DE2617158C2 - Heart rate monitor that works according to the ultrasonic Doppler principle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen nach dem Ultraschall-Doppler-Prinzip arbeitenden Herzfrequenzmesser, insbesondere zum Erfassen der fetalen Herzfrequenz, mit Ultraschall-Sende-EmpfangssystemThe invention relates to a heart rate monitor that works according to the ultrasonic Doppler principle, in particular for detecting the fetal heart rate Heart rate, with ultrasonic transceiver system und Dopplersignaldiskriminator, dem eine Selektiereinrichtung für Dopplersignalanteile, die aus entgegengesetzten Pulsationsrichtungen des Herzens herrühren, zugeordnet ist.and Doppler signal discriminator, to which a selection device for Doppler signal components that originate from opposite pulsation directions of the heart, assigned.

Ein Herzfrequenzmesser dieser Art ist beispielsweiseA heart rate monitor of this type is for example

durch die DT-OS 22 19 045 vorbekannt. Dieser vorbekannte Herzfrequenzmesser umfaßt als Selektiereinrichtung ein Frequenzfilter, das jedoch lediglich auf solche Frequenzen im Empfangssignal abgestimmt ist, die für nur eine der beiden Herzpulsationsbewegungenpreviously known from DT-OS 22 19 045. This known heart rate monitor includes a frequency filter as a selection device, but only on those frequencies in the received signal are matched for only one of the two heart pulsation movements charakteristisch sind. Frequenzkomponenten, die aus der anderen Herzpulsationsrichtung stammen, werden hingegen vollständig unterdrückt. Das bekannte Gerät arbeitet gut, sofern das selektierte Dopplersignal aus der einen Herzpulsationsrichtung immer mit derselbenare characteristic. Frequency components that come from the other heart pulsation direction are however, completely suppressed. The known device works well provided the selected Doppler signal is off the one heart pulsation direction always with the same Güte anfällt. Letztere Bedingung ist jedoch, z. B. aufgrund häufig wechselnder Ortslage des Fetusherzens, nicht immer gegeben. Da im allgemeinen mit abnehmender Güte der Dopplersignalanteile aus der einen Herzpulsationsrichtung die Güte von DopplersiGoodness. The latter condition is, however, e.g. B. not always given due to the frequently changing position of the fetal heart. Since in general with decreasing quality of the Doppler signal components from one heart pulsation direction the quality of Dopplersi gnalanteilen aus der anderen Herzpulsationsrichtung zunimmt, wäre es sinnvoll, durch eine geeignete Selektionsschaltung beide Signalanteile gleichzeitig zu selektieren und dann das jeweils beste Signal der Herzfrequenzmessung zugrundezulegen.signal components from the other heart pulsation direction increases, it would make sense to use a suitable selection circuit to increase both signal components at the same time Select and then base the heart rate measurement on the best signal in each case.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, einen Herzfrequenzmesser der eingangs genannten Art zu schaffen, der den obenstehenden Bedingungen Rechnung trägt.The object of the present invention is therefore to provide a heart rate monitor of the type mentioned at the beginning create that takes into account the above conditions.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,The object is achieved according to the invention by

daß zur Erfassung von Dopplersignalanteilen aus der Herzbewegung getrennt nach beiden Herzpulsationsrichtungen die Selektiereinrichtung insgesamt zwei als Mischstufen ausgebildete Selektierglieder umfaßt, wobei die Mischstufen in an sich bekannter Weise durchthat for the detection of Doppler signal components from the heart movement separately according to both heart pulsation directions the selection device a total of two as Mixing stages comprises selected selection members, the mixing stages being carried out in a manner known per se das Ultraschallempfangssignal und von je einem zweier um den Winkel 90° gegeneinander phasenverschobener Signale der Sendeträgerfrequenz gespeist sind, daß jeder nach Herzpulsationsrichtung getrennt erfaßte Dopplersignalanteil je einem Integrator zur Aufintethe ultrasonic received signal and one of two each phase-shifted by an angle of 90 ° Signals of the transmission carrier frequency are fed that each detected separately according to heart pulsation direction Doppler signal component each with an integrator to the inte grierung während einer vorgebbaren Zeitdauer zugelei tet und der jeweilige Integrationsendwert mittels Speicherglied jeweils bis Anfallen des nächstfolgenden Endwertes gespeichert wird und daß die an den Ausgängen der Speicher anstehenden Signale über jegration during a predeterminable period of time tet and the respective integration end value by means of a memory element until the next one occurs Final value is stored and that the signals pending at the outputs of the memory over each einen Frequenzfilter für die lediglich aus den Herzwandbewegungen stammenden Signalanteile einem Phasenkomparator zugeleitet werden, der im Takt periodischer Nulldurchgänge des einen Signalanteils Ausgangsimpul-a frequency filter for the signal components originating only from the movements of the heart wall are fed to a phase comparator, which is periodic in time Zero crossings of one signal component output pulse

se mit Amplitude und Polarität des anderen Signalanteils erzeugtse generated with amplitude and polarity of the other signal component

