treatment couch is mounted on several lockable rollers relative to the floor.
  • the treatment table can be easily pushed from one position to another position, possibly even with a patient stored thereon.
  • the treatment couch can then be determined via lockable rollers, so that they can not roll away easily.
  • the treatment couch has left and right of the support surface at least one armrest. This, in addition to the increased comfort for the patient, is particularly advantageous for certain types of treatment, e.g. for infusions.
  • the treatment couch has at least one acoustic and / or optical signal generator, wherein the signal conditioning electronics is adapted to control the signal generator for output of an alarm signal at predetermined signal combinations of the detected ECG signals and the quality of the capacitive coupling , Accordingly, certain signal combinations indicative of deterioration in the patient's health can be timely and automatically notified to medical personnel.
  • the injection electrodes have a first injection electrode and a second injection electrode
  • the injection signals have a first injection signal and a second injection signal different from the first injection signal
  • the first injection signal is fed from the signal processing electronics into the first injection electrode and in time overlapping or at the same time the second injection signal from the signal conditioning electronics is fed into the second injection electrode.
  • injection electrodes which are in addition to the measuring electrode or measuring electrodes of the system and accordingly do not serve as measuring electrodes, i. not for the detection of electrical biosignals
  • the Injek tion electrodes can in particular be designed as ground electrodes in the sense of DRL electrodes, as they are known from ECG systems ago (DRL - driven right leg).
  • the injection electrodes may be formed as electrodes, which, in contrast to the measuring electrodes, are already actively driven by respective amplifiers. Accordingly, the additional expense for the injection of the injection signals is relatively low.
  • an injection signal in the form of a sine signal to the common mode suppression signal supplied anyway with a DRL electrode by means of an analog adder are added with little effort, at least with significantly less effort than would be necessary in a modification of measuring electrodes.
  • the system according to the invention has the advantage that two different injection signals are inserted via the two injection electrodes which are separated from one another. can be fed, which in turn are detectable via the Biosignalán by means of the measuring electrode or the measuring electrodes and are distinguishable from each other. Accordingly, the quality of the capacitive coupling of the measuring electrode to the biosignal source can be determined on the basis of the signals received via the measuring electrode on the basis of the signal components contained therein and originating from the first and second injection signals.
  • the signal conditioning electronics may, for example, have a filter for filtering out the signal components resulting from the first and the second injection signals.
  • a numerical value is determined, e.g. a numerical value that represents the coupling capacity, or after appropriate preliminary evaluation also a good / bad information that indicates whether the detected via a measuring electrode electrical biosignals the biosignal source can be meaningfully evaluated or not.
  • the time profile of the quality of the capacitive coupling determined in this way can also be evaluated.
  • only the first injection signal is fed into the one injection electrode and an overlay of the first and the second injection signal is fed into the other injection electrode.
  • a common mode suppression signal is additionally fed into both injection electrodes.
  • the signal conditioning electronics for determining the quality of the capacitive coupling on the basis of
  • the system is set up for determining the heart rate or a quantity of the biosignal source derived therefrom.
  • the signal conditioning electronics are fed as further input variables measured values of the currents fed via the first and the second injection electrodes by means of the supplied injection signals and the signal conditioning electronics are for determining the quality of the capacitive coupling taking into account the supplied measured values of the first and the second injection electrode by means of the injected injection signals fed streams established.
  • the injected streams may e.g. be determined by measuring resistors (shunt).
  • a treatment couch in the sense of the present invention may in particular be an open treatment couch without a closed or substantially closed chamber surrounding the treatment couch. In this way, the treatment table and a patient stored thereon are accessible from all sides.
  • the treatment couch may have separate, relatively adjustable individual reclining surfaces for the backrest, seat and leg support surfaces (or leg support surfaces) so that the treatment couch may be adapted for the purpose of treatment in many respects to the personal needs and physical condition of the patient.
  • the treatment couch may further comprise armrests disposed laterally to the left and to the right of the seat and / or backrest. The treatment couch in particular allows a treatment of a patient in at least partially seated position.
  • Figure 2 the multilayer structure of a textile electrode
  • Figure 4 a signal detection circuit of a measuring electrode
  • Figure 5 an equivalent circuit diagram of a 2-channel system
  • FIG. 6 shows an equivalent circuit diagram of the injection electrodes
  • the treatment couch 9 shown in FIG. 1 has a support surface 3, 4, 6, which in this case is subdivided into three segments.
  • the support surface has a back segment 3 serving as a backrest, a seat segment 4 and a foot segment 6 serving as a foot rest.
  • the segments 3, 4, 6 of the support surface are each padded, wherein the cushioning material is covered with a reference material.
  • a plurality of electrodes 30, 30, 41 are integrated in the cover material or directly below the cover material. These electrodes 30, 40, 41 are not visible per se from the outside, but are shown in FIG. 1 to illustrate the invention as visible elements.
  • the electrodes 30, 40, 41 are formed in the form of six capacitive measuring electrodes 30 and a first capacitive injection electrode 40 and a second capacitive injection electrode 41.
  • the treatment couch 9 has a base frame 90, which supports the support surface 3, 4, 6.
  • the base 90 is supported by four rollers 91 which are detectable on the ground.
  • electric motors 92 arranged on the underframe 90 or in the vicinity of the segments 3, 4, 6, at least some of the segments, for example the back segment 3 and the foot segment 6, can be adjusted to different positions by an electric motor.
  • the measuring electrodes 30 and the injection electrodes 40, 41 are connected to e.g. in the sub-frame 90 arranged signal conditioning electronics 1 electrically connected.
  • the signal processing electronics 1 detects the signals of the capacitive measuring electrodes 30 and also injects injection signals via the injection electrodes 40, 41 into the patient for detecting the quality of the capacitive coupling of the measuring electrodes 30 with the patient.
  • the signal conditioning electronics 1 can also be adapted to condition the recorded ECG signals in normalized form and to be connected via a connection connector 93, e.g. in the form of an electrical connector to deliver to the outside. Accordingly, a treatment monitor may be coupled to the connector connector 93 to visually represent and possibly document the output normalized ECG signals.
  • the signal processing electronics 1 can also be set up to monitor the ECG signals in combination with the quality of the capacitive coupling of the measuring electrodes 30 with the patient to critical signal combinations. Upon detection of a critical signal combination, the signal conditioning electronics 1 may activate a signal generator 94 to indicate the critical condition.
  • the treatment couch 9 may further comprise a left arm support 36 and a right arm support 35, further comprising a head support member 37 disposed on the back segment 3 and a footrest surface 60 disposed on the foot segment 6.
  • FIG. 2 shows by way of example a textile electrode 1, as it can be used as a measuring electrode 30 or injection electrode 40, 41.
  • Figure 2 shows the textile electrode 1 with the individual layers in an isometric view, before the layers are glued together. Visible are three electrically conductive layers 61, 62, 63 made of an electrically conductive textile material and three insulating layers 64, 65, 66 made of an insulating textile material.
  • the uppermost electrically conductive layer 61 is the sensor layer of the electrode, which serves for the capacitive coupling of the signal to be measured by means of the electrode.
  • the middle electrically conductive layer 62 is a guard layer, which serves to shield the sensor layer 61 against external interference, in particular ESD influences.
  • the lower electrically conductive layer 63 is a reference potential layer to be connected to a reference potential.
  • the sensor layer 61 has at a corner a recess 67, through which a contact tab 68 for electrical contacting of the sensor layer 61 is formed.
  • the guard layer 62 has a contact tab 69, which is formed by separating 69 pieces from the textile material of the guard layer 62 on the left and right of the contact tab 62.
  • the contact tab 69 is used for electrical contacting of the guard layer 62.
  • the reference potential layer 63 is formed similar to the sensor layer 61, but with a contact tab 70 on the opposite side.
  • the contact tab 70 is formed as a result of a recess 71 which is cut out of the textile material of the reference potential layer 63.
  • the topmost insulating layer 64 has at a corner a recess 72 which lies below the contact tab 68.
  • the middle insulation layer 65 has a recess 73 at an opposite corner of the same side.
