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Gerät zur Überwachung der Herztätigkeit
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Überwachung der Herztätigkeit mit Mitteln zur Messung der zeitlichen Aufeinanderfolge der einzelnen Herzschläge durch aus der Herztätigkeit abgeleitete Messimpulse und mit Mitteln zur Auslösung eines Alarmsignals bei Abweichung der Messwerte von einem wählbaren Sollwertintervall. Es ist zu diesem Zweck z. B. bekannt, eine der Frequenz des Herzschlages proportionale Spannung zu überwachen. Dieses Verfahren erfordert es, über die zeitlichen Abstände mehrerer Spannungsimpulse, von denen jeder demselben charakteristischen Phasenpunkt der Herzperiode entspricht, zu mitteln. In dieser Mittelung können aber krankhafte Zustände der Herztätigkeit untergehen, die sich nur eine Periode lang auswirken, z. B. das einmalige Aussetzen des Herzschlages.
Die Erfindung geht davon aus, die Auslösung der Alarmvorrichtung allein von der zeitlichen Lage jedes Herzschlages in bezug auf den vorhergehenden Herzschlag abhängig zu machen.
Erfindungsgemäss ist daher ein Diskriminatorglied vorgesehen, welches festzustellen gestattet, ob der zeitliche Abstand zweier aufeinanderfolgender Einheits-Messimpulse von einem gegebenen Sollwertbereich ihres Abstandes abweicht, indem die Einheits-Messimpulse einer aus im wesentlichen zwei Zeitschaltgliedern an sich bekannter Art bestehenden Diskriminatorstufe zugeführt werden, deren eines Schaltglied auf eine kürzere und deren anderes Schaltglied auf eine längere als die zu erwartende Zeitdauer von dem die Zeitschaltglieder auslösenden zum nachfolgenden Herzimpuls einstellbar ist und die, gegebenenfalls über Folgeglieder ansichbekannter Art, ein Alarmsignal auslösen,
wenn der einem Herzimpuls folgende Herzimpuls nicht in das durch die Zeitabläufe der beiden Zeitschaltglieder gegebene Erwartungsintervall fällt.
An einem Ausführungsbeispiel soll der Erfindungsgedanke nachfolgend An Hand der Zeichnung erläutert werden, in der Fig. 1 ein grundsätzliches Blockschaltbild der Funktionsstufen des erfindungsgemässen Gerätes, Fig. 2 ein Schaltbeispiel für die mit den Zeitschaltgliedern versehene Diskriminatorstufe zeigt.
Gemäss Fig. 1 dienen die beiden Elektroden 1 und 2 zur Abnahme der Herzaktionsspannungen und werden zu diesem Zweck so an den Patienten angelegt, dass im Elektrokardiogramm eine Kammeraktionszacke, z. B. die R-Zacke, besonders deutlich hervortritt. Die Herzspannungen werden durch einen Ver- stärker 3 zunächst verstärkt. Die verstärkte Spannung wird einem Amplitudensieb 4 mit einstellbarer An- sprechschwelle zugeleitet, das lediglich die den Kammeraktionszacken entsprechenden Spannungsspitzen an einen Impulsgenerator 5 weiterleitet. Dieser Impulsgenerator 5 bildet dann die noch unregelmässigen Spannungsspitzen in definierte Impulse um, deren jeder nur in seiner zeitlichen Lage von der auslösenden Kammeraktionszacke abhängt, deren Amplituden und Breiten jedoch einheitlich sind.
Die genormten Impulse werden dann einer Diskriminatoranordnung 6 zugeführt, die festzustellen gestattet, ob dem jeweils eintreffenden Impuls nach einer unteren und vor einer oberen mit den Knöpfen 9 und 10 einstellbare und durch die Zeiger 12 und 13 angezeigten Zeitspanne ein weiterer Impuls folgt. Fällt der nachfolgende Impuls nicht in dieses voreingestellte Erwartungsintervall oder bleibt er ganz aus, so wird durch die Vorrichtung 17 ein Alarmsignal ausgelöst und dadurch der Arzt herbeigerufen. Dies ist der Fall, wenn z. B. beim Patienten Extrasystole, Kammerflimmern, totaler Block, Tachy- oder Brady- Kardie eintritt.
Nach dem Schaltbeispiel der Diskriminatorstufe in Fig. 2 wird eine Hilfsgleichspannung aus der Spannungsquelle 20 über ein System von in zwei Leitungen I und II angeordneten Relaiskontakten a, b und c der Signalvorrichtung 21 zugeführt. Die zu diesen Kontakten gehörenden Relais A, B und C werden
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gemeinsam durch die Messimpulse erregt. Hieraus ergibt sich zunächst, dass das Alarmmittel 21 durch die Gleichspannung 20 dann in Tätigkeit gesetzt wird, wenn entweder der Kontakt c allein, oder aber die Kontakte a und b zusammen geschlossen sind. Durch eine besondere Ausbildung der Relais und geeignete Wahl der Kontaktkarten wird nun erreicht, dass dies nur unterhalb oder oberhalb des Intervalls der Fall sein kann, innerhalb dessen die Impulse im Normalfall eintreffen.
