DE1566113A1 - Device for monitoring physiological functions - Google Patents
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Description
Mönchen H Monks H.
Dipl. ing. Herbert. Tissher. .
Büro München
München 2,Tal 71 1566113Dipl. Ing. Herbert. Tissher. .
Munich office
Munich 2, Tal 71 1566113
Lan-EIectronice Ltd.Lan-EIectronice Ltd.
„ 97 ITarnham Ho ad,- Slough. Bucka. (England)"97 ITarnham Ho ad, - Slough. Bucka. (England)
Vorrichtung zur überwachung von physiologischenDevice for monitoring physiological
Funktionen ·Features
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» The invention relates to a device for monitoring νσο physiologiechan functions. · .- It is particularly concerned with electrocardiographs V; but can also be used on other devices for displaying, recording and monitoring woo electrical signals generated by the human body.
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 The invention is based on the discovery that daö. important characteristics in the patient's condition "which are difficult to determine in the curves obtained in the noroiaisr-" using such devices. 2 irs © jL'-n @ r, - curve ieichtsp ssittsit can wanden ι which represents the integral of the "gssseasenan current or the @ r ga" neaaen voltage "It was found" that in particular that of the integral during the individual measured, successive impulses or periods is of such importance that it is used frequently
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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*can to alert a nurse or doctor when it exceeds or falls below a preset limit value. In accordance with the invention, this discovery is illustrated in this way Use has been made of having an electrocardiograph or other display, recording or monitoring device an integrator is provided which is laid out and arranged in such a way that it receives the signal taken from the patient constantly integrated *
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.Ee was found to be the integral of that of an abnormal Heartbeat generated waveform larger amplitude than at has a »normal heartbeat. Ea is therefore possible to build a monitoring device which distinguishes between "good" and "bad" heartbeats in that it eats the amplitude of the waveform produced by integration the normal electrocardiogram of a patient under observation is obtained and an alarm automatically full capacity as soon as there is a substantial deterioration in the condition of the patient becomes apparent as the amplitude of the integrated waveform increases.
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 ElaktrokardiographenThe output signal supplied by the integrator can be used for this purpose, for example by actuating a relay, to transmit a signal whenever the output signal the integrator exceeds a predetermined value. the The device can be designed and arranged farner in such a way that that it is the reading rate of the electrocardiograph
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gesessenen Stromes wiedergibt und ein Alarmsignal auslöst, nenn diese Frequenz voreingestellte Grenzaerte unter- oder überschreitet. ·the sat stream and triggers an alarm signal, call this frequency preset limits below or below exceeds. ·
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.felter · flerkemle, advantages and anaendungo possible of the Invention emerge from the following description of a Implementation diagram designed for use in electrocardiographs in connection with the accompanying drawing, the only figure of which is schematic Representation of dJM Scbaliunga abutments shows.
Di» Vorrichtung nach der Figur «eist einen Verstärker 1 auf, dar dl· klein· elektrisch« Spannung vorvarstärkt, die OberThe "device according to the figure" has an amplifier 1, dar dl · small · electric «voltage vorvarstritzt, the upper 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.Electrodes 2 etefenii35ai®f8 siedp d £ © are arranged on pat lents. Dar Veretlrkei 1 1 io-fe aife aifdes · s ^ Enietrleohan A »yängaes posture and airaess M ^ oyesöfeg-ißeiioi? a & a © der Ober ein'-if.eretlcfc-uneesteil.gÄisd * 3 qr an amplifier 4- 'connected let-, which emits aue ^ aichenäe Laistyng :, u «the signal © the' other fellen d®s v ?? living supply to.
Das Auegangseigcial ds® ^srstiskere 4 @ird an ©insrs Analograchner 5 enge legt $ dfr» .einen Integrator *auft»eiat9 d®sThe exit signal ds® ^ srstiskere 4 @ird an © insrs Analogograchner 5 tight places $ dfr ».an integrator * on» eiat 9 d®s eine Auagangeapennung a^ieugt« dia alindig d®« loitintegral der voi VerstMrkffiff 4 geliafertan Eingongespannung proporfeio nal iat·an auagangeannouncement suggests "dia alindig d®" loitintegral the voi VerstMrkffiff 4 is delivered to one-way tensioning proporfeio nal iat
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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.The Auagangaaignal of the computer 5 is sent to a comparator 6 supplied, which always emits an output signal when the output voltage the integrator has a preset poeitivan value. A second comparator 7, whose input is parallel to the input of the comparator 6, generates an output signal as soon as the output voltage dee Integratora exceeds a preset negative value.
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.The Ausgengesignale the comparators 6 and 7 are a Digital memory θ supplied, which has two inputs, one of which is the output signal of both comparators 6 and 7 receives, while the other signals' from a clock meter 9 which is so constructed that it can each time then a digital signal is generated when a heartbeat is detected. This can be achieved by means of a trigger device which is designed so that it responds as soon as the output voltage of the amplifier 4 rises above a preset value and which is reset, if the output signal of the amplifier 4 falls below a preset limit · By suitable selection of this preset Herta it is achieved that the metronome meter 9 for each signal representing a recognizable heartbeat generates a separate digital signal.
