Die Erfindung betrifft eine Biosignalerfassungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufnehmen eines bioelektrischen Signals gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8. Biosignalerfassungsvorrichtungen sind beispielsweise Elektrokardiogramm- Vorrichtungen oder Elektroenzephalographie-Geräte. Derartige Biosignalerfas- sungsvorrichtungen sind Vorrichtungen, mit denen von einem menschlichen oder tierischen Körper ausgesandte Biosignale erfasst werden können. Diese Biosignale sind außerordentlich schwach, gleichzeitig müssen sie mit einer möglichst hohen Genauigkeit erfasst werden, um auf Basis dieser Daten eine möglichst sichere Diagnose abgeben zu können.

Die Qualität der Messergebnisse wird maßgeblich dadurch beeinflusst, wie weitgehend externe Störeinflüsse auf das Messergebnis durchschlagen. Bio- Signalerfassungsvorrichtungen werden in aller Regel in einer Umgebung betrieben, die Störfelder aufweist. Bei diesen Störfeldern handelt es sich insbesondere um elektromagnetische Felder mit der Netzfrequenz beziehungsweise harmonischen Vielfachen davon. Man geht heute davon aus, das sich der Frequenzbereich von EEG-Signalen bis in den kHz-Bereich erstreckt, wobei die auf der Kopfoberfläche messbaren Signalamplituden im Submikrovolt-Bereich liegen. Ihre Registrierung setzt eine Verstärkertechnik voraus, die zum einen ein extrem geringes thermisches Eigenrauschen aufweist und außerdem in der Lage ist, die Störungen der Umge- bung möglichst vollständig zu unterdrücken. Der Stand der Technik hinsichtlich des Eigenrauschens ist derzeit etwa eine Größenordnung zu hoch.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Es ist auch bekannt, eine Erdungselektrode dazu zu verwenden, die einstreuenden Felder aufzufangen. Mit einer so genannten Driven-Right-Leg-Schaltung wird dann das Nutzsignal gegen das von der Erdungselektrode aufgenommene, zeitlich schwankende Nullsignal gemessen, so dass im Idealfall lediglich das Nutzsignal erfasst und ausgewertet wird. Nachteilig daran ist, dass das Nutzsignal nur dann frei von den Effekten der Einstreuung ist, wenn genau nur das Einstreuungssignal erfasst wird. Da das Nutzsignal gegen das von der Erdungselektrode aufgenommene Spannungsniveau verstärkt wird, kann es zu unerwünschten Rückkopplungen kommen, die zu Messartefakten führen.

Es ist aus dem Stand der Technik, beispielsweise der US 5,099,856 A bekannt, eine Abschirmung vorzusehen, die wie ein Hut aufgesetzt wird und so Einstreuungen von außen vermeidet. Nachteilig hieran ist aber, dass eine derartige Abschirmung den Einfluss von Störfeldern nur in begrenztem Maße verringern kann, da es nicht möglich ist, den Patienten vollständig mit der Schutzhülle zu umgeben.

Es gibt viele Ansätze, um Störsignale nach der Datenaufzeichnung mit numerischen Verfahren herauszurechnen. Beispielsweise ist aus dem Artikel„A novel application of the S-transform in removing powerline interference from biome- dical Signals", von Huang et al, Physiological Measurement 30 (2009), Seiten 13 bis 27 bekannt, die S-Transformation dazu zu verwenden, die Störungen von einstreuenden elektromagnetischen Feldern aus den gemessenen Daten automatisch herauszufiltern. Nachteilig hieran ist, dass nicht sichergestellt werden kann, dass durch die S-Transformation relevante Strukturen im gemessenen Signal verfälscht werden.

Die mögliche Signalverfälschung ist ein Problem bei allen Filterverfahren, so dass die beste Lösung darin besteht, die Einkopplung der Störungen in das System zu verhindern.

Aus der DE 103 53 970 A1 ist bekannt, den Übergangswiderstand zwischen einer Elektrode und dem Organismus zu messen, um so festzustellen, ob die Elektroden korrekt angeschlossen wurden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Messung von Biosignalen zu verbessern.

Die Erfindung löst das Problem durch eine gattungsgemäße Biosignalerfas- sungsvorrichtung, die ein Gehäuse besitzt, das die Verstärkervorrichtung allseitig umschließt, so dass es als Schutzvorrichtung gegen eine Einstreuung von Frequenzen zwischen 50 Hertz und 2000 Hertz wirkt, das mit der Erdungselek- trode verbunden ist und das gegenüber der ersten Signalelektrode, der zweiten Signalelektrode und der Verstärkervorrichtung elektrisch isoliert ist.

Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 8.

Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass sich eine höhere Genauigkeit bei der Erfassung von Biosignalen erreichen lässt. Durch das Gehäuse, das die Verstärkervorrichtung allseitig umschließt, werden externe Störfelder effektiv abgehalten. Da das Gehäuse auf dem gleichen Potenzial liegt wie die Erdungselektro- de, schwankt das Potenzial des Gehäuses relativ zu einer absoluten Erde, aber auf gleiche Weise wie die Einstreuung in die beiden Signalelektroden. Im Idealfall liegt das Gehäuse auf dem Potential des Körpers so dass keine störenden Ausgleichsströme über die Impedanzen der Signalelektroden zur Erde fließen können.

Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass die erreichbare Reduktion des Einflusses von Störfeldern auf das Messergebnis mit technisch einfachen Mitteln erreichbar ist. Da keine Kompensationsschaltung, beispielsweise in Form einer Driven-Right-Leg-Schaltung, notwendig ist, kann es zudem zu keinen Fehlanpassungen dieser Schaltungen kommen, so dass Messartefakte weitgehend ausgeschlossen sind.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter einer Signalelektrode eine Elektrode verstanden, die dazu ausgebildet ist, um mit einem Patienten in Kontakt gebracht zu werden. Beispielsweise handelt es sich bei den Signalelektroden um auf den Körper eines Patienten aufklebbare Elektroden. Auch bei der Erdungselektrode handelt es sich um eine derartige Elektrode, der ab- weichende Name deutet lediglich an, dass die Funktion dieser Elektrode nicht wie bei den Signalelektroden auf das Abgreifen eines Nutzsignals gerichtet ist, sondern auf das Abgreifen des Potenzials des Körpers, von dem das Biosignal abgegriffen wird. Unter dem Merkmal, dass die Verstärkervorrichtung allseitig vom Gehäuse umschlossen ist, wird insbesondere verstanden, dass das Gehäuse eine für die Einstellung von elektromagnetischen Feldern im Wesentlichen geschlossene Hülle darstellt. Selbstverständlich ist es unvermeidlich, dass das Gehäuse Öffnungen aufweist, beispielsweise für die Eingänge der Signalelektroden und der Erdungselektrode, sowie gegebenenfalls für eine Leitung, über die ein das gemessene Signal kodierendes Signal abgegeben werden kann. Das Gehäuse ist jedoch vorzugsweise so ausgebildet, dass zusätzlich zu den unabdingbar notwendigen Eingängen keine weiteren Öffnungen im Gehäuse vorgesehen sind, durch die elektromagnetische Felder zwischen 50 und 2000 Hertz zu einem signifikanten Beitrag einstreuen können. Insbesondere ist das Gehäuse so ausgebildet, dass die Feldstärke im Inneren des Gehäuses um höchstens 10 ^~6 der Feldstärke unmittelbar außerhalb des Gehäuses beträgt, wobei diese Angabe für die Frequenzen zwischen 50 Hertz und 2000 Hertz gilt. Unter dem Gehäuse wird insbesondere eine Abschirmvorrichtung gegen kapazitive Einstreuung aus der Umwelt der Biosignalerfassungsvorrichtung, insbesondere durch das Energieverteilernetz, verstanden. Die Kapazität des Schutzgehäuses zu den im Inneren angeordneten Bestandteilen des Biosignalverstärkers liegt vorzugsweise unter 00 Pikofarad.

Die Signalelektroden umfassen die Zuleitungen, mit denen sie mit der Verstärkervorrichtung verbunden sind. Bei diesen Zuleitungen handelt es sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um geschirmte Leitungen. Insbesondere sind die Abschirmungen dieser Leitungen mit dem Gehäuse elektrisch verbunden.

Die Verstärkervorrichtung umfasst vorzugsweise einen Elektrometer-Ver- stärker. Ein Operationsverstärker in Form eines Differenzverstärkers ist damit nicht mehr erforderlich, was zu einer besonders einfachen und robusten Bauform führt.