Bei den folgenden Ausführungen sollen die beiden Schalter 22 und 23 zunächst als geschlossen betrachtet werden.
Das Relais A arbeitet ohne Ansprech- und Abfallverzögerung, sein Kontakt a ist als Arbeitskontakt ausgebildet. Letzterer schliesst also für die Dauer eines Einheits-Messimpulsesvom Impulsgenerator 5. Das Relais B besitzt ebenfalls einenArbeitskontaktb, zieht aber verzögert an, u. zw. dann, wenn der EinheitsMessimpuls gerade abgeklungen ist. Ferner ist eine mit bekannten Mitteln einstellbare Abfallverzögerung vorgesehen.
Dieses Relais B bildet nun mit dem Mass seiner Abfallverzögerung die untere Grenze des Erwartungsintervalls. Trifft nämlich ein vom Herzschlag ausgelöster Einheitsimpuls schon ein, wenn das Relais B noch nicht abgefallen, sein Kontakt b mithin noch geschlossen ist, so wird dem Alarmmittel 21 dadurch Betätigungsspannung von der Stromquelle 20 zugeführt, dass für die Dauer des Einheitsimpulses neben dem noch geschlossenen Kontakt b auch der Kontakt a geschlossen wird, mithin der Stromkreis von der Stromquelle 20 zum Alarmmittel 21 geschlossen ist.
Das Relais Cbesitzt einen Ruhekontakt c, arbeitet ohne Ansprechverzögerung, hat aber eine einstellbare Abfallverzögerung, die bis zum Ende des Erwartungsintervalls dauert. Dies bewirkt, dass normalerweise das Relais C immer in angezogenem Zustand ist : Jeder einem vorausgehenden Einheitsimpuls in normalem Abstand, also innerhalb des Erwartungsintervalls, folgende Einheitsimpuls stösst das Relais C erneut an, so dass es immer im angezogenen Zustand und sein Kontakt c daher immer geöffnet bleibt.
Erst wenn die vom Herzschlag ausgelösten Einheitsimpulse einen solchen (unnormalen) Abstand haben, dass beim Eintreffen des nachfolgenden Impulses das Erwartungsintervall überschritten ist, fällt das Relais inzwischen ab und betätigt über seinen dadurch geschlossenen Ruhekontakt c die Alarmeinrichtung 21.
Durch die unterschiedlichen Arbeitszeiten der beiden Hauptrelais B und C wird demgemäss das Erwartungsintervall als Differenz dieser beiden Arbeitszeiten gebildet und jeder gegenüber dem Normalfall um ein bestimmtes einstellbares Mass verfrüht oder verzögert einem vorhergehenden Einheits-Messimpuls nachfolgende Einheits-Messimpuls bringt das Alarmmittel 21 zum Ansprechen im ersten Fall über die Strecken a, b, im zweiten Fall über die Strecke c.
Der Aufbau der Diskriminatorstufe ist selbstverständlich nicht auf die Verwendung von Relais als Zeitschaltglieder beschränkt. Mit Vorteil können z. B. elektronische Zeitschaltglieder verwendet werden, die aus andern Gebietender Technik hinreichend bekannt sind, so dass auf sie nicht näher eingegangen werden soll. Beispielsweise können als Schaltglieder solche verwendet werden, die unter der Bezeichnung"mo- nostabiler Multivibrator"oder auch"Univibrator"bekannt sind.
Bei in der bisherigen Betrachtung als geschlossen angenommenen Schaltern 22 und 23 gelangt die Spannung der Stromquelle 20 unmittelbar an die Signalvorrichtung 21 und veranlasst diese zur sofortigen Alarmauslösung. Sind die Schalter jedoch geöffnet, so kommt diese Spannung in verzögerter Weise an die Signalvorrichtung 21, u. zw. dadurch, dass die Widerstände 24 und 25 mit dem Kondensator 26 ein Zeitkonstantenglied bilden. Und zwar wird über die Leitung I bei jedem Fehlerimpuls wegen der definierten Form der vom Generator 5 gelieferten Einheitsimpulse dem Kondensator 26 eine bestimmte Ladung zugeführt, deren Grösse durch Veränderung des Ohm wertes des Widerstandes 24 einstellbar ist. Man hat es durch eine derartige Veränderung daher in der Hand, das Alarmsignal erst nach mehrmaligem Eintreffen von Fehlerimpulsen über die Leitung I auszulösen.