  • the recess 73 overlaps with the contact tab 70.
  • the lowermost insulating layer 66 has no such recesses.
  • the layers 61 - 66 may, for. B. be brought by laser cutting in the described and illustrated outer contour.
  • the outer shape of the electrode 1 or the individual layers 61-66 does not necessarily have to be substantially rectangular, as shown in FIG. 2, but may take any other desired shape, such as, for example. B. oval, rectangular with rounded corners or circular.
  • a signal amplification electronic component 83 which serves to amplify the electrical signals emitted by the capacitive textile electrode 1, is arranged.
  • the treatment couch 9 with the explained technical elements in this way represents a system for the capacitive detection of electrical biosignals from a biosignal source 2, i. from a patient.
  • the function of such a system will be explained in more detail below with reference to FIGS. 3 to 6.
  • the system shown in Figure 3 is for the capacitive detection of electrical biosignals from a biosignal source 2, e.g. a human.
  • the treatment couch 9 is equipped with the corresponding capacitive measuring electrodes 30 and injection electrodes 40, 41.
  • the injection electrodes 40, 41 are connected via separate electrical lines with means 43, 44, which are shown in Figure 1 only simple, but are realized separately for each injection electrode.
  • the device 43 is a low pass, e.g. with a cutoff frequency of 4 kHz.
  • the device 44 is designed as a digital / analog converter, which converts a digital signal fed from a central processing unit of the signal processing electronics 1 into an analog voltage value and outputs it via the low-pass filter 43 to the respective injection electrode 40, 41.
  • the measuring electrodes 30 are connected to further signal processing means 33, 34 via respective signal amplifiers 31, which may also be integrated in the respective textile electrode.
  • the measuring electrodes 30 and their signal amplifiers 31 can each be connected via a single, separate signal path via signal processing means 33, 34 to the signal conditioning electronics 1, or, if the circuit complexity is to be reduced, via a multiplexer 32 respectively to the same signal processing means 33, 34 are switched ,
  • the signal processing means 33 may be formed as a low-pass filter, for example with a cutoff frequency of 4 kHz.
  • the signal processing means 34 may be formed as an analog / digital converter.
  • the signal conditioning electronics 1 connected to the analog / digital converter 34 or the digital / analog converters 44 has the following structure.
  • the digitized signals of the measuring electrode 30 detected via the analog / digital converter 34 are supplied to three different evaluation paths in the signal processing electronics 1, namely a path for the evaluation of the signal components resulting from the injection signals, namely a path for the determination of the actual useful signals the biosignals of the biosignal source, as well as a path that serves for common mode rejection.
  • a buffer 10 is initially present in that the incoming data is first buffered in blocks, e.g. with a block size of 728 readings.
  • the block size is chosen in particular in such a way that full periods of the first and the second injection signal are stored in a block.
  • the signal components are filtered with a bandpass filter, e.g. with a non-rectangular window function, e.g. a Hanning filter.
  • a subsequent digital filter 12 further filtering, e.g. using a fast Fourier transform (FFT) or a Goertzel algorithm.
  • FFT fast Fourier transform
  • Goertzel algorithm allows the efficient determination of selected frequency components.
  • the quality of the capacitive coupling of the measuring electrode to the biosignal source can be determined, e.g. in the form of the coupling capacity.
  • the results of the quality determination can e.g. on a display device, e.g. a screen 5, are output or be supplied for further processing.
  • the ECG signals from the supplied signals of Filtering electrode filtered out. This can be done for example by a two-stage FIR filter.
  • the common-mode suppression it is provided to first add up the supplied, digitized measurement signal via a summer 16. As a result, the common mode signal is obtained. In a multiplier 17, the previously determined common-mode signal can still be amplified by a gain factor 18, e.g. in the range of 0 to 40 dB. The signal thus formed is then fed to a further filter 19. The signal generated from the filter 19 is supplied on the one hand to the filter block 14, also two summers 20th
  • the first and second injection signals are generated in two signal generators 21, 22.
  • the first injection signal may e.g. have a frequency of 1 120 Hz at 100 mV amplitude
  • the second injection signal has a frequency of 1040 Hz at 12.5 mV amplitude.
  • the first signal generator 21 may be configured to directly output a superposition of the first and the second injection signal, while the other signal generator 22 outputs only the first injection signal.
  • the signal emitted by the filter 19 is added to the respective injection signals for common-mode rejection. The corresponding, until then digital present signals are converted via the aforementioned digital / analog converter 44 into analog signals and fed via the filter 43 into the injection electrodes 40, 41 separately from each other.
  • the injection frequencies must be high enough to be sufficiently suppressed with a simple low-pass filter compared to the useful signal (the ECG signal) can.
  • the amplitude of the injection signals represents a compromise between good signal-to-noise ratio and the lowest possible order of the low-pass filter in order to enable simple signal processing.
  • FIG. 4 shows by way of example on the one hand a measuring electrode with the above-described multilayer structure, which is arranged behind the textile surface 60 of the back segment 3.
  • the reference potential layer 63 is connected to the system ground via a resistor 64.
  • the sensor layer 61 is first connected via a line via an amplifier, e.g. an operational amplifier 65, connected to the guard layer 62. Furthermore, for the detection of the already explained signals to be detected via the measuring electrode, the sensor layer 61 is connected to a measuring connection 68 to which the measuring signal to be detected by the signal evaluation means 33, 34 is applied.
  • a measuring resistor in the form of a shunt 66 is present in the line from the sensor layer 61 to the measuring connection 68.
  • the voltage drop across the shunt 66 which is an indicator of the current flowing therethrough, is amplified through an amplifier 67 and delivered to an output terminal 69.
  • the pending at the output terminal 69 signal is, if necessary, with a previous filtering, also supplied via analog / digital converter of the signal conditioning electronics 1 and further processed there.
  • the determination of the quality of the capacitive coupling can be done as follows. In this case, it is assumed that in the equivalent circuit shown in Figure 5 and the electrical variables specified therein.
  • FIG. 5 shows the equivalent circuit diagram of a 2-channel system (two measuring electrodes) with DRL signal injection.
  • the parasitic impedance Zstray is considered here. It arises from the stray capacitances between the biosignal source and objects of the outside world as well as between the measuring system and the outside world. This is especially significant when the power supply is not isolated Measuring system from the network.
  • U P represents the voltage signal applied to the biosignal source with respect to the system ground.
  • the model shows that the voltage Up is influenced by the impedances Zstray, Zdrl and Zci. It can not be determined uniquely with the existing measurement data.
  • At least one additional injecting electrode is needed.
  • the DRL electrode can be divided into two separate areas.
  • the electrode and stray capacitances being combined to form the impedance Z P.
  • Two injection signals are fed: Uinj2 with the angular frequency ⁇ 2 over both surfaces and Umji with the angular frequency ⁇ only over the first surface.
  • the two parts of the electrode each contain a shunt Zsi or Zs2. By measuring the voltage at the shunts, the complex current strengths / s i and / S 2 can be determined for the two angular frequencies ⁇ and 002.
  • the shunts should be chosen to be resistive: since the injection signals are above the ECG bandwidth, the predominantly capacitive coupling impedances Zdrii, ooi are smaller compared to the injection signal than compared to the ECG signal.
  • the resistive impedances of the shunts remain unchanged. Thus, they produce only a small voltage drop in the frequency band of the ECG signal and thus do not decrease the effectiveness of the DRL electrode, while the voltage drop in the band of the injection signals increases and thus allows a more precise determination of.
  • the model has the input impedances Zini and Zin2, which model the corresponding parasitic characteristics of the amplifiers used for the shunt voltage measurement.
  • the corresponding admittances may be used in the following instead of the impedances.
  • the complex current amplitudes are to be determined via the coupling impedances.
  • the first Kirchoff rule gives: j - ⁇ TT. , - ⁇
  • Admittances are frequency independent.
