DE1566113A1 - Vorrichtung zur UEberwachung von physiologischen Funktionen - Google Patents

Description

Mönchen _H

Dipl. ing. Herbert. Tissher. .
Büro München
München 2,Tal 71 1566113

Lan-EIectronice Ltd.

„ 97 ITarnham Ho ad,- Slough. Bucka. (England)

Vorrichtung zur überwachung von physiologischen

Funktionen ·

Die Erfindung betrifft eiste Vorrichtung- zur überwachung νσο physiologiechan-Funktionen.·.- Sie befaßt sich insbesondere srtifc Elektrokardiographen_V; ist aber auch auf andere Geräte zur Anzeige, Aufzeichnung und überwachung woo durch den Mensch·* liehen Körper erzeugten elektrischen 'Signalen anwendbar „ dies entweder unmittelbar sdss durch Zwischenschaltung eines geeigneten ttfandiera --erzeugt -«erden»

Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, daö. wichtig© malitäten im Zustand des Patienten» die sich in den noroiaisr- «eise siittels solcher Geräte erhaltenen Kurven nur schwer feststellen iaes8n.₂ irs ©jL'-n@r,.-Kurve ieichtsp s^ssittsit wanden können ι die das Integral de» gssseasenan Stromes oder d@r ga« neaaenen Spannung darstellt»Es wurde gefunden» daß insbesondere der von den Integral während der einzelnen gemessenen, aufeinanderfolgenden Impulse oder Perioden erreichte Höchstwert von solcher Bedeutung ist» daß er häufig benutzt werden

00984370241

kann, um eine Schwester oder einen Arzt zu alarmieren, wann er einen voreingestellten Grenzwert über- oder unterschreitet. ErPindungsgemäß wird von dieser Entdeckung in dar Weise Gebrauch gemacht, daQ ein Elektrokardiograph oder eine andere Anzeige-Aufzeichnunge- oder überwachungsvorrichtung mit einen Integrator versahen wird, der derart auagelegt und angeordnet ist, daß er das vom Patienten abgenommene Signal ständig integriert*

Ee wurde gefunden, daß das Integral der von einem abnormalen Herzschlag erzeugten Wellenform größere Amplitude als bei eine» normalen Herzschlag hat. Ea ist infolgedessen möglich, eine Überwachungevorrichtung aufzubauen, die dadurch zwischen "guten" und "schlechten" Herzschlägen unterscheidet, daß eie die Amplitude der lellenform «ißt, die durch Integration das normalen Elektrokardiogramme eines unter Beobachtung stehenden Patienten erhalten wird,und selbsttätig einen Alarm auslast, eobald eine wesentliche Verschlechterung das Zustande des Patienten dadurch erkennbar wird, daß die Amplitude der integrierten Wellenform ansteigt.

Das vom Integrator gelieferte Auagangssignal kann dazu verwendet warden, beispielsweise durch Betätigung eines Relais, ein Signal immer dann zu Übermitteln, wann das Ausgangeaignal dee Integrators einen vorbestimmten Wert überschreitet. Die Vorrichtung kann farner derart ausgelegt und angeordnet sein, daß sie die Uliedarholfrequenz des vom Elaktrokardiographen

009843/0249

gesessenen Stromes wiedergibt und ein Alarmsignal auslöst, nenn diese Frequenz voreingestellte Grenzaerte unter- oder überschreitet. ·

felter· flerkemle, Vorteile und Anaendungoaöglichkelten der Erfindung ergeben eich aus der folgenden Beschreibung eines AusfOhrungabsiepiaie, das für die Verwendung bei Elektrokardiographan ausgelegt ist, in Verbindung «it der beiliegendenZeichnung, deren einzige Figur eine scheaatische Darstellung dJM Scbaliungaaufbaue zeigt.

Di» Vorrichtung nach der Figur «eist einen Verstärker 1 auf, dar dl· klein· elektrisch« Spannung vorvarstärkt, die Ober Elektroden 2 etefenii35ai®f8 siedp d£© an Pat lent en angeordnet sind. Dar Veretlrkei¹ 1 io-fe aife aifdes· s^Enietrleohan Ein» yängaeshaltung und airaess M^oyesöfeg-ißeiioi? a&a© der Ober ein'-if.eretlcfc-uneesteil.gÄisd* 3 qr einen Verstirker 4-' angeschliiesen let-, der aue^aichenäe Laistyng abgibt:, u« die Signal© den 'Übrigen fellen d®s Vo??lebtung zuxuführan.