Mit der Erfindung ergeben sich am Ausgang des Phasenkomparator Impulspakete mit im Rhythmus der Herzwandbewegungen amplitudenmodulierten Anteilen aus jeder der beiden Herzpulsationsrichtungen, wobei jedoch beispielsweise für die Hinbewegung der Herzwand zum Ultraschall-Sende-Empfangssystem die Impulse des zugehörigen Impulspaketes positiv, für eine Wegbewegung der Herzwand vom Sende-Empfangssystem hingegen negativ polarisiert sind. Damit ergibt sich also klare Trennung zwischen Anteilen jeder der beiden Herzpulsationsrichtunger? und somit auch die Möglichkeit der Selektion von Anteilen optimaler Güte als Grundlage für die Bestürmung der Herzfrequenz, beispielsweise dadurch, daß durch Amplitudendemodulation dor Impulspakete mittels Amplitudendemodulator das Hüllkurvensignal selektiert und anschließend durch Schwellwertvergleich mittels Schwellenauswerter der jeweils ampliludenhöchste positive oder negative Signalanteil ermittelt wird. Durch Impuhgewinnung aus diesem Anteil und anschließender Impulsaufzählung erhält man schließlich die Herzfrequenz. Selektiereinrichtungen mit Mischstufen zur Unterscheidung der Bewegungsrichtungen bewegter Medien sind an sich bereits beispielsweise durch die DT-AS 21 59 129 oder auch DT-OS 21 59 130 vorbekannt. Die dortigen Einrichtungen dienen jedoch einerseits nur zur Unterscheidung der Flußrichtungen von Blut bei der Doppler-Blutflußmessung. Andererseits ergeben sich bei diesen Einrichtungen auch nur Signale, die lediglich das Vorhandensein der einen oder der anderen Flußrichtung andeuten. Eine Verarbeitung dieser Signale mittels Integrator, Speicher sowie Phasenkomparator gemäß vorliegender Erfindung zum Zwecke der Ermittlung von Impulszügen, in denen sowohl Polarität als auch Amplitudenhüllkurve der zugehörigen Impulse zur Auswertung herangezogen werden, ist bei diesen Einrichtungen hingegen nicht vorgesehen.With the invention result packets of pulses with the rhythm of the output of the phase comparator Cardiac wall movements amplitude-modulated components from each of the two cardiac pulsation directions, however, for example, for the movement of the heart wall to the ultrasound transceiver system Pulses of the associated pulse packet are positive, but negatively polarized for moving the heart wall away from the transmitter / receiver system. This results in So a clear separation between the proportions of each of the two heart pulsation directions? and thus also the possibility of selecting parts of optimal quality as Basis for the storming of the heart rate, for example by the fact that the envelope signal is selected by amplitude demodulation by means of an amplitude demodulator and then the pulse packets by comparing the threshold values by means of a threshold evaluator, the respective highest amplitude positive or negative signal component is determined. The heart rate is finally obtained by obtaining impulses from this portion and then enumerating the impulses. Selecting devices with mixing stages for differentiating the directions of movement of moving media are already known per se, for example from DT-AS 21 59 129 or DT-OS 21 59 130. the However, the facilities there serve on the one hand only to differentiate the directions of flow of blood in the Doppler blood flow measurement. On the other hand, with these devices there are only signals that are only indicate the presence of one or the other direction of flow. A processing of this Signals by means of integrator, memory and phase comparator according to the present invention for the purpose of Determination of pulse trains in which both polarity and amplitude envelope of the associated pulses used for evaluation is not provided for in these facilities.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen. Es zeigtFurther advantages and details of the invention emerge from the following description of a Embodiment based on the drawing in conjunction with the subclaims. It shows

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Prinzipschaltbild,F i g. 1 shows an exemplary embodiment of the invention in a basic circuit diagram,

F i g. 2 ein Diagramm der wichtigsten im Prinzipschaltbild nach der Fig. 1 auftretenden zeitlichen Spannungsverläufe.F i g. FIG. 2 shows a diagram of the most important times occurring in the basic circuit diagram according to FIG. 1 Voltage curves.