  • the two coupling impedances of the DRL electrode and 3.23 of the portion of the injection signal applied to the biosignal source can be determined.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Behandlungsliege zur sitzenden und/oder liegenden Lagerung von Patienten für die Dauer einer Behandlung und/oder Diagnose, wobei die Behandlungsliege eine aus einem oder mehreren Segmenten bestehende Auflagefläche aufweist, auf der der Patient während der Behandlung und/oder Diagnose gelagert ist, wobei in wenigstens einem Segment der Auflagefläche an dessen patientennaher Oberflächenseite mehrere kapazitive Messelektroden zur kontaktlosen kapazitiven Erfassung von EKG-Signalen eines auf der Auflagefläche gelagerten Patienten angeordnet sind, wobei die Behandlungsliege ferner wenigstens eine Signalaufbereitungselektronik aufweist, die mit den Messelektroden verbunden ist und zur Signalaufbereitung, insbesondere zur Signalverstärkung, der elektrischen Signale der Messelektroden eingerichtet ist, wobei die Behandlungsliege zusätzlich zu den Messelektroden wenigstens eine Injektionselektrode aufweist, die zur Einspeisung von Injektionssignalen in eine oder mehrere der Messelektroden über den auf der Auflagefläche gelagerten Patienten eingerichtet ist, wobei die Signalaufbereitungselektronik ferner dazu eingerichtet ist, anhand der über die Messelektroden empfangenen Signale anhand der darin enthaltenen, von den Injektionssignalen stammenden Signalanteilen die Güte der kapazitiven Kopplung einer, mehrerer oder aller der Messelektroden mit dem Patienten zu bestimmen.

Description

Behandlungsliege
Die Erfindung betrifft eine Behandlungsliege zur sitzenden und/oder liegenden Lagerung von Patienten für die Dauer einer Behandlung und/oder Diagnose. Solche Behandlungsliegen sind z.B. aus dem Produktspektrum der Likamed GmbH bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Behandlungsliege hinsichtlich ihrer Funktionalität weiterzuentwickeln und universeller zu gestalten.
Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch eine Behandlungsliege zur sitzenden und/oder liegenden Lagerung von Patienten für die Dauer einer Behandlung und/oder Diagnose, wobei die Behandlungsliege eine aus einem oder mehreren Segmenten bestehende Auflagefläche aufweist, auf der der Patient während der Behandlung und/oder Diagnose gelagert ist, wobei in wenigstens einem Segment der Auflagefläche an dessen patientennaher Oberflächenseite mehrere kapazitive Messelektroden zur kontaktlosen kapazitiven Erfassung von EKG- Signalen eines auf der Auflagefläche gelagerten Patienten angeordnet sind, wobei die Behandlungsliege ferner wenigstens eine Signalaufbereitungselektronik aufweist, die mit den Messelektroden verbunden ist und zur Signalaufbereitung, insbesondere zur Signalverstärkung, der elektrischen Signale der Messelektroden eingerichtet ist, wobei die Behandlungsliege zusätzlich zu den Messelektroden wenigstens eine Injektionselektrode aufweist, die zur Einspeisung von Injektionssignalen in eine oder mehrere der Messelektroden über den auf der Auflagefläche gelagerten Patienten eingerichtet ist, wobei die Signalaufbereitungselektronik ferner dazu eingerichtet ist, anhand der über die Messelektroden empfangenen Signale anhand der darin enthaltenen, von den Injektionssignalen stammenden Signalanteilen die Güte der kapazitiven Kopplung einer, mehrerer oder aller der Messelektroden mit dem Patienten zu bestimmen. Die Segmente der Auflagefläche können z.B. ein Rücken-, Fuß- und/oder Sitzsegment umfassen. Die Behandlung kann insbesondere eine medizinische Behandlung sein, z.B. eine Behandlung mit pharmazeutischen Anwendungen. Die erfindungsgemäße Behandlungsliege hat den Vorteil, dass von einem auf der Behandlungsliege ruhenden Patienten auf einfache Weise Biosignale aufgenommen werden können, insbesondere EKG-Signale (EKG = Elektrokardiogramm). Hierzu muss der Patient nicht wie bei konventionellen EKG-Geräten relativ aufwendig mit Elektroden verbunden werden. Stattdessen sind in die Behandlungsliege an geeigneten Stellen kapazitive Messelektroden eingearbeitet, mit denen kontaktlos solche EKG-Signale aufgenommen werden können.
Vorteilhafterweise weist die Behandlungsliege auch eine Signalaufbereitungselekt ronik auf, durch die die Signale der Messelektroden aufbereitet werden können, wobei insbesondere eine Signalverstärkung erfolgen kann. Hierdurch kann die Be handlungsliege die EKG-Signale in hoher Güte bereitstellen. Die Signalaufbereitungselektronik kann in Form einer einzelnen Elektronik oder in Form mehrerer Elektronikkomponenten vorhanden sein. Bei mehreren Elektronikkomponenten kann insbesondere in der Nähe einer jeweiligen Messelektrode eine lokale Signal- verstärkungs-Elektronikkomponente angeordnet sein.
Zudem ist in die Behandlungsliege außer den Messelektroden noch wenigstens eine Injektionselektrode eingearbeitet. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Behandlungsliege zusätzlich zu den Messelektro den wenigstens zwei elektrisch voneinander separierte Injektionselektroden aufweist, die zur Einspeisung von Injektionssignalen in eine oder mehrere der Messelektroden über den auf der Auflagefläche gelagerten Patienten eingerichtet sind Mittels der Injektionselektrode oder der Injektionselektroden kann durch Einspeisung von Injektionssignalen eine automatische Kontrolle der Güte der kapazitiven Kopplung der Messelektroden mit dem Patienten erfolgen. Auf diese Weise kann bei Ausbleiben der EKG-Signale oder bei deren Verschlechterung automatisch un terschieden werden, ob die EKG-Signale aufgrund einer Lageveränderung des Patienten und dementsprechend verschlechterter kapazitiver Kopplung verändert sind oder aufgrund einer gesundheitlichen Verschlechterung des Patienten. Dies ermöglicht es wiederum, bei einer Erkennung einer gesundheitlichen Verschlechterung des Patienten automatisch ein Alarmsignal abzugeben. Auf diese Weise kann insbesondere bei den Patienten stark belastenden Behandlungen die Sicherheit für den Patienten verbessert werden. Zudem ist eine verbesserte Steuerung der Behandlung möglich. So kann das Alarmsignal frühzeitig erzeugt werden, so dass medizinisches Personal frühzeitig Gegenmaßnahmen einleiten kann.
Die Injektionselektroden sind insbesondere nicht zur Erfassung von EKG-Signalen eingerichtet. Dennoch können die Injektionselektroden vom Aufbau her vergleichbar wie die Messelektroden ausgebildet sein, z.B. als kapazitive Injektionselektroden. Die Injektionselektroden können auch anders ausgebildet sein, z.B. als galvanische Injektionselektroden, die in galvanischen Kontakt mit der Haut des Patienten gebracht werden müssen.
Soweit die Messelektroden und/oder die Injektionselektroden als kapazitive Elektroden ausgebildet sind, ist es vorteilhaft, sie in der Behandlungsliege im Bezugsmaterial der Auflagefläche bzw. im Bezugsmaterial von Polstern der Auflagefläche anzuordnen, oder unterhalb des Bezugsmaterials. Auf diese Weise können die Messelektroden und/oder die Injektionselektroden in die Behandlungsliege integriert werden, so dass sie von außen nicht sichtbar sind. Somit wird das optische Erscheinungsbild der Behandlungsliege durch die Integration der Messelektroden und/oder Injektionselektroden nicht verändert. Es ist auch möglich, die Messelektroden und/oder die Injektionselektroden sichtbar an der Auflagefläche anzubringen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine, mehrere oder alle Messelektroden und/oder die erste und/oder die zweite Injektionselektrode als textile kapazitive Elektroden ausgebildet sind, die in einer oberflächennahen Struktur der patientennahen Seite der Auflagefläche eingebettet sind. Auf diese Weise lassen sich die Messelektroden und/oder die Injektionselektroden in besonders günstiger Weise in das Material der Behandlungsliege integrieren. Insbesondere können dadurch Elektroden mit einer entsprechend nachgiebigen Struktur integriert werden, die einen auf der Behandlungsliege gelagerten Patienten nicht stören und die auch keine Schädigungen, wie Druckstellen oder ähnliches, hinterlassen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Signalaufbereitungselektronik entfernt von den Messelektroden und/oder den Injektionselektroden an der Behandlungsliege angeordnet ist. Auch dies ist vorteilhaft für die komfortable Lagerung des Patienten. Da die Signalaufbereitungselektronik, insbesondere die in der Nähe der Messelektroden anzuordnenden Signal- verstärkungs-Elektronikkomponenten, in der Regel aus hartem oder zumindest weniger flexiblem Material als die Elektroden bestehen, kann durch diese Weiterbildung der Erfindung eine Beeinträchtigung des auf der Behandlungsliege gelagerten Patienten vermieden werden.
