Verfahren zum Registrieren von Signalspannungen, insbesondere physiologischen, mittels Aufzeichnungsorganen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die vorliegende Erfindung betrifft ein Re- gistrierverfahren zum Aufzeichnen von Kur venzügen, vorzugsweise mit sogenannten Di rektschreibern und vorzugsweise für physio logische Zwecke. Die Direktsehreiber haben bekanntlieh einen beschränkten Frequenz bereich, der gerade bei physiologischen Vor gängen häufig nicht ausreicht. Die beim heu tigen Stande der Technik laufenden Bemühun gen, den Frequenzbereich der Direktsehreiber zu erhöhen, stossen auf grosse Schwierigkeiten, weil die aufzuwendende Leistung mit einer höheren Potenz mit der Erhöhung der obern Grenzfrequenz steigt.
Da man mit der Ver kleinerung der beweglichen Masse bei den wohl heute allein noch als zweckmässig erkannten Trockenschreibern an der untern Grenze an gelangt sein dürfte, kann durch Massnahmen in dieser Richtung zur Verringerung des Lei stungsaufwandes kaum mehr gerechnet wer den, So ist beim heutigen Stande der Technik - insbesondere vom Gesichtspunkt der Wirt schaftlichkeit aus betraclitet - ein Schreiber, der 200 Hz ohne Abfall wiedergibt, als Opti mum des Erreichbaren anzusehen. Der für viele Zwecke erforderliche Frequenzbereich, so z. B. bei der Herzschallschreibung, geht bis zu 600 Hz, ja sogar 1000 Hz. Im Rahmen der Problemstellung muss erwähnt werden, dass für solche Registrierungen eine Vorschubge schwindigkeit des Registrierstreifens von 25 bis 50 mm/Sek. zweckmässig und üblich ist.
(Diese Geschwindigkeiten sind auch für Elek trokardiographen genormt.) Das Naheliegendste wäre, die vorstehend geschilderten Schwierigkeiten dadurch zu um gehen, dass man zur Aufzeichnung trägheits los arbeitende Oszillographen, etwa Kathoden strahlröhren, zusammen mit photographischen Verfahren anwendet. Wenn dieses Verfahren, auch in einzelnen Fällen Anwendung finden kann, so ist es doch in der Mehrzahl der Fälle praktisch nicht brauchbar, da bei der photo graphischen Registrierung stets eine Entwick lung stattfinden muss, so dass die aufgezeieh- nete Kurve nicht bei der Registrierung, son dern frühestens nach einigen Minuten sichtbar wird.
Für die meisten Zwecke ist es aber er forderlich, die Kurve sofort bei der Aufzeich nung zu sehen, da es beispielsweise nur so möglich ist, auf Grund der Kurve Einstellun gen und Justierungen vorzunehmen. Hinzu kommt noch, dass die photographische Auf zeichnung verhältnismässig kompliziert ist und einen grösseren Aufwand an Mitteln erfordert; auch sind die Betriebskosten infolge der ver wendeten photographisellen Papiere erheblich höher.
Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaf fen, bei welchen die mechanische unmittelbare Aufzeichnung Verwendung finden kann lind bei dein trotz des beschränkten Frequenz bereiches mechanischer Aufzeichnungssysteme eine Darstellung von Signalspannungen höherer Frequenzen möglich wird.
Es ist nicht erforderlich, Aufzeichnungen höherer Frequenzen kurvenformgetreu zu regi strieren; denn bei den oben angegebenen Vor- schubgesellwindigkeiten wird das Auflösungs vermögen in Richtung der Zeitkoordinate für Frequenzen über 100 Hz so gering, dass eine Auswertung der Kurvenform unmöglich ist. Es wird deshalb auf die Abbildung der wirk lichen Kurvenform verzichtet, und nur die Aufzeichnung amplitudengetreu bzw. so weit näherungsweise amplitudengetreu vorgenom men, wie es für die diagnostische Auswertung erforderlich ist. Infolge des erwähnten be grenzten Auflösungsvermögens ist eine solche Registrierung von einer kurvenformgetreuen praktisch nicht zu unterscheiden.
