DE102014214994A1 - Suppression of common mode noise in the measurement of bioelectric signals - Google Patents

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Abstract

Es wird ein differentielles Spannungsmesssystem (40, 50, 60, 90, 100, 120) beschrieben. Das differentielle Spannungsmesssystem (40, 50, 60, 90, 100, 120) weist zwei Elektroden (1, 2) mit deren zugehörigen Impedanz-Eigenschaften auf, welche am Eingang mit einem Patienten (P) verbunden sind und am Ausgang je einen Messkontakt zur Verfügung stellen. Es umfasst weiterhin eine Verstärkerschaltung (7) mit einem ersten Eingang (8) für ein erstes Signal und einem zweiten Eingang (9) für ein zweites Signal und einem Ausgang (11). Zudem umfasst es ein erstes Impedanz-Element (4) zwischen einem ersten Messkontakt und dem ersten Eingang (8) der Verstärkerschaltung (9) sowie ein zweites variables Impedanz-Element (5) zwischen einem zweiten Messkontakt und dem zweiten Eingang (9) der Verstärkerschaltung (7). Das differentielle Spannungsmesssystem (40, 50, 60, 90, 100, 120) weist ferner eine Signalerfassungseinheit (21) am Ausgang (11) der Verstärkerschaltung und eine Steuereinheit (22) auf, welche die Signale von der Signalerfassungseinheit (21) liest und das variable Impedanz-Element (5) zwischen dem zweiten Messkontakt und dem zweiten Eingang (9) der Verstärkerschaltung (7) so steuert, dass die Summe der Impedanz-Werte zwischen den Eingängen der Elektroden und den Eingängen (8, 9) der Verstärkerschaltung (7) für das erste und das zweite Signal übereinstimmen. Es wird auch ein Verfahren (130) zum differentiellen Messen von Spannungen beschrieben.A differential voltage measurement system (40, 50, 60, 90, 100, 120) is described. The differential voltage measuring system (40, 50, 60, 90, 100, 120) has two electrodes (1, 2) with their associated impedance characteristics, which are connected at the input to a patient (P) and at the output each have a measuring contact for Make available. It further comprises an amplifier circuit (7) having a first input (8) for a first signal and a second input (9) for a second signal and an output (11). In addition, it comprises a first impedance element (4) between a first measuring contact and the first input (8) of the amplifier circuit (9) and a second variable impedance element (5) between a second measuring contact and the second input (9) of the amplifier circuit (7). The differential voltage measuring system (40, 50, 60, 90, 100, 120) further comprises a signal detection unit (21) at the output (11) of the amplifier circuit and a control unit (22) which reads the signals from the signal detection unit (21) and the variable impedance element (5) between the second measuring contact and the second input (9) of the amplifier circuit (7) controls so that the sum of the impedance values between the inputs of the electrodes and the inputs (8, 9) of the amplifier circuit (7 ) for the first and second signals. A method (130) for measuring voltages in a differential manner is also described.

Description

Die Erfindung betrifft ein differentielles Spannungsmesssystem und ein Verfahren zum differentiellen Messen von Spannungen. The invention relates to a differential voltage measuring system and to a method for measuring voltages in a differential manner.

Bei der Messung von bioelektrischen Signalen, beispielsweise von EKG-Signalen, treten durch nicht ideale Messeingänge einer EKG-Messanordnung Common-Mode-Störsignale (Störungen durch Gleichtaktsignale) auf. Diese ergeben sich z.B. aus der Netzfrequenz mit 50 Hz. Common-Mode-Störsignale treten auf, wenn bei der differentiellen EKG-Signal-Messung an den beiden Messeingängen ungleiche Bedingungen wie verschiedene Impedanzen und Kapazitäten auftreten. Ein Beispiel einer herkömmlichen Messanordnung zum Messen eines Elektrokardiogramms ist in 1 gezeigt. Eigentlich werden bei der differentiellen Messung Gleichtaktsignale, beispielsweise Störsignale, nicht mitverstärkt, so dass sie unterdrückt werden. Die unterschiedlichen Impedanzen der Eingänge der EKG-Messanordnung führen jedoch dazu, dass an den beiden Eingängen einer Verstärkerschaltung einer EKG-Messanordnung von demselben Störsignal hervorgerufene unterschiedliche Eingangssignale anliegen, so dass das Störsignal mit dem eigentlichen Messsignal zusammen verstärkt wird. Diese Common-Mode-Störsignale sind in der Applikation am Patienten, beispielsweise ein Mensch oder ein Tier, sehr stark, denn die Elektrodenkontakte an der Haut des Patienten haben ohne aufwändige Vorbereitung eine stark unterschiedliche Güte. Ein Elektrodenkontakt am Patienten kann Impedanzen zwischen 10 kOhm und mehreren Megaohm sowie ebenfalls stark variierende Kapazitäten aufweisen. Dadurch liegt auch der Unterschied zwischen den Impedanzen und Kapazitäten an zwei Messeingängen im Bereich von bis zu mehreren Megaohm. Ein Beispiel für ein Common-Mode-gestörtes EKG-Signal durch eine Impedanz-Differenz von 500 kOhm ist in der 2 gezeigt. Teilweise sind die Impedanzdifferenzen an den Eingängen der EKG-Messanordnung noch höher, so dass eine Auswertung des EKG-Signals kaum mehr möglich erscheint. When measuring bioelectrical signals, for example ECG signals, common-mode interference signals (interference by common-mode signals) occur due to non-ideal measuring inputs of an ECG measuring arrangement. These arise, for example, from the mains frequency at 50 Hz. Common-mode interference signals occur when differential conditions at the two measuring inputs occur at the two measuring inputs, such as different impedances and capacitances. An example of a conventional measuring device for measuring an electrocardiogram is shown in FIG 1 shown. Actually, in the differential measurement, common-mode signals such as spurious signals are not amplified so that they are suppressed. However, the different impedances of the inputs of the ECG measuring arrangement lead to the fact that at the two inputs of an amplifier circuit of an ECG measuring arrangement of the same interference signal caused different input signals applied, so that the interference signal is amplified together with the actual measurement signal. These common-mode interference signals are very strong in the application to the patient, for example a human or an animal, because the electrode contacts on the patient's skin have a very different quality without time-consuming preparation. An electrode contact on the patient can have impedances between 10 kOhm and several megohms as well as strongly varying capacities. As a result, the difference between the impedances and capacitances at two measurement inputs is in the range of up to several megohms. An example of a common-mode-disturbed ECG signal due to an impedance difference of 500 kohms is shown in FIG 2 shown. In part, the impedance differences at the inputs of the ECG measuring arrangement are even higher, so that an evaluation of the ECG signal hardly seems possible.

Die Gesamtsumme der Impedanzen der Elektrodenkontakte spielt aufgrund der Fortschritte in der Technik mit Eingangsimpedanzen von mehreren hunderten Megaohm bis mehrere Gigaohm dagegen kaum eine Rolle mehr, für die Common-Mode-Störsignale ist sie vollkommen irrelevant. The total sum of the impedances of the electrode contacts, however, hardly plays a role due to the advances in technology with input impedances of several hundred megohms to several gigaohms, for the common-mode noise, it is completely irrelevant.

Herkömmlich gibt es verschiedene Herangehensweisen, um Common-Mode-Rauschen zu unterdrücken. Bei der Optimierung aller Elektrodenkontakte werden durch aufwändige Vorbereitung der Haut des Patienten alle Elektrodenkontakte in einen Bereich < 20 kOhm gesenkt. Damit sinkt auch die mögliche Differenz auf unter 20 kOhm. Diese Vorbereitung wird von den Klinik-Angestellten ungern durchgeführt und erfordert sowohl wiederholt Schulungsaufwand als auch erhöht es die Dauer einer Behandlung erheblich. Zudem sind menschliche Fehler möglich. Conventionally, there are various approaches to suppress common-mode noise. By optimizing all electrode contacts, all electrode contacts are reduced to a range of <20 kOhm due to elaborate preparation of the patient's skin. This also reduces the possible difference to below 20 kOhm. This preparation is reluctantly performed by the clinic staff and requires repeated training as well as significantly increases the duration of a treatment. In addition, human errors are possible.

Alternativ wird herkömmlich versucht, eine Annäherung der Messeingänge an den Idealzustand zu erreichen. Allerdings ist dies weitgehend nutzlos, da durch die Elektrodenkontakte am Patienten und damit außerhalb des Gerätes die größten Fehler auftreten. Als aufwändigste Maßnahme werden herkömmlich je Störer separate Filter und Algorithmen entworfen. Diese müssen speziell für jeden Anwendungszweck angepasst werden und sind teils fast unmöglich zu entwerfen, wenn z.B. die Störsignale im gleichen Frequenzbereich wie die Hauptanteile des EKG liegen und gleichzeitig tausendfach stärker oder sehr aufwändig zu modellieren sind. Alternatively, an attempt is conventionally made to achieve an approximation of the measuring inputs to the ideal state. However, this is largely useless because the greatest errors occur through the electrode contacts on the patient and thus outside the device. As the most complex measure conventionally separate filters and algorithms are designed for each interferer. These must be specially adapted for each application and are sometimes almost impossible to design, e.g. the interfering signals are in the same frequency range as the main parts of the ECG and at the same time are to be modeled a thousand times stronger or very complex.

In US 8,519,792 wird ein differentielles Spannungsmesssystem mit zwei variablen Widerstandselementen zwischen den Elektrodenkontakten und den Eingängen der Verstärkerschaltung beschrieben. In US 8,519,792 A description will be given of a differential voltage measuring system having two variable resistance elements between the electrode contacts and the inputs of the amplifier circuit.

In US 6,950,694 wird ein System zum automatischen Ausbalancieren der Eingangsimpedanzen bei EKG-Anwendungen beschrieben. In US 6,950,694 describes a system for automatically balancing the input impedances in ECG applications.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine komfortablere und universell einsetzbarere EKG-Messschaltung zu entwickeln, bei der die Störungen durch Gleichtaktsignale effektiv unterdrückt werden. It is an object of the present invention to develop a more comfortable and universally applicable ECG measurement circuit, in which the disturbances are effectively suppressed by common-mode signals.

Diese Aufgabe wird durch ein differentielles Spannungsmesssystem gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 15 gelöst. This object is achieved by a differential voltage measuring system according to claim 1 and by a method according to claim 15.