Die über die Messelektroden aufgenommenen EKG-Signale können von der Signalaufbereitungselektronik z.B. an einem Anzeigegerät der Behandlungsliege angezeigt werden und/oder in einem Speicher der Behandlungsliege zu Dokumentationszwecken gespeichert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Behandlungsliege einen elektrischen Anschlussverbinder aufweist, über den ein Behandlungsmonitor elektrisch mit der Behandlungsliege und deren Signalaufbereitungselektronik koppelbar ist, wobei die Signalaufbereitungselektronik dazu eingerichtet ist, aufgrund der Signale der Messelektroden EKG-Signale des Patienten in normierter Form über den Anschlussverbinder abzugeben. Dies hat den Vorteil, dass zur Anzeige und Dokumentation der erfassten EKG-Signale ein handelsüblicher Behandlungsmonitor eingesetzt werden kann. Dementsprechend kann die Behandlungsliege, auch mit den erfindungsgemäßen Erweiterungen, hinsichtlich der technischen Komplexität überschaubar bleiben und dementsprechend kostengünstig bereitgestellt werden.
Die Behandlungsliege kann insbesondere eines oder mehrere der nachfolgenden weiteren Merkmale aufweisen: Ein aus Stahl (pulverbeschichtet) gefertigtes Untergestell in Verbindung mit bis zu vier feststellbaren Rollen zum sicheren Stand, zur Lagerung von Patienten über mehrere Stunden sowie zur Beförderung von Patienten über eine kürzere Distanz.
Eine aus Stahl (pulverbeschichtet) gefertigte gepolsterte Auflagefläche für Patienten, bestehend aus mindestens eine, in sich verstellbaren, bis zu fünf individuell verstellbaren Elementen:
Komplette Auflagefläche in einem Stück
Rücken- und Fußteil individuell, stufenlos verstellbar
Rücken- und Fußteil sowie Höhe individuell, stufenlos verstellbar
Rücken-, Fuß- und Sitzteil individuell, stufenlos verstellbar
Rücken-, Fuß- und Sitzteil sowie Höhe individuell, stufenlos verstellbar
Rücken-, Fuß-, Sitzteil und Fußstütze sowie Höhe individuell, stufenlos verstellbar
Die Verstellbereiche der Auflagefläche werden von einem oder bis zu fünf 24 Volt Aktuatoren (alle mit Endabschalter) ausgerüstet. Alle Aktua- toren können über Handbedienung und/oder Fußtaster einzeln bewegt werden. Es kann je nach Ausführung/Ausrüstung des Produktes eine Sitzposition, eine Bettposition, eine Schocklageposition und/oder eine Trendelenburgposition erreicht werden.
Zwei Armstützen angebracht an die gefertigte/benannte Stahlkonstruktion
(pulverbeschichtet) zur Auflage der Arme/Ellenbogen
Polsterauflage/Matratze (verschiedene Innenlegen, mit PU Überzug oder
Kunstleder überzogen).
Die Behandlungsliege kann, wie erwähnt, für die Behandlung mit pharmazeutischen Anwendungen ausgelegt sein. Dementsprechend kann die Behandlungsliege in einer Ausführungsform der Erfindung nicht für Strahlentherapien ausgelegt sein. Sie eignet sich z.B. zur Lagerung von Patienten bei Dialysen, Blutspenden, Schmerzbehandlungen, Therapien im Bereich der Onkologie und ähnlichen Behandlungsarten. Dementsprechend ist die Behandlungsliege bestimmt zum Einsatz in medizinisch genutzten Räumen. Alternativ kann die Behandlungsliege auch im häuslichen Bereich eingesetzt werden. Hierzu kann die Behandlungsliege z.B. einen elektrischen Anschluss eines zusätzlichen Potentialausgleichs aufweisen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Segment durch wenigstens einen Elektromotor der Behandlungsliege willkürlich in unterschiedliche Lagen verstellbar ist. So kann die Behandlungsliege für die Verstellung unterschiedlicher Segmente der Auflagefläche mehrere Elektromotoren aufweisen. Die Behandlungsliege kann auf diese Weise motorisch z.B. von der sitzenden oder liegenden Position bis zur Schockposition oder ggf. zur Trendelenburgposition stufenlos verstellt werden. Daher ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Behandlungsliege durch wenigstens einen Elektromotor der Behandlungsliege von der sitzenden in eine liegende Position und umgekehrt verstellbar ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Behandlungsliege auf mehreren feststellbaren Rollen gegenüber dem Fußboden gelagert ist. Auf diese Weise kann die Behandlungsliege leicht von einer Position zu einer anderen Position geschoben werden, ggf. auch mit einem darauf gelagerten Patienten. An einer gewünschten Position kann die Behandlungsliege dann über feststellbaren Rollen festgestellt werden, so dass sie nicht ohne Weiteres wegrollen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Behandlungsliege links und rechts von der Auflagefläche wenigstens eine Armstütze aufweist. Dies ist, neben dem erhöhten Komfort für den Patienten, für bestimmte Behandlungsarten besonders vorteilhaft, z.B. für Infusionen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Behandlungsliege wenigstens einen akustischen und/oder optischen Signalgeber aufweist, wobei die Signalaufbereitungselektronik dazu eingerichtet ist, bei vorbestimmten Signalkombinationen der erfassten EKG-Signale und der Güte der kapazitiven Kopplung den Signalgeber zur Ausgabe eines Alarmsignals anzusteuern. Dementsprechend kann bei bestimmten Signalkombinationen, die auf eine Verschlechterung des Gesundheitszustands des Patienten hindeuten, rechtzeitig und automatisch das medizinische Personal informiert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Injektionselektroden eine erste Injektionselektrode und eine zweite Injektionselektrode aufweisen, die Injektionssignale ein erstes Injektionssignal und ein vom ersten Injektionssignal verschiedenes zweites Injektionssignal aufweisen, das erste Injektionssignal von der Signalaufbereitungselektronik in die erste Injektionselektrode eingespeist ist und zeitlich überlappend oder gleichzeitig das zweite Injektionssignal von der Signalaufbereitungselektronik in die zweite Injektionselektrode eingespeist ist.
Durch das Einführen von zusätzlichen Injektionselektroden, die zusätzlich zu der Messeelektrode oder den Messelektroden des Systems vorhanden sind und dementsprechend nicht als Messelektroden dienen, d.h. nicht zur Erfassung von elektrischen Biosignalen, können festgelegte Einspeisepfade für Injektionssignale bereitgestellt werden, die entsprechend ihrer festgelegten Funktion nur mit der dafür erforderlichen elektronischen Beschaltung versehen werden müssen. Die Injek tionselektroden können insbesondere als Masseelektroden im Sinne von DRL- Elektroden, wie sie von EKG-Systemen her bekannt sind, ausgebildet sein (DRL - driven right leg). Auf diese Weise können die Injektionselektroden als Elektroden ausgebildet sein, die im Unterschied zu den Messelektroden bereits aktiv durch je weilige Verstärker getrieben sind. Dementsprechend ist der zusätzliche Aufwand für die Einspeisung der Injektionssignale relativ gering. So kann z.B. ein Injektions Signal in Form eines Sinussignals dem bei einer DRL-Elektrode ohnehin zugeführten Gleichtaktunterdrückungssignal mittels eines analogen Addierers mit wenig Aufwand hinzugefügt werden, zumindest mit deutlich geringerem Aufwand, als bei einer Modifikation von Messelektroden nötig wäre.