Erfindungsgemäß umfasst die Biosignalerfassungsvorrichtung einen Schalter, mittels dem die Verstärkervorrichtung in einen Schaltkreis mit dem Gehäuse bringbar ist. Unter diesem Merkmal wird insbesondere verstanden, dass ein Schalter existiert, der in einen geschlossenen Zustand und einen geöffneten Zustand bringbar ist. Im geöffneten Zustand weist der Schalter einen Widerstand von zumindest 100 Megaohm auf, wobei der Widerstand vorzugsweise im Gigaohm-Bereich liegt. Allerdings ergibt sich durch die unvermeidbare Streukapazität zwischen dem Gehäuse 34 und der Verstärkervorrichtung, die vorzugsweise unter 100 pF beträgt, ein Blindwiderstand zwischen beiden Teilen, der bei einer Netzfrequenz von 50 Hz in der Regel größer als 30 Megaohm ist. Im geschlossenen Zustand liegt der Übergangswiderstand des Schalters unterhalb von 1 Kiloohm, in aller Regel im Ohmbereich.

Mittels des Schalters kann das Gehäuse kontrolliert in einen Schaltkreis mit der Verstärkervorrichtung gebracht werden, so dass eine Impedanz der Kontaktstelle zwischen der Erdungselektrode und dem Körper des (menschlichen oder tierischen) Patienten messbar ist. Beispielsweise verbindet der Schalter das Gehäuse mit einem Eingang der Verstärkervorrichtung. Das ermöglicht es, die Erdungselektrode und/oder die Signalelektroden neu zu justieren und/oder an- zupassen. Durch das Vorhandensein des Schalters ist es möglich, die Ankopp- lung der Elektroden zu kontrollieren, bevor eine Messung durchgeführt werden muss. Die Beurteilung, ob die Elektroden hinreichend gut positioniert sind, ist zudem unabhängig von der Beurteilungskraft des Bedieners und objektiv mög- lieh.

Vorzugsweise umfasst die Biosignalerfassungsvorrichtung eine Spannungsund/oder Stromquelle, die ausgebildet ist zum Abgeben einer Wechselspan- nung mit zumindest einer Frequenz und eine Spannungs- und/oder Strommessvorrichtung, wobei die Spannungs- und/oder Stromquelle und die Spannungs- und/oder Strommessvorrichtung so mit der Erdungselektrode und der Verstärkervorrichtung verschaltet sind, dass bei geschlossenem Schalter eine Kontaktstellen-Impedanz der Kontaktstelle zwischen zumindest einer der Sig- nalelektroden und einem zu vermessendem Körper für die zumindest eine Frequenz ermittelbar ist. Unter dem Merkmal, dass die Kontaktstellen-Impedanz ermittelbar ist, wird insbesondere verstanden, dass feststellbar ist, ob der Betrag der (komplexen) Kontaktstellen-Impedanz oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegt. Dieser Schwellenwert ist so gewählt, dass eine Kontakt- stellen-lmpedanz unterhalb des Schwellenwerts nur einen tolerierbar kleinen Einfluss auf die Qualität des Messergebnisses hat.

Insbesondere ist es möglich, dass die Spannungs- und/oder Stromquelle und die Spannungs- und/oder Strommessvorrichtung so mit der Erdungselektrode und der Verstärkervorrichtung verschaltet sind, dass eine Gesamt-Impedanz aus der Kontaktstellen-Impedanz und zumindest auch der Erdungsstellen- Impedanz der Kontaktstelle zwischen der Erdungselektrode und dem Körper ermittelt wird. Da die Phasen zwischen Kontaktstellen-Impedanz und Erdungs- stellen-lmpedanz in sehr guter Näherung identisch sind, gibt die Gesamt- Impedanz die oberste mögliche Grenze für die Kontaktstellen-Impedanz Z _B G an. Liegt also die Gesamt-Impedanz unterhalb des Schwellenwertes, so kann davon ausgegangen werden, dass auch die Kontaktstellen-Impedanz unterhalb des Schwellenwertes liegt. Ist die Gesamt-Impedanz zu groß, so kann die Erdungselektrode bzw. zumindest eine der Signalelektroden entfernt und neu po- sitioniert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Haut des Körpers abrasiv behandelt werden, so dass die entsprechende Impedanz der Kontaktstelle sinkt. Vorzugsweise umfasst die Biosignalerfassungsvorrichtung eine Auswerteeinheit, die mit der Spannungs- und/oder Stromquelle und der Spannungsund/oder Strommessvorrichtung verbunden ist und eingereichtet ist zum Ermitteln der Kontaktstellen-Impedanz und zum Abgeben eines diese Kontaktstel- len-lmpedanz kodierenden Signals. Es ist dabei gegebenenfalls ausreichend, dass lediglich ausgegeben wird, ob die Kontaktstellenimpedanz, oder wie oben beschrieben, die Gesamt-Impedanz, oberhalb des vorgegebenen Schwellenwertes liegt. Günstiger ist es aber, wenn die Kontaktstellen-Impedanz oder die Gesamt-Impedanz direkt ausgegeben wird.