Das Auegangseigcial ds® ^srstiskere 4 @ird an ©insrs Analograchner 5 enge legt $ dfr» .einen Integrator *auft»eiat₉ d®s eine Auagangeapennung a^ieugt« dia alindig d®« loitintegral der voi VerstMrkffiff 4 geliafertan Eingongespannung proporfeio nal iat·

9241 ^BA0 ORIGINAL·

Dae Auagangaaignal des Rechners 5 wird einem Vergleicher 6 zugeführt, der ein Auegangssignal immer dann abgibt, wann die Auagangeapannung das Integrators einen voreingestellten poeitivan Wert überschreitet. Ein zweiter Vergleicher 7, dessen Eingang parallel zum Eingang des Vergleichers 6 liegt, erzeugt ein Ausgangssignal, sobald die Ausgangsspannung dee Integratora einen voreingestellten negativen Wert überschreitet.

Die Ausgengesignale der Vergleicher 6 und 7 werden einem Digitalspeicher θ zugeführt, der zwei Eingänge besitzt, von denen der eine das Auagangssignai beider Vergleicher 6 und 7 aufnimmt, während dem anderen Signale'von einem Taktmeseer 9 zugeführt werden, der so aufgebaut iet, daß er jedesmal dann ein digitales Signal erzeugt,' wenn ein Herzschlag ermittelt wird. Dies kann mittels einer Triggervorrichtung erreicht werden, die so ausgelegt ist, daß sie anspricht, sobald die Ausgangsspannung des Verstärkers 4 über einen voriingestsllten Wert ansteigt, und die zurückgestellt wird, wenn daa Ausgangssignal des Verstärkers 4 unter einen voreingestellten liiert abfällt· Durch geeignete Auswahl dieser voreingestellten Herta wird erreicht, daß der Taktmesser 9 für jedes Signal, das einen erkennbaren Herzschlag darstellt, ein gesondertee digitales Signal erzeugt.

Der Digitalspeicher 6 ist ao ausgelegt, daß die ihm von den

009843/0249

Werglaicharn 6 und 7 sowie dem Taktmesser 9 zugefUhrtsn Signale seinen Betriebszustand derart beeinflussen, daß as ständig registriert, »iaviela einervorbestimmten Anzahl von Signalen, dia vor Taktmecaer 9 empfangen wurden, durch sin Signal von eine« der tfergleicher S und 7 begleitet waren« Der Speicher B stellt also fest, wieviele einer vorbestimmten Anzahl von Herzschlägen_f die mittels der Vorrichtung - erfaßt wurden, in solchem laße abnormal ©®Een_s daS der eine üdmv der andere der Vergisiehisx- 6 und 7 zur Abgabe eines Ausgangssignals angeregt wurden· ·

Da« von de« Speicher @ in dst ©ban beschriebenen iüeiaa. ©rseugt« digitale Ausgangseignal »isd aine« Oigitsl-Änalog^arsdler 10 zügaföhrtj des dme digitels --Auagangeslgnal dm® Spsistiers O in eine Spannung unvamielt ₉ des®« 'Amplitude proportional '-zu de« numerischen ie?t dsa digitalen Signals ist. Die Ausgange«» epannung dee Händlers 10 ®ird @n einen Vergleicher 11 arsgalsgt, der von Hand derart einstellbar ist, daß er ein Alarmmignal erzeugt r wenn die Spannung einen vorbestimmten liest überschreitet* der einen Prozentsatz von "schlechten"¹ (d* h. - Herzs.chligan^ bei darssn dss, Integral-. d©r gr&Ser sie eine vorbeetimmts Amplitude: ist) daretellt₉ des »inen vo« As?s& feetgeiegton Orsnzeert Obarschraitet. Oa© Älarmeignal eird'einer .¥Qrsi6Myng 12.zugeleitet,, die einen sehen oder optischen

im Rechner-.5- worhandan© Ers'tsgrator baesteht-im-»©©©entliehen ■■'■■ ^: s;^-^; Ö088437024!' ' '^:

•us einem Kondensator, der über einen Widerstand mit einer Quelle für die von Verstärker 4 gelieferte Signalspannung verbunden ist. Vorteilhafterweise let die Verbindungsatelle zwischen dam Widerstand und der einen Seite des Kondensators an eine Eingangeklerane eines Verstärkers «it hoher Verstärkung angeachlossen, der eine Ausgangaklemme besitzt_v die «it dar anderen Seite des Kondensators verbunden let, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daS eine Gegenkopplung erhalten wird, die derart eingestellt ist, daß das Potential an der Verbindungsstelle zwischen de« Widerstand und den Kondensator in wesentlichen konatant iat.

Entsprechend einer abgewandelten Ausführungsfora dar Erfindung wird daa Ausgangesignal daa als Integrator arbeitenden Rechners 5 Kittels eines Schreibers derart aufgezeichnet, dafi Abnornalitaten in Farn von Spitzen der aufgezeichneten Wellenform kenntlich werden. Der Schreiber -ist vorzugawaise derart aufgebaut, daß er das Integral auf einen sich langean bewegenden Registrierpapier so wiedergibt, daß dia nornala Wellenform, d. h. die den nornalen Herzschlag entaprechende Wellenform, durch eine dicke Linie dargestellt wird, deren Amplitude proportional dem Integral der Wellenforn let. Die Gleichmäßigkeit des Randes der Aufzeichnung»- spur ist dann ein IaB für die Konstanz der Wellenform, Handelt es sich bei der auf diese Weise wiedergegebenen Aufzeichnung um daa Integral eines Elektrokardiogramms, wird eine abnormale UJaJLIe durch eine Spitze der Aufzeichnungsepur

0098*3/02*· ^

kenntlich, wobei dia Höhe der Spitze proportional der Abnormalität des Elektrokardiogramms '1st.. Bei dar in der Zeichnung varanechaulichten Anordnung wird das Äuagangeeignal dee Rechnara oder Integrators 5 mittels eines Ein-. kanal- oder Zaeikanelechreibere 13 aufgezeichnet, der mit normaler Geschwindigkeit arbeitet, aolanga kein Alariieignal vorliegt, dar bai Auftreten eines Alarmsignals aber auf eine höhere Geschwindigkeit umgeschaltet wird. Ea wird Infolgedaeaen in dar oben beachriabenan Heise eine dicke Linie mit Spitzen aufgezeichnet, dia abnjoraale Harzachlfigs' daratallan, sobald ein Alarm auegelöst wird. Dar zweite Kanal das laeikanalachreibara wird dazu verwendet, unter

@©dirägi8r?§®n dl© Ayegan§sapannyng dae Handler« 10 bei ftyalSsest ösa iMmma das Eiakfesigkardiogscffi«» aufsuzeichnen. Die Umaehsltumi erfolgt aboe ©inen■ TuraSstiainaacnalter .14, dar-den Sohrailse? IS oü? öie h@h®. Eesetel.e?·='. ;■ digkalt uK8Cha|,tjet_t wenn er ein ßlsraelgnal wan des· Alaf®- wörriehtyn§ 12. aufnimmt₉ und dar glaiehsoi&lg dmn Eingang daa xwaiten Kanäle daa Schraibere 13 von iandlfigr 10 auf den Ausgang dae-Varatitekera 4 umachaltet.

Dia bai IS ver-anechauliehta Einrichtung dient der leeeung dar iiaderhoifraquanz der mittels dar Vorrichtung aufgezeichneten HarzechlMge. Sie let derart ausgelegt, dai sie die Alarmvorrichtung 12 imser dann auslöst, nenn die Taktfrequenz voraingeaieilfee Grenzwerte unter- @dsr überschreitet,- ■■■..:'■.■■ . ' . " ' ■ '

BAD

009843/0249

ε· wurde gefunden, daö der Ausgang das Integrators 5 häufig eine periodische Nulleinstellung erfordert, was auf Schwierigkeiten bei der Symmetrierung des vom Patienten abgenommenen Eingangssignal zurückzuführen sein dürfte. Vorzugsweise ist infolgedessen der Vorverstärker 1 mit einer Eichworrichtung zur Durchführung der gewünschten Nulleinstellung auegestattet«