Das erfindungsgemäße System hat den Vorteil, dass über die zwei voneinander separierten Injektionselektroden zwei unterschiedliche Injektionssignale einge- speist werden können, die über die Biosignalquelle wiederum mittels der Messelektrode bzw. der Messelektroden erfassbar sind und voneinander unterscheidbar sind. Dementsprechend kann anhand der über die Messelektrode empfangenen Signale anhand der darin enthaltenen, von den ersten und zweien Injektionssignalen herrührenden Signalanteilen die Güte der kapazitiven Kopplung der Messelektrode mit der Biosignalquelle bestimmt werden. Vorteilhafterweise sind unabhängig von der Zahl der verwendeten Messelektroden des Systems immer nur die wenigstens zwei Injektionselektroden mit den voneinander unterschiedlichen Injektionssignalen erforderlich. Es lassen sich damit für jede Messelektrode deren Güte der kapazitiven Kopplung mit der Biosignalquelle anhand der erfassten Signale bestimmen. Hierzu kann die Signalaufbereitungselektronik z.B. ein Filter zum Herausfiltern der von den ersten und den zweiten Injektionssignalen herrührenden Signalanteile aufweisen.
Als Ergebnis der Bestimmung der Güte der kapazitiven Kopplung der Messelektrode mit der Biosignalquelle kann z.B. ein Zahlenwert bestimmt werden, z.B. ein Zahlenwert, der die Kopplungskapazität wiedergibt, oder nach entsprechender Vorauswertung auch eine Gut/Schlecht-Information, die angibt, ob die über eine Messelektrode erfassten elektrischen Biosignale der Biosignalquelle sinnvoll auswertbar sind oder nicht. Insbesondere kann auch der zeitliche Verlauf der auf diese Weise bestimmten Güte der kapazitiven Kopplung ausgewertet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in die eine Injektionselektrode nur das erste Injektionssignal eingespeist und in die andere Injektionselektrode eine Überlagerung aus dem ersten und dem zweiten Injektionssignal eingespeist. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in beide Injektionselektroden zusätzlich ein Gleichtaktunterdrückungssignal eingespeist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Signalaufbereitungselektronik zur Bestimmung der Güte der kapazitiven Kopplung anhand der
Amplitudenwerte und der Phasenlagen der über die Messelektrode empfangenen Signalanteile des ersten und des zweiten Injektionssignals eingerichtet. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das System zur Bestimmung der Herzfrequenz oder einer daraus abgeleiteten Größe der Biosignalquelle eingerichtet.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind der Signalaufbereitungselektronik als weitere Eingangsgrößen Messwerte der über die erste und die zweite Injektionselektrode mittels der zugeführten Injektionssignale eingespeisten Ströme zugeführt und die Signalaufbereitungselektronik ist zur Bestimmung der Güte der kapazitiven Kopplung unter Berücksichtigung der zugeführten Messwerte der in die erste und die zweite Injektionselektrode mittels der zugeführten Injektionssignale eingespeisten Ströme eingerichtet. Die eingespeisten Ströme können z.B. durch Messwiderstände (Shunt) ermittelt werden. Auf diese Weise können weitere elektrische Messgrößen für die Auswertung der mittels der Injektionselektroden eingespeisten Größen erfasst werden, so dass die rechnerische Bestimmung der Güte der kapazitiven Kopplung der Messelektrode weiter vereinfacht wird.
Eine Behandlungsliege im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere eine offene Behandlungsliege ohne eine die Behandlungsliege umgebende geschlossene oder weitgehend geschlossene Kammer ausgebildet sein. Auf diese Weise ist die Behandlungsliege und ein darauf gelagerter Patient von allen Seiten zugänglich. Die Behandlungsliege kann separate, relativ zueinander verstellbare einzelne Liegeflächen für Rückenlehne, Sitzfläche und Beinauflagefläche (oder Beinauflageflächen) aufweisen, so dass die Behandlungsliege zum Zweck der Behandlung in vielerlei Hinsicht auf die persönlichen Bedürfnisse und die körperliche Statur des Patienten angepasst werden kann. Die Behandlungsliege kann ferner Armauflagen aufweisen, die seitlich links und rechts von der Sitzfläche und/oder Rückenlehne angeordnet sind. Die Behandlungsliege erlaubt insbesondere eine Behandlung eines Patienten in zumindest teilweise sitzender Lage.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 - eine Behandlungsliege in perspektivischer Darstellung und
Figur 2 - den mehrlagigen Aufbau einer Textilelektrode und
Figur 3 - die Behandlungsliege gemäß Figur 1 hinsichtlich der elektrischen
Signalflüsse und
Figur 4 - eine Signalerfassungsschaltung einer Messelektrode und
Figur 5 - ein Ersatzschaltbild eines 2-Kanal-Systems und
Figur 6 - ein Ersatzschaltbild der Injektionselektroden
In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet.
Die in der Figur 1 dargestellte Behandlungsliege 9 weist eine Auflagefläche 3, 4, 6 auf, die in diesem Fall in drei Segmente unterteilt ist. Die Auflagefläche weist ein als Rückenlehne dienendes Rückensegment 3, ein Sitzsegment 4 und ein als Fußablage dienendes Fußsegment 6 auf. Die Segmente 3, 4, 6 der Auflagefläche sind jeweils gepolstert, wobei das Polstermaterial mit einem Bezugsmaterial überdeckt ist. In dem Bezugsmaterial oder unmittelbar unterhalb des Bezugsmaterials sind mehrere Elektroden 30, 30, 41 integriert. Diese Elektroden 30, 40, 41 sind an sich von außen nicht sichtbar, sind aber in der Figur 1 zur Verdeutlichung der Erfindung wie sichtbare Elemente eingezeichnet. Die Elektroden 30, 40, 41 sind ausgebildet in Form von sechs kapazitiven Messelektroden 30 sowie einer ersten kapazitiven Injektionselektrode 40 und einer zweiten kapazitiven Injektionselektrode 41 . Es können z.B., wie in der Figur 1 dargestellt ist, vier Messelektroden 30 im Rückensegment 3 und zwei Messelektroden 30 im Sitzsegment 4 angeordnet sein. Zudem sind die erste und die zweite Injektionselektrode 40, 41 ebenfalls im Sitzelement 4 angeordnet. Die Behandlungsliege 9 weist ein Untergestell 90 auf, das die Auflagefläche 3, 4, 6 trägt. Das Untergestell 90 ist über vier Rollen 91 , die feststellbar sind, auf dem Boden gelagert. Über an dem Untergestell 90 oder in der Nähe der Segmente 3, 4, 6 angeordnete Elektromotoren 92 sind zumindest einige der Segmente, z.B. das Rückensegment 3 und das Fußsegment 6, elektromotorisch in verschiedene Lagen verstellbar.
Die Messelektroden 30 und die Injektionselektroden 40, 41 sind mit einer z.B. im Untergestell 90 angeordneten Signalaufbereitungselektronik 1 elektrisch verbunden. Die Signalaufbereitungselektronik 1 erfasst die Signale der kapazitiven Messelektroden 30 und speist zudem zur Erfassung der Güte der kapazitiven Kopplung der Messelektroden 30 mit dem Patienten Injektionssignale über die Injektionselektroden 40, 41 in den Patienten ein. Die Signalaufbereitungselektronik 1 kann zudem dazu eingerichtet sein, die aufgenommenen EKG-Signale in normierter Form aufzubereiten und über einen Anschlussverbinder 93, z.B. in Form eines elektrischen Steckverbinders, nach außen abzugeben. Dementsprechend kann ein Behandlungsmonitor mit dem Anschlussverbinder 93 gekoppelt werden, um die abgegebenen normierten EKG-Signale visuell darzustellen und ggf. zu dokumentieren.
