DE10233149A1 - Electronic measurement instrument for detection of heart conditions, especially vestibule or heart flutter, comprises microcontroller and algorithm stored in ROM for pulse signal analysis - Google Patents

Electronic measurement instrument for detection of heart conditions, especially vestibule or heart flutter, comprises microcontroller and algorithm stored in ROM for pulse signal analysis

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DE10233149A1
DE10233149A1 DE2002133149 DE10233149A DE10233149A1 DE 10233149 A1 DE10233149 A1 DE 10233149A1 DE 2002133149 DE2002133149 DE 2002133149 DE 10233149 A DE10233149 A DE 10233149A DE 10233149 A1 DE10233149 A1 DE 10233149A1
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Hans-Jürgen Dipl.-Ing. Deeg
Andreas Dipl.-Betr. Dipl.-Sportw. Mausolf
Andreas Dipl.-Betriebswirt Nuske
Roland Dr.rer.nat. Dipl.-Phys. Reinhardt
F. Prof. Dr.med. Saborowski
Edmund Prof. Dipl.-Phys. Dipl.-Ing. Schiessle
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Abstract

Software-based diagnosis instrument has a microcontroller, and an associated algorithm stored in ROM. Electronic pulse signals are generated from physiological pressure pulse waves and are stored as a virtual data list of the pulse-signal intervals in RAM. Data reduction is used to produce a two or three-dimensional scatter plot. The scatter plot is analyzed with the algorithm to detect characteristic physiological or pathological geometric point structures. A test result can be output optically or acoustically.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein digitales, elektronisches, softwaregestütztes Diagnose-Verfahren unter Benutzung eines Mikrocontrollers und eines im Mikrocontroller – ROM fest programmierten speziellen Algorithmus, sowie eine Messvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a digital, electronic, software-based diagnostic method using a microcontroller and a microcontroller in - permanently programmed ROM special algorithm, and a measuring device for carrying out the process.
  • Erworbene Herzerkrankungen lassen sich einteilen in Erkrankungen des Endocards, des Myokards, des Perikards und des Reizleitungssystems. Acquired heart diseases can be divided into diseases of endocardium, myocardium, pericardium and the conduction system.
  • Durch eine systematische Erfassung relevanter Daten und unter Berücksichtigung der klassischen Risikofaktoren wie Übergewicht, Bluthochdruck oder Höhe des Cholesterinspiegels läßt sich heute das kritische Gefährdungspotential nur bei knapp 60% aller gefährdeten Personen rechtzeitig feststellen. Through a systematic collection of relevant data and taking into account the traditional risk factors such as obesity, high blood pressure or high cholesterol levels now the critical risk potential can be determined in time only just under 60% of all people at risk.
  • Man kann die klinischen Untersuchungsmethoden zur diagnostischen Erkennung von Erkrankungen des Herzens in sog. invasive und sog. nichtinvasive Methoden einteilen. One can divide the clinical examination methods for diagnostic detection of diseases of the heart called. Invasive and sucked. Noninvasive methods. Die invasiven klinischen Untersuchungsmethoden sind im allgemeinen mit einem hohen Gesundheitsrisiko verbunden. Invasive clinical examination methods are generally associated with a high health risk. Die invasive Herzkatheter-Methode, die allein in Deutschland bis zu 500000 mal pro Jahr durchgeführt wird, ermöglicht im allgemeinen eine zuverlässige Voraussage ob bei dem untersuchten Patienten eine aktuelle Herzerkrankung droht, jedoch stirbt statistisch gesehen fast jeder tausendste Patient bei der Anwendung dieser Untersuchungsmethode. The invasive cardiac catheter method, which is carried out in Germany alone up to 500,000 times a year, generally allows a reliable prediction of whether the examined patients a current heart disease threatens, but dies statistically almost every thousandth patient using this test method.
  • Nichtinvasive klinische Untersuchungsmethoden, wie z. Non-invasive clinical methods such. B. die Elektrokardiographie, haben kein so hohes Sicherheitsrisiko, ihr klinischer Stellenwert und die Zuverlässigkeit dieser Diagnostik ist nach dem Stand der Technik aber unbefriedigend und hängt zu stark von der zeitlichen Häufigkeit des Auftretens der einzelnen Symptome ab. As electrocardiography, do not have such high security risk, their clinical significance and the reliability of this diagnosis is prior art, however, unsatisfactory and depends too much on the temporal frequency of occurrence of individual symptoms from. Die bildgebenden, elektronischen Verfahren, wie z. The imaging, electronic methods such. B. die Kernspintomographie, werden im Laufe der Zeit die invasive Herzkatheder-Methode ablösen. B. MRI will replace the invasive cardiac catheter method over time. Bildgebende elektroni sche Verfahren lassen Entzündungsherde in Gefäßen, durch unterschiedliche Gewebe gut erkennen und prinzipiell gut diagnostizieren. Imaging electronic specific methods can inflammation in vessels clearly visible through different tissues and basically diagnose well. Diese Geräte sind aber sehr teuer in der Anschaffung und auch sehr kostenintensiv im diagnostischen Einsatz. But these devices are very expensive to buy and also very costly for diagnostic applications. Für Langzeitbeobachtungen sind diese Geräte weniger geeignet, da die Patienten im allgemeinen den längeren Aufenthalt in den engen Körperaufnahmeröhren des Gerätes nicht tolerieren. For long-term observations, these devices are less suitable because patients generally do not tolerate the extended stay in the narrow body pickup tubes of the device. Die biochemischen Verfahren beruhen auf Blutuntersuchungen nach sog. Biomarkern. The biochemical methods are based on blood tests for so-called. Biomarkers. Bei der bekanntesten biochemischen Methode wird das Protein CRP gemessen, das entzündliche Prozesse im Körper anzeigt. In the known biochemical method the protein CRP is measured, indicating inflammatory processes in the body. Dieser sog. CRP-Test liefert einen Hinweis, um das Gesundheitsrisiko eines Patienten zumindest abzuschätzen zu können. This so-called. CRP test provides an indication to estimate the health risk of a patient at least be able to. Eine weitere gute Möglichkeit zur Früherkennung von Herzschäden auf elektronischer Basis bietet das elektrophysiologische Erregungs- und Reizleitungssystem des Herzens selbst. Das Erregungs- und Reizleitungssystem manifestiert sich differenziert in den einzelnen Gewebearten durch unterschiedliche elektrische Potentialmuster. Another great way for early detection of heart damage on an electronic basis offers even the electrophysiological excitation and conduction system of the heart. The excitation and conduction system manifests itself differentiated in the individual tissue types through different electrical potential pattern. Sie entstehen elektrophysikalisch durch elektrische Polarisation und Depolarisation. They arise electrophysically by electrical polarization and depolarization. Man nimmt an, daß die an der Körperoberfläche des Patienten ableitbaren elektrischen Potentiale an der Grenze zwischen dem elektrisch erregten und dem elektrisch nichterregten Teil des Myokards entstehen. It is believed that the derived on the body surface of the patient's electrical potentials at the boundary between the electrically energized and the electrically non-energized portion of the myocardium are formed. Diese elektrischen Potentiale werden im sog. Elektrokardiogramm (EKG) registriert und dargestellt. These electrical potentials are registered in the so-called. Electrocardiogram (ECG) and displayed.
