DE3028120A1 - Body function frequency measuring appts. esp. for breathing rate - determines quotient of measured to reference count values using programmable memory and binary counters - Google Patents
Body function frequency measuring appts. esp. for breathing rate - determines quotient of measured to reference count values using programmable memory and binary countersInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Schaltungsanordnung zur Frequenzbestimmung eines periodischen Signals ' Method and circuit arrangement for determining the frequency of a periodic signal
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Frequenzbe-Stimmung eines periodischen Signals, insbesondere einer Körperfunktion wie der Atmung. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for frequency tuning a periodic signal, in particular a body function such as breathing. Furthermore concerns the Invention a circuit arrangement for performing this method.
Es ist beispielsweise bei der Aufnahme eines Belastungs-EKGs notwendig, neben den Herzaktivitäten auch noch die Atmungsfrequenz festzuhalten. Die Herzaktivität wird dabei automatisch mittels eines Schreibers aufgezeichnet; die Atmungsfrequenz hingegen wird immer noch durch Abzählen der Atemzüge über eine halbe bis eine Minute berechnet, wonach das Resultat von Hand neben die Herzkurven geschrieben wird.It is, for example, when taking an exercise ECG necessary, in addition to the cardiac activity, the breathing frequency to hold on. The cardiac activity is automatically recorded by means of a recorder; the breathing frequency, on the other hand, is still calculated by counting the breaths over half a minute to a minute, after which the result is written by hand next to the heart curves.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, 20. das eingangs genannte Verfahren in einfacher Weise zu automatisieren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von dem Signal elektrische Impulse abgeleitet werden, deren Anzahl zusammen mit der Anzahl von Referenzimpulsen mindestens einem programmierbaren Speicher zugeführt werden zu einer digitalen Bestimmung des Quotienten aus den Zahlen der abgeleiteten zu den Referenzimpulsen.The present invention is based on the object of 20. automating the method mentioned at the beginning in a simple manner. This object is achieved according to the invention in that electrical pulses are derived from the signal, the number of which, together with the number of reference pulses, are fed to at least one programmable memory for a digital determination of the quotient from the numbers of derived and reference pulses.
Soll z. B. die Atmungsfrequenz bestimmt werden, so kann dazu vorteilhaft ein Impuls pro Atemzug erzeugt werden. Das kann durch Knopfdruck geschehen, durch Messen des Luftstromes oder der Temperatur der Atemluft, aber auchShould z. If, for example, the breathing frequency is determined, one pulse per breath can advantageously be generated for this purpose. This can be done by pressing a button, by measuring the air flow or the temperature of the breathing air, but also
GdI 5 SBy / 17.07.T980GdI 5 SBy / 07/17 T980
13 0 0 6 7/0 2.8 613 0 0 6 7/0 2.8 6
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durch Widerstandsänderung über dem Brustkorb oder durch Bestimmung der mechanischen Ausdehnung des Brustkorbes. Es können auch mehrere Impulse pro Atemzug erzeugt werden. Parallel dazu werden quasi als Zeitmaßstab Referenzimpulse erzeugt, beispielsweise ein Impuls pro Sekunde. Der Quotient aus der Anzahl der durch die Atmung erzeugten Impulse zu den in diesem Zeitraum erzeugten Referenzimpulsen stellt unmittelbar die Atmungsfrequenz dar. Dieser Quotient wird erfindungsgemäß in einem programmierbaren Speicher gebildet. Die Anzahl der Atmungsund Referenzimpulse stellen dabei zusammen die Adressen dar, an denen die entsprechenden Frequenzwerte abgespeichert sind.by changing the resistance across the chest or by determining the mechanical expansion of the chest. It is also possible to generate several impulses per breath. At the same time, reference pulses are used as a time scale, so to speak generated, for example, one pulse per second. The quotient of the number of those produced by breathing Pulses to the reference pulses generated during this period directly sets the breathing frequency This quotient is according to the invention in a programmable Memory formed. The number of respiratory and reference pulses make up the addresses at which the corresponding frequency values are stored.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die abgeleiteten als auch die Referenzimpulse auf je einen Binärzähler gegeben werden, deren Ausgangswerte zu bestimmten Zeiten als Adressen dem programmierbaren Speicher zugeführt werden. Die bestimmten Zeiten können dabei besonders einfach durch einen Dekodierer vorgegeben werden, der z« B. nach jedem zweiten Atemzug die Werte der beiden Binärzähler für die Weiterleitung freigibt.In an advantageous development of the invention it is provided that the derived as well as the reference pulses are given to a binary counter, the output values of which are used as addresses at certain times programmable memory are supplied. The specific times can be particularly easily set by a Decoder are specified, for example after every second Breath releases the values of the two binary counters for forwarding.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, daß diese Werte zunächst auf Zwischenspeicher gelangen, von wo aus sie als Adressen dem programmierbaren Speicher zugeführt werden. Dadurch x-;erden zu bestimmten Zeiten die momentanen Zahlenwerte abgefragt, in die Zwischenspeicher gegeben und dort bis zum nächsten Abfragen festgehalten, während sich die Werte der Binärzähler laufend ändern.In an advantageous further development of the method, it is provided that these values are initially stored in buffers arrive, from where they are fed as addresses to the programmable memory. Thereby x-; earth the current numerical values are requested at certain times, placed in the buffer and held there until the next query, while the Change the values of the binary counters continuously.