Die Signalaufbereitungselektronik 1 kann zudem zur Überwachung der EKG-Signale in Kombination mit der Güte der kapazitiven Kopplung der Messelektroden 30 mit dem Patienten auf kritische Signalkombinationen eingerichtet sein. Bei Erfassung einer kritischen Signalkombination kann die Signalaufbereitungselektronik 1 einen Signalgeber 94 aktivieren, um auf den kritischen Zustand hinzuweisen.
Die Behandlungsliege 9 kann ferner eine linke Armstütze 36 und eine rechte Armstütze 35 aufweisen, ferner ein am Rückensegment 3 angeordnetes Kopfstützelement 37 und eine am Fußsegment 6 angeordnete Fußablagefläche 60.
Die Figur 2 zeigt beispielhaft eine Textilelektrode 1 , wie sie als Messelektrode 30 oder auch Injektionselektrode 40, 41 genutzt werden kann. Die Figur 2 zeigt die Textilelektrode 1 mit den einzelnen Schichten in einer isometrischen Ansicht, bevor die Schichten zusammengeklebt sind. Erkennbar sind drei elektrisch leitfähige Schichten 61 , 62, 63 aus einem elektrisch leitfähigen Textilma- terial sowie drei Isolationsschichten 64, 65, 66 aus einem isolierenden Textilmate- rial. Die oberste elektrisch leitfähige Schicht 61 ist die Sensorschicht der Elektrode, die zur kapazitiven Einkopplung des mittels der Elektrode zu messenden Signals dient. Die mittlere elektrisch leitfähige Schicht 62 ist eine Guardschicht, die zur Abschirmung der Sensorschicht 61 gegen äußere Störeinflüsse, insbesondere ESD-Einflüsse, dient. Die untere elektrisch leitfähige Schicht 63 ist eine Bezugspotentialschicht, die mit einem Bezugspotential zu verbinden ist. Die Sensorschicht 61 weist an einer Ecke eine Aussparung 67 auf, durch die eine Kontaktlasche 68 zur elektrischen Kontaktierung der Sensorschicht 61 gebildet wird. Die Guardschicht 62 weist eine Kontaktlasche 69 auf, die dadurch gebildet ist, dass links und rechts von der Kontaktlasche 69 Stücke vom Textilmaterial der Guardschicht 62 abgetrennt worden sind. Die Kontaktlasche 69 dient zur elektrischen Kontaktierung der Guardschicht 62. Die Bezugspotentialschicht 63 ist vergleichbar ausgebildet wie die Sensorschicht 61 , jedoch mit einer Kontaktlasche 70 auf der gegenüberliegenden Seite. Die Kontaktlasche 70 wird in Folge einer Aussparung 71 , die aus dem Textilmaterial der Bezugspotentialschicht 63 herausgeschnitten ist, gebildet. Die oberste Isolationsschicht 64 weist an einer Ecke eine Aussparung 72 auf, die unterhalb der Kontaktlasche 68 liegt. Die mittlere Isolationsschicht 65 weist an einer gegenüberliegenden Ecke derselben Seite eine Aussparung 73 auf. Die Aussparung 73 überlappt mit der Kontaktlasche 70. Die unterste Isolationsschicht 66 weist keine solchen Aussparungen auf. Die Schichten 61 - 66 können z. B. durch Laserschneiden in die beschriebene und dargestellte äußere Kontur gebracht werden.
Die äußere Form der Elektrode 1 bzw. der einzelnen Schichten 61 - 66 muss nicht unbedingt, wie in Fig. 2 dargestellt, im Wesentlichen rechteckig sein, sondern kann jede andere gewünschte Form einnehmen, wie z. B. oval, rechteckig mit abgerundeten Ecken oder kreisrund. In der Nähe der in Fig. 2 dargestellten Textilelektrode 1 ist eine Signalverstär- kungs-Elektronikkomponente 83, die zur Verstärkung der von der kapazitiven Textilelektrode 1 abgegebenen elektrischen Signale dient, angeordnet.
Die Behandlungsliege 9 mit den erläuterten technischen Elementen stellt auf diese Weise ein System zur kapazitiven Erfassung von elektrischen Biosignalen von einer Biosignalquelle 2 dar, d.h. von einem Patienten. Die Funktion eines solchen Systems wird nachfolgend anhand der Figuren 3 bis 6 näher erläutert.
Das in Figur 3 dargestellte System dient zur kapazitiven Erfassung von elektrischen Biosignalen von einer Biosignalquelle 2, z.B. einem Menschen. Hierfür ist die Behandlungsliege 9 mit den entsprechenden kapazitiven Messelektroden 30 und Injektionselektroden 40, 41 bestückt. Die Injektionselektroden 40, 41 sind über separate elektrische Leitungen mit Einrichtungen 43, 44 verbunden, die in der Figur 1 nur einfach dargestellt sind, aber separat für jede Injektionselektrode realisiert sind. Bei der Einrichtung 43 handelt es sich um einen Tiefpass, z.B. mit einer Grenzfrequenz von 4 kHz. Die Einrichtung 44 ist als Digital/Analog-Wandler ausgebildet, der ein von einer Zentraleinheit der Signalaufbereitungselektronik 1 zugeführtes Digitalsignal in einen analogen Spannungswert wandelt und über das Tiefpassfilter 43 an die jeweilige Injektionselektrode 40, 41 ausgibt.
Die Messelektroden 30 sind über jeweilige Signalverstärker 31 , die auch in die jeweilige textile Elektrode integriert sein können, mit weiteren Signalverarbeitungsmitteln 33, 34 verbunden. Die Messelektroden 30 bzw. ihre Signalverstärker 31 können jeweils über einen einzelnen, separaten Signalpfad über Signalverarbeitungsmittel 33, 34 mit der Signalaufbereitungselektronik 1 verbunden sein, oder, wenn der Schaltungsaufwand verringert werden soll, über einen Multiplexer 32 jeweils an dieselben Signalverarbeitungsmittel 33, 34 geschaltet werden. Das Signalverarbeitungsmittel 33 kann als Tiefpassfilter ausgebildet sein, z.B. mit einer Grenzfrequenz von 4 kHz. Das Signalverarbeitungsmittel 34 kann als Analog/Digi- tal-Wandler ausgebildet sein. Durch die jeweilige Analog/Digital-Wandlung bzw. Digital/Analog-Wandlung kann in der Signalaufbereitungselektronik 1 die Signalverarbeitung vollständig digital erfolgen, mit dem Vorteil, dass relativ günstig komplexe Signalverarbeitungsalgorithmen realisiert werden können.
Die mit dem Analog/Digital-Wandler 34 bzw. den Digital/Analog-Wandlern 44 verbundene Signalaufbereitungselektronik 1 weist folgenden Aufbau auf. Die über den Analog/Digital-Wandler 34 erfassten, digitalisierten Signale der Messelektrode 30 werden drei unterschiedlichen Auswertungspfaden in der Signalaufbereitungselektronik 1 zugeführt, und zwar einem Pfad für die Auswertung der von den Injektionssignalen herrührenden Signalanteile, einem Pfad für die Ermittlung der eigentlichen Nutzsignale, nämlich der Biosignale der Biosignalquelle, sowie einem Pfad, der zur Gleichtaktunterdrückung dient. Zunächst sei auf den Pfad zur Auswertung der von den Injektionssignalen herrührenden Signalanteile eingegangen. Hierfür ist zunächst ein Puffer 10 vorhanden, indem die eingehenden Daten zunächst einmal blockweise gepuffert werden, z.B. mit einer Blockgröße von 728 Messwerten. Die Blockgröße wird dabei insbesondere so gewählt, dass in einem Block jeweils volle Perioden des ersten und des zweiten Injektionssignals gespeichert sind.