  • Das EKG macht mit Hilfe der bioelektrischen Erregungsvorgänge diagnostisch verwertbare Aussagen über die Herzfrequenz, den Erregungsrhythmus und die Erregungsrückbildung sowie deren physiologischen Verlauf und deren pathologischen Verlauf. The ECG makes using the bioelectric processes of excitation diagnostically usable statements about the heart rate, rhythm and excitement repolarization and their physiological course and their pathological history. Pathologische Formen der Herzrhythmusstörungen oder der Änderungen der Herzfrequenz sind sog. Extrasystolen, Vorhof- bzw. Kammerflattern (240 bis 350 Herzaktionen pro Minute), Vorhof- oder Kammerflimmern (350 bis 1000 Herzaktionen pro Minute) und der sog. Block (Behinderung der Erregungsfortleitung in einem bestimmten Abschnitt des Leitungssystems). Pathological forms of heart rhythm or to changes in heart rate are known. Extrasystoles, atrial or ventricular flutter (240-350 heartbeats per minute), atrial or ventricular fibrillation (350 to 1000 heartbeats per minute) and the so-called. Block (obstruction of the impulse conduction in a particular section of the line system).
  • Mit Hilfe der Pulsbetastung und der Arterienauskultation lassen sich Aussagen über Störungen des Herzkreislaufs machen. With the help of pulse palpation and Arterienauskultation, statements about disturbances of the cardiac cycle can be made. Durch die Pulsabtastung können Aussagen über die Kreislauffunktion (Kollaps, Hochdruck, akuter Verschluss) und über die Herzfunktionen (Bradykardie, Tachykardie, Arrhythmie) gemacht werden. By pulse sampling statements about the circulatory function (collapse, hypertension, acute closure) and the heart functions (bradycardia, tachycardia, arrhythmia) can be made.
  • Neben den ventrikulären und den supraventrikulären Extrasystolen stellt das Vorhofflimmern die am häufigsten vorkommende Herzrhythmusstörung dar. Bei einer angenommenen Prävalenz des Vorhofflimmerns von 0,4 bis 1 % der Bevölkerung ergeben sich allein in Deutschland 330000 bis 830000 betroffene Bürger. Besides the ventricular and supraventricular arrhythmias is atrial fibrillation is the most common heart rhythm disorder. Assuming a prevalence of atrial fibrillation 0.4 to 1% of the population arising in Germany alone, 330 thousand to 830 thousand concerned citizens. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß das Vorhofflimmern mit zunehmendem Lebensalter zunimmt, und mit dem Anteil der älteren Menschen in der Bevölkerung wird auch die Zahl der betroffenen Menschen stetig wachsen. Taking into account the fact that the atrial fibrillation increases with age, and with the proportion of elderly in the population and the number of people affected will grow steadily.
  • Das Vorhofflimmern ist charakterisiert durch elektrische Erregungswellen, die sich asynchronisiert im Vorhofmyokard ausbreiten und zu chaotischen Depolarisationsabläufen mit hämodynamisch unwirksamen Vorhofkontraktionen führen. Atrial fibrillation is characterized by electrical excitation waves which propagate asynchronisiert in atrial myocardium and result in chaotic Depolarisationsabläufen with hemodynamically ineffective atrial contractions.
  • Die Herzrhythmusfrequenz kann nach dem Stand der Technik mit verschiedenen Messgeräten aus der Kardiologie gemessen und analysiert werden. The heartbeat rate can be measured with different devices from the cardiology and analyzed according to the prior art.
  • Es sind für sportwissenschaftliche, biomedizinische und diagnostische Untersuchungen stationäre drahtgebundene und drahtlose, sogenannte "EKG-genaue" und softwarecodierte Meßgeräte zur Erfassung der Herzfrequenz mit der elektronischen Darstellung der maximalen Herzfrequenz so wie der Angabe eines Prozentsatzes der maximalen Herzfrequenz, mit programmierbaren Zielzonen (Ober-/ und Untergrenzen) mit abschaltbarer Alarmfunktion und Anzeige der durchschnittlichen Herzfrequenz bekannt ( There are for sports science, biomedical and diagnostic tests stationary wired and wireless, so-called "ECG-accurate" and software encoded measuring instruments for detecting the heart rate with the electronic representation of the maximum heart rate as the indication of a percentage of the maximum heart rate, with programmable target zones (upper / and lower limits) are known (with optional alarm function and display of the average heart rate DE 299 10 633 DE 299 10 633 , . DE 694 24 982 DE 694 24 982 , . DE 694 17 010 DE 694 17 010 , . DE 10 20 161 DE 10 20 161 , . DE 42 15 549 DE 42 15 549 , . DE 42 23 637 DE 42 23 637 ). ).