In der Fig. 1 sind mis 1 der Ultraschallsendeschwinger und mit Γ der zugehörige Ultraschallempfangsschwinger (piezoelektrische Kristallplättchen) bezeichnet. Der Sendeschwinger 1 liegt dabei über eine Senderendstufe 2 sowie ein Sendetor 3 an einem Hochfrequenzosziilator 4. Der Oszillator 4 erzeugt im Takt eines Leitgenerators 5 Hochfrequenzimpulse zur Erregung des Sendeschwingers 1. Die Zuführung der Hochfrequenzimpulse zum Schwinger I erfolgt bei jeweils geöffnetem Sendetor 3, wobei die Öffnungszeiten des Sendetors 3 durch Sendetorimpulse U\ (gemäß F i g. 2) eines vom Leitgenefätöf 5 getäkteten Sendetörimpulserzeugers 6 festgelegt sind. Letzterer besteht aus einer monostabilen Kippstufe mit einer Ausgangsimpulsdauer von etwa 20 Mikrosekunden. Der Sendetorimpulserzeuger 6 stößt ferner mit der Endflanke seiner Ausgangsimpulse U\ eine weitere monostabile Kippstufe 7 an, die Ausgangshn?'jlse U₂ (gemäß F i g. 2) erzeugt. Die Endflanke jedes Impulses Ui steuert eine dritte monostabile Kippstufe 8 zur Erzeugung eines Empfängertorimpulses U} und die Endflanke jedes Spannungsimpulses U] eine vierte monostabile Kippstufe 9 zur Erzeugung eines Abtastimpulses U^ (gemäß F i g. 2). Der Empfängertorimpuls Ui hat eine Dauer vonIn Fig. 1, mis 1 of the ultrasonic transmitter transducer and Γ the associated ultrasonic receiving transducer (piezoelectric crystal platelets) are designated. The transmitter oscillator 1 is connected to a high-frequency oscillator 4 via a transmitter output stage 2 and a transmitter port 3. The oscillator 4 generates high-frequency pulses to excite the transmitter oscillator 1 at the rate of a master generator 5 Opening times of the transmitter gate 3 are determined by transmitter pulse signals U \ (according to FIG. 2) of a transmitter pulse generator 6 clocked by the Leitgenefätöf 5. The latter consists of a monostable multivibrator with an output pulse duration of around 20 microseconds. The transmitter gate pulse generator 6 also triggers a further monostable multivibrator 7 with the end edge of its output pulses U \ , which generates output signals U ₂ (according to FIG. 2). The end edge of each pulse Ui controls a third monostable multivibrator 8 for generating a receiver gate pulse U} and the end edge of each voltage pulse U] controls a fourth monostable multivibrator 9 for generating a sampling pulse U ^ (according to FIG. 2). The receiver gate impulse Ui has a duration of

S wiederum etva 20 Mikrosekunden, während der Abtastimpuls U* eine Dauer von etwa 100 Mikrosekunden aufweist. Auf der Empfangsseite folgt auf den Empfangsschwinger Γ ein Hochfrequenzvorverstärker 10, dem in zwei parallelen Kanälen in Serie je eineS again about 20 microseconds, while the sampling pulse U * has a duration of about 100 microseconds. On the receiving side, the receiving oscillator Γ is followed by a high-frequency preamplifier 10, one in each of two parallel channels in series