In einem Block 1 1 werden die Signalanteile mit einem Bandpassfilter gefiltert, z.B. mit einer nicht-rechteckigen Fensterfunktion, z.B. einem Hanning-Filter. In einem darauffolgenden Digitalfilter 12 erfolgt eine weitere Filterung, z.B. mittels einer schnellen Fourier-Transformation (FFT) oder einem Goertzel-Algorithmus. Der Go- ertzel-Algorithmus erlaubt die effiziente Bestimmung von ausgewählten Frequenzanteilen. Mit den auf diese Weise bestimmten Daten kann in einem Block 15 die Güte der kapazitiven Kopplung der Messelektrode mit der Biosignalquelle bestimmt werden, z.B. in Form der Kopplungskapazität. Die Ergebnisse der Gütebestimmung können z.B. auf ein Anzeigegerät, z.B. einem Bildschirm 5, ausgegeben werden oder einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden.
Über den in Figur 1 in der Signalaufbereitungselektronik 1 etwa in der Mitte dargestellten Filterblock 14 werden die EKG-Signale aus den zugeführten Signalen der Messelektrode herausgefiltert. Dies kann z.B. durch ein zweistufiges FIR-Filter erfolgen.
Für die Gleichtaktunterdrückung ist vorgesehen, das zugeführte, digitalisierte Messsignal über einen Summierer 16 zunächst aufzusummieren. Hierdurch wird das Gleichtaktsignal gewonnen. In einem Multiplizierer 17 kann das zuvor bestimmte Gleichtaktsignal noch mit einem Verstärkungsfaktor 18 verstärkt werden, z.B. im Bereich von 0 bis 40 dB. Das hierdurch gebildete Signal wird anschließend einem weiteren Filter 19 zugeführt. Das aus dem Filter 19 erzeugte Signal wird einerseits dem Filterblock 14 zugeführt, außerdem zwei Summierern 20.
In dem unten in der Signalaufbereitungselektronik 1 dargestellten Blöcken wird in zwei Signalgeneratoren 21 , 22 das erste und das zweite Injektionssignal erzeugt. Das erste Injektionssignal kann z.B. eine Frequenz von 1 120 Hz bei 100 mV Amplitude aufweisen, das zweite Injektionssignal eine Frequenz von 1040 Hz bei 12,5 mV Amplitude. So kann der erste Signalgenerator 21 dazu ausgebildet sein, direkt eine Überlagerung aus dem ersten und dem zweiten Injektionssignal abzugeben, während der andere Signalgenerator 22 nur das erste Injektionssignal abgibt. In den Summierern 20 wird den jeweiligen Injektionssignalen das durch das Filter 19 abgegebene Signal zur Gleichtaktunterdrückung zugemischt. Die entsprechenden, bis dahin digital vorliegenden Signale werden über die bereits erwähnten Digital/Analog-Wandler 44 in Analogsignale gewandelt und über die Filter 43 in die Injektionselektroden 40, 41 separat voneinander eingespeist.
Für die Dimensionierung der Injektionssignale wurde ein Kompromiss gefunden, der es erlaubt, die Injektionssignale auf möglichst nahe beieinanderliegenden Frequenzen zu platzieren, eine gute Demodulationsrate zu bieten und dabei eine für geeignete Präzisions-Analog-Digital-Wandler und verfügbarere MikroController erreichbare Abtastraten erlaubt. Außerdem müssen die Injektionsfrequenzen hoch genug liegen, um mit einem einfachen Tiefpassfilter ausreichend gegenüber dem Nutzsignal (dem EKG-Signal) unterdrückt werden zu können. Hierdurch ist zudem auch eine Abgrenzung von Bewegungsartefakten möglich, die im Bereich unterhalb 20 Hz liegen. Auch die Amplitude der Injektionssignale stellt einen Kompromiss zwischen gutem Signal-Rausch-Verhältnis und möglichst niedriger Ordnung der Tiefpassfilter dar, um eine einfache Signalverarbeitung zu ermöglichen.
Die Figur 4 zeigt links beispielhaft eine Messelektrode mit dem zuvor beschriebenen mehrschichtigen Aufbau, der hinter der textilen Oberfläche 60 des Rückensegments 3 angeordnet ist. Die Bezugspotentialschicht 63 ist über einen Widerstand 64 mit der Systemmasse verbunden. Die Sensorschicht 61 ist über eine Leitung zunächst über einen Verstärker, z.B. ein Operationsverstärker 65, mit der Guardschicht 62 verbunden. Ferner wird für die Erfassung der bereits erläuterten, über die Messelektrode zu erfassenden Signale die Sensorschicht 61 mit einem Messanschluss 68 verbunden, an dem das mittels der Signalauswertemittel 33, 34 zu erfassende Messsignal anliegt. Um zusätzlich eine Strommessung bzgl. der Injektionselektroden 40, 41 durchführen zu können, ist in der Leitung von der Sensorschicht 61 zum Messanschluss 68 ein Messwiderstand in Form eines Shunt 66 vorhanden. Die über dem Shunt 66 abfallende Spannung, die ein Indikator für den dadurch fließenden Strom ist, wird über einen Verstärker 67 verstärkt und an einem Ausgangsanschluss 69 abgegeben. Das am Ausgangsanschluss 69 anstehende Signal wird, ggf. mit einer vorherigen Filterung, ebenfalls über Analog/Digi- tal-Wandler der Signalaufbereitungselektronik 1 zugeführt und dort weiter verarbeitet.
Die Bestimmung der Güte der kapazitiven Kopplung, z.B. in Form einer Koppelimpedanz, kann wie folgt erfolgen. Hierbei wird von dem in dem in Figur 5 dargestellten Ersatzschaltbild und dem dort angegebenen elektrischen Größen ausgegangen.
In Figur 5 ist das Ersatzschaltbild eines 2-Kanal-Systems (zwei Messelektroden) mit DRL-Signalinjektion dargestellt. Zusätzlich ist hier die parasitäre Impedanz Zstray berücksichtigt. Sie entsteht durch die Streu kapazitäten zwischen der Biosignalquelle und Objekten der Außenwelt sowie zwischen dem Messsystem und der Außenwelt. Diese ist besonders erheblich bei nicht isolierter Stromversorgung des Messsystems aus dem Netz. UP stellt das an der Biosignalquelle anliegende Spannungssignal gegenüber der Systemmasse dar. Für die Koppelimpedanz einer Elektrode gilt:
Figure imgf000019_0001
Hieraus können abhängig von der Kreisfrequenz ω des Injektionssignales die Kapazität und der Widerstand bestimmt werden:
Figure imgf000019_0002
Das Modell zeigt jedoch, dass die Spannung Up von den Impedanzen Zstray, Zdrl und Zci beeinflusst wird. Sie kann mit den vorhandenen Messdaten nicht eindeutig bestimmt werden.
Um Up bestimmen zu können, wird mindestens eine weitere injizierende Elektrode benötigt.
Dazu kann die DRL-Elektrode in zwei getrennte Flächen geteilt werden. Im Unterschied zu der Teilung der Messelektroden birgt es keinen Nachteil für die Signalqualität, da bei der DRL-Elektrode lediglich die Gesamtkapazität der beiden Flächen maximiert werden muss. Das entsprechende Ersatzschaltbild ist in Figur 6 zu sehen, die Elektroden- und Streu kapazitäten sind dabei zu der Impedanz ZP zu- sammengefasst. Es werden zwei Injektionssignale eingespeist: Uinj2 mit der Kreisfrequenz ω2 über beide Flächen und Umji mit der Kreisfrequenz ωι nur über die erste Fläche. Die beiden Teile der Elektrode enthalten jeweils einen Shunt Zsi bzw. Zs2. Über die Messung der Spannung an den Shunts lassen sich die komplexen Stromstärken /si und /S2 für die beiden Kreisfrequenzen ωι und 002 bestimmen. Die Shunts sollten resistiv gewählt werden: da die Injektionssignale oberhalb der EKG-Bandbreite liegen, sind die vorwiegend kapazitiven Koppelimpedanzen Zdrii, ooi gegenüber dem Injektionssignal kleiner, als gegenüber dem EKG-Signal. Die resistiven Impedanzen der Shunts bleiben aber unverändert. Somit erzeugen diese im Frequenzband des EKG-Signales nur einen geringen Spannungsabfall und setzen somit die Effektivität der DRL-Elektrode nicht herab, während der Spannungsabfall im Band der Injektionssignale größer wird und somit eine präzisere Bestimmung von erlaubt. Darüber hinaus besitzt das Modell die Eingangsimpedanzen Zini und Zin2, die die entsprechenden parasitären Eigenschaften der für die Shunt-Spannungsmessung verwendeten Verstärker modellieren.