Das erfindungsgemäße differentielle Spannungsmesssystem weist zwei Elektroden, welche am Eingang mit einem Patienten verbunden sind und am Ausgang je einen Messkontakt zur Verfügung stellen, auf. Unter einem differentiellen Spannungsmesssystem soll im Folgenden ein Messsystem verstanden werden, das Spannungsdifferenzen misst. Das erfindungsgemäße differentielle Spannungsmesssystem umfasst zudem eine Verstärkerschaltung mit einem ersten Eingang für ein erstes Signal und einem zweiten Eingang für ein zweites Signal und einem Ausgang. Die Verstärkerschaltung umfasst beispielsweise einen Differenzverstärker, der nur Spannungsdifferenzen bzw. Signaldifferenzen zwischen seinen beiden Eingängen verstärkt. Weiterhin weist das differentielle Spannungsmesssystem ein erstes Impedanz-Element zwischen einem ersten Messkontakt und dem ersten Eingang der Verstärkerschaltung auf. Es umfasst zudem ein zweites variables Impedanz-Element zwischen einem zweiten Messkontakt und dem zweiten Eingang der Verstärkerschaltung, eine Signalerfassungseinheit am Ausgang der Verstärkerschaltung und eine Steuereinheit, welche die Signale von der Signalerfassungseinheit liest und das variable Impedanz-Element zwischen dem zweiten Messkontakt und dem zweiten Eingang der Verstärkerschaltung so steuert, dass die Summe der Impedanz-Werte zwischen den Eingängen der Elektroden und den Eingängen der Verstärkerschaltung für das erste und das zweite Signal übereinstimmen. The differential voltage measuring system according to the invention has two electrodes, which are connected to a patient at the input and each provide a measuring contact at the output. In the following, a differential voltage measuring system is understood to mean a measuring system which measures voltage differences. The differential voltage measuring system according to the invention also comprises an amplifier circuit having a first input for a first signal and a second input for a second signal and an output. The amplifier circuit comprises, for example, a differential amplifier, which amplifies only voltage differences or signal differences between its two inputs. Furthermore, the differential voltage measuring system has a first impedance element between a first measuring contact and the first input of the amplifier circuit. It also includes a second variable impedance element between a second measuring contact and the second input of the amplifier circuit, a signal detection unit at the output of the amplifier circuit and a control unit which reads the signals from the signal detection unit and controls the variable impedance element between the second measurement contact and the second input of the amplifier circuit such that the sum of the impedance values between match the inputs of the electrodes and the inputs of the amplifier circuit for the first and the second signal.

Mit der Verwendung eines abstimmbaren variablen Impedanz-Elements mit einem komplexen Widerstand bzw. einer komplexen Impedanz können auch zeitlich variable Störsignale, wie zum Beispiel Wechselstromsignale, effektiv kompensiert werden. With the use of a tunable variable impedance element with complex impedance, even time varying noise signals, such as AC signals, can be effectively compensated.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Spannungsmesssystems besteht darin, dass bei der Abstimmung der Impedanzen lediglich ein variables Impedanz-Element angepasst werden muss. Another advantage of the voltage measuring system according to the invention is that when tuning the impedances only a variable impedance element has to be adapted.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum differentiellen Messen von Spannungen werden ein erstes Signal mit einer ersten Elektrode und ein zweites Signal mit einer zweiten Elektrode, welche am Eingang mit einem Patienten verbunden sind und am Ausgang je einen Messkontakt zur Verfügung stellen, erfasst. Es wird das erste Signal über ein erstes Impedanz-Element zwischen dem ersten Messkontakt und einem ersten Eingang einer Verstärkerschaltung übertragen. Das zweite Signal wird über ein zweites variables Impedanz-Element zwischen dem zweiten Messkontakt und einem zweiten Eingang der Verstärkerschaltung übertragen. Ein Ausgangssignal wird am Ausgang der Verstärkerschaltung erfasst und es werden die erfassten Signale gelesen und das variable Impedanz-Element zwischen dem zweiten Messkontakt und dem zweiten Eingang der Verstärkerschaltung derart gesteuert, dass die Summe der Impedanz-Werte zwischen den Eingängen der Elektroden und den Eingängen der Verstärkerschaltung für das erste und das zweite Signal übereinstimmen. In the method according to the invention for the differential measurement of voltages, a first signal with a first electrode and a second signal with a second electrode, which are connected to a patient at the input and each provide a measuring contact at the output, are detected. The first signal is transmitted via a first impedance element between the first measuring contact and a first input of an amplifier circuit. The second signal is transmitted via a second variable impedance element between the second measuring contact and a second input of the amplifier circuit. An output signal is detected at the output of the amplifier circuit and the detected signals are read and the variable impedance element between the second measuring contact and the second input of the amplifier circuit is controlled so that the sum of the impedance values between the inputs of the electrodes and the inputs of the Amplifier circuit for the first and the second signal match.

Der Vorgang des Anpassens der Impedanz der einzelnen Messpfade kann als Regelungsverfahren verstanden werden, bei dem die Impedanzen der einzelnen Messpfade aufeinander abgestimmt werden. Die Regelung kann zum Beispiel so lange fortgesetzt werden, bis eine das EKG-Signal beeinträchtigende Störung unter eine vorbestimmte Schwelle reduziert ist. Alternativ kann die Abstimmung der Impedanzen der beiden Messpfade auch aktiv vorgenommen werden, wobei die absoluten Impedanz-Werte der einzelnen Messpfade aktiv gemessen werden und das variable Impedanz-Element entsprechend eingestellt wird, so dass die Impedanz-Werte der einzelnen Messpfade gleich sind. The process of adjusting the impedance of the individual measuring paths can be understood as a regulating method in which the impedances of the individual measuring paths are matched to one another. For example, the regulation may be continued until a disturbance interfering with the ECG signal is reduced below a predetermined threshold. Alternatively, the tuning of the impedances of the two measuring paths can also be carried out actively, wherein the absolute impedance values of the individual measuring paths are actively measured and the variable impedance element is adjusted accordingly, so that the impedance values of the individual measuring paths are equal.

Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung. Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren zum differentiellen Messen von Spannungen auch analog zu den abhängigen Vorrichtungsansprüchen weitergebildet sein. Further, particularly advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description. In this case, the method according to the invention for the differential measurement of voltages can also be developed analogously to the dependent device claims.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des differentiellen Spannungsmesssystems weist das erste Impedanz-Element ein fixes Impedanz-Element auf. Mit der Ausgestaltung des ersten Impedanz-Elements als fixes Impedanz-Element vereinfachen sich der Aufbau der Schaltungsanordnung sowie die Anpassung der Impedanzen der Messpfade, da lediglich der zweite Messpfad an die bereits feststehende Impedanz des ersten Messpfades angepasst werden muss. In a preferred embodiment of the differential voltage measuring system, the first impedance element has a fixed impedance element. The design of the first impedance element as a fixed impedance element simplifies the construction of the circuit arrangement and the adaptation of the impedances of the measurement paths, since only the second measurement path has to be adapted to the already fixed impedance of the first measurement path.

Besonders bevorzugt können das erste und/oder das zweite Impedanz-Element ein RLC-Glied und/oder ein RC-Glied umfassen. Die Verwendung von RLC-Gliedern statt RC-Gliedern erlaubt eine noch genauere Kompensation von zeitlich veränderlichen Störsignalen. Particularly preferably, the first and / or the second impedance element may comprise an RLC element and / or an RC element. The use of RLC elements instead of RC elements allows even more accurate compensation of time-varying interference signals.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist das differentielle Spannungsmesssystem ferner mehrere Elektroden, mehrere parallele Verstärkerschaltungen mit Eingängen für jeweils zwei Signale, mehrere Messkontakte, deren Signale jeweils an eine oder mehrere Verstärkerschaltungen geführt werden, und je ein variables Impedanz-Element je Messkontakt auf. In a particularly preferred embodiment, the differential voltage measuring system further comprises a plurality of electrodes, a plurality of parallel amplifier circuits having inputs for each two signals, a plurality of measuring contacts whose signals are each fed to one or more amplifier circuits, and one variable impedance element per measuring contact.

Mit einer Vielzahl von Elektrodenkontakten lässt sich zum Beispiel eine räumliche Erfassung der elektrischen Aktivität des Herzen realisieren. Die einzelnen Messpfade sind über die diesen zugeordneten variablen Impedanz-Elemente jeweils aufeinander abstimmbar, so dass auftretende Gleichtaktstörsignale kompensiert werden können. For example, a spatial detection of the electrical activity of the heart can be realized with a multiplicity of electrode contacts. The individual measuring paths can each be tuned to one another via the variable impedance elements assigned to them, so that common-mode interference signals occurring can be compensated.

In einer besonders praktikablen Variante umfasst das differentielle Spannungsmesssystem einen oder mehrere vorgeschaltete Multiplexer, durch welche weitere Messkontakte an den ersten und zweiten Signaleingang angeschlossen werden können. Mit Hilfe der Multiplexerschaltung lässt sich besonders bei einer Vielzahl von Messpfaden die gesamte Schaltungsanordnung besonders kompakt aufbauen, da unterschiedliche Messpfade auf eine gemeinsame Verstärkerschaltung geführt werden können. In a particularly practical variant, the differential voltage measuring system comprises one or more upstream multiplexers, by means of which further measuring contacts can be connected to the first and second signal input. With the aid of the multiplexer circuit, the entire circuit arrangement can be made particularly compact, particularly in the case of a multiplicity of measuring paths, since different measuring paths can be routed to a common amplifier circuit.

Besonders bevorzugt umfasst die Signalerfassungseinheit des differentiellen Spannungsmesssystems einen Tiefpass, eine mögliche weitere Verstärkung und einen AD-Wandler. Mit dem Tiefpass erfolgt eine Filterung von höherfrequenten Störsignalen. Die Wandlung der analogen Signale in Digitalsignale ermöglicht für die Weiterverarbeitung der Signale, zum Beispiel durch eine Steuerschaltung, den Einsatz von digitalen Standardschaltungen und erleichtert eine störungsfreie Signalverarbeitung. Particularly preferably, the signal detection unit of the differential voltage measuring system comprises a low-pass filter, a possible further amplification and an AD converter. With the low-pass filter is filtered by higher-frequency interference signals. The conversion of analog signals in Digital signals allows for the further processing of the signals, for example by a control circuit, the use of digital standard circuits and facilitates trouble-free signal processing.

In einer besonders bevorzugten Variante umfasst die Steuereinheit des differentiellen Spannungsmesssystems eine digitale Recheneinheit. In a particularly preferred variant, the control unit of the differential voltage measuring system comprises a digital computing unit.