ία Mischstufe It bzw. 12,ein Dopplersignaldemodulator 13 bzw. 14 (Tiefpässe), sowie von den Empfängertorimpulsen Uj getastete Integratoren 15 bzw. 16 und von den Abtastimpulsen LZ₄ getastete Sample-and-Hold-Schaltungen 17 bzw. 18 nachgeschaltet sind. Von denία mixer It or 12, a Doppler signal demodulator 13 or 14 (low pass), as well as integrators 15 and 16 keyed by the receiver gate pulses Uj and sample-and-hold circuits 17 and 18, respectively, keyed _{by the scanning pulses LZ 4.} Of the Mischstufen 11 bzw. 12 ist die Mischstufe 11 unmittelbar, die Mischstufe 12 hingegen über ein 90°-Phasenschiebeglied 19 mit dem Hochfrequenzsendeoszillator 4 verbunden. Auf die Ausgänge der beiden Sample-and-Hold-Schaitungen 17 bzw. 18 folgen ferner BandpässeMixing stages 11 or 12, the mixing stage 11 is immediate, the mixer 12, on the other hand, has a 90 ° phase shifting element 19 with the high-frequency transmitter oscillator 4 tied together. Bandpasses also follow the outputs of the two sample-and-hold circuits 17 and 18, respectively 20 bzw. 21 (Bandmittenfrequenz i-iwa 1'20Hz) mit nachgeschaltetem Phasenkomparator 22. Der Ausgang des Phasenkomparators 22 ist einerseits über eine Parallelschaltung aus gegensinnig gepolten Dioden 23 bzw. 24 sowie Filtern 25 bzw. 26, von denen dem Filter20 or 21 (band center frequency i-iwa 1'20Hz) with downstream phase comparator 22. The output of the phase comparator 22 is on the one hand via a Parallel connection of oppositely polarized diodes 23 and 24 and filters 25 and 26, of which the filter 26 eine Frequenzverdopplerstufe 27 zugeordnet ist, mit einem Niederfrequenzverstärker 28 verbunden, auf den ein Lautsprecher 29 zur Hörbarmachung der Dopplersignale folgt. Andererseits folgt auf den Ausgang des Phasenkomparators 22 auch ein Amplitudendemodula-26 is associated with a frequency doubler stage 27, connected to a low frequency amplifier 28 to the a loudspeaker 29 for making the Doppler signals audible follows. On the other hand, the outcome of the Phase comparator 22 also has an amplitude demodulation

jo tor 30 (Integrator) zur Erfassung der Hüllkurve der Ausgangsimpulse des Phasenkomparators 22 mit Schwellenauswerter 31 für die Hüllkurve und Digital/ Analogwandler 32 zur Erfassung der Herzfrequenz und Anzeige des Herzfrequenzwertes an einem Anzeigegejo tor 30 (integrator) for capturing the envelope of the Output pulses of the phase comparator 22 with threshold evaluator 31 for the envelope and digital / Analog converter 32 for detecting the heart rate and displaying the heart rate value on a display device rät 33.advises 33.

Die Wirkungsweise des Prinzipschaltbildes nach der F i g. 1 ergibt sich im Zusammenhang mit dem Spannungsdiagramm nach der F i g. 2 wie folgt:The mode of operation of the basic circuit diagram according to FIG. 1 results in connection with the Stress diagram according to FIG. 2 as follows:

Wie in Fig. 2 angedeutet, sendet der Ultraschallsen-As indicated in Fig. 2, the ultrasonic transmitter

deschwinger 1 im Takt der Sendetorimpulse U\ Uliraschallsendeimpulse I/5 beispielsweise durch das mütterliche Bauchgewebe in Richtung auf das schlagende Fetusherz. Aufgrund dieser Sendeimpulse U₅ ergeben sich dann am Empfangsschwinger Γ Ultradeschwinger 1 in time with the Sendetorimpulse U \ Uliraschallsendeimpulse I / 5 for example through the maternal abdominal tissue in the direction of the beating fetus heart. On the basis of these transmission pulses U ₅ then result Γ Ultra at the receiving transducer schallechosignale (Λ aus dem Bauchinnem der Mutter, die neben den eigentlich interessierenden Bewegungsanteilen vom schlagenden Fetusherzen auch noch Störgeräusche umfassen, die beispielsweise aus Bewegungen der Nabelschnur oder aus Kindseigenbewegun-sound echo signals (Λ from inside the mother's abdomen, in addition to the actually interesting parts of the movement of the beating fetus heart Include interfering noises that arise, for example, from movements of the umbilical cord or from the child’s own movements. gen oder auch aus Darm- oder Plazentabewegungen der Mutter herrühren. Das so empfangene Echosignalgimisch Ub wird nun in den Mischstufen U bzw. 12 frequenzmäßig einerseits mit der in der Phase nicht verschobenen und andererseits mit der in der Phas? umgenes or from movements of the mother's bowel or placenta. The echo signal response Ub received in this way is now in the mixer stages U and 12 in terms of frequency, on the one hand, with that not shifted in phase and, on the other hand, with that in phase? around 90° verschobenen Sendefrequenz des Sendeoszillators 4 gemischt. Aufgrund dieser Mischung und unter Berücksichtigung der nachfolgenden Dopplerdemodulation ergeben sich an Hen Ausgängen der Dopplersignaldemodulatoren 13 bzw. 14 niederfrequente Dopplersigna-90 ° shifted transmission frequency of the transmission oscillator 4 mixed. Based on this mixture and taking into account the subsequent Doppler demodulation result at the Hen outputs of the Doppler signal demodulators 13 or 14 low-frequency Doppler signals le U₁ bzw. Ui'. Beide Döpplersignäle haben zwar in etwa die in Fig. 2 dargestellte Form; sie unterscheiden sich jedoch zumindest bezüglich der Bewegungsanteile des fetalen Herzens in Abhängigkeit von Hin- bzw. Wegbewegung der Herrreflexionsstellen in ihrerle U ₁ or Ui '. Both Döppler signals have approximately the form shown in FIG. 2; however, they differ at least with regard to the proportion of movement of the fetal heart depending on the movement towards and away from the master reflection points