  • Auch sind medizinische Uhren der Firma Polar bekannt, die für medizinische und leistungsdiagnostische Untersuchungen konzipiert sind. Even medical company Polar watches are known, which are designed for medical and performance diagnostic examinations. Eine solche Polar- Uhr des Typs 5810 bietet Möglichkeiten zur automatischen Aufzeichnung der Herzfrequenz wahlweise in 5-, 15- und 60-Sekunden-Intervallen oder im sog, "beat-to-beat"-Modus. Such a Polar watch of the type 5810 provides options to automatically record the heart rate either in 5-, 15- and 60-second intervals, or in so-called "beat-to-beat" mode. Die Aufzeichnungskapazität beträgt in diesem Modus bis zu 30.000 Herzschläge (ca. 8 Stunden bei einer Frequenz von 60 Schlägen pro Minute), bei 60-Sekunden-Intervallen bis zu 520 Stunden. The recording capacity is in this mode, up to 30,000 heart beats (about 8 hours at a rate of 60 beats per minute), at 60-second intervals up to 520 hours. Durch die direkte Messung der Herzfrequenz-Variation (HFV) und den sog. Übertrainings-Test können Trainings-, Wettkampf- und Erholungs- Phasen überwacht werden. By direct measurement of the heart rate variability (HRV) and the so-called. Overtraining test can be monitored training, competitive or recreational phases. Eine IR-Data-Funktion ermöglicht drahtlose Datenübertragung in einen PC (Download) und auf einen Empfänger (Upload). An IR data function allows wireless data transfer to a PC (download) and a receiver (upload). Mit Hilfe einer Precision Performance Software 3.0, kompatibel zu WINDOWS 95/98/NT/2000, kann über die Datenauswertung hinaus auch eine Vorplanung von Trainingsabläufen und die Definition von Belastungstests am PC ermöglicht werden. Using a Precision Performance Software 3.0, compatible with Windows 95/98 / NT / 2000, a planning exercise profiles and the definition of stress tests can be made possible on the PC using the data analysis beyond. Es ist jedoch zu beachten, daß das Infrarot-Interface nicht auf allen Laptops läuft, besonders dann wenn die Leistung am seriellen Ausgang zu klein ist, dh 8V nicht erreicht. It should however be noted that the infrared interface is not running on all laptops, especially if the power to the serial output is too small, that does not reach 8V. Die Infrarot-Übertragung funktioniert nur mit dem speziellen Polar-Infrarot-Interface, dh nicht mit den sonst üblichen Infrarot-Geräten. The infrared transmission functions only with the special Polar infrared interface, ie not with the usual infrared devices. Die Messung der Herzfrequenz oder der sog. Herzratenvariabilität (HRV) wird einfach mit Hilfe eines Brustgurtes mit integrierten EKG – Meßelektroden und einem eingebauten Sender, einem Aufzeichnungsgerät und ein Computerauswertungsprogramm durchgeführt. . The measurement of the heart rate or the so-called heart rate variability (HRV) is simply by means of a chest belt with integrated ECG - performed measuring electrodes and a built-in transmitter, a recorder and a computer analysis program. Wer einen Computer besitzt, muß nur noch 150 bis 300 Euro für die oben erwähnten Zusatzkomponenten investieren. Anyone who owns a computer must invest only 150 to 300 euros for the above-mentioned additional components. Die Durchführung der Messung ist problemlos, da eine drei- bis fünfminütige Messung, laut Hersteller, am sitzenden Patienten ausreicht. The performance of the measurement is easy since a three to five minute sufficient measure, according to the manufacturer, the seated patient.
  • Die "Variabilität" der Herzschlagfolge wird nach hohen Frequenzen (HF), niedrige Frequenzen (LF) bzw. besonders niedrige Frequenzen (VLF) eingeteilt. The "variability" heartbeat sequence is divided (VLF) to high frequency (RF), low frequency (LF) or particularly low frequencies. Diese Trennung ist willkürlich, da der Übergang zwischen den einzelnen Frequenzbereichen praktisch immer kontinuierlich ist, wie die Häufigkeitsverteilung der gemessenen unterschiedli chen Frequenzen (Spektralanalyse) zeigt. This separation is arbitrary, since the transition between the various frequency ranges is practically always continuous, such as the frequency distribution of the measured chen differing frequencies (spectral analysis) shows. Der HF-Bereich umfasst Frequenzen zwischen 0,15 und 0,4 Hz (9–24/min), der LF-Bereich umfasst Frequenzen zwischen 0,04 und 0,15 Hz, der VLF-Bereich umfasst Frequenzen unterhalb von 0,04 Hz (2,4/min). The HF range includes frequencies from 0.15 to 0.4 Hz (9-24 / min), the LF range includes frequencies from 0.04 to 0.15 Hz, the VLF range comprises frequencies below 0.04 Hz (2.4 / min). Die zeitlichen Abstände von einem Herzschlag zum nächsten liefern die Grundlage, um für jeden Frequenzbereich die "Leistung" zu errechnen. The time intervals from one beat to the next provides the basis to which to calculate for each frequency range "power". Es wird der Zeitabstand zwischen zwei Herzschlägen mit sich selbst multipliziert (Quadratbildung) und die so berechneten Zahlen eines Frequenzbereiches (VLF-, LF und HF) summiert. It is the time interval between two heartbeats multiplied by itself (square formation) and the thus calculated numbers of a frequency range (VLF, LF and HF) summed. Die Summe wiederum führt zur Gesamtleistung. The sum in turn leads to overall performance. Computerprogramme geben zusätzlich an, wie viel Prozent der Gesamtleistung dann auf die drei genannten Frequenzbereiche entfallen. Computer programs specify addition, the percentage of total power then account for these three frequency ranges. Ein nicht zu vernachlässigender Nachteil des Brustgurtes ist auch das umständliche Umkleiden der Testpersonen vor allem in der Psychotherapie. A non-negligible disadvantage of the chest strap is also the cumbersome changing rooms of the subjects, especially in psychotherapy.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Messung der HRV bietet die Pulsmessung neuerer Polar- Uhren (Fa. Polar) aus der M-Serie. Another way to measure the HRV provides the pulse measurement newer Polar watches (Fa. Polar) from the M-series. Die Pulsfrequenz korreliert bekanntlich mit der Herzfrequenz. The pulse frequency correlates with known heart rate. Die Höhe des aktuellen Pulses wird durch verschiedene physiologische und pathologische Faktoren beeinfluflt. The height of the current pulse is beeinfluflt by various physiological and pathological factors. Die Auswertetechniken sind zu den oben dargestellten analog. The evaluation techniques are analogous to those presented above. Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, den sog. Belastungspuls zu bestimmen. There are various ways to determine the so-called. Load pulse. Die Polaruhr M 51/ 52 bietet z. The Polar clock M 51/52 such offers. B. eine Möglichkeit, die Trainingsherzfrequenz nach einem Fitnesstest automatisch festzulegen. As a way to automatically set the target heart rate for a fitness test. Dieser erlaubt nur eine ungefähre Einschätzung der jeweils aktuellen Leistungsfähigkeit. This allows only a rough estimate of current performance. Die Planung der Wanderwoche (z. B. die Zusammensetzung der Wandergruppen, Tourenlänge, Höhenunterschiede, Rasttage) wird somit erleichtert. The planning of the hiking week (z. B. the composition of migrant groups, tour length, height differences, rest days) is thus facilitated. Das Arbeiten mit der Pulsuhr erfordert die Eingabe einiger Daten und das Einstellen von Pulsgrenzen, sowie die Durchführung des Fitnesstests. Working with the heart rate monitor requires you to enter some data and setting of pulse limits, as well as the implementation of the fitness tests. Vor Anwendung dieser Uhren sollten diese auf jeden Fall in einem vorher durchgeführten Probebetrieb einwandfrei funktioniert haben. Before applying these watches these should have definitely works properly in a previously conducted trial run.