Es soll nun gezeigt werden, dass mit den an den Shunts gemessenen Spannungen USI ,CJ02 und LJS2,Q)1 sowie Usi , ω2 und Us2, 002 die am Patienten anliegende Spannung Up, 002 sowie die beiden Koppel kapazitäten Zdrii , 002 Zdi-12, 002 der DRL- Elektrode bestimmt werden können. Das Verfahren, mit dessen Hilfe die zu den jeweiligen Injektionssignalen Uinji und Uinj2 gehörende Frequenzanteile ωι und 002 aus dem Messsignal demoduliert werden können, wurde zuvor schon beschrieben. Bei der Bestimmung der Spannungen und Ströme mit dem Index ωι wird die Spannungsquelle Uinj2 als Kurzschluss angenommen, mit dem Index 002 - Uinji . Zur Vereinfachung können im Folgenden anstelle der Impedanzen die entsprechenden Admittanzen verwendet werden. Zunächst sollen die komplexen Stromstärkern über die Koppelimpedanzen bestimmt werden. Die erste kirchoffsche Regel liefert: j — γ TT . . - Π
— drlt, w» — ü
Sil w* — *W —81, Y für £ = 1 , 2 (3 16)
- drlg, ω t us , .„ i ,, , . ., + >%, . ., ) (3.17)
J , , _ Y T T ( T T ._ T T ) Y (3.18)
Um die weitere Rechnung zu vereinfachen, werden ab hier zwei Annahmen gemacht: die beiden Shunts sind im Vergleich zu den Koppelimpedanzen so nie- derohmig, dass für beide Elektroden und Frequenzen Uinj » JJS gilt. Us werden ab hier vernachlässigt,
die Kreisfrequenzen ωι und 002 liegen so nah beieinander, dass für alle
Admittanzen Υωι s Υω2 gilt. Es wird ab hier angenommen, dass die
Admittanzen frequenzunabhängig sind.
Die zweite kirchoffsche Regel liefert: drlo. idrij (3.19)
0 U 77 , ,
drlo, — cirtt
Figure imgf000021_0001
Das Einsetzen von 3.20 in 3.21 und Umstellung liefert: f J
— drig, u) j— drl], ω».
Y = * i T (3.22) - drli 1 £ άή1: ω:ι
— injt \ ■ d,rls.
Für die Spannung U gilt:
Figure imgf000021_0002
. drl drli>
Damit können aus 3.22 und 3.20 die beiden Koppelimpedanzen der DRL-Elekt- rode und aus 3.23 der an der Biosignalquelle anliegende Anteil des Injektionssignals bestimmt werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Behandlungsliege (9) zur sitzenden und/oder liegenden Lagerung von Patienten für die Dauer einer Behandlung und/oder Diagnose, wobei die Behandlungsliege (9) eine aus einem oder mehreren Segmenten (3, 4, 6) bestehende Auflagefläche aufweist, auf der der Patient während der Behandlung und/oder Diagnose gelagert ist, wobei in wenigstens einem Segment (3, 4, 6) der Auflagefläche an dessen patientennaher Oberflächenseite mehrere kapazitive Messelektroden (30) zur kontaktlosen kapazitiven Erfassung von EKG- Signalen eines auf der Auflagefläche gelagerten Patienten angeordnet sind, wobei die Behandlungsliege (9) ferner wenigstens eine Signalaufbereitungselektronik (1 ) aufweist, die mit den Messelektroden (30) verbunden ist und zur Signalaufbereitung, insbesondere zur Signalverstärkung, der elektrischen Signale der Messelektroden (30) eingerichtet ist, wobei die Behandlungsliege (9) zusätzlich zu den Messelektroden (30) wenigstens eine Injektionselektrode (40, 41 ) aufweist, die zur Einspeisung von Injektionssignalen in eine o- der mehrere der Messelektroden (30) über den auf der Auflagefläche gelagerten Patienten eingerichtet ist, wobei die Signalaufbereitungselektronik (1 ) ferner dazu eingerichtet ist, anhand der über die Messelektroden (30) empfangenen Signale anhand der darin enthaltenen, von den Injektionssignalen stammenden Signalanteilen die Güte der kapazitiven Kopplung einer, mehrerer oder aller der Messelektroden (30) mit dem Patienten zu bestimmen.
2. Behandlungsliege nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine, mehrere oder alle Messelektroden (30) und/oder eine erste und/oder eine zweite Injektionselektrode (40, 41 ) als textile kapazitive Elektroden ausgebildet sind, die in einer oberflächennahen Struktur der patientennahen Seite der Auflagefläche eingebettet sind.
3. Behandlungsliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalaufbereitungselektronik (1 ) entfernt von den Messelektroden (30) und/oder den Injektionselektroden (40, 41 ) an der Behandlungsliege (9) angeordnet ist.
4. Behandlungsliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsliege (9) einen elektrischen Anschlussverbinder (93) aufweist, über den ein Behandlungsmonitor elektrisch mit der Behandlungsliege (9) und deren Signalaufbereitungselektronik (1 ) koppelbar ist, wobei die Signalaufbereitungselektronik (1 ) dazu eingerichtet ist, aufgrund der Signale der Messelektroden (30) EKG-Signale des Patienten in normierter Form über den Anschlussverbinder (93) abzugeben.
5. Behandlungsliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Segment (3, 4, 6) durch wenigstens einen Elektromotor (92) der Behandlungsliege (9) willkürlich in unterschiedliche Lagen verstellbar ist
6. Behandlungsliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsliege (9) durch wenigstens einen Elektromotor (92) der Behandlungsliege (9) von der sitzenden in eine liegende Position und umgekehrt verstellbar ist.
7. Behandlungsliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsliege (9) auf mehreren feststellbaren Rollen (91 ) gegenüber dem Fußboden gelagert ist.
8. Behandlungsliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsliege (9) links und rechts von der Auflagefläche wenigstens eine Armstütze (35, 36) aufweist.
9. Behandlungsliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalaufbereitungselektronik (1 ) zur Bestimmung der Güte der kapazitiven Kopplung einer Messelektrode (30) anhand der Amplitudenwerte und Phasenlagen der über diese Messelektrode (30) empfangenen Signalanteile der Injektionssignale eingerichtet ist.
10. Behandlungsliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalaufbereitungselektronik (1 ) zur Bestimmung der Herzfrequenz oder einer daraus abgeleiteten Größe des auf der Auflagefläche gelagerten Patienten eingerichtet ist.
1 1 . Behandlungsliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsliege (9) wenigstens einen akustischen und/oder optischen Signalgeber (94) aufweist, wobei die Signalaufbereitungselektronik (1 ) dazu eingerichtet ist, bei vorbestimmten Signalkombinationen der erfassten EKG-Signale und der Güte der kapazitiven Kopplung den Signalgeber (94) zur Ausgabe eines Alarmsignals anzusteuern.
12. Behandlungsliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektionselektroden (40, 41 ) eine erste Injektionselektrode (40) und eine zweite Injektionselektrode (41 ) aufweisen, die Injektionssignale ein erstes Injektionssignal und ein vom ersten Injektionssignal verschiedenes zweites Injektionssignal aufweisen, das erste Injektionssignal von der Signalaufbereitungselektronik (1 ) in die erste Injektionselektrode (40) eingespeist ist und zeitlich überlappend oder gleichzeitig das zweite Injektionssignal von der Signalaufbereitungselektronik (1 ) in die zweite Injektionselektrode (41 ) eingespeist ist.
13. Behandlungsliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine, mehrere oder alle Injektionselektroden (40, 41 ) als kapazitive und/oder galvanische Elektrode ausgebildet ist.
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