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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· ·Werglaicharn 6 and 7 as well as signals fed to the metronome 9 influence its operating status in such a way that it constantly registers "a predetermined number of signals received before the clockmaker 9 were accompanied by a signal from one of the same S and 7" The memory B determines how many of a predetermined number of heartbeats f that were recorded by means of the device - in such a way abnormal © ®Een s that one and the other of the Vergisiehisx- 6 and 7 were stimulated to emit an output signal · ·
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 Since the iüeiaa described by de «Speicher @ in dst © ban. © rseugt «digital output signal» isd a «Oigitsl-Änalog ^ arsdler 10 zügaföhrtj des dme digitels - output signal dm® Spsistiers O into a voltage unamamed 9 des®« 'amplitude proportional' - to the «numerical ie? T the digital signal is . The output of the dealer 10 is provided by a comparator 11 arsgalsgt, which can be set manually in such a way that it generates an alarm signal when the voltage exceeds a predetermined reading * which reads a percentage of "bad" 1 (d * h . - Herzs.chligan ^ bei darssn dss, integral-. D © r gr & Ser it a vorbeetimmts amplitude: ist) represents 9 of the "inen vo" As? S & feetgeiegton Orsnzeert Obarschraitet. Oa © alarm signal eird'einer. ¥ Qrsi6Myng 12.that can see or optical
im Rechner-.5- worhandan© Ers'tsgrator baesteht-im-»©©©entliehen ■■'■■ : s;^-; Ö088437024!' ' ': in the calculator-.5- worhandan © Ers'tsgrator baesteht-im- »© © Brille borrowed ■■ '■■ : 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.A capacitor which is connected to a source for the signal voltage supplied by amplifier 4 via a resistor. Advantageously, the Verbindungsatelle between dam resistor and one side of the capacitor to a Eingangeklerane an amplifier "it high gain let angeachlossen, a Ausgangaklemme has v" it represents other side of the capacitor connected let, wherein the arrangement is such that a negative feedback is obtained, which is set such that the potential at the junction between the resistor and the capacitor is substantially constant.
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 AufzeichnungsepurAccording to a modified embodiment of the invention, the output signal daa computer 5 operating as an integrator is recorded using a recorder in such a way that abnormalities can be identified in the fern peaks of the recorded waveform. The scribe is preferably constructed in such a way that it is the integral reproduces a long moving recording paper in such a way that the nornala waveform, i.e. H. the normal heartbeat Corresponding waveform, represented by a thick line whose amplitude is proportional to the integral of the waveform. The evenness of the edge of the record »- trace is then an IaB for the constancy of the waveform. If the recording reproduced in this way is the integral of an electrocardiogram, becomes an abnormal UJaJLIe caused by a peak of the recording track
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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, unterrecognizable, the height of the peak proportional to the abnormality of the electrocardiogram '1st Drawing varanechaulicht arrangement is the Äuagangqualal dee Rechnara or integrator 5 by means of an input. kanal- or Zaeikanelechreibere 13 recorded, with works at normal speed, there is no alarm signal, but there is an alarm signal is switched to a higher speed. Ea will As a result, in the above beachriabenan Heise a thick one Line drawn with peaks, dia enthjoraale Harzachlfigs' daratallan as soon as an alarm is triggered. The second Kanal the laeikanalachreibara is used to under
@©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.@ © dirägi8r? §®n dl © Ayegan§sapannyng dae Handler «10 at ftyalSsest ösa always record the Eiakfesigkardiogscffi«. The Umaehsltumi takes place aboe © inen ■ TuraSstiainaacnalter .14, dar-den Sohrailse? IS oü? öie h @ h® . Eesetel.e? = '. ; ■ digkalt uK8Cha |, tjet t when he picks up a ßlsraelgnal wan des · Alaf®- wörriehtyn§ 12. 9 and switches the glaiehsoi & lg dmn entrance daa xwaiten channels daa writer 13 from iandlfigr 10 to exit dae-Varatitekera 4.
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,- ■■■..:'■.■■ . ' . " ' ■ 'Dia bai IS ver-anechaulieha facility is used for leeing represents the resistance of the resin recorded by means of the device. Let them be designed in such a way that they If the alarm device 12 is then triggered, the clock frequency is above limit values below @ dsr, - ■■■ ..: '■. ■■. '. "'■'
BADBATH
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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«It was found that the output of the integrator 5 is frequent requires periodic zeroing, which indicates difficulties in balancing the patient removed Input signal. As a result, the preamplifier 1 is preferably provided with a calibration device equipped to carry out the desired zero adjustment «
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·In addition, undesirable voltage fluctuations (e.g. when measuring cardiac acctlonus currents through the Breathing) affect the operation of the device. As a result, the output is controlled by means of a Derivative reetandee switched eo, deO he constantly reduced the output voltage to zero seeks. The leakage resistance can be high between the input and output brackets of the amplifier mentioned above Realization be switched. The leakage resistance and the The capacitor of the integrator S should have a time constant that is greater than the period of the measured pulses and is smaller than the perlode of glitches
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 The invention is explained above in particular when applied to electrocardiographs. However, it is also suitable for other forms of urgency, for example for the respiratory tract and the arterial and venous pulse. In all pills, a waveform obtained from the human body either directly or with the interposition of another is integrated and the integrated waveform obtained in this way is used to monitor the body function displayed by the Uielle farm. * BAh
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