Die primär vorhandene Schwingung hoher Frequenz wird bei der praktischen Durchführung in eine solche von so niedriger Frequenz verwandelt, dass sie von dem betreffenden Registrier- system noch gut registriert wird, wobei dafür gesorgt ist, dass die registrierte Frequenz der ursprünglichen stets annähernd amplituden proportional ist.
Zur Durchführung eines solchen Verfah rens stehen prinzipiell verschiedene Wege offen, bei denen an sieh bekannte Massnahmen der Wechselstromtechnik benutzt werden kön nen.
Man könnte daran denken, den zu registrie renden Signalfrequenzen eine durch einen Hilfsoszillator erzeugte Schwingung zu über lagern. Durch diese Überlagerung kann eine formgetreue oder zum mindesten formähnliche Transponierung in einen für die mechanische Registrierung geeigneten Frequenzbereich er folgen.
Ein dein vorstehenden Überlagerungsver fahren äquivalentes Verfahren wäre eine Fre quenzteilung, wobei die entsprechend erniedrig ten Frequenzen mechanisch registriert werden könnten. Die beiden im vorstehenden genann ten Möglichkeiten sind jedoch praktisch nur beschränkt realisierbar, da bei dem Verfahren der Frequenzteilung Fehlaufzeichnungen in folge der erforderlichen Einschwingzeiten einen erheblichen Störfaktor bilden können. Bei dem Überlagerungsverfahren kommt wei ter noch hinzu, dass zur Bildung einer Schwe bung eine je nach dem Abstand der resultie renden Frequenzen von der Grundfrequenz erforderliche mehr oder weniger grosse Anzahl gleichfrequenter Schwingungen erforderlich ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ver fahren zur Registrierung von Signalspan nungen, insbesondere physiologischer, mit tels Aufzeichnungsorganen, deren Frequenz bereich kleiner ist als das zu erfassende Fre quenzspektrum, und ist dadurch gekennzeich net, dass statt der unmittelbaren Aufzeichnung ein Hilfssignal registriert wird, dessen Fre quenz im Ansprechbereich des oszillographi- sehen Organs liegt und dessen Amplitude der art gesteuert wird, dass sie mindestens an nähernd proportional zu den Amplituden des darzustellenden Signals ist.
Um eine Überlagerung tiefer Nutzsignal frequenzen mit den durch Umwandlung für die Registrierung künstlich erzeugten ebenfalls tiefen Frequenzen in Form von störenden Schwebangserseheinungen zu vermeiden, kön nen ferner Hoch- und Tiefpässe angewendet, werden, die in an sich bekannter Weise, eine Trennung der einzelnen Bänder bewerkstel ligen. Es ist dabei im Rahmen normalen tech nischen Könnens möglich, dies entweder durch die Anwendung mehrerer getrennter, durch Schalter einstellbarer Frequenzbereiche oder mittels elektrischer Weiehen zu erreichen.
Die Einrichtung zur Durchführung des er findungsgemässen Verfahrens ist dadurch ge kennzeichnet, dass sie einen als Transponie rungsorgan ausgebildeten, von der Signalhüll kurvenspannung gesteuerten Hilfsoszillator aufweist.
Beispielsweise ist es, wie bereits ausge führt, möglich, durch die gleichgerichteten Signalspannungen die Amplitude eines be sonderen Oszillators mit zweckmässigerweise an der obern Grenze des direkt registrier- baren Spektrunis liegender Frequenz zu steuern und die Spannung dem Verstärkungs kanal zuzuführen oder auch die Hüllkurve der Signalspannangen lediglich zu zerhacken.