Außerdem können unerwünschte Spannungeschwankungen (die.beispielsweise bei der messung der Herzaktlonaströme durch das Atmen verursacht werden) das Arbeiten der Vorrichtung beeinträchtigen. Der Auegang wird infolgedessen mittels eines Ableitungewideretandee beeinflußt, der eo geschaltet ist, deO er die Auegangsspannung ständig auf Null zurückzuführen sucht. Der Ableitungewiderstand kann zwischen die Eingangsund Auegangeklammen dee oben genannten Verstärkers Mit hoher Veretirkung geschaltet sein. Der Ableitungswiderstand und der Kondeneator dee Integrators S sollten eine Zeitkonstante besitzen, die größer ale die Periode der gemessenen Impulse und kleiner als die Perlode von Störimpulsen ist·

Die Erfindung let vorstehend insbesondere bei Anwendung auf Elektrokardiographen erläutert. Sie ist aber auch für anders ■eilenformen geeignet, beispielsweise für den Atmungeverlauf und den arteriellen und venösen Puls. In allen Pillen wird eine vom menschlichen Körper entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines U/andlere erhaltene Wellenform integriert und wird die auf diese liieise erhaltene integrierte Wellenform zur Überwachung der von der Uiellenfarm dargestellten Körperfunktion benutzt. * BAh

009843/0249

Claims (1)

1. Patentanwälte . , ·

   !ÄÄ£ Müncher.

   Büro München ",'Ρ- ' 1566113

   München 2, Tal 71

   A na ρ r ü c h β

   1.J Vorrichtung zur überwachung von physiologischen Funktionen mit eine« Spannungageber, dar eins elektrische Spannung liefert, daran Wellenform sson der zu überwachenden physiologischen Funktion bestimmt ist, gekennzeichnet durch «inen Integrator (5), der die üiellenfortti integriert, und sine Anzeigevorrichtung (11, 12, 13), die abnormale Amplitudenanstiege der integrierten UJelisnforra anzeigt.

   2. Vorrichtung nach Ansprach 1, dadurch gskansizeichfist, daß - die Anzeigavor^ichtung (H₉ 12₉ 13} eine Alsrwiwoifffiehfeyng (12) betätigt^ »enn die Amplitude der int9gx>i@rt@ri leil@n~ fern einen 'eingestellten 0?enzi9@rt tsMhrerad eirseg vQsh@"»

   : stimniten Zeitspanne odsr Kjä5ii?©rsd siner wosbßetiraisten Anzahl von aufeinanderfolgandan Perioden dar Wellenform Uberachreltet· " .

   Vorrichtung nach Anspruch 1* dadurch gekennzeichnet_s daß die. .Anzeigevorrichtung (its 12_S.13): einen 'Schreiber (13) aufeeist, der die integriert© Isllandorm derart aufzsiehnet, daß abnormale Anstiege dar Amplitude der integrierten Wellenform ale Spitzen der Aufzeichnung kenntlich werden» "

   0 09843/0249 öad original

   - ι —

   4. Vorrichtung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (5) einen kondensator auf«eist, der über einen Widerstand an die Quelle (1 bis 4) der Signalepannung angeschlossen ist, die eine von der zu Oberwachenden physiologischen Funktion beetinnte Wellenform besitzt.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle zwischen de» Widerstand und der einen Seite des Kondensators an eine Eingangsklemme eines Verstärkers «it hoher Verstärkung angeschlossen ist, der eine Ausgangsklemme besitzt, die mit der anderen Seite des Kondensators verbunden ist, und der derart ausgelegt ist, dsß eine Gegenkopplung erhalten wird, die so eingestallt ist, daß das Potential an der Verbindungsstelle zwischen des Widerstand und dem Kondensator im wesentlichen konstant gehalten wird.

   6. Vorrichtung nach winem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (9), die die Wiederholfrequenz der von der physiologischen Funktion bestimmten Wellenform mißt und eine Alarmvorrichtung (12) betätigt, wenn dieee Wiederholfrequenz voreingestellte Grenzwerte unter- oder Oberschreitet.

   7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungagebar ein Elektro— kardiographenverstärker (1 bis 4) ist.

   009843/0249