6j Phasenlage. Bei der gewählten Ausführungsform eilt nämlich bei einer Hinbewegung des Herzens der entsprechende Dopplersignalanteil des Signals W am Ausgang der Demodulationsstufe 14 dem entsprechen-6j phase position. In the selected embodiment, when the heart moves forward, the corresponding Doppler signal component of the signal W at the output of the demodulation stage 14 rushes to the corresponding

den Anteil im Signal Ui am Ausgang der Demodulationsstufe 13 um 90" vor. Bei einer Wegbewegung ergeben sich hingegen umgekehrte Verhältnisse, d. h. der Herzbewegungsanteil im Dopplersignal Ur' eilt jenem im Dopplersignal U; um 90° nach.the portion in the signal Ui at the output of the demodulation stage 13 leads by 90 ". In the case of a displacement, however, the opposite occurs, ie the heart movement portion in the Doppler signal Ur ' lags that in the Doppler signal U; by 90 °.

Die so gewonnenen Dopplersignalverläufe U7 bzw. Ui' werden den Integratoren 15 bzw. 16 zugeleitet, leder der Integratoren 15 bzw. 16 steht in Verbindung mit den monostabilen Kippstufen 7 bzw. 8 in der Weise, daß er jeweils nur während der Zeitdauer eines Empfängertorimpulses U\ der monostabilen Kippstufe 8 die Demodulationssignalc U? bzw. Uj' aufintegriert und diesen Wert so lange beibehält, bis er durch den nächstfolgenden Ausgangsimpuls Uj der monostabilen Kippstufe 7 wieder auf den Null-Wert zurückgestellt wird. Durch Längeneinstellung des Impulses Ui ist nun der Auftrittszeitpunkt des Empfängertorimpulses Us so vnrgpwählt. daß er pin Offniingsfenster lediglich für Dopplersignalantcile aus der Herzbewegung des F'elusherzens bildet (im Echoempfangssignal Ut, durch j₀ senkrechte gestrichelte Linien angedeutet). Zur Aufintegrierung gelangen jetzt also nur noch echte Herzsignalanteile, während beispielsweise aus Bewegungen der Nabelschnur, aus Kindseigenbewegungen oder auch aus Darm- oder Plazentabcwegungen der Mutter herrührende Störanteile vollständig eliminiert werden. Die Aufintegnerung lediglich während der Dauer eines Empfängertorimpulses U₁ hat außerdem den Vorteil, daß der beireffende Herzanteil immer im Endwert des Integrators enthalten ist. auch dann, wenn das Empfängertor zufällig nicht genau auf dem gewunsch ten Echoimpuls aus der Herzbewegung steht. Eine solche Maßnahme verbessert das Signal/Rausch-Verhältnis in nicht unerheblichem Maße. Der so erhaltene Endwert wird nun während der Dauer des Abtastimpulses I Jt der monostabilen Kippstufe 9 von den Sampleand-Hold-Schaltungen 17 bzw. 18 vom jeweiligen Integrator 15 bzw. 16 übernommen und bis zur Übernahme nächstfolgender Werte gehalten. An den Ausgängen der Sample-and-Hoid-Schaliungen 17 bzw. ^₀ 18 ergeben sich somit pulsierende Spannungssignale Ik b/w. IK'. Diese Spannungssignale durchlaufen nun die 120-Hz-ßandpässe 20 bzw. 21. Hierdurch werden die Signale geglättet und auf solche Frequenzen eingeschränkt, die im wesentlichen nur für die Bewegung der _<5 Herzkammerwände des Fetusherzens signifikant sind (bei einer Senderfrequen.z von etwa 1.5MHz). Die Ausgangssignale L/n bzw. Un dieser Bandpässe sind in der F i g. 2 aus Übersichtlichkeitsgründen in zeitlich komprimierter Form dargestellt. In den beiden .Spannungsverläufen U_w bzw. L/n stellen die jeweils immer ersten Signalschwingungen Signalanteile aus der Hinbewegung und die nachfolgenden zweiten Signalanterle jeweils Schwingungen aus der Wegbewegung der Herzwände dar. Aus dem Spannungsverlauf beider Spannungen L/iobzw. Uw sieht man nun deutlich, daß bei einer Hinbewegung die Spannung Uu der Spannung ί Λ« jeweils um 90° voreilt, während sie bei einer Wegbevvegung in umgekehrtem Sinne dieser Spannung um 90° nacheilt. Diese beiden Spannungsverläufe /'m bzw. Ui 1 werden nun gleichzeitig auf den Phasenkomparator 22 gegeben. Der Phasenkomparator umfaßt dabei z. B. einen Nulldetektor, der jeweils immer bei periodischem Nulldurchgang der Signalspannung Um einen Spitzenwertabtaster für die Spitzenwertabtaslung des in diesem Augenblick anfallenden Signals Uu einschaltet. Die SpitzenwertabtastunE erfolgt dabei kurzzeitig. Als Ergebnis dieser Spitzcnwertabtastung fallen demnach am Ausgang des Phasenkomparator 22 Spannungsimpulsfolgen Uu an. Diese Impulsfolgen sind dadurch gekennzeichnet, daß für vorauseilende Span nungsanteile der Spannung Uu, d.h. für die Hinbewe gung. die entsprechenden Spannungsimpulse positive Polarität und für nacheilende Spannungsanteile, d. h. füi die Wegbewegung, die entsprechenden Spannungsim pulse negative Polarität aufweisen. Damit sind auch ir erfindungsgemäßem Sinne Anteile aus der Herzwand bewegung nach Hin- bzw. Wegbewegung in einen einzigen Signal separat erfaßt. Die Weiterverarbeitung dieser Signalimpulse Um erfolgt nun einerseits dadurch daß positive und negative Anteile durch Abtrennung mittels der Dioden 23 bzw. 24 separat über die Filter 2i bzw. 26 und den Frequenzvcrdoppler 27 auf der Niederfrequenzverstärker 28 mit Lautsprecher 2^ gegeben werden. Damit lassen sich die DopplersignaU nach den Bewegungsrichtungen getrennt am Lautspre eher akustisch hörbar machen. Zur