An einem Zahlenbeispiel Lind an Hand der Figuren soll das erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise näher veranschaulicht werden. Es zeigen: In Fig. 1 die Kurve a eine graphische Dar stellung des Frequenzganges eines modernen direktschreibenden Registriersystems und die Kurve b eine Tiefpass-Dämpfungskurve, Fig. 2 eine graphische Darstellung einer Herzschallkurve, Fig. 3 ein Blockschema eines Ausführungs beispiels mit Hilfsoszillator, Fig. 4 ein Schaltbild eines Ausführungs beispiels.
Nach Fig. 1 werden die Frequenzen von 0 bis 200 Hz linear wiedergegeben, während oberhalb der hier bei 200 Hz liegenden Eigen frequenz ein steiler Abfall der Empfindlich keit einsetzt. Die Kurve b zeigt die ideale Form der Dämpfungskurve für einen Tiefpass, z. B. einem RC-Netzwerk, der in einer elektri schen Weiche einzuschalten wäre, um den Übergang von der unmittelbaren in die mittel bare Aufzeichnung zu gewährleisten.
Es kann nun noch weiter gegangen werden, wenn der bereits erwähnte Gedanke, durch die gleichgerichtete Signalspannung einen Oszilla tor zu steuern, verallgemeinert wird. Wird nämlich überhaupt darauf verzichtet, die Spannungssignale direkt zu registrieren und statt dessen im gesamten Frequenzbereich nur die Steuerung des Oszillators durch die Nutz signale zu bewirken, so braucht das Registrier- gerät nur für dessen Schwingfrequenz bemes sen zu sein. Dies bedeutet aber einen ausser ordentlichen Vorteil, denn es kann dann mit einem reinen Resonanzsystem gearbeitet und dadurch mit einem erheblich verringerten Steuerleistungsaufwand ausgekommen werden. In diesem Falle würde das Bild einer Herz schallkurve das Aussehen wie in Fig. 2 darge stellt besitzen.
Praktisch ist erkennbar, dass trotz der grundsätzlichen Verschiedenheit der Darstellung des sekundären Bildes im kartesi- schen Koordinatensystem der bildliche Ein- druck nicht vom üblichen Herztonbild ab weicht.
Fig. 3 zeigt das Blockschema für eine An ordnung mit Hilfsoszillator. Der Hilfsoszilla tor f wird durch den Vorverstärker a in der Amplitude gesteuert und steuert seinerseits die Leistungsstuie d mit dem Registrier- System e.
Zur Vermeidung von Schwebungen bei un vollkommener Siebung am Ausgang des Vor verstärkers kann die Frequenz des Hilfs- oszillators schwach gewobbelt werden.
Ein Schaltbild einer Anordnung, wie sie in der Praxis Anwendung finden kann, ist in der Fig. 4 dargestellt. Mit einem Mikrophon 1 wird der Schall von einem zu untersuchenden Körper 2 abgenommen und die entsprechenden elektrischen Schwingungen den Eingangs buchsen 3 des Verstärkers zugeführt, Hier er folgt eine Vorverstärkung über Röhrenstufen 4 und 5. Die verstärkte Wechselspannung wird von einer Anode 6 der Röhre 5 einem Gleichrichter 7 zugeleitet, der die ankommen den Frequenzen gleichrichtet. Das nachfol gende Tiefpassfilter 8-10 liefert eine, im Takt der Signalspannungsamplituden pulsie rende Gleichspannung, die einer Endstufe zu geführt werden könnte, die nun ihrerseits mit den verhältnismässig langsamen Schwingungen der Hüllkurve das Registriersystem aussteuert.
Bei der dargestellten Lösung werden diese jedoch benutzt, uni einen Oszillator 11 zu modulieren, der seine Leistung mit einer Fre quenz an die Endstufe abgibt, die im regi- strierfähigen Bereich liegt. Von der Anode dieses Oszillators gelangen die Schwingungen über Kopplungsglieder 12 zu einer Endstuie 13, die ihrerseits ein Registriersystem 14 speist.