  • Während die "normalen" Funktionen, wie Eingeben der Ober- und Untergrenze, zur Selektierung des Frequenzbereiches reicht, gibt es auch ein Modell der Fa. Roya mit Interface zu einer späteren Analyse und Auswertung am Bildschirm (Polar Coach, Accurex Plus, Xtrainer Plus). While the "normal" functions, such as entering the upper and lower limits, for selecting the frequency range enough, there is also a model of the company. Roya with interface at a later analysis and evaluation on the screen (Polar Coach, Accurex Plus, xtrainer Plus) ,
  • Die heute zur Pulsfrequenzmessung eingesetzten Sensoren sind meist piezoelektrische Sensoren zur Messung des Carotispulses oder meist optoelektronische Reflexionssensoren zur Messung des Radialispuls und des Fingerpulses. The sensors currently used to measure pulse rate are usually piezoelectric sensors for measuring the Carotispulses or mostly optoelectronic reflection sensors for measuring the radial pulse and the finger pulse. Das Sensorgehäuse besteht z. The sensor housing is made for. B. aus Apfelholz und enthält einen optoelektronischen Reflexionssensor, der den photoplethysmographischen Puls auf einer Fläche von ca. 2 mm 2 misst. B. from apple wood and contains an optoelectronic reflection sensor which measures the photoplethysmographic pulse on an area of about 2 mm 2.
  • Mit Hilfe von vergleichenden klassischen EKG – Messungen kann gezeigt werden, daß unter der Berücksichtigung bestimmter messtechnischer Randbedingungen (Störgrößen) aus den Messdaten der Pulssensoren RR-Intervalle bzw. Herzfrequenz, Pulswellenlaufzeit zum Carotis-, Radialis- und Fingerpuls sowie die Pulswellenamplitude von Karotispuls, Radialispuls und Fingerpuls mit guter Genauigkeit gemessen werden können und daß zwischen diesen Daten eine statistisch signifikante physiologische Korrelation existiert. With the aid of comparative conventional ECG - measurements can be shown that taking into account certain metrological boundary conditions (interference) from the measurement data of the pulse sensors RR intervals and heart rate, pulse wave transit time for carotid, Radialis- and finger pulse, and the pulse wave amplitude of carotid, radial pulse and finger pulse with good accuracy can be measured and that there is a statistically significant correlation between these physiological data.
  • Zum Beispiel läßt sich die absolute Arrhythmie bei längerer Palpation der Radialis am Unterarm in Form eines unregelmäßigen Rhythmuses der Pulswellen durch ein Fingertasten feststellen. For example, the absolute arrhythmia prolonged palpation of the radial artery in the forearm in the form of an irregular rhythm disorders of the pulse waves can be established by a finger touch. Die Kontraktion des linken Ventrikels und des Pulses ist völlig unregelmäßig. The contraction of the left ventricle and the pulse is totally irregular. Die Störung beruht auf einem Vorhofflimmern, also auf einer hochfrequenten elektrischen Erregung des Vorhofs. The disturbance due to atrial fibrillation, so on a high-frequency electrical excitation of the atria.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein digitales, elektronisches, softwaregestütztes Diagnoseverfahren unter Nutzung eines Mikrokontrollers und eines im Mikrokontroller-ROMS sowie eines fest programmierten, speziellen Algorithmus zu schaffen, mit dem eine frühe und sichere Diagnose des Vorhofflimmerns möglich ist und ein leichtes mobiles und einfach zu bedienendes Gerät für die Dauerüberwachung von gefährdeten Menschen zur Verfügung zu stellen, dessen Aussagekraft, im angewendeten diagnostischen Bereich, diejenige der elektrokardiographischen Geräte erreicht oder sogar noch übertrifft. The invention has the object of providing a digital, electronic, software-based diagnostic procedures using a microcontroller and a micro controller-ROMs as well as a hard-coded to create special algorithm that allows an early and reliable diagnosis of atrial fibrillation is possible and easy mobile and to provide easy-to-use device for continuous monitoring of vulnerable people are available, whose significance achieved in the applied diagnostic field, that of electrocardiographic equipment or even exceeds them.
  • Diese Aufgabe wird einerseits durch die Verfahrensmerkmale des Anspruchs 1 und andererseits durch eine gemäß Anspruch 3 gekennzeichnete Meßvorrichtung gelöst. This object is achieved on the one hand by the method features of claim 1 and the other by a designated measuring device according to claim 3.
  • Außerdem läßt sich mit dem Verfahren nach Anspruch 2 mit der gleichen Meßvorrichtung eine Aussage über die physiologische Balance und somit über die körperliche Konstitution eines Probanden erhalten. In addition, a statement about the physiological balance and thus on the physical constitution of a test subject can be combined with the method of claim 2 with the same measuring device obtained.
  • Bei der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung handelt es sich nun um eine sehr leichte, batteriebetriebene, nichtinvasive, bioelektronische, mobile, kalibrierbare Herzdiagnostikmesseinrichtung zur elektrophysikalischen Sensierung von Pulswellen mit einer neuartigen elektronischen Sensortechnik und einer neuartigen, sehr zuverlässigen numerischen algorithmusunterstützten Auswertung. In the inventive measuring device now is a very lightweight, battery-operated, non-invasive, bio-electronic, mobile, calibrated cardiac diagnostic measuring device for electro-physical sensing of pulse waves with an innovative electronic sensor technology and an innovative, highly reliable numerical algorithm-assisted analysis. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zur sicheren statistischen Unterdrückung von Störvariablen eine vollwertige chronometrische Funktionseinheit und ein Mikrotastenfeld für eine Voreinstellung verschiedener technischer, medizinischer und persönlicher Parameter vorgesehen. In a further embodiment of the invention a full chronometric function unit and a micro-pad for a preset a number of technical, medical and personal parameters are provided to secure the statistical suppression of extraneous variables. Außerdem sind verschiedene optoelektronische und elektroakustische Anzeigeeinheiten zur Vorwarnung und sicheren Diagnostik des hochfrequenten Vorhofflimmerns zu einem möglichst frühen Zeitpunkt der Erkrankung vorgesehen. In addition, various optoelectronic and electro-acoustic display units for warning and safe diagnosis of high-frequency atrial fibrillation are provided at an early stage of the disease. Drahtlose und drahtgebundene Schnittstellen für verschiedene Standartgeräte ermöglichen eine weitergehende biomedizinische und Diagnostische Auswertung von intern oder extern speicherbaren Daten. Wireless and wired interfaces for different standard devices enable further biomedical and diagnostic analysis of internal or external storable data.
  • Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Es zeigt: It shows:
  • 1 1 eine QRS-Komplex-Darstellung; a QRS complex representation;
  • Fig. 2 Fig. 2 ein normiertes EKG über einem normierten Pulssignal und daraus abgeleitete elktronische Signale; a normalized ECG over a normalized pulse signal and derived elktronische signals;
  • 3a 3a eine dreidimensionale Impuls-Intervall-Darstellung; a three-dimensional pulse interval representation;
  • 3b 3b eine dreidimensionale Scatter-Plot-Darstellung; a three-dimensional scatter plot representation;
  • 4 4 eine zweidimensionale Scatter-Plot-Darstellung; a two-dimensional scatter plot representation;
  • 5 5 eine am Unterarm angelegte Puls-Meßvorrichtung; a voltage applied to the forearm pulse measuring device;
  • 6a 6a schematisch das Aufbauprinzip eines Sensorblocks im Querschnitt VIa-VIa ; schematically illustrates the construction principle of a sensor block in the cross section VIa-VIa;
  • 6b 6b schematisch das Aufbauprinzip des Sensorblocks aus schematically illustrates the construction principle of the sensor block from 6a 6a im Längsschnitt VIb-VIb; in longitudinal section VIb-VIb;
  • 7 7 schematisch ein Blockschaltbild der Auswerteelektronik; schematically illustrates a block diagram of the transmitter;
  • 8 8th in schematischer Draufsicht eine Armbanduhr mit integrierter Meßeinheit und deren Bedienungselementen; in a schematic plan view of a wristwatch with an integrated measuring unit and the control elements;
  • 9 9 schematisch den prinzipiellen Aufbau eines optoelektronischen Elementarsensors; schematically the basic structure of an optoelectronic sensor unit;
  • 10 10 schematisch den prinzipiellen Aufbau eines elektrodynamischen Elementarsensors; schematically the basic structure of an electro-dynamic elementary sensor;
  • 11 11 schematisch den prinzipiellen Aufbau eines piezoelektrischen Elementarsensors; schematically the basic structure of elementary piezoelectric sensor;
  • 12 12 schematisch den prinzipiellen Aufbau eines DMS-Elementarsensors; schematically shows the basic structure of a DMS-elementary sensor;
  • 13 13 schematisch den prinzipiellen Aufbau eines galvanomagnetischen Elementarsensors und schematically shows the basic structure of a galvanomagnetic sensor unit and
  • 14 14 schematisch den prinzipiellen Aufbau eines kapazitiven Elementarsensors; schematically shows the basic structure of a capacitive elementary sensor;
  • Durch Palpation der Arteria radialis am Unterarm eines Patienten lässt sich der Rhythmus einer Pulswelle ertasten. By palpation of the radial artery in the forearm of a patient can be palpate the rhythm of a pulse wave. Physikalisch gesehen wird hier der Pulsdruck, dh die Blutdruckamplitude zwischen dem diastolischen und dem systolischen Druck erfasst. it is physically here the pulse pressure, that is, the pulse pressure between the diastolic and systolic pressure detected. Bei normalem diastolischen Druck von ca. 80 mm Hg beträgt die normale Druckamplitude der Pulswelle ca. 40 mm Hg. Das Herz pumpt das Blut schubweise in einem bestimmten Rhythmus mit einer bestimmten Pulsamplitude durch die Arterien. In normal diastolic pressure of 80 mm Hg the normal pressure amplitude of the pulse wave is about 40 mm Hg. The heart pumps blood in batches in a certain rhythm of a certain pulse amplitude through the arteries. Man kann nun diesen physiologischen Effekt benutzen um die Pulsfrequenz und die Regelmäßigkeit des Herzschlages (Rhythmus) zu messen. You can now use this physiological effect to measure the pulse rate and the regularity of the heartbeat (rhythm). Wie bereits erwähnt, ist die Arrhythmie bei längerer Erfassung durch einen unregelmäßigen Rhythmus der Pulswellen charakterisiert, dh die Kontraktion des linken Herzventrikels und somit die zeitliche Folge des Pulses sind unregelmäßig. As already mentioned, the arrhythmia is characterized by prolonged detection by an irregular rhythm of the pulse wave, ie the contraction of the left ventricle and thus the temporal sequence of the pulse are irregular. Die Störung beruht auf einem Vorhofflimmern, also auf einer hochfrequenten elektrischen Erregung des Vorhofs. The disturbance due to atrial fibrillation, so on a high-frequency electrical excitation of the atria.
  • Vergleichende Messungen haben gezeigt, daß eine sehr gute Korrelation zwischen den klassischen EKG-Signalen und den Pulswellendrucksignalen existiert. Comparative measurements have shown that a very good correlation between the traditional ECG signals and the pulse wave pressure signals exists. In In 2 2 ist ein normiertes EKG über einem normierten Pulsignal dargestellt. a normalized ECG is shown on a normalized Pulsignal. Es ist gut zu erkennen, daß die Zeitdifferenz zwischen den R-Zacken des EKGs und die Zeitdifferenz zwischen den Blutdruckamplituden sehr genau übereinstimmen. It's good to see that the time difference between the R wave of the ECG and the time difference between the blood pressure amplitudes very accurate match. Zwischen den beiden Signalen besteht lediglich ein anatomisch bedingter konstanter Laufzeitunterschied. Between the two signals is merely an anatomically related constant skew.
