DE1566113A1 - Vorrichtung zur UEberwachung von physiologischen Funktionen - Google Patents
Vorrichtung zur UEberwachung von physiologischen FunktionenInfo
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Description
Mönchen H
Dipl. ing. Herbert. Tissher. .
Büro München
München 2,Tal 71 1566113
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
ElektrokardiographenV; 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
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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.
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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 Herzschlägenf die mittels der Vorrichtung - erfaßt
wurden, in solchem laße abnormal ©®Eens 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 besitztv 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
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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|,tjett 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
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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
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Claims (1)
- Patentanwälte . , ·!ÄÄ£ Müncher.Büro München ",'Ρ- ' 1566113München 2, Tal 71A na ρ r ü c h β1.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 gekennzeichnets daß die. .Anzeigevorrichtung (its 12S.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
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