Das differentielle Spannungsmesssystem kann derart eingesetzt werden, dass die Eingangssignale eine differentielle Spannung und optional eine Common-Mode-Spannung haben. Auch bei fehlendem Störsignal kann beispielsweise ein Testsignal aktiv an die Messpfade angelegt werden und eine direkte Messung der Impedanzen der einzelnen Messpfade durchgeführt werden. The differential voltage measuring system can be used such that the input signals have a differential voltage and optionally a common-mode voltage. Even if there is no interference signal, for example, a test signal can be actively applied to the measurement paths and a direct measurement of the impedances of the individual measurement paths can be carried out.

In einer besonders bevorzugten Variante des differentiellen Spannungsmesssystems werden die Eingangswiderstände mit einer differentiellen Methode zur direkten Widerstandsmessung der Patientenkontakte gemessen. Das System umfasst Gleichspannungs- oder Wechselspannungs- oder Gleichstrom- oder Wechselstromerzeugungseinheiten an den beiden Eingängen jeder Verstärkerschaltung. Durch die Messung der Spannungsabfälle lassen sich die Impedanz-Eigenschaften zwischen zwei Patientenkontakten auch ohne vorhandene Common-Mode-Spannungen bestimmen. Mit einer solchen Anordnung wird in einer Art Test- oder Trainingsphase ein Testsignal erzeugt, mit dem die Impedanzen der einzelnen Messpfade gemessen werden. Nach Anpassung der variablen Impedanz-Elemente wird die eigentliche Messung des EKG-Signals durchgeführt. Das Testsignal kann beispielsweise auf der Grundlage von Erfahrungswerten oder zusätzlichen Informationen erzeugt werden. In a particularly preferred variant of the differential voltage measuring system, the input resistances are measured using a differential method for direct resistance measurement of the patient contacts. The system includes DC or AC or DC or AC generating units at the two inputs of each amplifier circuit. By measuring the voltage drops, the impedance characteristics between two patient contacts can be determined even without existing common-mode voltages. With such an arrangement, a test signal is generated in a kind of test or training phase with which the impedances of the individual measurement paths are measured. After adaptation of the variable impedance elements, the actual measurement of the ECG signal is performed. For example, the test signal may be generated based on experience or additional information.

Mit dem differentiellen Spannungsmesssystem können zur Bestimmung der Impedanz-Werte der Elektroden und Steuerung der variablen Impedanz-Elemente eine oder mehrere der folgenden Methoden verwendet werden: ein Kalman-Filter oder andere modellbasierte Schätzer, eine Autokorrelation jeden Eingangssignals, eine Kreuzkorrelation für zwei Eingangssignale, adaptive Filter oder sonstige Frequenzanalysemethoden, um periodische Frequenzanteile zu messen, eine Leistungsmessung oder alternativ durch Vorwissen oder Berechnung in der Steuereinheit erstellte Tabellen oder Formeln für die Veränderung der Elektrodengüte über die Zeit oder für einen typischen Zusammenhang zwischen dem elektrischen Widerstand und der Kapazität jeder Elektrode. Die genannten Methoden sollen dazu dienen, für den Impedanz-Regelkreis die Regelgröße zu erzeugen, d.h. wie die Impedanz im Folgenden verändert werden soll. Dazu können sowohl Signaleigenschaften und deren Verlauf erfasst werden als auch Vorwissen über die Ausprägung von Elektrodenimpedanzen einfließen. Die Realisierung dieser Methoden kann als digitale Signalverarbeitung in Software erfolgen With the differential voltage measurement system, to determine the impedance values of the electrodes and control the variable impedance elements, one or more of the following methods may be used: a Kalman filter or other model-based estimator, an autocorrelation of each input signal, a cross-correlation for two input signals, adaptive Filters or other frequency analysis methods to measure periodic frequency components; a power measurement or alternatively tables or formulas prepared by prior knowledge or calculation in the control unit for changing the electrode quality over time or for a typical relationship between the electrical resistance and the capacitance of each electrode. The methods mentioned are intended to produce the control variable for the impedance control loop, i. how the impedance should be changed in the following. For this purpose, both signal properties and their course can be detected as well as prior knowledge about the characteristics of electrode impedances. The realization of these methods can be done as digital signal processing in software

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das differentielle Spannungsmesssystem einen weiteren Kontakt zur Erzeugung eines Signals, welches vom Steuersystem bzw. der Steuereinheit auf die Durchschnitts-Common-Mode-Spannungen einzelner oder aller Signale geregelt werden oder auf einen festen Spannungswert gesetzt werden kann. Ein solcher zusätzlicher Kontakt wird auch als Right Leg Drive, abgekürzt RLD, bezeichnet. Mit diesem zusätzlichen Pfad können Common-Mode-Störungen zusätzlich minimiert werden, indem für den zusätzlichen Pfad eine wesentlich geringere Impedanz als für die Messpfade gewählt wird, um den Strom I_RLD durch den zusätzlichen Pfad zu maximieren und die Common-Mode-Ströme I_CM durch die Messpfade zu minimieren und damit die Störsignale zu minimieren. In an alternative embodiment of the invention, the differential voltage measuring system comprises a further contact for generating a signal which can be regulated by the control system or the control unit to the average common-mode voltages of individual or all signals or set to a fixed voltage value. Such additional contact is also referred to as Right Leg Drive, abbreviated RLD. With this additional path, common mode perturbations can be further minimized by choosing a much lower impedance for the additional path than for the measurement paths to maximize current I_RLD through the additional path and through the common mode currents I_CM Minimize measuring paths and thus minimize the interference signals.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das differentielle Spannungsmesssystem eine Synchronisation der Steuerung des RLD-Pfades und der indirekten Messung der Impedanz-Werte, um die Common-Mode-Spannungsmessungen mit offenem RLD-Pfad (Open Loop RLD) durchzuführen, differentielle Signalmessungen jedoch mit geschlossenem RLD-Pfad (Closed Loop RLD) durchzuführen, um jeweils die optimale Performanz zu erhalten. Bei der Messung der Common-Mode-Störspannung sind starke Common-Mode-Signale auf den Messpfaden erwünscht, um auf der Grundlage dieser Signale die Impedanzen der Messpfade entsprechend anzupassen. Somit wird in der Testphase der RLD-Pfad geöffnet, so dass kein Strom durch diesen Pfad fließt. Bei der eigentlichen EKG-Messung ist die Situation gerade umgekehrt. Nun sind Common-Mode-Störsignale unerwünscht, so dass nun der RLD-Pfad geschlossen wird, d.h. der Stromkreis des RLD-Pfads wird geschlossen. Nun werden mit dem RLD-Pfad Common-Mode-Störungen zusätzlich minimiert, weil der zusätzliche Pfad eine wesentlich geringere Impedanz als die Messpfade umfasst und der Strom I_RLD durch den zusätzlichen Pfad maximiert wird, während die Common-Mode-Ströme I_CM durch die Messpfade minimiert und damit die Störsignale minimiert werden. In a preferred embodiment, the differential voltage measurement system includes synchronization of the RLD path control and the indirect measurement of impedance values to perform open loop RLD (open loop RLD) common mode voltage measurements, but differential closed loop RLD signal measurements Path (Closed Loop RLD) to get the best performance. When measuring the common mode noise voltage, strong common mode signals on the measurement paths are desired to appropriately adjust the impedances of the measurement paths based on these signals. Thus, in the test phase, the RLD path is opened so that no current flows through this path. In the actual ECG measurement, the situation is just the opposite. Now, common mode noise is undesirable, so now the RLD path is closed, i. the circuit of the RLD path is closed. In addition, common mode perturbations are additionally minimized with the RLD path because the additional path includes a much lower impedance than the measurement paths and the current I_RLD is maximized by the additional path while the common mode currents minimize I_CM through the measurement paths and thus the spurious signals are minimized.

Das differentielle Spannungsmesssystem kann einen zusätzlichen Steuereingang aufweisen, über welchen folgende Informationen bereitgestellt werden können: Zeitpunkt und Art möglicher aktiver Common-Mode-Spannungen, Umschaltung zwischen direkter, indirekter oder einer Kombination der Widerstandsmessungen, Vorgaben für die Impedanz-Elemente. Die Berücksichtigung zusätzlicher externer Informationen ermöglicht eine noch breitere, flexiblere Anwendung und auf die spezielle Situation angepasstere Justage der Messschaltung und der Signalmessung. The differential voltage measurement system may include an additional control input through which the following information may be provided: timing and type of possible active common-mode voltages, switching between direct, indirect or a combination of the resistance measurements, specifications for the impedance elements. The consideration of additional external information allows an even wider, more flexible application and the specific situation more adapted adjustment of the measuring circuit and the signal measurement.

In einer alternativen Variante des differentiellen Spannungsmesssystems umfasst das erste und das zweite Impedanz-Element eine Mehrzahl von N variablen Impedanz-Elementen, welche parallel oder seriell zueinander geschaltet sind. Der Einsatz von komplexeren einstellbaren Impedanz-Elementen ermöglicht die genaue Anpassung der Impedanzen der Messpfade an spezielle Störsignale. In an alternative variant of the differential voltage measuring system, the first and the second impedance element comprise a plurality of N variable impedance elements, which are connected in parallel or in series with each other. The use of more complex adjustable impedance elements allows the exact matching of the impedances of the measuring paths to special interfering signals.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying figures with reference to embodiments. The same components are provided with identical reference numerals in the various figures. The figures are usually not to scale. Show it:

1 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen EKG-Messanordnung, 1 a block diagram of a conventional ECG measuring device,

2 ein Schaubild, in dem ein von Störsignalen überlagertes EKG gezeigt ist, 2 a diagram in which an ECG superimposed by interference signals is shown,

3 ein Schaubild, in dem ein ungestörtes EKG gezeigt ist, welches mit einer Messschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erfasst wurde, 3 a diagram in which an undisturbed ECG is shown, which was detected with a measuring circuit according to an embodiment of the invention,

4 eine Schaltungsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 4 a circuit arrangement according to a first embodiment of the invention,

5 eine Schaltungsanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung 5 a circuit arrangement according to a second embodiment of the invention

6 eine Schaltungsanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 6 a circuit arrangement according to a third embodiment of the invention,

7 eine Schaltungsanordnung zur stromlosen differentiellen Widerstandsmessung, 7 a circuit arrangement for the currentless differential resistance measurement,

8 eine Schaltungsanordnung zur differentiellen Widerstandsmessung mit Hilfe von Stromquellen, 8th a circuit arrangement for differential resistance measurement with the aid of current sources,

9 die Schaltungsanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zusätzlichem Steuerdateneingang, 9 the circuit arrangement according to the first embodiment of the invention with additional control data input,

10 eine Schaltungsanordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 10 a circuit arrangement according to a fourth embodiment of the invention,

11 eine herkömmliche Messschaltung mit einer Treiberschaltung für das rechte Bein, 11 a conventional measuring circuit with a driver circuit for the right leg,

12 eine Schaltungsanordnung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 12 a circuit arrangement according to a sixth embodiment of the invention,

13 ein Flussdiagramm, welches das Verfahren zum differentiellen Messen von Spannungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. 13 a flowchart illustrating the method for measuring differential voltages according to an embodiment of the invention.