  • Mathematische Zeitreihenanalysen und viele Berechnungen haben gezeigt, daß bei der neu entwickelten graphischen Darstellung die von den Pulsdruckwellen gemäß Mathematical time series analysis and many calculations have shown that in the newly developed graphical representation in accordance with the pulse pressure wave 2 2 abgeleiteten elektronischen Impulse als sog. Scatter-Plot, der sich aus drei aufeinanderfolgenden Impuls-Intervallen in ihrer zeitlichen Reihenfolge gemessen ergibt, in einem dreidimensionalen Zahlenraum als Punktetripel gemäß derived electronic pulses as a so-called. scatter plot, measured in their chronological sequence of results from three successive pulse intervals in a three-dimensional space as a number in accordance with Punktetripel 3a 3a graphisch dargestellt werden können. can be represented graphically. Diese neue graphische Auswertemethode ergibt bei gesunden Probanden eine dreidimensionale geometrisch keulenförmige Punktstruktur, wie in This new graphical evaluation method results in healthy subjects, a three-dimensional geometric club-shaped point structure as in 3b 3b dargestellt. shown. Wie weitere Untersuchungen zeigten, entsteht nach dieser Auswertemethode beim Vorhandensein von Vorhofflimmern immer eine von der Keulengeometrie abweichende und gut erkennbare andere geometrische Punktstruktur. Further investigations showed arises after this evaluation method in the presence of atrial fibrillation always deviates from the lobe geometry, legible other geometrical point structure. In einer dreidimensionalen Darstellung entsteht die geometrische Punktstruktur eines räumlich orientierten Trapezes, in einer zweidimensionalen Darstellung entsteht die geometrische Punktstruktur eines Dreieckes In a three-dimensional representation of the geometrical structure of a point spatially oriented trapezoid is formed in a two-dimensional representation is created, the geometric point of a triangle structure 4 4 . , Es muß also zuerst aus dem meßtechnisch erfaßten zeitlichen Verlauf der physikalischen Pulsdruckwellen der zeitliche Verlauf elektronischer Pulssignale gebildet werden. It must therefore be formed from the detected metrologically time course of physical pulse pressure wave of the time course electronic pulse signals first. Daraus wird dann eine Datenliste in Form einer Ereigniszeitreihenfolge zu generiert, aus dem ein virtueller zweidimensionaler Scatter – Plot erzeugen werden kann. From this, a list of data in the form of an event time sequence is then generated, from which a virtual two-dimensional scatter - plot can be produced. Mit Hilfe eines fest vorprogrammierten speziellen Auswertealgorithmus kann dann der virtuelle Scatter – Plot auf das Vorhandensein einer entsprechenden geometrischen Punktstruktur elektronisch überprüft werden. Using a fixed pre-programmed special evaluation algorithm, the virtual scatter can then - Plot be checked electronically for the presence of a corresponding geometric point structure. Je nach Ergebnis muß durch eine entsprechende optische oder akustische Anzeige das Risiko eines möglichen noch bevorstehenden oder schon vorhandenen Vorhofflimmerns wahrnehmbar gemacht werden. Depending on the result, the risk of a more imminent or already existing atrial fibrillation must be made perceptible by an appropriate visual or audible indication.
  • Außerdem können die für den virtuellen Scatter-Plot aufbereiteten Daten zusätzlich noch einer Fourier-Analyse (FFT) unterzogen werden, wobei in einer weiteren Auswertung mit Hilfe eines weiteren speziellen Algorithmus die höchste im berechneten Spektrum vorkommende Frequenz f high und die niedrigste im berechneten Spektrum vorkommende Frequenz f low ermittelt werden, um daraus den von uns jetzt sog. "cardiophysiologischen Frequenzquotienten" f high /f low zu bilden. In addition, the processed for the virtual scatter plot data may additionally contain a Fourier analysis (FFT) are subjected to the highest occurring in the calculated spectrum frequency f high and the lowest occurring in a further evaluation with the aid of a further special algorithm in the calculated spectrum frequency f low are determined to derive from us called that now. "cardio physiological rate ratio" f high / f low to form. Mit dem spektralanalytisch gewonnenen "cardiophysiologischen Frequenzquotienten" kann dann durch einen Vergleich mit einem durch viele Vergleichsmessungen an gesunden und erkrankten Menschen gewonnen "normierten" "cardiophysiologischen Frequenzquotienten" eine Aussage über die aktuelle physiologische Balance zwischen Sympathikus und Parasympathikus gewonnen werden, dh über die aktuelle körperliche Konstitution. can with the spectral analysis obtained "cardio physiological frequency quotient" then through a comparison with a gained through many comparative measurements of healthy and sick people "normalized" "cardio physiological frequency quotient" a statement on the current physiological balance between the sympathetic and parasympathetic nervous system are obtained, ie about the current physical Constitution. Eine wichtige Information, die für den behandelnden Arzt bei der Einleitung spezieller medizinischer Maßnahmen von Bedeutung ist. One important piece of information that is for the doctor in launching special medical measures of importance.
  • Die Messeinrichtung soll in Form eines leichten mobilen elektronischen Gerätes gebaut werden, um den Patienten während der Messzeit, insbesondere auch bei Langzeitmessungen, so wenig wie möglich zu belasten. The measuring device is to be built in the form of a lightweight mobile electronic device to load the patient during the measurement time, especially for long-term measurements, as little as possible. Die Messungen sollen vom Patienten selbständig und richtig ausgeführt werden können. Measurements should be carried out by the patient independently and correctly. Die Anzeige des Analyseergebnisses soll so einfach erfolgen, daß jeder Patient sofort seinen gesundheitlichen Status erkennen kann und im Gefahrenfalle das nächste Krankenhaus oder einen entsprechenden Facharzt aufsuchen kann. The display of the analysis result should be as simple done that every patient can see his health status immediately and can visit the nearest hospital or an appropriate specialist in case of danger.
  • Anatomisch gut zugängliche Meßflächen für die Messung von arteriellen Pulsdruckwellen, sind, auch bei Fettleibigkeit, die Arteria karotis, die Arteria femoralis und die Arteria radialis. Anatomically easily accessible measuring surfaces for the measurement of arterial pulse pressure waves are also in obesity, the artery carotid, the femoral artery and the radial artery. Die am besten geeignete Körperstelle ist die Handgelenkinnenseite (Regio carpalis anterior) mit der gut zugänglichen tastbaren Arteria radialis. The most appropriate body site is the wrist inside (Regio carpal anterior) with the easily accessible palpable radial artery. In In 5 5 ist schematisch die Lage der Arteria radialis is shown schematically the position of the radial artery 5.1 5.1 mit den zwei meßtechnisch wichtigen Flächen with the two measurement techniques important areas 5.2 5.2 und and 5.3 5.3 dargestellt, wobei die Fläche shown, wherein the surface 5.2 5.2 als strömungstechnische Drosselstelle und die Fläche as fluidic throttling point and the area 5.3 5.3 als Meßstelle verwendet wird. is used as the measuring point. Durch die leichte Kompression der Arteria radialis im Bereich der Fläche The slight compression of the radial artery in the area 5.2 5.2 in Richtung Speiche (Radius) wird nach den Gesetzen der Strömungsmechanik die Pulsdruckamplitude im Bereich der Fläche in the direction of the spoke (radius) is in accordance with the laws of fluid mechanics, the pressure pulse amplitude in the area of ​​the surface 5.3 5.3 erhöht und damit leichter sensierbar. increased and thus more easily be sensed. Zur elektronischen Sensierung der Pulsdruckwelle eignen sich grundsätzlich die folgenden Sensorprinzipien: das piezoelektrische Prinzip, das piezoresistive Prinzip, das kapazitive Prinzip, das DMS-Prinzip, das elektrodynamische Prinzip, das magnetoresistive Prinzip, das Hall-Prinzip, das optoelektronische Reflexions – und Durchlichtprinzip. - and transmitted light principle, the piezoelectric principle, the piezoresistive principle, the capacitive principle, the strain gage principle, the electrodynamic principle, the magnetoresistive principle, the Hall principle, the optoelectronic reflection: the electronic sensing the pulse pressure wave, in principle, the following sensor principles are.
  • Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung läßt sich als bioelektronische Herzdiagnostik-Armbanduhr konstruktiv und funktionell in drei Baugruppen einteilen. The measuring device according to the invention can be divided as Bioelectronic cardiac diagnostics wristwatch design and function into three modules.
  • Die erste Baugruppe umfaßt ein hautfreundliches elastisch fixierbares und funktionell zweiteiliges Armband The first assembly comprises a skin-friendly resiliently fixable and functional two-piece bracelet 5.5 5.5 , wobei in einem nicht dehnbaren aber biegeelastischen Teil Wherein in a non-extensible but elastically flexible part 6.9 6.9 ( ( 6 6 ) die Leitungen für das Ableiten der Signale in Form von flexiblen, gedruckten Leiterbahnen ) The lines for the derivation of the signals in the form of flexible printed conductor tracks 6.9 6.9 integriert sind. are integrated. Mit dem dehnbaren und biegeelastische Teil With the stretchable and flexurally elastic member 6 6 . , 10 10 wird der mechanische Anpreßdruck zur richtigen Fixierung der Sensormeßfläche erzeugt. the mechanical pressure is produced at the correct fixation of the sensor measuring surface.
  • Die zweite Baugruppe ist der Sensorblock The second assembly is the sensor block 5.4 5.4 , und die dritte Baugruppe besteht aus der Elektronik der And the third module is composed of the electronics of the 7 7 mit ihren elektronischen Uhr-, Auswerte- und Anzeigeeinheiten. with their electronic watch, evaluation and display units.
  • In In 5 5 ist schematisch dargestellt, wie der Sensorblock is schematically shown how the sensor block 5.4 5.4 mit Hilfe des Armbandes with the help of the bracelet 5.5 5.5 an der Handgelenk-Innenseite zur Messung von arteriellen Pulsdruckwellen anzulegen ist. to be applied to the inside of the wrist for measurement of arterial pulse pressure waves.
  • In In 6a 6a ist das technische Aufbauprinzip des Sensorblocks is the technical design principle of the sensor block 5.4 5.4 aus out 5 5 im Längsschnitt VIa-VIa und in in longitudinal section VIa-VIa and 6b 6b im Querschnitt VIb-VIb dargestellt. shown in cross-section VIb-VIb. Der beispielsweise nach dem oben aufgeführten Sensorprinzip aufgebaute Elementarsensor The pressure built up, for example, by the abovementioned sensor principle elementary sensor 6.6 6.6 ist mechanisch in das hautfreundliche, elastisch fixierbare Armband is mechanically into the skin friendly, elastic strap fixable 6.5 6.5 integriert. integrated. Die zu messende Pulsdruckwelle wird im Bereich der Fläche The measured pulse pressure wave is in the area of ​​the surface 5.3 5.3 von einem sog. Fluidkoppler by a so-called. fluid coupler 6.1 6.1 erfaßt. detected. Dieser Fluidkoppler this fluid coupler 6.1 6.1 ist gefüllt mit einer inkompressiblen Flüssigkeit, die einen kleinen thermischen Dehnungskoeffizienten aufweist, z. is filled with an incompressible liquid having a small thermal expansion coefficient, z. B. Silikonöl. As silicone oil. Von diesem Fluidkoppler From this fluid coupler 6.1 6.1 werden die aufgenommenen Pulsdruckwellen auf eine elastische, mit Randsicken versehene Messmembran are recorded pulse pressure waves to an elastic, provided with edge beads measuring diaphragm 6.2 6.2 übertragen. transfer. Der Fluidkoppler the fluid coupler 6.1 6.1 schmiegt sich bei entsprechend eingestelltem Armband nestles at correspondingly adjusted Bracelet 5.5 5.5 mit einer halbharten, runden Tastkuppe with a semi-hard, round Tastkuppe 6 6 . , 10 10 formschlüssig an die Kontur des Unterarmes der Probanten und bewirkt eine optimierte Ankopplung zur Krafteinleitung von der Meßfläche a form fit to the contour of the forearm of the test person and causes an optimized coupling to the introduction of force from the measuring surface 5.3 5.3 an die Messmembran to the measuring diaphragm 6.2 6.2 . , Das Silikonöl hat neben seiner Funktion als Signalübertragungsmedium auch eine Funktion als thermischer Entkoppler zwischen der Hautoberfläche des Unterarms und dem Elementarsensor The silicone oil has in addition to its function as a signal transmission medium also has a function as a thermal decoupler between the skin surface of the forearm and the elementary sensor 6.6 6.6 . ,
  • Die Durchbiegung der Messmembran The deflection of the measuring diaphragm 6.2 6.2 kann nun taktil oder berührungslos von der signalsensitiven Fläche des Elementarsensors can now contact or non-contact of the signal-sensitive surface of the sensor unit 6.6 6.6 aufgenommen werden, in eine andere physikalische Signalform umgewandelt und bei aktiven Elementarsensoren über die flexiblen Leitungen are received, converted to another physical signal form and active elementary sensors through the flexible cables 6.9 6.9 , die elastisch in der nicht dehnbaren Hälfte des Armbandes Elastically stretchable in the non-half of the bracelet 5.5 5.5 integriert sind, der Auswerteelektronik are integrated, the evaluation 7 7 gemäß according to 7 7 zugeführt werden. are supplied. Diese Auswerteelektronik this evaluation 7 7 ist in einem in is in an in 8 8th schematisch dargestellten Uhrgehäuse Watchcase shown schematically 8 8th untergebracht. accommodated. Bei passiven elektrophysikalischen Elementarsensoren muß die elektrische Energieversorgung über separate Leiterbahnen der flexiblen Leitungen In passive electro-physical elementary sensors, the electrical power supply through separate conductor tracks of the flexible conduits must 6.9 6.9 erfolgen. respectively. Ein Elementarsensorgehäuse An elementary sensor housing 6.7 6.7 ist in das Armband formschlüssig eingebaut und wird über drei kleine Schrauben an der Oberseite des Armbandes is fitted positively in the bracelet and more than three small screws on the top side of the bracelet 6.5 6.5 mechanisch fixiert. mechanically fixed. Das Elementarsensorgehäuse The basic sensor housing 6.7 6.7 mit dem darin untergebrachten Elementarsensor with the accommodated therein elementary sensor 6.6 6.6 kann leicht ausgewechselt werden, da der Elementarsensor can be easily replaced because the basic sensor 6.6 6.6 über Kontaktstifte mit dem Steckverbinder via contact pins with the connector 6.8 6.8 lösbar verbunden ist. is detachably connected. Die oberseitig abgerundete distale Gumminoppe The upper side rounded distal Rubber Stud 6.4 6.4 dient zur Komprimierung der Radialarterie im Bereich der Fläche is used for the compression of the radial artery in the area of ​​the surface 5.2 5.2 die damit auch als Drosselstelle bezeichnet werden kann. which can thus also called a choke point. Die Gumminoppe the Rubber Stud 6.4 6.4 bewirkt damit eine Erhöhung der Blutdruckamplitude im Bereich der proximalen Fläche thus causing an increase in blood pressure amplitude in the region of the proximal surface 5.1 5.1 bzw. der Meßfläche or of the measuring surface 5.3 5.3 . ,