Unter der Impedanz wird, wie allgemein üblich, der komplexwertige Widerstand verstanden. Sofern eine Impedanz mit einer anderen Impedanz, beispielsweise einem Schwellenwert, verglichen wird, wird darunter grundsätzlich der Vergleich der Beträge verstanden, sofern nichts Abweichendes angegeben ist.

Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit mit der Verstärkervorrichtung verbunden und eingerichtet zum Abgeben eines digitalen Signals, das die Eingangs- Spannung kodiert. Die Eingangs-Spannung ist der eigentlich interessierende Messwert, der das vom Körper abgegebene Biosignal möglichst genau wieder- geben sollte.

Besonders günstig ist es, wenn die Auswerteeinheit eine Sendevorrichtung zum Senden von optischen Signalen, die das digitale Signal kodieren, aufweist. Diese optischen Signale werden vorzugsweise mittels einer Glasfaser aus dem Gehäuse herausgefüllt. Da Glasfasern elektrisch nicht leiten, führen sie zu einer besonders geringen Einkopplung von Störfeldern in das Gehäuse. In anderen Worten kann das digitale Nutzsignal auf optischem Wege besonders störungsarm aus dem Gehäuse nach Außen abgegeben werden. Vorzugsweise umfasst die Biosignalerfassungsvorrichtung eine Energiequelle für elektrische Energie, wobei das Gehäuse die Energiequelle umschließt. Vorzugsweise ist die Energiequelle so eingerichtet, dass alle vom Gehäuse umschlossenen Komponenten von der Energiequelle mit elektrischer Energie ver- sorgt werden. Es ist dabei möglich, dass die elektrische Energiequelle eine Batterie umfasst, beispielsweise einen Akkumulator. Grundsätzlich ist aber auch möglich, dass die Energiequelle einen Energiewandler aufweist, beispielsweise eine Photozelle, mittels der von außen zugeführte Lichtenergie in elektrischen Strom ungewandelt werden kann. So ist denkbar, dass eine Glasfaser in das Gehäuse gefüllt ist, mittels der Licht auf eine Photodiode leitbar ist. Durch Zuleiten von Licht kann dann im Inneren des Gehäuses mittels der Photozelle Strom für die Versorgung insbesondere der Verstärkervorrichtung, erzeugt werden.

Vorzugsweise umfasst die Biosignalerfassungsvorrichtung zumindest eine weitere Signalelektrode, wobei die Verstärkervorrichtung mit der weiteren Signalelektrode und der zweiten Signalelektrode verbunden ist und eingerichtet ist zum Verstärken einer zweiten elektrischen Eingangs-Spannung zwischen der weiteren Signalelektrode und der zweiten Signalelektrode. Das ermöglicht es, das Biosignal von mehreren Stellen des Körpers abzugreifen. In anderen Worten ist die Biosignalerfassungsvorrichtung eingerichtet zum Messen mit zumindest zwei Messkanälen. Insbesondere sind mehrere weitere Signalelektroden vorhanden.

Die Verstärkervorrichtung besitzt vorzugsweise für jede der weiteren Signalelektroden einen Verstärker, der einerseits mit der jeweiligen Signalelektrode und andererseits mit der Geräte-Masse verbunden ist und eine Spannung zwischen beiden verstärkt. Jeder dieser Verstärker ist vorzugsweise mit dem oben beschriebenen Analog-Digital-Wandler verbunden.

Alle Merkmale der Biosignalerfassungsvorrichtung, die oben mit Bezug auf die erste Signalelektrode beschrieben wurden, gelten entsprechend auch für die weiteren Signalelektroden.