In 1 ist eine herkömmliche Schaltungsanordnung 10 zum Messen eines Elektrokardiogramms (EKG) eines Patienten P gezeigt. Die Schaltungsanordnung 10 umfasst eine erste Elektrode 1 und eine zweite Elektrode 2, welche mit dem Patienten P derart in Kontakt stehen, dass ein Herzstrom über die Elektroden zu einem Differenz-Verstärker 7 fließen kann. Der Verstärker 7 umfasst einen ersten Eingang 8, einen zweiten Eingang 9 und einen Ausgang 11. Der erste Eingang 8 ist mit der ersten Elektrode 1 elektrisch verbunden und der zweite Eingang 9 ist mit der zweiten Elektrode 2 elektrisch verbunden. Das Ausgangssignal des Verstärkers 7 wird an eine Signalerfassungseinheit 21 übermittelt, welche das vom Verstärker 7 verstärkte Signal erfasst. Die beiden Elektroden 1 und 2 sind mit einem RC-Glied symbolisiert, welches die Impedanz-Werte des ersten Messpfades und des zweiten Messpfades veranschaulicht. Dabei verläuft der erste Messpfad von dem Kontakt der ersten Elektrode 1 zu dem Patienten P über die erste Elektrode 1 zu dem ersten Eingang 8 des Verstärkers 7 und der zweite Messpfad von dem Kontakt der zweiten Elektrode 2 zu dem Patienten über die zweite Elektrode 2 zu dem zweiten Eingang 9 des Verstärkers 7. In 1 is a conventional circuit arrangement 10 for measuring an electrocardiogram (ECG) of a patient P. The circuit arrangement 10 includes a first electrode 1 and a second electrode 2 which are in contact with the patient P such that a cardiac current across the electrodes to a differential amplifier 7 can flow. The amplifier 7 includes a first entrance 8th , a second entrance 9 and an exit 11 , The first entrance 8th is with the first electrode 1 electrically connected and the second input 9 is with the second electrode 2 electrically connected. The output signal of the amplifier 7 is sent to a signal acquisition unit 21 transmitted by the amplifier 7 amplified signal detected. The two electrodes 1 and 2 are symbolized with an RC element, which illustrates the impedance values of the first measuring path and the second measuring path. In this case, the first measuring path extends from the contact of the first electrode 1 to the patient P via the first electrode 1 to the first entrance 8th of the amplifier 7 and the second measuring path from the contact of the second electrode 2 to the patient via the second electrode 2 to the second entrance 9 of the amplifier 7 ,

Ein Beispiel für ein Common-Mode-gestörtes EKG-Signal durch eine Impedanz-Differenz von 500 kOhm ist in der 2 gezeigt. Der zugehörige Test-Aufbau entspricht dem Aufbau in 1. In dem gezeigten Schaubild ist die Amplitude UEKG des EKG-Signals in mV über die Zeit t in Sekunden aufgetragen. Die Amplitude der Störer beträgt im Beispiel mit 500kOhm Impedanz-Differenz ca. 1.3 mV. In diesem Beispiel ist ein starkes EKG-Signal mit einer Amplitude von mehr als 2 mV gegeben, es gibt aber auch Patienten mit nur 0.1 mV Amplitude, welche komplett in diesen Störern verschwinden würde. Bei größeren Impedanz-Differenzen steigt die Amplitude der Common-Mode-Störsignale weiter an und kann auch Vielfache der gezeigten Darstellung erreichen. An example of a common-mode-disturbed ECG signal due to an impedance difference of 500 kohms is shown in FIG 2 shown. The associated test setup corresponds to the structure in 1 , In the graph shown, the amplitude U ECG of the ECG signal in mV is plotted over time t in seconds. The amplitude of the interferers in the example with 500kOhm impedance difference is about 1.3 mV. In this example, a strong ECG signal with an amplitude greater than 2 mV is present, but there are also patients with only 0.1 mV amplitude, which would disappear completely in these interferers. For larger impedance differences, the amplitude of the common-mode noise increases further and can also reach multiples of the representation shown.

Ein Beispiel für zwei Herzschläge eines ungestörten EKG-Signals ist in 3 gezeigt. In dem Schaubild der 3 ist eine EKG-Spannung UEKG in mV über die Zeit t in Sekunden aufgetragen. Die charakteristischen Merkmale einer EKG-Kurve, wie zum Beispiel die R-Zacke und die s-Zacke, sind in dem Schaubild der 3 gut zu erkennen. Ein solches ungestörtes EKG-Signal ist allerdings mit der Anordnung in 1 kaum zu erreichen, da üblicherweise die Eingangswiderstände der Messschaltung 10 nicht gleich sind und somit Störsignale, insbesondere Common-Mode-Störsignale auftreten. An example of two heartbeats of an undisturbed ECG signal is in 3 shown. In the diagram of the 3 an ECG voltage U ECG is plotted in mV over time t in seconds. The characteristic features of an ECG curve, such as the R wave and the S wave, are shown in the graph of FIG 3 clearly visible. However, such undisturbed ECG signal is with the arrangement in 1 Hard to reach, since usually the input resistors of the measuring circuit 10 are not the same and thus noise, in particular common-mode interference occur.

In 4 wird eine Schaltungsanordnung 40 für differentielle Messungen von EKG-Signalen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Eine erste Elektrode 1 ist mit ihrem Eingang mit einem Patienten P verbunden. Die erste Elektrode 1 ist mit ihrem Ausgang mit einem ersten Impedanz-Element 4 verbunden, das in diesem Fall als ein erstes RC-Glied ausgeführt ist. Das erste RC-Glied 4 ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel als fixes RC-Glied ausgebildet. Eine zweite Elektrode 2 steht mit ihrem Eingang ebenfalls mit dem Patienten P elektrisch in Verbindung. Die zweite Elektrode 2 ist mit ihrem Ausgang mit einem variablen RC-Glied 5 verbunden. Eine Verstärkerschaltung 7 umfasst einen ersten Eingang 8 und einen zweiten Eingang 9 sowie einen Ausgang 11. Die Verstärkerschaltung 7 ist mit ihrem ersten Eingang 8 mit dem ersten RC-Glied 4 elektrisch verbunden. Die Verstärkerschaltung 7 ist mit ihrem zweiten Eingang 9 mit dem zweiten RC-Glied 5 elektrisch verbunden. Der Ausgang 11 der Verstärkerschaltung 7 ist mit dem Eingang einer Signalerfassungseinheit 21 verbunden. Der Ausgang der Signalerfassungseinheit 21 ist mit dem Eingang einer Steuereinheit 22 verbunden. Der Ausgang der Steuereinheit 22 ist mit einem Ansteuereingang des variablen RC-Gliedes 5 verbunden. Die erste Elektrode 1 erfasst ein Spannungssignal von dem Körper des Patienten P und überträgt das Signal über das erste RC-Glied 4 zum Eingang 8 der Verstärkerschaltung 7. Die zweite Elektrode 2 erfasst ebenfalls ein zweites Signal des Patienten P und überträgt das erfasste Signal über das zweite RC-Glied 5, welches ein variables RC-Glied ist, an den zweiten Eingang 9 der Verstärkerschaltung 7. Der Verstärker 7 misst die Spannungsdifferenz des ersten Signals und des zweiten Signals an den Eingängen 8 und 9, verstärkt die Spannungsdifferenz und gibt das verstärkte Signal an seinem Ausgang 11 aus. Die Signalerfassungseinheit 21 erfasst das verstärkte Signal vom Ausgang 11 des Verstärkers 7. Die Steuereinheit 22 empfängt das erfasste Signal von der Signalerfassungseinheit 21 und übermittelt entsprechend dem erfassten Signal ein Steuersignal an das zweite RC-Glied 5. Je nach gemessener Signaldifferenz wird das variable RC-Glied 5 so eingestellt, dass die beiden an den Eingängen 8 und 9 der Verstärkereinrichtung 7 liegenden Gleichtaktsignale (Common-Mode-Signale) gleich sind. Anders ausgedrückt, wird das variable RC-Glied 5 so eingestellt, dass die Summe der RC-Werte zwischen dem Eingang der ersten Elektrode 1 und dem ersten Eingang 8 der Verstärkerschaltung 7 und die Summe der RC-Werte zwischen dem Eingang der zweiten Elektrode 2 und dem zweiten Eingang 9 der Verstärkerschaltung 7 gleich sind. Dieses Ziel kann dadurch erreicht werden, dass der Impedanzwert, d.h. der Realteil und der Imaginärteil der Impedanz des variablen RC-Glieds 5 schrittweise variiert werden und anschließend wieder ein Signal über die Elektroden erfasst wird. Liegt immer noch eine Differenz der an dem ersten und dem zweiten Eingang 8, 9 des Verstärkers 7 anliegenden Signale vor, so wird das variable RC-Glied weiter geändert, bis in der Testphase kein Differenzsignal mehr an den Eingängen 8, 9 des Verstärkers 7 vorliegt. Es wird also in einer Testphase oder Trainingsphase der Anordnung eine Regelung des variablen RC-Glieds durchgeführt, wobei die beiden Eingangswiderstände der Anordnung aneinander angepasst werden. Die Verwendung eines variablen RC-Gliedes 5 statt nur eines reinen Widerstands ergibt eine im Vergleich zum Stand der Technik funktionale Verbesserung. Durch die Anpassung sowohl des Realteils als auch des Imaginärteils der RC-Werte werden Störungen sowohl durch Gleichstromsignale als auch durch Wechselstromsignale kompensiert. Statt des ersten und des zweiten RC-Glieds können auch RLC-Glieder verwendet werden, mit denen eine noch genauere Kompensation von Störsignalen möglich ist. In 4 becomes a circuit arrangement 40 for differential measurements of ECG signals according to a first embodiment of the invention. A first electrode 1 is connected to a patient P at its entrance. The first electrode 1 is with its output with a first impedance element 4 connected, which is executed in this case as a first RC element. The first RC element 4 is formed in this first embodiment as a fixed RC element. A second electrode 2 is also electrically connected to the patient P with its entrance. The second electrode 2 is with its output with a variable RC element 5 connected. An amplifier circuit 7 includes a first entrance 8th and a second entrance 9 as well as an exit 11 , The amplifier circuit 7 is with her first entrance 8th with the first RC element 4 electrically connected. The amplifier circuit 7 is with her second entrance 9 with the second RC element 5 electrically connected. The exit 11 the amplifier circuit 7 is with the input of a signal acquisition unit 21 connected. The output of the signal acquisition unit 21 is with the input of a control unit 22 connected. The output of the control unit 22 is with a drive input of the variable RC element 5 connected. The first electrode 1 detects a voltage signal from the body of the patient P and transmits the signal via the first RC element 4 to the entrance 8th the amplifier circuit 7 , The second electrode 2 also detects a second signal of the patient P and transmits the detected signal via the second RC element 5 , which is a variable RC element, to the second input 9 the amplifier circuit 7 , The amplifier 7 measures the voltage difference of the first signal and the second signal at the inputs 8th and 9 , amplifies the voltage difference and gives the amplified signal at its output 11 out. The signal acquisition unit 21 detects the amplified signal from the output 11 of the amplifier 7 , The control unit 22 receives the detected signal from the signal detection unit 21 and transmits a control signal to the second RC element in accordance with the detected signal 5 , Depending on the measured signal difference, the variable RC element 5 adjusted so that the two at the entrances 8th and 9 the amplifier device 7 common-mode signals (common-mode signals) are equal. In other words, the variable RC element becomes 5 set so that the sum of RC values between the input of the first electrode 1 and the first entrance 8th the amplifier circuit 7 and the sum of RC values between the Input of the second electrode 2 and the second entrance 9 the amplifier circuit 7 are the same. This goal can be achieved by taking the impedance value, ie the real part and the imaginary part, of the impedance of the variable RC element 5 be varied step by step and then again a signal is detected via the electrodes. There is still a difference between the first and second inputs 8th . 9 of the amplifier 7 present signals, so the variable RC element is further changed until in the test phase no difference signal at the inputs 8th . 9 of the amplifier 7 is present. It is thus carried out in a test phase or training phase of the arrangement, a control of the variable RC element, wherein the two input resistors of the arrangement are adapted to each other. The use of a variable RC element 5 instead of just a pure resistance gives a functional improvement compared to the prior art. By matching both the real and imaginary RC values, noise is compensated for by both DC and AC signals. Instead of the first and the second RC element, it is also possible to use RLC elements with which an even more precise compensation of interference signals is possible.

