DE2057660C3 - Vorrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das für eine bestimmte Eigenschaft eines elektrischen Eingangssignals repräsentativ ist - Google Patents

Description

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, wobei die ver-

schiedenen Ziffern die Funktionen der Blöcke wie

nachstehend angeben.

65 1. Ableitung bezüglich der Zeit.

2. Quadrierung der Momentanwerte.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung 3. Integration (oder Summierung im Fall von disgemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. kreten Werten).

4. Division von akkumulierten Integralen.

5. Division von Quotienten gemäß 4.

6. Berechnung der Quadratwurzel.

7. Ausgangsgröße: Standardabweichung (Frequenz). .

8. Ausgangsgröße: Streuungsgrad.

Fig. 2 zeigt eine ausgeführte Schaltung.

Es sei vorausgesetzt, daß das hereinkommende Signal den Mittelwert null hat, d. h. nur die dynamische (oder Wechselstrom-)Komponente des Signals wird ι ο behandelt. In den Blöcken 1 werden die Zeitableitungen des Signals gebildet. In den Blöcken 2 werden die Quadrate der Momentanwerte des Signals bzw. der Ableitungen desselben gebildet. Diese Quadrate werden in den zugeordneten Blöcken 3 summiert. Die während eines Meßintervalls akkumulierten Summen (oder Integrale) werden in 4 dividiert, wobei der Zähler aus der Summe besteht, die der einer Stufe höheren Ableitung als der entsprechenden Summe im Nenner entspricht. Im Block 5 werden die durch dls Blöcke 4 erhaltenen Quotienten zur Ermittlung des Streuungsgrades dividiert Zur Überführung der Quotienten, die die Mittelfrequenz bzw. den Streuungsgrad angeben, in lineare Maße, erfolgt in 6 das Ziehen der Quadratwurzel.

Die Erfindung wird mit Vorteil mit Hilfe von digitaler Kreistechnik ausgeführt, insbesondere bei gleichzeitiger Analyse mehrerer EEG-Ableitungen. Um aber die Beschreibung der Funktion zu vereinfachen, ist in Fig. 2 ein Beispiel einer analogen Kreislösung dargestellt. Sämtliche Dreiecke mit gleicher Nummer von 10 bis 31 symbolisieren phasenumkehrende Operationsverstärker.

Vom Verstärker 10 erhält man das zu analysierende Signal/ (r). Nach 11 wird die erste Ableitung und nach 12 die zweite Ableitung von f (t) gebildet. 13, 14 und 15 sind nur phasenumkehrend. Die Paare 16, 17,18,19 und 20,21 führen teils eine Zweiweggleichrichtung (BetragbOdung) und teils eine Logarithmierung derart aus, daß man vom entsprechenden Paar den doppelten Logarithmus — d. h. den Logarithmus des Quadrates des Signals - erhält. In anschließenden Dioden erfolgt eine Exponentierung (Antilogarithmierung) derart, daß die in 22, 23 und 24 eingespeisten Ströme den Quadraten der Spannungen von den zugeordneten Blöcken 10,11 und 12 entsprechen. 22, 23 und 24 sind als Integratoren geschaltet, die währenddes Zeitintervalls Γ integrieren bzw. quadrieren. In 25,26 und 27 werden die entsprechenden Integrale logarithmiert, und durch Unterschiedsbildung und Potenzierung in 29 und 30 erhält man die gewünschten Quadrate in Übereinstimmung mit dem Blockschema nach Fig. 1.

Das Analysenresultat eines jeden Intervalls kann durch ein für die EEG-Registrierung gemeinsames Schreibsystem ausgeschrieben werden oder als eine gesonderte Serie Meßwerte.

Um eine größere Anzahl von Intervallen zusammenzufassen, d. h. eine längere Registrierung, werden zweckmäßigerweise die Mittelwerte und Variationskoeffizienten für die intervallweise gemessenen Werte berechnet. Eine solche Beschreibung mit Hilfe einer geringeren Anzahl zusammenfassender Werte für jede EEG-Ableitung ist zweckmäßig bei der Analyse einer Mehrzahl von Ableitungen.

Der Mustercharakter eines komplexen Signals wird durch Berechnung der Durchschnittsfrequenz und Frequenzstreuung des Signals bestimmt.

Im Artikel »New Parameters for Characterisation of an EEG Trace« (abgedruckt in Electroencephalography and Clinical Neurophysiology, Elsevier Publishing Company, Amsterdam - Printed in The Netherlands 1970) wird unter der Überschrift »Method« und mit Hilfe der zugehörigen A b b. 2 beschrieben, wie die Erfindung für numerische Auswertung des Mustercharakters einer EEG-Kurve eingesetzt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Bei der Auswertung von elektrischen Signalen, ins- Patentansprüche: besondere bei automatischen Analysen des Elektroenzephalogramms (Registrierung elektrischer Span-

1. Vorrichtung zum Erzeugen eines elektrischen nungen von der Gehirnringe, hervorgerufen durch die Signals, das für eine bestimmte Eigenschaft eines 5 Aktivität des Nervensystems), interessieren sehr häuelektrischen Eingangssignals, insbesondere Elek- fig der Mustercharakter des Signals, insbesondere troencephalographie-Signals, repräsentativ ist, hinsichtlich des Leistungsinhaltes, der Mittelfrequenz wobei das elektrische Eingangssignal an den Ein- und der Streuung des Frequenzinhaltes um die Mittelgang eines ersten Differenzierorgans und den Ein- frequenz.