Erfindungsgemäß sind zudem ein Elektroenzephalographiegerät und ein Elektrokardiographiegerät, die eine erfindungsgemäße Biosignalerfassungsvorrichtung umfassen. Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt Figur 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Biosignalerfassungsvor- richtung,

Figur 2a ein vereinfachtes Schaltbild der Biosignalerfassungsvorrichtung gemäß Figur 1 , bei der die parasitären Kapazitäten mit einge- zeichnet sind,

Figur 2b das Ersatzschaltbild der Anordnung gemäß Figur 2a und

Figur 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Biosig- nalerfassungsvorrichtung.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Biosignalerfassungsvorrichtung 10, die eine erste Signalelektrode 12, eine zweite Signalelektrode 14 und eine Erdungselektrode 16 besitzt. Die erste Signalelek- trode 12 ist auf einem Körper 18 eines Patienten befestigt. Die Kontaktstelle 20, in der die erste Signalelektrode 12 einem Körper 18 anliegt, hat eine Impe

Die zweite Signalelektrode 14 ist in der zweiten Kontaktstelle 22 mit dem Kör- per 18 verbunden, die eine Kontaktstellen-Impedanz Z _B G hat. Die Erdungselektrode 16 ist in einer dritten Kontaktstelle 24 mit einer Erdungsstellen-Impedanz Z _B s und dem Körper 18 verbunden.

Die Signalelektroden 12, 14 umfassen jeweilige elektrische Kabel 26, 28, mit- tels derer sie an jeweils einem Ende eines Messwiderstands 30 angeschlossen sind. Der Messwiderstand 30 besitzt eine Impedanz Zi und kann beispielsweise durch den Eingangswiderstand eines ersten Verstärkers 32 gebildet sein. Über den Messwiderstand 30 fällt beim Betrieb der Biosignalerfassungsvorrichtung 10 eine Eingangs-Spannung V| _N ab. Die Erdungselektrode 16 ist mit einem Gehäuse 34 verbunden. Das Gehäuse 34 ist gegenüber den Signalelektroden 12, 14 elektrisch isoliert. Das Gehäuse 34 kann über einen Schalter 36 mit einer Verstärkervorrichtung 38 verbunden bleiben. Die Verstärkervorrichtung 38 umfasst neben dem ersten Verstärker 32 einen zweiten Verstärker 40 und eine Energiequelle 42 in Form eines Akkumulators oder einer nichtaufladbaren Batterie. Die Energiequelle 42 ist mit einem Pol mit den Verstärkern 32, 40 verbunden, mit dem anderen Pol mit einer Gerätemasse 44, die einheitlich als nach unten zeigendes Dreieck dargestellt ist.

Der zweite Verstärker 40 hat eine Eingangs-Impedanz Z ₂ , über die die Spannung V ₂ abfällt. Ist der Schalter 36 geschlossen, so steht die Erdungselektrode 16 in elektrischem Kontakt mit einem Eingang des zweiten Verstärkers 40. Der erste Verstärker 32 verstärkt die Eingangs-Spannung V| _N , die gegenüber der Geräte-Masse 44 gemessen wird, so dass eine verstärkte Eingangs- Spannung ViN.amp erhalten wird. Diese Verstärker-Eingangsspannung wird an einen Analog-Digital-Wandler 46 geleitet. Beim Messbetrieb ist der Schalter 36 geöffnet. Der zweite Verstärker 40 erhält dann keine Eingangs-Spannung V| _N , so dass er eine Spannung V ₂ , _a mb an den Analog-Digital-Wandler 46 abgibt, die im Wesentlichen Null ist.

Der Analog-Digital-Wandler 46 gibt ein digitales Signal an eine Auswerteeinheit 48 ab, die dem erhaltenen, zeitabhängigen Spannungswert für eine Differenzspannung AV in ein digitales Signal umwandelt und über eine interne Sendevorrichtung in ein optisches Signal umwandelt. Das optische Signal wird über eine Glasfaserleitung 50 an einen Auswerterechner außerhalb des Gehäuses 34 abgegeben. Über eine optionale zweite Glasfaserleitung 52 können Steuer- Signale an die Auswerteeinheit 48 gesendet werden. Es ist aber auch möglich, dass nur eine Glasfaserleitung 50 vorhanden ist, über die sämtliche Signale laufen. Figur 1 zeigt gestrichelt eine weitere Signalelektrode 12.2. Diese ist mit einem zweiten Verstärker 32.2 der Verstärkervorrichtung 38 verbunden und verstärkt eine zweite elektrische Eingangs-Spannung V| _N , ₂ zwischen der weiteren Signalelektrode 12.2 und der zweiten Signalelektrode 14. Die verstärkte Spannung ViN,2,am _P liegt am Analog-Digital-Wandler 46 an, der sie in ein Digitalsignal wandelt. Das Digitalsignal wird und an die Auswerteeinheit 48 gesendet.