Der zu einer bestimmten Adresse gehörende Speicherwert stellt den auf eine Zeiteinheit (bei Atmung üblicherweise eine Minute) bezogenen Quotienten und damit dieThe memory value belonging to a certain address represents a unit of time (usually when breathing one minute) related quotients and thus the
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gewünschte Frequenz dar. Dieser Speicherwert wird vorteilhaft entweder zum Ansteuern eines Schreibers oder einer Ziffernanzeige verwendet.desired frequency. This memory value is advantageous either for driving a recorder or used on a numeric display.
Handelt es sich wieder um die Registrierung eines Belastungs-EKGs, so kann auf einem zusätzlichen Schreibkanal neben der Herzaktivität direkt die-Atmungsfrequenz aufgeschrieben werden.If it is again a question of the registration of an exercise ECG, In addition to the cardiac activity, the respiratory rate can be written down directly on an additional writing channel will.
Für jede Dezimalstelle des .mögliohen Frequenzspektrums kann ein separater programmierbarer Speicher vorgesehen sein.For each decimal place of the .possible frequency spectrum a separate programmable memory can be provided.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens geeignete Schaltungsanordnung anzugeben, die platzsparend aus möglichst wenigen digitalen Bausteinen besteht.Another object of the present invention is to provide a method for carrying out the method described indicate suitable circuit arrangement, which consists of as few digital modules as possible in a space-saving manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 7 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere Einzelheiten und Vorteile dieser Schaltungsanordnung ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel, das im folgenden anhand einer Figur näher beschrieben und erläutert wird. Die einzige Figur zeigt dabei ein Blockschaltbild für die automatische digitale Frequenzbestimmung der Atmung.According to the invention, this object is achieved by the characteristics of claim 7 specified features solved. Further details and advantages of this circuit arrangement result from the exemplary embodiment which is described and explained in more detail below with reference to a figure will. The only figure shows a block diagram for the automatic digital frequency determination breathing.
Ein Atmungsimpulsgeber 1 erzeugt z. B. je Atemzug einen Impuls. Ein Taktgeber 2 erzeugt als Zeitbasis einen Referenzimpuls je Sekunde. Der Ausgang des TaktgebersA respiratory pulse generator 1 generates z. B. one pulse per breath. A clock generator 2 generates a time base Reference pulse per second. The output of the clock
2 ist mit dem Zähleingang eines ersten Binärzählers2 is with the count input of a first binary counter
3 verbunden. Der Ausgang des Atmungsimpulsgebers 13 connected. The output of the respiratory pulse generator 1
ist entsprechend mit dem Zähleingang eines zwe-iten Binärzählers 4 verbunden. Der höchstwertige Ausgang des Zählers 3 ist mit dem Rücksetzeingang des Zählers 4 verbunden^is correspondingly with the counting input of a second binary counter 4 connected. The most significant output of counter 3 is connected to the reset input of counter 4 ^
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die übrigen Ausgänge sind zu einem ersten Zwischenspeicher 5 geführt. Ebenso sind bis auf den niederwertigsten alle Ausgänge des Zählers 4 auf einen weiteren Zwischenspeicher 6 geführt. Sämtliche Ausgänge des Zählers h sind weiterhin mit einem NOR-Gatter 7 verbunden, dessen Ausgang zu dem Rücksetzeingang des Zählers 3 geführt ist.the other outputs are led to a first buffer store 5. Likewise, except for the lowest value, all outputs of the counter 4 are routed to a further buffer store 6. All outputs of the counter h are also connected to a NOR gate 7, the output of which is led to the reset input of the counter 3.