Ableitung dei Herzfrequenz wird hingegen durch das Integrierglied 3( die Hüllkurve der Impulse (Ί: erfaßt und mittels de: Schwellenauswerters 31 aus den so erfaßten positiver und negativen Anteilen der Hüllkurve jeweils jene Anteil bevorzugt selektiert, der am deutlichster vorhanden ist. Eine im Schwcllenauswerter 31 voriian dene monostabile Kippstufe erzeugt jeweils beim Anfal eines solchen bevorzugten Spannungswertes einer Ausgangsimpuls. Durch Impulsaufzählung und Digital Analogwandlung erhält man dann unmittelbar der erwünschten Herzfrequenzwert am Anzeigegerät 33.The Doppler signal profiles U7 and Ui 'obtained in this way are fed to the integrators 15 and 16, respectively, and the integrators 15 and 16 are connected to the monostable flip-flops 7 and 8 in such a way that it only occurs during the duration of a receiver gate pulse U \ of the monostable multivibrator 8 the demodulation signalc U? or Uj ' and maintains this value until it is reset to the zero value by the next output pulse Uj of the monostable multivibrator 7. By adjusting the length of the pulse Ui , the time of occurrence of the receiver gate pulse Us is now pre-selected. that it forms pin opening windows only for Doppler signal anticiles from the heart movement of the felus heart (in the echo reception signal Ut, indicated by j ₀ vertical dashed lines). Only real cardiac signal components are now integrated, while interfering components resulting from movements of the umbilical cord, from the child’s own movements or from the mother’s intestinal or placenta movements are completely eliminated. The integration only during the duration of a receiver gate pulse U ₁ also has the advantage that the stimulating heart component is always included in the end value of the integrator. even if the recipient gate happens not to be exactly on the desired echo pulse from the heart's movement. Such a measure improves the signal / noise ratio to a not inconsiderable degree. The final value obtained in this way is now taken over during the duration of the sampling pulse I Jt of the monostable multivibrator 9 from the sample and hold circuits 17 or 18 from the respective integrator 15 or 16 and held until the next following values are taken over. Pulsating voltage signals Ik b / w thus result at the outputs of the sample-and-hoid formations 17 and ^ _{0 18.} IK '. These voltage signals now pass through the 120 Hz bandpasses 20 and 21, respectively. This smooths the signals and restricts them to frequencies that are essentially only significant for the movement of the _<5 ventricular walls of the fetus heart (at a transmitter frequency of around 1.5 MHz). The output signals L / n and Un of these bandpass filters are shown in FIG. 2 shown in a time-compressed form for the sake of clarity. In the two voltage curves U _w and L / n, the first signal oscillations in each case represent signal components from the forward movement and the subsequent second signal waves each represent oscillations from the movement away from the heart walls. Uw can now be seen clearly that during an outward movement the voltage Uu leads the voltage ί Λ «by 90 °, while with a movement in the opposite direction it lags this voltage by 90 °. These two voltage profiles / 'm and Ui 1 are now fed to the phase comparator 22 at the same time. The phase comparator includes, for. B. a zero detector which always switches on a peak value sampler for the peak value sampler of the signal Uu occurring at that moment whenever the signal voltage Um periodically passes through zero. The peak value sampling takes place briefly. As a result of this peak value scanning, voltage pulse trains Uu thus occur at the output of the phase comparator 22. These pulse trains are characterized in that for leading voltage components of the voltage Uu, ie for the movement towards Hinbewe. the corresponding voltage pulses have positive polarity and for trailing voltage components, ie for the movement away, the corresponding voltage pulses have negative polarity. Thus, in the sense of the invention, parts of the heart wall movement after moving there and away are recorded separately in a single signal. The further processing of these signal pulses Um now takes place on the one hand in that positive and negative components are given separately by separation by means of the diodes 23 and 24 via the filters 2i and 26 and the frequency doubler 27 on the low-frequency amplifier 28 with loudspeaker 2 ^. In this way, the Doppler signals can be made acoustically audible on the loudspeaker, separated according to the directions of movement. To derive the heart rate, on the other hand, the integrating element 3 (: records the envelope curve of the impulses (: and, by means of the threshold evaluator 31, selects from the positive and negative portions of the envelope curve recorded in this way that portion that is most clearly present 31 previous monostable multivibrator generates an output pulse whenever such a preferred voltage value is applied.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (8)