In der Regel besitzt die Biosignalerfassungsvorrichtung 10 neben der Signalelektrode 12 (=12.1 ) und 12.2 weitere, beispielsweise acht oder mehr, Signal- elektroden, die mit einem jeweiligen Verstärker verbunden sind.

Figur 2a zeigt ein Ersatzschaltbild für die Anordnung aus Figur 1 , bei der die parasitären Kapazitäten mit eingezeichnet sind. So ist eine Netzleitung 54 eingezeichnet, in der Wechselstrom mit beispielsweise 50 oder 60 Hertz fließt. Zu einer globalen Erde 56 existiert eine Netzspannung V _P von beispielsweise V _P = 230 Volt.

Der Körper 18 bildet mit der Netzleitung 54 eine parasitäre Kapazität C _PB . Mit der globalen Erde 56 bildet der Körper 18 eine Kapazität C _B E- Das Gehäuse 34 hat eine Kapazität Cps zur Netzleitung 54 und eine Kapazität CSE zur globalen Erde 56. Zwischen dem Gehäuse 34 und der Geräte-Masse 44 besteht eine Kapazität CQS von beispielsweise 100 pF.

Figur 2b zeigt das Ersatzschaltbild für die in Figur 2a gezeigte Situation. Es zu erkennen, dass der Körper 18 eine Signalspannung V _S i _gn ai abgibt, die das Biosignal darstellt. Zu diesem eigentlichen Nutzsignal addiert sich die Einstreuungs-Spannung VMOISE- Die Störsignale sind insbesondere zu der Kontaktstellen-Impedanz Z _B G und der Erdungsstellen-Impedanz Z _B s proportional. Aus der Einstreuungs-Spannung V _NO ISE resultiert am ersten Verstärker 32 die Stör- Spannung V _N für die C _SE coC _GS |Z _BG ||Z _BS gilt, wenn die Bedingung Z-, » Z _BG ,Z _B i erfüllt ist.

Die Kontaktstellen-Impedanz Z _B G und Erdungssteilen-Impedanz Z _B s können durch Präparation an der Elektrodenauflagefläche deutlich reduziert werden. Ein Verfahren, mit dem erkannt werden kann, ob eine derartige Anpassung notwendig ist, wird weiter unten beschrieben. Die Kapazität CSE zwischen dem Gehäuse 34 und der Erde 56 wird dadurch verringert, dass das Gehäuse 34 möglichst klein ausgebildet ist, also die oben beschriebenen Komponenten möglichst eng anliegend umgibt.

Ist der in Figur 1 gezeigte Schalter 36 im Messbetrieb geöffnet, so verstärkt der erste Verstärker 32 die Differenzspannung zwischen der ersten Signalelektrode 12 und der zweiten Signalelektrode 14. Es kann dann von einem unsymmetri- sehen Verstärkereingang gesprochen werden, da lediglich die Nutzspannung in den ersten Verstärker 32 eingekoppelt wird, die zur Geräte-Masse 44 bestimmt ist. Anders als bei bisherigen Biosignalerfassungsvorrichtungen verstärkt der erste Verstärker 32 damit relativ zur Geräte-Masse (44) nicht zu einer Spannung, die durch eine Driven-Right-Leg-Schaltung erzeugt wird.

Die Messung der Impedanzwerte aller beteiligten Elektroden-Kontaktstellen erfolgt nach der Methode von Spach, wie sie im Artikel„Skin-Electrode Impe- dance and its Effect on Recording Cardiac Potentials", Circulation 1966,649- 656 beschrieben ist. Hierbei wird durch zwei Elektroden ein Messstrom über den Körper geleitet. Eine dritte Elektrode - im Folgenden als Hilfselektrode bezeichnet - führt keinen Strom und misst dadurch die Spannung an der Innenseite des Körpers. Die Potentialdifferenz zwischen der Hilfselektrode und der zu messenden Elektrode ergibt den Spannungsabfall, den der Messstrom an letzterer erzeugt. Nach Division durch den Messstrom erhält man daraus den Be- trag der gesuchten Impedanz.