In 5 ist eine Messschaltung 50 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Messschaltung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hat im Gegensatz zu der Messschaltung 40 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einen mehrkanaligen Aufbau mit je einem RC-Glied 4, 5, 6 je Elektrode 1, 2, 3. Im Unterschied zu der Messschaltung 40 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel liegt das erste Signal nicht nur an einem Verstärker 7, sondern sowohl an einem ersten Eingang 8 eines ersten Verstärkers 7 als auch an einem parallel dazu geschalteten ersten Eingang 13 eines zweiten Verstärkers 12. Das zweite Signal, welches von der zweiten Elektrode 2 erfasst wird, liegt im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel nicht nur an dem zweiten Eingang 9 des ersten Verstärkers 7, sondern auch an einem ersten Eingang 17 eines dritten Verstärkers 16. Ein drittes Signal liegt an einem zweiten Eingang 14 des zweiten Verstärkers 12 und an einem zweiten Eingang 18 des dritten Verstärkers 16. Zwischen die dritte Elektrode 3 und den zweiten Eingang 14 des zweiten Verstärkers 12 und den zweiten Eingang 18 des dritten Verstärkers 16 ist ein zusätzliches drittes variables RC-Glied 6 geschaltet. Ein erstes Ausgangssignal am Ausgang 11 der ersten Verstärkerschaltung 7, ein zweites Ausgangssignal am Ausgang 15 der zweiten Verstärkerschaltung 12 und ein drittes Signal am Ausgang 19 der dritten Verstärkerschaltung 16 werden von einer Signalerfassungseinheit 21 empfangen und an eine Steuereinheit 22 weitergeleitet. Die Steuereinheit 22 sendet parallel Steuersignale an das zweite RC-Glied 5 und an das dritte RC-Glied 6. Das zweite RC-Glied 5 und das dritte RC-Glied 6 werden jeweils derart eingestellt, dass die Summe der RC-Werte zwischen dem Eingang der ersten Elektrode 1 und dem ersten Eingang 8 des ersten Verstärkers 7 gleich der Summe der RC-Werte zwischen dem Eingang der zweiten Elektrode 2 und dem zweiten Eingang 9 des ersten Verstärkers 7 ist und die Summe der RC-Werte zwischen dem Eingang der zweiten Elektrode 2 und dem ersten Eingang 17 des dritten Verstärkers 16 gleich der Summe der RC-Werte zwischen dem Eingang der dritten Elektrode 3 und dem zweiten Eingang 18 des dritten Verstärkers 16 ist. Der Vorteil der Verwendung von mehreren Elektroden mit entsprechend mehreren Messkontakten besteht darin, dass durch mehrere Messkontakte mit Hilfe einer Testmessung quantitativ ermittelt werden kann, welches RC-Glied welchen Messkontakts wie angepasst werden muss. Im Gegensatz dazu muss bei der Anordnung 40 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit nur zwei Messkontakten eine Erhöhung und Absenkung der RC-Glieder ausprobiert werden bzw. eine Anpassung der Impedanzwerte der einzelnen Messpfade in einem Regelprozess durchgeführt werden. In 5 is a measuring circuit 50 shown according to a second embodiment. The measuring circuit according to the second embodiment has in contrast to the measuring circuit 40 according to the first embodiment, a multi-channel structure with one RC element each 4 . 5 . 6 per electrode 1 . 2 . 3 , In contrast to the measuring circuit 40 According to the first embodiment, the first signal is not only at an amplifier 7 but at a first entrance 8th a first amplifier 7 as well as on a parallel connected first input 13 a second amplifier 12 , The second signal coming from the second electrode 2 is detected, in contrast to the first embodiment, not only at the second input 9 of the first amplifier 7 but also at a first entrance 17 a third amplifier 16 , A third signal is at a second input 14 of the second amplifier 12 and at a second entrance 18 of the third amplifier 16 , Between the third electrode 3 and the second entrance 14 of the second amplifier 12 and the second entrance 18 of the third amplifier 16 is an additional third variable RC element 6 connected. A first output signal at the output 11 the first amplifier circuit 7 , a second output signal at the output 15 the second amplifier circuit 12 and a third signal at the output 19 the third amplifier circuit 16 be from a signal acquisition unit 21 received and sent to a control unit 22 forwarded. The control unit 22 sends parallel control signals to the second RC element 5 and to the third RC element 6 , The second RC element 5 and the third RC element 6 are each set such that the sum of the RC values between the input of the first electrode 1 and the first entrance 8th of the first amplifier 7 equal to the sum of the RC values between the input of the second electrode 2 and the second entrance 9 of the first amplifier 7 is and the sum of RC values between the input of the second electrode 2 and the first entrance 17 of the third amplifier 16 equal to the sum of the RC values between the input of the third electrode 3 and the second entrance 18 of the third amplifier 16 is. The advantage of using multiple electrodes with correspondingly multiple measuring contacts is that it is possible to quantitatively determine by means of a test measurement by means of a plurality of measuring contacts which RC element must be adapted to which measuring contact and how. In contrast, in the arrangement 40 According to the first embodiment with only two measuring contacts an increase and decrease of the RC elements are tried out or an adjustment of the impedance values of the individual measuring paths in a control process can be performed.

In 6 ist eine Messschaltung 60 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel gezeigt. Im Gegensatz zu der Messschaltung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die drei Messelektroden 1, 2, 3 über eine Multiplexschaltung MUX mit nur zwei RC-Gliedern 4 und 5 verbunden. Die einzelnen Signale der Messelektroden 1, 2, 3 können nun zeitlich versetzt über den Multiplexer an die Verstärkerschaltung 7 weitergeleitet werden. Im Gegensatz zu der Messanordnung 50 in 5 kommt die Messschaltung 60 in 6 mit nur einem variablen RC-Glied 5 und nur einem Verstärker 7 aus. Sie ist also bei gleicher Anzahl von Messpfaden deutlich kompakter gestaltet. In 6 is a measuring circuit 60 shown according to a third embodiment. In contrast to the measuring circuit according to the second embodiment, the three measuring electrodes 1 . 2 . 3 via a multiplex circuit MUX with only two RC elements 4 and 5 connected. The individual signals of the measuring electrodes 1 . 2 . 3 can now be offset in time via the multiplexer to the amplifier circuit 7 to get redirected. In contrast to the measuring arrangement 50 in 5 comes the measuring circuit 60 in 6 with only one variable RC element 5 and only one amplifier 7 out. So it is designed for the same number of measurement paths significantly compact.