Patentansprüche;Claims; 1. Nach dem Ultraschall-Doppler-Prinzip arbeitender Herzfrequenzmesser, insbesondere zum Erfassen der fetalen Herzfrequenz, mit Ultraschall-Sende- Empfangssystem und Dopplersignaldiskriminator, dem eine Selektiereinrichtung für Dopplersignalanteile, die aus entgegengesetzten Pulsationsrichtungen des Herzens herrühren, zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung von Dopplersignalanteilen aus der Herzbewegung getrennt nach beiden Herzpulsationsrichtungen die Selektiereinrichtung insgesamt zwei als Mischstufen (11, 12) ausgebildete Selektierglieder umfaßt, wobei die Mischstufen in an sich bekannter Weise durch das Ultraschallempfangssignal (U_b) und von je einem zweier um den Winkel 90° gegeneinander phasenverschobener Signale der Sendeträgerfrequenz (Us) gespeist sind, daß jeder nach Henpalsationsrichtung getrennt erfaßte Dopplersignalanteil (Uj, Uj') je einem Integrator (15, 16) zur Aufintegrierung während einer vorgebbaren Zeitdauer zugeleitet und der jeweilige Integrationsendwert mittels Speicherglied (17, 18) jeweils bis Anfallen des nächstfolgenden Endwertes gespeichert wird und daß die an den Ausgängen der Speicher (17,18) anstehenden Signale (Lh, LV) über je einen Frequenzfilter (20, 21) für die lediglich aus den Herzwandbewegungen stammenden Signalanteile (Uto, Uw) einem Phasenkomparator (22) zugeleitet werden, der im Takt periodischer Nulldurchgäcge des eihen Sig ,alanteils (U\₀) Ausgangsimpulse (Un) mit Amplitude und Polarität des anderen Signalanteils (ί7ιι) erzeug -1. According to the ultrasonic Doppler principle working heart rate monitor, in particular for detecting the fetal heart rate, with an ultrasonic transmitting and receiving system and Doppler signal discriminator, which is assigned a selection device for Doppler signal components that originate from opposite directions of pulsation of the heart, characterized in that for Detection of Doppler signal components from the heart movement, separated according to both cardiac pulsation directions, the selection device comprises a total of two selection elements designed as mixing stages (11, 12), the mixing stages in a manner known per se by the ultrasonic reception signal (U _b ) and one of two each at an angle of 90 ° mutually phase-shifted signals of the transmission carrier frequency (Us) are fed, so that each Doppler signal component (Uj, Uj ') detected separately according to the Henpalsationsrichtung is fed to an integrator (15, 16) for integration during a predeterminable period of time and the respective integrat onsendwert is stored by means of memory element (17, 18) in each case until the occurrence of the next following final value and that the signals (Lh, LV) pending at the outputs of the memory (17, 18) each via a frequency filter (20, 21) for the only from the Signal components (Uto, Uw) originating from heart wall movements are fed to a phase comparator (22) which generates output pulses (Un) with amplitude and polarity of the other signal component (ί7ιι) in time with periodic zero crossings of the eihen Sig, al component (U \ ₀ ) - 2. Herzfrequenzmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Integratoren (IS, 16) ein auf Dopplersignalanteile aus der Herzbewegung einstellbarer Empfängertorimpulserzeuger (8) zugeordnet ist, der mit der Dauer seiner Ausgangsimpulse (Ui) die Integrationszeit der Integratoren festlegt.2. Heart rate monitor according to claim 1, characterized in that the integrators (IS, 16) is assigned a receiver gate pulse generator (8) which can be adjusted to Doppler signal components from the heart movement and which defines the integration time of the integrators with the duration of its output pulses (Ui). 3. Herzfrequenzmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfängertorimpulserzeuger (8) eine monostabile Kippstufe ist, die im Ultraschallsendetakt jeweils um die doppelte Vorlaufzeit der Ultraschallsendeimpulse vom Ultraschallsender (1) zum Herzen verzögert angestoßen wird.3. Heart rate monitor according to claim 2, characterized in that the receiver gate pulse generator (8) is a monostable multivibrator, which is in the The ultrasonic transmission clock is triggered delayed by twice the lead time of the ultrasonic transmission pulses from the ultrasonic transmitter (1) to the heart will. 4. Herzfrequenzmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen der Anstoßverzögerungszeit des Empfängertorimpulserzeugers (8) eine vorgeschaltete weitere monostabile Kippstufe (7) dient, die im Ultraschallsendetakt Ausgangsimpulse mit einer der doppelten Vorlaufzeit der Sendeimpulse zum Herzen entsprechenden Impulsdauer erzeugt.4. Heart rate monitor according to claim 3, characterized in that for setting the trigger delay time of the receiver gate pulse generator (8) Another upstream monostable multivibrator (7) is used, the output pulses with one of twice the lead time of the ultrasonic transmitter clock Transmit pulses generated to the heart corresponding pulse duration. 5. Herzfrequenzmesser nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher (17,18) für die Speicherung des jeweiligen Integrationsendwertes der Integratoren (15, 16) Sample-and-Hold-Schaltungen sind.5. Heart rate monitor according to one of claims I to 4, characterized in that the Memory (17, 18) for storing the respective integration end value of the integrators (15, 16) Are sample and hold circuits. 6. Herzfrequenzmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher (17, 18) zur Übernahme des jeweiligen Integrationsendwertes der Integratoren (15,16) durch den Ausgangsimpuls (Ui) einer monostabilen Kippstufe (9) gesteuert sind, die ihrerseits jeweils durch die Endflanke des Empfängertorimpulses (Uj) angestoßen wird.6. Heart rate monitor according to claim 5, characterized in that the memory (17, 18) to take over the respective integration end value of the integrators (15,16) by the output pulse (Ui) of a monostable multivibrator (9) are controlled, which in turn are each controlled by the The end edge of the receiver gate pulse (Uj) is triggered. 7. Herzfrequenzmesser nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenkomparator (22) einen Nulldetektor mit vom Nulldetektor gesteuerten Spitzenwertabtaster umfaßt7. Heart rate monitor according to one of claims I to 6, characterized in that the Phase comparator (22) comprises a zero detector with a peak value sampler controlled by the zero detector 8. Herzfrequenzmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Phasenkomparator (22) ein Amplitudendemodulator (30) für die Impulshüllkurve sowie dem Amplitudendemodulator (30) ein Schwellenauswerter (31) für die Impulshüllkurve nachgeschaltet sind.8. Heart rate monitor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the Phase comparator (22) an amplitude demodulator (30) for the pulse envelope and the amplitude demodulator (30) a threshold evaluator (31) for the Pulse envelope are connected downstream.