Der Ausgang des Atmungsimpulsgebers 1 und der niederwertigste Ausgang des Zählers 4 sind auf ein weiteres NOR-Gatter 8 geschaltet, dessen Ausgang mit den Setzeingängen der beiden Zwischenspeicher 5 und 6 verbunden ist. Bei diesen Zwischenspeichern kann es sich z. B. um D-Register handeln, die ihre Ausgangssignale entsprechend dem anliegenden Eingangssignal nur bei positiver Flankentriggerung am Setzeingang ändern. Sämtliche Ausgänge der beiden Zwischenspeicher 5 und 6 werden als Adressen parallel auf zwei programmierbare Speicher 9 bzw. 10 gegeben, in die für jede mögliche Kombination von Zeit und Anzahl der Atemzüge die entsprechende Atmungsfrequenz eingespeichert ist. Speicher 9 repräsentiert dabei die erste und Speicher 10 die zweite Dezimalstelle.The output of the respiratory pulse generator 1 and the lowest value output of the counter 4 are on another NOR gate 8 switched, the output of which is connected to the set inputs of the two buffers 5 and 6 is. These caches can be, for. B. to be D-registers that their output signals accordingly change the applied input signal only with a positive edge triggering at the set input. All exits the two buffers 5 and 6 are used as addresses in parallel on two programmable memories 9 or 10 given, in which the corresponding breathing frequency is stored for every possible combination of time and number of breaths. Memory 9 represents the first and memory 10 the second decimal place.
Die Frequenzwerte können gleich im BCD-Code vorliegen und werden über die Ausgänge der programmierbaren Speicher 9 und 10 einer Ziffernanzeige 11 zugeführt. Anstelle dieser Ziffernanzeige können die Ausgangswerte auch einem Schreiber, z. B. einem Kanal eines Vielkanalschreibers, zur direkten Aufzeichnung der Atmungsfrequenz über der Zeit zugeführt werden. Die Frequenzwerte können auch in einem 7-Segment-Code vorliegen für eine direkte Ansteuerung eines entsprechenden Displays=The frequency values can be available in BCD code and are saved via the outputs of the programmable memory 9 and 10 are fed to a numeric display 11. Instead of This numeric display can also send the output values to a writer, e.g. B. a channel of a multi-channel recorder, for direct recording of the respiratory rate over time. The frequency values can also available in a 7-segment code for direct control of a corresponding display =
Die Funktionsweise der vorliegenden Schaltung ist folgende:The mode of operation of the present circuit is as follows:
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-S- VPA 80 P 5957 DE -S- VPA 80 P 5957 DE
Vom Taktgeber 2 werden Referenzimpulse auf den Binärzähler 3 gegeben. Solange der Binärzähler k "Null" ist, d. h. noch keine Atmungsimpulse erhalten hat, ist der Binärzähler 3 auf Null gestellt« Das geschieht über das NOR-Gatter 7 und den Rücksetzeingang R des Zählers 3.The clock generator 2 sends reference pulses to the binary counter 3. As long as the binary counter k is "zero", ie has not yet received any breathing impulses, the binary counter 3 is set to zero.
Beim ersten Atmungsimpuls springt der Zähler k auf eins, und die Sperre für den Zähler 3 verschwindet, so daß auch dieser zu zählen beginnt. Nach jedem zweiten Atmungsimpuls werden die beiden Zwischenspeicher 5 und über das NOR-Gatter 8 so getriggert, daß sie die Zählerwerte übernehmen. Die beiden NOR-Gatter 7 und 8 können z. B. durch einen handelsüblichen Dekodierer gebildet sein.At the first breathing pulse, the counter k jumps to one, and the lock for the counter 3 disappears, so that this also begins to count. After every second breathing pulse, the two buffers 5 and are triggered via the NOR gate 8 in such a way that they take over the counter values. The two NOR gates 7 and 8 can, for. B. be formed by a commercially available decoder.