gang eines ersten Quadrierorgans angelegt wird; io Durch die US-PS 3124745 und auch aus der Zeit-

wobei der Ausgang des ersten Differenzierorgans schrift »Automation and Remote Control«, Band 7,

mit dem Eingang eines zweiten Quadrierorgans Juli 1967, sind bereits Auswertegeräte für elektrische

verbunden ist, dessen Ausgang verbunden ist mit Signale vorbekannt, die unter Verwendung von we-

dem Eingang eines ersten Integrierorgans, dessen nigstens zwei Differenziergliedern zur ein- bzw. zwei-

Ausgang mit dem ersten Eingang eines ersten Di- 15 maligen Differentiation eines Ursprungssignals sowie

vidierorgans verbunden ist, dessen zweiter Ein- nachgeschalteten Quadrier- und Integriergliedern in

gang mit dem Ausgang eines zweiten Integrieror- Verbindung mit Dividiergliedern elektrische Signale

gans verbunden ist, dessen Eingang mit dem erzeugen, die ein Maß für den Leistungsinhalt bzw.

Ausgang des ersten Quadrierorgans verbunden auch die Mittelfreqiienz im Leistungsspektrum des

ist; wobei der Ausgang des ersten Dividiergliedes 20 Urspningssignals während eines vorgebbaren Zeitin-

mit dem ersten Eingang einer Hilfsschaltung ver- tervaUs abgeben. Für die automatische EEG-Analyse

bunden ist, die das genannte repräsentative Signal gleichen diese Signale Parametern des EEG-Signals,

erzeugt; wobei die Hilfsschaltung versehen ist mit die mit »Activity« und »Mobility« bezeichnet werden

einem zweiten Differenzierorgan, einem dritten können. W?s fehlt, ist jedoch noch die Aussage über

Quadrierorgan, einem dritten Integrierorgan und 25 die Streuung des Frequenzinhaltes um die Mittelfre-

einem zweiten Dividierorgan; wobei der Ausgang quenz.

des dritten Quadrierorgans mit dem Eingang des Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine Vordritten Integrierorgans und der Ausgang des drit- richtung der eingangs genannten Art dahingehend ten Integrierorgans mit dem ersten Eingang des auszubilden, daß sich mit einfachen technischen Mitzweiten Dividierorgans verbunden ist, dadurch jo teln ein Signal ergibt, das ein Maß für die Streuung gekennzeichnet, daß die Hilfsschaltung weiter des Frequenzinhaltes (Complexity oder Form Factor) mit einem dritten Dividierorgans und einem ersten um eine Mittenfrequenz im Frequenzspektrum des Wurzelziehorgan versehen ist; wobei der Ausgang Ursprungssignals abgibt.

des ersten Differenzierorgans über einen zweiten Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, Eingang der Hilfsschaltung mit dem Eingang des 35 daß die Hilfsschaltung weiter mit einem dritten Divizweiten Differenzierorgans verbunden ist, dessen dierorgan und einem ersten Wurzelziehorgan verse-Ausgang mit dem Eingang des dritten Quadrier- hen ist; wobei der Ausgang des ersten Differenzierororgans verbunden ist; wobei der zweite Eingang gans über einen zweiten Eingang der Hilfsschaltung des zweiten Dividierorgans über einen dritten mit dem Eingang des zweiten Differenzierorgans ver-Eingang der Hilfsschaltung mit dem Ausgang des 40 bunden ist, dessen Ausgang mit dem Eingang des dritersten Integrierorgans verbunden ist, und der ten Quadrierorgans verbunden ist; wobei der zweite Ausgang des zweiten Dividierorgans mit dem er- Eingang des zweiten Dividierorgans über einen dritten sten Eingang des dritten Dividierorgans verbun- Eingang der Hilfsschaltung mit dem Ausgang des erden ist; wobei der zweite Eingang des dritten Divi- sten Integrierorgans verbunden ist, und der Ausgang dierorgans mit dem genannten ersten Eingang der 45 des zweiten Dividierorgans mit dem ersten Eingang Hilfsschaltung mit dem Ausgang des ersten Divi- des dritten Dividierorgans verbunden ist; wobei der dierorgans verbunden ist, und der Ausgang des zweite Eingang des dritten Dividierorgans über den dritten Dividierorgans mit dem Eingang des Wur- genannten ersten Eingang der Hilfsschaltung mit dem zelziehorgans verbunden ist, wobei das Wurzel- Ausgang des ersten Dividierorgans verbunden ist, und ziehorgan das genannte repräsentative Signal er- 50 der Ausgang des dritten Dividierorgans mit dem Einzeugt, gang des Wurzelziehorgans verbunden ist, wobei das

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Wurzelziehorgan das genannte repräsentative Signal kennzeichnet, daß in Abwandlung bereits in der erzeugt.

Verbindung zwischen dem ersten Dividierorgan Die Erfindung eignet sich u. a. zur Verwendung bei

und dem dritten Dividierorgan ein erstes Wurzel- 55 automatischen Analysen des EEG (Electro-Encepha-

ziehorgan und in der Verbindung zwischen zwei- logramm), wobei Formcharakteristika der EEG-

tem Dividierorgan und drittem Dividierorgan ein Kurve durch deren Leistungsinhalt, Mittelfrequenz

zweites Wurzelziehorgan eingeschaltet sind und und die Streuung des Frequenzinhaltes um dieselbe

daß der Ausgang des dritten Dividierorgans direkt beschrieben werden.

das genannte repräsentative Signal erzeugt. 60 Die Erfindung wird an Hand von zwei Figuren erläutert.