Zum Ermitteln, ob die Impedanzen Z _B s und Z _B G hinreichend klein sind, wird der Schalter 36 geschlossen. Das geschieht beispielsweise potenzialbehaftet da- durch, dass die Auswerteeinheit 48 eine entsprechende Spannung an den Schalter 36 anlegt. Gleichzeitig wird eine Spannungs- und/oder Stromquelle 58, die im vorliegenden Fall durch einen Sinusspannungsgenerator 58 gebildet ist, aktiviert, so dass diese einen Wechselstrom mit einer Frequenz f von beispielsweise 20 Hertz abgibt. Daraus resultiert ein Messstrom l ₅₈ , der über die Erdungselektrode 16 und die zweite Signalelektrode 14 über das Kabel 28 zur Geräte-Masse 44 fließt. Der Messstrom l ₅ s wird von einer Strommessvorrichtung 60 in Betrag- und Phasendifferenz zum Sinusspannungsgenerator 58 gemessen. Über die erste Signalelektrode 12 fließt im Wesentlichen kein Strom, da die Eingangs-Impedanz Zi des ersten Verstärkers 32 groß ist gegenüber der Erdungsstellen-Impedanz Z _B s und Z _B G der zweiten Elektrode. Beispielsweise beträgt der Betrag der Impedanz Zi mehr als 1 Megaohm. In der Regel ist auch die Impedanz Z ₂ , die die Eingangs-Impedanz des zweiten Verstärkers 40 dar- stellen kann, größer als 10 Megaohm. Insbesondere betragen und Z ₂ 10 Megaohm.

In Figur 1 übernimmt die erste Signalelektrode 26 die Rolle der Hilfselektrode zur Impedanzmessung. Die Differenzspannung V _D zwischen den beiden Ver- Stärkereingängen entspricht in guter Näherung der Spannung, die über der Impedanz der Erdungselektrode Z _B s abfallt. Zu ihrer Bestimmung werden vom Analog-Digital-Wandler 46 die Ausgangsspannungen der Verstärker 32 und 40 digitalisiert. Die Auswerteeinheit 48 berechnet aus der Differenz und dem Messstrom den Impedanzwert und gibt diesen als optisches Signal gewandelt über die Glasfaserleitung 50 ab. Die Kontaktstellen-Impedanz Z _BG ergibt sich entsprechend aus dem Quotienten der Spannung von Verstärker 32 und dem Messstrom l ₅₈ . Nur durch diese temporäre Schließung des Schalters 36, ist es möglich die Impedanzen Z _B G und Z _B s zu vermessen. Liegen diese Impedanzen ZBG und Z _B s oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts, kann jetzt die Ankopplung der Elektroden kontrolliert solange verbessert werden, bis der Schwellenwert un- terschritten ist.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der nur ein Verstärker 32 vorhanden ist, dessen Eingangsspannung eine Differenz zwischen dem Potenzial der ersten Signalelektrode 12 und dem Potenzial zwischen der zweiten Signalelektrode 14 und einer Ausgangsspannung des ersten Verstärkers 32 ist.

Bezugszeichenliste

10 Biosignalerfassungsvorrich- tung 50 Glasfaserleitung

12 erste Signalelektrode 52 zweite Glasfaserleitung

14 zweite Signalelektrode 54 Netzleitung

16 Erdungselektrode 56 Erde

18 Körper 58 Spannungs- und/oder Stromquelle / Sinusspannungsgene¬

20 erste Kontaktstelle rator

22 zweite Kontaktstelle

24 dritte Kontaktstelle 60 Strommessvorrichtung

26 Kabel

28 Kabel ZBI Signalstellen-Impedanz

ZBG Kontaktstellen-Impedanz

30 Messwiderstand ZBS Erdungsstellen-Impedanz

32 erster Verstärker ZI Eingangs-Impedanz

34 Gehäuse V|N Eingangs-Spannung

36 Schalter z ₂ Eingangs-Impedanz

38 Verstärkervorrichtung v ₂ Spannung

AV Differenzspannung

40 zweiter Verstärker V _P Netzspannung

42 Energiequelle Cpß Kapazität

44 Geräte-Masse CsE Kapazität

6 Analog-Digital-Wandler Vsignai Signalspannung

48 Auswerteeinheit VNOISE Einstreuungs-Spannung

V _N Störspannung

f Frequenz

l ₅₈ Messstrom