Die Zwischenspeicherwerte bilden die Adresse für die beiden programmierbaren Speicher 9 und 10, in die für jede mögliche Kombination aus Zeit und Anzahl der Atmungsimpulse der entsprechende Quotient und damit die Atmungsfrequenz einprogrammiert ist. Diese Werte werden im vorliegenden Fall bereits im BCD-Code für die erste : Dezimalstelle vom Speicher 9 und für die zweite vom Speicher 10 an eine Ziffernanzeige 11 weitergegeben.The buffer values form the address for the two programmable memories 9 and 10, in which for every possible combination of time and number of breathing impulses the corresponding quotient and thus the breathing frequency is programmed. In the present case, these values are already in the BCD code for the first : Decimal place from memory 9 and for the second from Memory 10 passed on to a numeric display 11.
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Der Zählbereich beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 16 Atemzüge und 64 Sekunden. Nach jedem zweiten Atemzug wird der neue Zählerstand wieder in die Zx^ischenspeicher überführt, von wo aus er für die Zeit zweier Atemzüge als Adresse dient und die Atmungsfrequenz bestimmt.The counting range is in this exemplary embodiment 16 breaths and 64 seconds. After every second breath, the new counter reading is returned to the memory transferred from where he took two breaths serves as an address and determines the respiratory rate.
Wenn in einem der beiden Zähler 3 oder 4 der Arbeitsbereich überschritten wird, werden beide Zähler auf Null zurückgesetzt und die Freqeunzermittlung beginnt erneut.If the work area is in one of the two counters 3 or 4 is exceeded, both counters are reset to zero and the frequency determination begins again.
130087/0216130087/0216
- fr - VPA 80 P 5957 DE - fr - VPA 80 P 5957 DE
Da die Quotientenbildung vollkommen digital geschieht, werden für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung nur wenige integrierte Bausteine benötigt. Außerdem entfällt ein bei analogen Schaltungen nötiges Abstimmen.Since the quotient is formed completely digitally, for the circuit arrangement according to the invention only a few integrated modules are required. In addition, there is no need for tuning, which is necessary for analog circuits.
Die Schaltungsanordnung ist nicht auf die Frequenzbestim mung von Körperfunktionen beschränkte Durch Erhöhung der Bitzahl der Zähler und der anderen Bausteine kann der Frequenzumfang leicht erweitert werden. Durch eine Verbindung des NOR-Gatters 8 mit einem höherwertigen Bit des Zählers k kann auch die Zeitspanne zwischen den Übernahmen in die Zwischenspeicher erhöht werden.The circuit arrangement is not limited to the frequency determination of body functions. By increasing the number of bits in the counters and the other components, the frequency range can be easily expanded. By connecting the NOR gate 8 to a more significant bit of the counter k , the time span between the transfers to the buffer can also be increased.
8 Patentansprüche
1 Figur8 claims
1 figure
130067/02SO130067/02 SO
Claims (8)
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DE3028120A DE3028120A1 (en) | 1980-07-24 | 1980-07-24 | Body function frequency measuring appts. esp. for breathing rate - determines quotient of measured to reference count values using programmable memory and binary counters |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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DE3028120A1 true DE3028120A1 (en) | 1982-02-18 |
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ID=6108035
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DE3028120A Withdrawn DE3028120A1 (en) | 1980-07-24 | 1980-07-24 | Body function frequency measuring appts. esp. for breathing rate - determines quotient of measured to reference count values using programmable memory and binary counters |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3213801A1 (en) * | 1982-04-15 | 1983-10-27 | Alfred Teves Gmbh, 6000 Frankfurt | METHOD AND DEVICE FOR GENERATING NUMBER VALUES PROPORTIONAL TO THE FREQUENCY OF THE MEASURING PULSE OF A MEASURING PULSE SEQUENCE |
EP0166011A1 (en) * | 1984-06-22 | 1986-01-02 | Karl-Heinz Gelsen | Control apparatus for switching a teaching device for acoustical and/or optical learning information |
-
1980
- 1980-07-24 DE DE3028120A patent/DE3028120A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3213801A1 (en) * | 1982-04-15 | 1983-10-27 | Alfred Teves Gmbh, 6000 Frankfurt | METHOD AND DEVICE FOR GENERATING NUMBER VALUES PROPORTIONAL TO THE FREQUENCY OF THE MEASURING PULSE OF A MEASURING PULSE SEQUENCE |
EP0166011A1 (en) * | 1984-06-22 | 1986-01-02 | Karl-Heinz Gelsen | Control apparatus for switching a teaching device for acoustical and/or optical learning information |
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