Dem Kondensator 26 ist ein Widerstand 27 parallelgeschaltet. Dieser wirkt als Entladewiderstand für den Kondensator 26 und bewirkt, dass die ein Signal auslösende Spannungshöhe am Alarmmittel 21, z. B. am Gitter eines Stromtores, in dessen Anodenkreis eine Klingel eingeschaltet ist, nur dann erreicht wird, wenn die Fehlerimpulse in zwei aufeinanderfolgenden Herzperioden eintreffen. In ähnlicher Weise kann durch Öffnen des Schalters 23 bewirkt werden, dass das Alarmsignal über die Leitung II nicht unmittelbar nach Ablauf des Erwartungsintervalls ausgelöst wird, sondern erst dann, wenn der Fehlerimpuls mit einer bestimmten Verspätung eintrifft oder z. B. in zwei aufeinanderfolgenden Herzperioden mit bestimmten Verspätungen eintrifft.
Bei Verwendung von elektronischen Zeitschaltgliedern lässt sich die Anordnung auf relativ einfache Weise mit Vorteil so treffen, dass die Einstellung der das Erwartungsintervall bestimmenden Zeitschaltglieder von einem Mittelwert der Herzfrequenz selbsttätig gesteuert wird. Die Breite und Lage des Erwartungsintervalls passt sich hiebei innerhalb bestimmter Grenzen den langsamen Schwankungen der Herz-
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frequenz selbsttätig an, so dass auf diese Weise die Auslösung eines eventuellen blinden AlÅarmes vermieden wird.
Zur Erfassung der durchschnittlichen Herzfrequenz kann in bekannter Weise ein Kondensator dienen, der ständig von den genormten Impulsen des Generators 5 aufgeladen und durch einen Widerstand ständig entladen wird. Die Kondensatorspannung stellt dann ein Mass für die Herzfrequenz dar. Die Ladespannung des Kondensators kann dann beispielsweise dazu verwendet werden, die Schaltzeit eines monostabilen Multivibrators zu verändern, indem diese Spannung an die Steuerelektrode eines der Verstärkerelemente im Univibrator angelegt wird.
Es ist in Verbindung mit einem Gerät zur Überwachung der Herztätigkeit bekannt, neben der messenden Überwachung der von der Herztätigkeit abzuleitenden Steuergrösse eine laufende Registrierung dieser Grösse vorzunehmen. Eine derartige laufende Registrierung erfordert jedoch einen hohen Materialaufwand und ist auch vom medizinischen Standpunkt aus nicht erforderlich, denn für die Diagnose sind im wesentlichen nur die Verhältnisse des unmittelbar vorausgegangenen Zeitbereiches von Bedeutung. In Weiterbildung der Erfindung wird daher die Einrichtung so getroffen, dass die Registriervorrichtung, z. B. ein Kardiograph, erst mit Auslösung der Alarmvorrichtung in Betrieb gesetzt wird.
Gleichzeitig mit der Alarmvorrichtung 17 wird daher gemäss Fig. 1 ein Kardiograph 14 über einen Schalter 16 an seine Stromversorgung und mit einem weiteren Schalter 15 an den Verstärker 3 angeschaltet und somit die Registrierung der Herztätigkeit bei Auslösung eines Alarms begonnen.
In einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes werden zur Betätigung des Alarmmittels und zur Registrierung zwei verschiedene vom Herzschlag abgeleitete Messgrössen verwendet, also beispielsweise zur Auslösung des Alarmmittels ein Blutdruck- oder Pulswellenmesser und zur Registrierung ein normaler Elektrokardiograph.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gerät zur Überwachung der Herztätigkeit mit Mitteln zur Messung der zeitlichen Aufeinanderfolge der einzelnen Herzschläge durch aus der Herztätigkeit abgeleitete und in Einheitsimpulse umgeformte Messimpulse und mit Mitteln zur Auslösung eines Alarmsignals bei Abweichung der Messwerte von einem Sollwertintervall, dadurch gekennzeichnet, dass ein Diskriminatorglied vorgesehen ist, welches festzustellen gestattet, ob der zeitliche Abstand zweier aufeinanderfolgender Einheits-Messimpulse von einem gegebenen Sollwertbereich ihres Abstandes abweicht, indem die Einheits-Messimpulse einer aus im wesentlichen zwei Zeitschaltgliedern an sich bekannter Art bestehenden Diskriminatorstufe zugeführt werden,
deren eines Schaltglied auf eine kürzere und deren anderes Schaltglied auf eine längere als die zu erwartende Zeitdauer von dem die Zeitschaltglieder auslösenden zum nachfolgenden Herzimpuls einstellbar ist und die, gegebenenfalls über Folgeglieder an sich bekannter Art, ein Alarmsignal auslösen, wenn der einem Herzimpuls folgende Herzimpuls nicht in das durch die Zeitabläufe der beiden Zeitschaltglieder gegebene Erwartungsintervall fällt.