In 7 ist eine Messschaltung 70 schematisch gezeigt. Die Messschaltung 70 umfasst eine Verstärkerschaltung 7, welche auf einer spannungsbasierten differentiellen Widerstandsmessmethode basiert. Mit der Messschaltung wird eine aktive Messung der Impedanz der Messpfade realisiert. Es wird eine zusätzliche Spannung U über einen ersten Widerstand R1 an den ersten Eingang 8 der Verstärkerschaltung 7 gelegt. Der zweite Eingang 9 der Verstärkerschaltung 7 ist über einen zweiten Widerstand R2 mit Masse GND verbunden. Am Ausgang 11 der Verstärkerschaltung wird eine Differenzspannung gemessen, aus der sich der Impedanzwert des ersten Patientenkontakts bzw. des zugehörigen ersten Messpfades ergibt. Bei der Messung der Impedanz des zweiten Patientenkontakts bzw. des zweiten Messpfades musst die Anordnung entsprechend geändert werden. D.h. es wird der zweite Messpfad, welcher mit dem zweiten Eingang 9 elektrisch verbunden ist, mit der zusätzlichen Spannung U beaufschlagt und der erste Eingang 8 wird über einen Widerstand mit Masse GND verbunden. Durch die aktive Ermittlung der Impedanzen der Messpfade kann eine Vorabeinstellung der Impedanzwerte der Messpfade vorgenommen werden, auch wenn noch gar kein Störsignal aufgetreten ist. Die nicht gezeigten Teile der Messschaltung 70 können entsprechend den übrigen veranschaulichten Ausführungsbeispielen ausgeführt sein. In 7 is a measuring circuit 70 shown schematically. The measuring circuit 70 includes an amplifier circuit 7 , which is based on a voltage-based differential resistance measurement method. With the measuring circuit, an active measurement of the impedance of the measuring paths is realized. There is an additional voltage U via a first resistor R 1 to the first input 8th the amplifier circuit 7 placed. The second entrance 9 the amplifier circuit 7 is connected via a second resistor R 2 to ground GND. At the exit 11 A differential voltage is measured from the amplifier circuit, which results in the impedance value of the first patient contact or of the associated first measurement path. When measuring the impedance of the second patient contact or the second measurement path, the arrangement must be changed accordingly. That is, it becomes the second measuring path, which with the second input 9 is electrically connected, acted upon by the additional voltage U and the first input 8th is connected through a resistor to ground GND. By actively determining the impedances of the measuring paths, a pre-adjustment of the impedance values of the measuring paths can be carried out, even if no interfering signal has yet occurred. The parts of the measuring circuit, not shown 70 may be implemented according to the other illustrated embodiments.

In 8 ist eine Messschaltung 80 schematisch gezeigt, welche auf einer alternativen aktiven differentiellen Widerstandsmessmethode beruht. In diesem Fall ist das differentielle Widerstandsmessverfahren strombasiert. Bei diesem Verfahren liegt an dem ersten Eingang 8 der Verstärkerschaltung 7 bzw. dem ersten Messpfad eine zusätzliche regelbare Stromquelle I1. Zwischen den zweiten Eingang 9 und Masse GND ist eine zweite Stromquelle I2 geschaltet. Auch bei diesem Verfahren werden die Messpfade aktiv mit einem Störsignal, in diesem Fall ein definierter Strom, belegt, woraus wiederum mit Hilfe der Verstärkerschaltung 7 die Impedanz der einzelnen Messpfade ermittelt wird. Die nicht gezeigten Teile der alternativen aktiven Messschaltung 80 können entsprechend den übrigen veranschaulichten Ausführungsbeispielen ausgeführt sein. In 8th is a measuring circuit 80 shown schematically, which is based on an alternative active differential resistance measurement method. In this case, the differential resistance measurement method is current-based. In this method is located at the first input 8th the amplifier circuit 7 or the first measuring path, an additional controllable current source I 1 . Between the second entrance 9 and ground GND, a second current source I 2 is connected. Also in this method, the measuring paths are actively occupied with a noise signal, in this case a defined current, which in turn with the aid of the amplifier circuit 7 the impedance of the individual measuring paths is determined. The parts of the alternative active measuring circuit, not shown 80 may be implemented according to the other illustrated embodiments.

Die in 7 und 8 gezeigten Messverfahren bzw. Messanordnungen erlauben eine Messung der Widerstände der Patientenkontakte und eine Anpassung der variablen RC-Glieder auch ohne aktive Common-Mode-Spannungen. Diese Art der Widerstandsmessung hat den Vorteil, dass die Messung auch dann funktioniert, wenn sich die Common-Mode-Spannungen aufgrund wechselnder Umgebungsbedingungen ändern, ohne dass sich die Impedanz der Elektroden geändert hat. Ferner treten die Common-Mode-Spannungen nur nahe elektrischen Einrichtungen auf. Sporadische Common-Mode-Spannungen bzw. Common-Mode-Störungen treten auch fern elektrischer Einrichtungen auf, z. B. durch elektrische Aufladungen. Indem die variablen RC-Glieder auch ohne dauerhaft vorhandene Common-Mode-Spannungen angepasst werden, werden auch die Störungen der sporadischen Common-Mode-Spannungen im selben Maß wie mögliche dauerhafte Common-Mode-Spannungen verringert. Durch die aktive differentielle Messmethode kann eine absolute Aussage über die Widerstandsgröße der Widerstände der Patientenkontakte getroffen werden, da sie im Gegensatz zur Messung über Common-Mode-Spannungen nicht von weiteren Umwelteinflüssen abhängt. Zudem ist durch die aktive differentielle Methode eine präzisere Messung bzw. Anpassung der Impedanzen der Messpfade möglich. In the 7 and 8th shown measuring methods or measuring arrangements allow a measurement of the resistances of the patient contacts and an adaptation of the variable RC elements even without active common-mode voltages. This type of resistance measurement has the advantage that the measurement works even if the common-mode voltages change due to changing environmental conditions without the impedance of the electrodes having changed. Furthermore, the common-mode voltages occur only near electrical devices. Sporadic common-mode voltages or common-mode disturbances also occur far away from electrical devices, e.g. B. by electrical charges. By adapting the variable RC elements even without permanently existing common-mode voltages, the sporadic common-mode voltages are also reduced to the same extent as possible permanent common-mode voltages. By means of the active differential measuring method, an absolute statement about the resistance of the resistances of the patient contacts can be made, since, in contrast to the measurement via common-mode voltages, it does not depend on further environmental influences. In addition, a more precise measurement or adaptation of the impedances of the measuring paths is possible by the active differential method.

In 9 ist eine Messschaltung 90 mit einem zusätzlichen Eingang der Steuereinheit 22 für Steuerdaten gezeigt. Die Steuerdaten SD werden von einer externen Einheit (nicht gezeigt) an die Steuereinheit 22 übertragen. Über den zusätzlichen Steuereingang werden Informationen wie der Zeitpunkt und die Art möglicher aktiver Common-Mode-Spannungen, die Umschaltung zwischen direkter/indirekter Widerstandsmessung oder einer Kombination der Widerstandsmessungen und Vorgaben für die RC-Glieder übertragen. In 9 is a measuring circuit 90 with an additional input of the control unit 22 shown for control data. The control data SD is supplied from an external unit (not shown) to the control unit 22 transfer. The additional control input transmits information such as the timing and type of possible active common-mode voltages, switching between direct / indirect resistance measurement or a combination of resistance measurements and RC element specifications.

In 10 ist eine Messschaltung 100 zum Erfassen von EKG-Signalen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt. Die in 10 gezeigte Messschaltung 100 dient der Verbesserung der Common-Mode-Störunterdrückung für Mehrfrequenzstörungen. Ein Problem der Messschaltungen 50, 60 und 90 gemäß den vorhergehenden Ausführungsbeispielen besteht darin, dass die variablen RC-Glieder nur eine Korrektur für einzelne Frequenzen ermöglichen. Wenn Störungen mit mehreren Störfrequenzen vorliegen, so lassen sie sich durch ein einfaches RC-Glied nicht für jede Frequenz korrigieren. Dadurch wird bei verschiedenen Frequenzen die Gesamtamplitude und Phase der beiden Elektroden nicht gleich, so dass die Common-Mode-Störungen nicht optimal unterdrückt werden. Gemäß der Messschaltung 100 in 10 wird dieses Problem dadurch gelöst, dass eine Anzahl von n in Reihe oder parallel geschalteten RC-Gliedern 41, 51 zum Ausgleich verwendet werden. In der 11 sind beispielhaft n = 3 in Reihe geschaltete variable RC-Glieder gezeigt. Die Anzahl der variablen RC-Glieder kann dabei von der Anwendung und der Vielfalt der zu erwartenden Störungen abhängen. Durch die mehrfachen RC-Glieder können die komplexen Übertragungsfunktionen der Hauptelektrodenübergänge besser angenähert und damit besser korrigiert werden. In 10 is a measuring circuit 100 for detecting ECG signals according to a further embodiment. In the 10 shown measuring circuit 100 serves to improve the common-mode interference suppression for multi-frequency interference. A problem of the measuring circuits 50 . 60 and 90 According to the previous embodiments, the variable RC elements only allow correction for individual frequencies. If there are interferences with several interference frequencies, they can not be corrected for each frequency by a simple RC element. As a result, the total amplitude and phase of the two electrodes does not become the same at different frequencies, so that the common-mode interference is not optimally suppressed. According to the measuring circuit 100 in 10 this problem is solved by having a number of n series or parallel RC elements 41 . 51 to be used for compensation. In the 11 By way of example, n = 3 series-connected variable RC elements are shown. The number of variable RC elements can depend on the application and the variety of the expected disturbances. Due to the multiple RC elements, the complex transfer functions of the main electrode junctions can be better approximated and thus better corrected.

In 11 ist eine herkömmliche Messschaltung 110 zum Messen von EKG-Signalen mit einer zusätzlichen RLD-Elektrode 31 bzw. einem zusätzlichen RLD-Pfad RLD gezeigt. Dieser weitere Patientenkontakt, meist als Right Leg Drive (right leg drive = Treiberschaltung für das rechte Bein) oder neutrale Elektrode bezeichnet, sorgt für den Potentialausgleich zwischen der Messschaltung und dem Patienten. Der RLD-Pfad RLD umfasst eine Treiberschaltung für das rechte Bein. Die Treiberschaltung wird von der Steuereinheit 22 derart angesteuert, dass über die RLD-Elektrode 31 ein Referenzpotential an das Bein des Patienten angelegt wird. Liegt an allen Kontakten ein gemeinsames Common-Mode-Potential an, fließt durch alle Leitungen ein Strom, welcher für die differentiellen Messleitungen nahezu identisch ist und weiter als I_CM bezeichnet wird. Der Strom, welcher durch den RLD-Pfad RLD fließt, ist als I_RLD bezeichnet. Die Störungen aufgrund der Konversion von Common-Mode-Signalen zu differentiellen Spannungen treten vor allem durch unterschiedliche Elektrodenimpedanzen auf den beiden differentiellen Messleitungen auf. Die Größe der differentiell gemessenen Common-Mode-Störspannung ist bei gleicher Impedanzdifferenz proportional zur Stromstärke I_CM. Der Eingang des RLD-Pfades besitzt gegenüber dem Verstärker 7 auf den Messleitungen eine wesentlich geringere Impedanz, um den Strom I_RLD im Vergleich zu I_CM zu maximieren und so die Common-Mode-Störungen auf den Messpfaden zu reduzieren. Für ein Messsystem, welches die Common-Mode-Störungen messen möchte, um in einer Testphase die Impedanzen der Messpfade aneinander anzupassen, ist dies allerdings kontraproduktiv. In 11 is a conventional measurement circuit 110 for measuring ECG signals with an additional RLD electrode 31 or an additional RLD path RLD. This additional patient contact, usually referred to as right leg drive or neutral electrode, provides equipotential bonding between the measurement circuit and the patient. The RLD path RLD includes a driver circuit for the right leg. The driver circuit is controlled by the control unit 22 controlled such that via the RLD electrode 31 a reference potential is applied to the leg of the patient. If a common common mode potential is present at all contacts, a current flows through all the lines, which is almost identical for the differential measuring lines and is further referred to as I_CM. The current flowing through the RLD path RLD is referred to as I_RLD. The disturbances due to the conversion of common-mode signals to differential voltages occur mainly due to different electrode impedances on the two differential measurement leads. The size of the differentially measured common mode interference voltage is proportional to the current intensity I_CM for the same impedance difference. The input of the RLD path is opposite the amplifier 7 On the test leads a much lower impedance to maximize the current I_RLD compared to I_CM and so reduce the common-mode noise on the measurement paths. However, this is counterproductive for a measuring system which would like to measure the common mode disturbances in order to match the impedances of the measuring paths in a test phase.

Daher wird bei der Anordnung 120 in 12 ein zusätzlicher schalt- und/oder regelbarer Widerstand 32 in den RLD-Pfad eingefügt, um so dessen Eingangsimpedanz und damit das Verhältnis der Ströme I_CM sowie I_RLD zu verändern. Dieser regelbare Widerstand kann für die Dauer der Schätzung der optimalen Parameter der Common-Mode-Störer erhöht werden, um den Strom I_CM und damit den Pegel der Common-Mode-Spannung zu erhöhen, und nach der Schätzung reduziert werden, um den Strom I_RLD zu maximieren und damit den Strom I_CM zu minimieren, um bei der eigentlichen EKG-Messung die differentiell gemessene Common-Mode-Störspannung zu minimieren. Somit wird eine aktive Strombegrenzung über die verschiedenen Leitungen des differentiellen Messsystems erreicht. Durch die Regelung können Common-Mode-Störungen auf bestimmten Pfaden verstärkt werden, wodurch sich mit den Messschaltungen gemäß den Ausführungsbeispielen die Messphasen besser abschätzen und kompensieren lassen. Der Vorteil gegenüber einer fixen Impedanz eines RLD-Pfades besteht darin, dass sowohl eine gute Messung der Common-Mode-Störer bei hoher Impedanz als auch eine Minimierung der Common-Mode-Störer bei niedriger Impedanz möglich ist. Therefore, in the arrangement 120 in 12 an additional switching and / or adjustable resistance 32 inserted into the RLD path so as to change its input impedance and thus the ratio of currents I_CM and I_RLD. This variable resistor can be increased for the duration of the estimation of the optimum parameters of the common-mode interferers, to increase the current I_CM and thus the level of the common-mode voltage, and according to the estimate reduced to the current I_RLD to maximize and minimize the current I_CM to minimize the differentially measured common-mode noise voltage during the actual ECG measurement. Thus, active current limitation is achieved across the various lines of the differential measurement system. As a result of the control, common-mode disturbances can be amplified on certain paths, as a result of which the measuring phases can be better estimated and compensated for with the measuring circuits according to the exemplary embodiments. The advantage over a fixed impedance of an RLD path is that it enables both good measurement of common mode interferers at high impedance and minimization of common mode interferers at low impedance.

In 13 wird ein Verfahren 130 zum differentiellen Messen von Spannungen veranschaulicht. Bei dem Schritt 13.I wird zunächst ein erstes Signal S1 mit einer ersten Elektrode und ein zweites Signal S2 mit einer zweiten Elektrode erfasst. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode sind am Eingang mit einem Patienten verbunden und stellen am Ausgang je einen Messkontakt zur Verfügung. Bei dem Schritt 13.II wird das erste Signal über ein erstes Impedanz-Element zwischen dem ersten Messkontakt und einem ersten Eingang einer Verstärkerschaltung übertragen. Bei dem Schritt 13.III wird das zweite Signal über ein zweites variables Impedanz-Element zwischen dem zweiten Messkontakt und einem zweiten Eingang der Verstärkerschaltung übertragen. Bei dem Schritt 13.IV wird ein Ausgangssignal AS am Ausgang der Verstärkerschaltung erfasst. Bei dem Schritt 13.V werden die erfassten Signale von einer Steuerschaltung gelesen und bei dem Schritt 13.VI wird das variable Impedanz-Element zwischen dem zweiten Messkontakt und dem zweiten Eingang der Verstärkerschaltung derart gesteuert, dass die Summe der Impedanz-Werte zwischen den Eingängen der Elektroden und den Eingängen der Verstärkerschaltung für das erste und das zweite Signal übereinstimmen. Die Anpassung der Impedanzen kann beispielsweise während der Messung anhand der Amplitude des Gleichtaktstörsignals durchgeführt werden. Dabei kann zum Beispiel mit einer Regelschleife durch Anpassen der Impedanz des zweiten variablen Impedanz-Elements eine Minimierung des Störsignals vorgenommen werden. Es kann alternativ auch eine Testmessung bzw. eine Art Training der Messschaltung vor der eigentlichen EKG-Messung durchgeführt werden. Dabei werden die Messpfade einzeln zum Beispiel mit einem vordefiniertes Störsignal belegt und eine Messung der Impedanzen der einzelnen Messpfade durchgeführt. Auf der Grundlage der gemessenen Impedanzwerte können anschließend die Impedanzen der einzelnen Messpfade aneinander angepasst werden. Auch eine Kombination beider Ansätze ist möglich, um zum einen vorab eine besonders genaue Störsignalunterdrückung zu gewährleisten, aber trotzdem flexibel auf unerwartete und plötzlich auftretende Störungen reagieren zu können. In 13 becomes a procedure 130 illustrates the differential measurement of voltages. At the step 13.I First, a first signal S1 is detected with a first electrode and a second signal S2 with a second electrode. The first electrode and the second electrode are connected to a patient at the input and each provide a measuring contact at the output. At the step 13.II the first signal is transmitted via a first impedance element between the first measuring contact and a first input of an amplifier circuit. At the step 13.III the second signal is transmitted via a second variable impedance element between the second measuring contact and a second input of the amplifier circuit. At the step 13.IV an output signal AS is detected at the output of the amplifier circuit. At the step 13.V the detected signals are read by a control circuit and at the step 13.VI the variable impedance element between the second measuring contact and the second input of the amplifier circuit is controlled so that the sum of the impedance values between the inputs of the electrodes and the inputs of the amplifier circuit for the first and the second signal coincide. The adaptation of the impedances can be carried out, for example, during the measurement on the basis of the amplitude of the common-mode interference signal. It can, for example with a control loop by adjusting the impedance of the second variable impedance element, a minimization of the interference signal can be made. Alternatively, a test measurement or a type of training of the measuring circuit can be carried out before the actual ECG measurement. The measurement paths are occupied individually, for example, with a predefined interference signal, and a measurement of the impedances of the individual measurement paths is carried out. On the basis of the measured impedance values, the impedances of the individual measuring paths can then be matched to each other. A combination of both approaches is also possible in order to ensure a particularly precise suppression of noise in advance, but nevertheless to be able to respond flexibly to unexpected and suddenly occurring disturbances.

Im Vergleich zu der herkömmlichen Herangehensweise bei der Minimierung von Gleichtaktstörsignalen ist das erfindungsgemäße Verfahren deutlich flexibler, für den Benutzer leichter handhabbarer und weniger zeit- und arbeitsaufwändig. Compared to the conventional approach to minimizing common mode noise, the inventive method is significantly more flexible, easier to handle for the user and less time consuming and labor intensive.

Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei dem vorhergehend detailliert beschriebenen Verfahren sowie bei den dargestellten differentiellen Spannungsmesssystemen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließen die Begriffe „Einheit“ und „Modul“ nicht aus, dass die betreffenden Komponenten aus mehreren zusammenwirkenden Teil-Komponenten bestehen, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können. Finally, it is pointed out once again that the method described in detail above and the illustrated differential voltage measuring systems are merely exemplary embodiments which can be modified by the person skilled in the art in various ways without departing from the scope of the invention. Furthermore, the use of the indefinite article "on" or "one" does not exclude that the characteristics in question may also be present multiple times. Likewise, the terms "unit" and "module" do not exclude that the components in question consist of several interacting sub-components, which may also be spatially distributed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (15)

Differentielles Spannungsmesssystem (40, 50, 60, 90, 100, 120), aufweisend: – zwei Elektroden (1, 2), welche am Eingang mit einem Patienten (P) verbunden sind und am Ausgang je einen Messkontakt zur Verfügung stellen, – eine Verstärkerschaltung (7) mit einem ersten Eingang (8) für ein erstes Signal und einem zweiten Eingang (9) für ein zweites Signal und einem Ausgang (11), – ein erstes Impedanz-Element (4) zwischen einem ersten Messkontakt und dem ersten Eingang (8) der Verstärkerschaltung (7), – ein zweites variables Impedanz-Element (5) zwischen einem zweiten Messkontakt und dem zweiten Eingang (9) der Verstärkerschaltung (7), – eine Signalerfassungseinheit (21) am Ausgang (11) der Verstärkerschaltung (7), und – eine Steuereinheit (22), welche die Signale von der Signalerfassungseinheit (21) liest und das variable Impedanz-Element (5) zwischen dem zweiten Messkontakt und dem zweiten Eingang (9) der Verstärkerschaltung so steuert, dass die Summe der Impedanz-Werte zwischen den Eingängen der Elektroden (1, 2) und den Eingängen (8, 9) der Verstärkerschaltung (7) für das erste und das zweite Signal übereinstimmen. Differential voltage measuring system ( 40 . 50 . 60 . 90 . 100 . 120 ), comprising: - two electrodes ( 1 . 2 ), which are connected at the input to a patient (P) and each provide a measuring contact at the output, - an amplifier circuit ( 7 ) with a first input ( 8th ) for a first signal and a second input ( 9 ) for a second signal and an output ( 11 ), - a first impedance element ( 4 ) between a first measuring contact and the first input ( 8th ) of the amplifier circuit ( 7 ), - a second variable impedance element ( 5 ) between a second measuring contact and the second input ( 9 ) of the amplifier circuit ( 7 ), - a signal acquisition unit ( 21 ) at the exit ( 11 ) of the amplifier circuit ( 7 ), and - a control unit ( 22 ), which receive the signals from the signal acquisition unit ( 21 ) and the variable impedance element ( 5 ) between the second measuring contact and the second input ( 9 ) controls the amplifier circuit so that the sum of the impedance values between the inputs of the electrodes ( 1 . 2 ) and the entrances ( 8th . 9 ) of the amplifier circuit ( 7 ) for the first and second signals. Differentielles Spannungsmesssystem (40, 50, 60, 90, 100, 120) nach Anspruch 1, wobei das erste Impedanz-Element (4) ein fixes Impedanz-Element aufweist. Differential voltage measuring system ( 40 . 50 . 60 . 90 . 100 . 120 ) according to claim 1, wherein the first impedance element ( 4 ) has a fixed impedance element. Differentielles Spannungsmesssystem (40, 50, 60, 90, 100, 120) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste und/oder das zweite Impedanz-Element (4, 5) ein RLC-Glied und/oder ein RC-Glied umfassen. Differential voltage measuring system ( 40 . 50 . 60 . 90 . 100 . 120 ) according to claim 1 or 2, wherein the first and / or the second impedance element ( 4 . 5 ) comprise an RLC member and / or an RC member. Differentielles Spannungsmesssystem (50, 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: – mehrere Elektroden (1, 2, 3), – mehrere parallele Verstärkerschaltungen (7, 12, 16) mit Eingängen (8, 9, 13, 14, 17, 18) für jeweils zwei Signale, – mehrere Messkontakte, deren Signale jeweils an eine oder mehrere Verstärkerschaltungen (7, 12, 16) geführt werden, – je ein variables Impedanz-Element (4, 5, 6) je Messkontakt. Differential voltage measuring system ( 50 . 60 ) according to one of claims 1 to 3, further comprising: - a plurality of electrodes ( 1 . 2 . 3 ), - several parallel amplifier circuits ( 7 . 12 . 16 ) with inputs ( 8th . 9 . 13 . 14 . 17 . 18 ) for each two signals, - a plurality of measuring contacts whose signals are in each case connected to one or more amplifier circuits ( 7 . 12 . 16 ), - one variable impedance element each ( 4 . 5 . 6 ) per measuring contact. Differentielles Spannungsmesssystem (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welches einen oder mehrere vorgeschaltete Multiplexer (MUX) umfasst, durch welche weitere Messkontakte mit dem ersten und zweiten Signaleingang (8, 9) verbunden werden können. Differential voltage measuring system ( 60 ) according to one of claims 1 to 4, which comprises one or more upstream multiplexers (MUX) through which further measuring contacts with the first and second signal input (MUX) ( 8th . 9 ) can be connected. Differentielles Spannungsmesssystem (40, 50, 60, 90, 100, 120) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Signalerfassungseinheit (21) einen Tiefpass, mögliche weitere Verstärkung und einen AD-Wandler umfasst. Differential voltage measuring system ( 40 . 50 . 60 . 90 . 100 . 120 ) according to one of claims 1 to 5, wherein the signal detection unit ( 21 ) comprises a low pass, possible further gain and an AD converter. Differentielles Spannungsmesssystem (40, 50, 60, 90, 100, 120) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuereinheit (22) eine digitale Recheneinheit umfasst. Differential voltage measuring system ( 40 . 50 . 60 . 90 . 100 . 120 ) according to one of claims 1 to 6, wherein the control unit ( 22 ) comprises a digital processing unit. Differentielles Spannungsmesssystem (40, 50, 60, 90, 100, 120) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Eingangssignale eine differentielle Spannung und optional eine Common-Mode-Spannung haben. Differential voltage measuring system ( 40 . 50 . 60 . 90 . 100 . 120 ) according to one of claims 1 to 7, wherein the input signals have a differential voltage and optionally a common-mode voltage. Differentielles Spannungsmesssystem (70, 80) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einer differentiellen Methode zur direkten Widerstandsmessung jeder zwei Patientenkontakte, umfassend Gleich- oder Wechsel-Spannungs- oder -Stromerzeugung (U, I1, I2) an den beiden Eingängen (8, 9) jeder Verstärkerschaltung (7), durch Messung welcher die RC-Eigenschaften zwischen zwei Patientenkontakten auch ohne vorhandene Common-Mode-Spannungen bestimmt werden können. Differential voltage measuring system ( 70 . 80 ) according to one of claims 1 to 8, with a differential method for direct resistance measurement of each two patient contacts, comprising DC or AC voltage or current generation (U, I 1 , I 2 ) at the two inputs ( 8th . 9 ) of each amplifier circuit ( 7 ), by measuring which the RC properties between two patient contacts can be determined without existing common-mode voltages. Differentielles Spannungsmesssystem (40, 50, 60, 90, 100, 120) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, welches zur Bestimmung der Impedanz-Werte der Elektroden und Steuerung der variablen Impedanz-Elemente eine oder mehrere der folgenden Methoden verwendet: a) einen Kalman-Filter oder anderen modellbasierten Schätzer b) Autokorrelation jeden Eingangssignals, Kreuzkorrelation für zwei Eingangssignale, adaptive Filter oder sonstige Frequenzanalysemethoden um periodische Frequenzanteile zu messen c) Leistungsmessung d) durch Vorwissen oder Berechnung in der Steuereinheit erstellte Tabellen oder Formeln 1. für die Veränderung der Elektrodengüte über die Zeit 2. für einen typischen Zusammenhang zwischen R und C jeder Elektrode. Differential voltage measuring system ( 40 . 50 . 60 . 90 . 100 . 120 ) according to one of claims 1 to 9, which uses one or more of the following methods for determining the impedance values of the electrodes and controlling the variable impedance elements: a) a Kalman filter or other model-based estimator b) autocorrelation of each input signal, cross-correlation for two input signals, adaptive filters or other frequency analysis methods to measure periodic frequency components c) power measurement d) tables or formulas created by prior knowledge or calculation in the control unit 1. for change of electrode quality over time 2. for a typical relationship between R and C each electrode. Differentielles Spannungsmesssystem (120) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welches einen weiteren Kontakt (RLD) zur Erzeugung eines Signals besitzt, welches vom Steuersystem (22) auf die Durchschnitts-Common-Mode-Spannungen einzelner oder aller Signale geregelt werden oder auf einen festen Spannungswert gesetzt werden kann. Differential voltage measuring system ( 120 ) according to one of claims 1 to 10, which has a further contact (RLD) for generating a signal which is supplied by the control system (RLD). 22 ) can be controlled to the average common-mode voltages of individual or all signals or set to a fixed voltage value. Differentielles Spannungsmesssystem (120) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, welches eine Synchronisation der Steuerung des weiteren Kontakts (RLD) und der indirekten Messung der Impedanz-Werte besitzt, um die Common-Mode-Spannungsmessungen mit geöffnetem Stromkreis (Open Loop RLD) des weiteren Kontakts durchzuführen, differentielle Signalmessungen jedoch mit geschlossenem Stromkreis (Closed Loop RLD) des weiteren Kontakts durchzuführen, um jeweils die optimale Performanz zu erhalten. Differential voltage measuring system ( 120 ) according to one of claims 1 to 11, which has a synchronization of the control of the further contact (RLD) and the indirect measurement of the impedance values to the open-loop common-mode voltage measurements (Open Loop RLD) of the further contact, but to perform differential signal measurements with the closed loop RLD of the further contact in order to obtain the optimum performance in each case. Differentielles Spannungsmesssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einem zusätzlichen Steuereingang, über welchen folgende Informationen bereitgestellt werden können: – Zeitpunkt und Art möglicher aktiver Common-Mode-Spannungen – Umschaltung zwischen direkter Widerstandsmessung, indirekter Widerstandsmessung oder einer Kombination der Widerstandsmessungen – Vorgaben für die Impedanz-Elemente. Differential voltage measuring system according to one of claims 1 to 12, with an additional control input, via which the following information can be provided: - Time and type of possible active common-mode voltages - Switching between direct resistance measurement, indirect resistance measurement or a combination of resistance measurements - Specifications for the impedance elements. Differentielles Spannungsmesssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das erste (41) und das zweite Impedanz-Element (42) eine Mehrzahl von N variablen Impedanz-Elementen umfasst, welche parallel oder seriell zueinander geschaltet sind. Differential voltage measuring system ( 100 ) according to one of claims 1 to 12, wherein the first ( 41 ) and the second impedance element ( 42 ) comprises a plurality of N variable impedance elements connected in parallel or in series with each other. Verfahren (130) zum differentiellen Messen von Spannungen, aufweisend die Schritte: – Erfassen eines ersten Signals mit einer ersten Elektrode (1) und eines zweiten Signals mit einer zweiten Elektrode (2), welche am Eingang mit einem Patienten verbunden sind und am Ausgang je einen Messkontakt zur Verfügung stellen, – Übertragen des ersten Signals über ein erstes Impedanz-Element (4) zwischen dem ersten Messkontakt und einem ersten Eingang (8) einer Verstärkerschaltung (7), – Übertragen des zweiten Signals über ein zweites variables Impedanz-Element (5) zwischen dem zweiten Messkontakt und einem zweiten Eingang (9) der Verstärkerschaltung (7), – Erfassen eines Ausgangssignals am Ausgang (11) der Verstärkerschaltung (7), – Lesen der erfassten Signale und Steuern des variablen Impedanz-Elements (5) zwischen dem zweiten Messkontakt und dem zweiten Eingang (9) der Verstärkerschaltung (7) derart, dass die Summe der Impedanz-Werte zwischen den Eingängen der Elektroden (1, 2) und den Eingängen (8, 9) der Verstärkerschaltung (7) für das erste und das zweite Signal übereinstimmen. Procedure ( 130 ) for the differential measurement of voltages, comprising the steps: - detecting a first signal with a first electrode ( 1 ) and a second signal with a second electrode ( 2 ), which are connected to a patient at the input and each provide a measuring contact at the output, - transmission of the first signal via a first impedance element ( 4 ) between the first measuring contact and a first input ( 8th ) an amplifier circuit ( 7 ), - transmitting the second signal via a second variable impedance element ( 5 ) between the second measuring contact and a second input ( 9 ) of the amplifier circuit ( 7 ), - detecting an output signal at the output ( 11 ) of the amplifier circuit ( 7 ), - reading the detected signals and controlling the variable impedance element ( 5 ) between the second measuring contact and the second input ( 9 ) of the amplifier circuit ( 7 ) such that the sum of the impedance values between the inputs of the electrodes ( 1 . 2 ) and the entrances ( 8th . 9 ) of the amplifier circuit ( 7 ) for the first and second signals.
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