  • In In 7 7 ist das elektronische Blockschaltbild der Auswerteelektronik is the electronic block diagram of the transmitter 7 7 für die batteriebetriebene technische Ausführung der Meßvorrichtung mit einem Elementarsensor for battery-powered technical design of the measuring device with a sensor unit 7.1 7.1 und einem externen Kalibrator and an external calibrator 7 7 . , 11 11 dargestellt. shown. Die Auswerteelektronik the evaluation 7 7 weist eine DC-Spannungs- und Stromquelle has a DC voltage and current source 7.7 7.7 zur elektrischen Energieversorgung der Elektronikbaugruppen und eines passiven Elementarsensors auf, sowie ein Mess- und Kalibrierinterface for supplying electrical power to the electronic modules and a passive elementary sensor on, as well as a measurement and calibration interface 7 7 . , 10 10 zur Umschaltung zwischen Messbetrieb, Testbetrieb und Kalibrierbetrieb. for switching between measuring operation, test operation, and calibration mode. Außerdem sind analoge Elektronikblöcke In addition, analog electronics blocks 7.2 7.2 , . 7.6 7.6 und and 7.8 7.8 vorgesehen zur analogen elektronischen Signalaufbereitung von unterschiedenen Sensorsignalen von unter schiedlichen Elementarsensoren. intended for analog electronic signal processing of differentiated sensor signals from difference handy elementary sensors. Dazu gehört auch ein digitaler Elektronikblock It also includes a digital electronic block 7.3 7.3 mit einem Prozessor, einem RAM zur digitalen Signalverarbeitung und diversen externen Schnittsellen with a processor, a RAM for digital signal processing and various external interface Sellen 7.9 7.9 . , Eine Anzeigeeinheit A display unit 7.5 7.5 mit optoelektronischen und piezoelektrischen Aktoren ist für die Ausgabe von verschiedenen Informationen und wichtigen Warnmeldungen vorgesehen. with optoelectronic and piezoelectric actuators is provided for the output of various information and important alerts. Eine Mikrotasteneinheit A micro-key unit 7 7 . , 51 51 mit einem Mikrotastenfeld und einer Tasten-Logik with a micro keypad and a key logic 7 7 . , 52 52 dient zur Voreinstellung verschiedener technischer und medizinischer Funktionen. serves for setting various technical and medical functions.
  • Ein analoger Elektronikblock An analog electronic block 7.2 7.2 , der ebenfalls Bestandteil der Auswerteelektronik Which is also part of the evaluation 7 7 ist, besteht aus einem verstärkungsprogrammierbaren Verstärker is composed of a gain programmable amplifier 7 7 . , 21 21 mit einer internen Schaltlogik zur softwaremäßigen Einstellung des Verstärkungsfaktors und einem mehrpoligen analogen Tiefpaßfilter with an internal circuitry for software-based adjustment of the amplification factor and a multi-pole analog low-pass filter 7 7 . , 22 22 sowie aus einem analogelektronischen Differenzierer as well as an analog electronic differentiator 7 7 . , 23 23 , einem Nullpunktdetektor , A zero point detector 7 7 . , 24 24 und einem Impulsgenerator and a pulse generator 7 7 . , 25 25 . ,
  • In In 2 2 ist das normierte analoge Pulssignal dargestellt. the normalized analog pulse signal is shown. Nach bekannten Meßmethoden wird der negative und der positive Amplitudenwert erfasst, daraus wird der Mittelwert zur Festlegung der Triggerschwelle errechnet und mit deren Hilfe das elektronische Pulsignal gewonnen. By known methods of measuring negative and positive amplitude value is detected from the mean value is calculated for determining the trigger threshold and recovered with the aid of the electronic Pulsignal. Bei der erfindungsgemäßen Meßmethode wird ein viel einfacherer Weg beschritten. In the inventive method of measurement a much simpler approach is taken. Das Pulssignal wird mit einem elektronisch frei programmierbaren Verstärker vorverstärkt und mit Hilfe eines Tschebyscheff-Tiefpasses vierter Ordnung (Grenzfrequenz 25 Hz) von hochfrequenten Störungen befreit. The pulse signal is pre-amplified with an electronically programmable amplifier and using a fourth-order Chebyshev low-pass filter (cut-off frequency 25 Hz) free from high-frequency interference. Das nun so gewonnene Pulssignal wird nicht normiert (siehe The pulse signal now obtained is not standardized (see 7 7 ), sondern direkt elektronisch differenziert. ) But differentiated directly electronically. Die Wendepunkte der Signale werden dadurch zu Nullpunkten mit einer positiven oder negativen Flanke des Signals durch den Nullpunkt. The inflection points of the signals are thereby zero points with a positive or negative edge of the signal through the zero point. Bei jedem Nulldurchgang mit einer positiven Flanke wird dann der Impulsgenerator angesteuert, um normierte positive unipolare Impulse zu erzeugen. At each zero crossing with a positive edge of the pulse generator is then activated to generate normalized positive unipolar pulses. Diese Impulse werden dann im Prozessor These pulses are then in the processor 7 7 . , 31 31 , wie oben beschrieben, zu einem Scatter-Plot gemäß As described above, to a scatter plot in accordance with 3a 3a weiterverarbeitet, ausgewertet (je nach Gesundheitszustand processed, evaluated (depending on health 3b 3b oder or 4 4 ) und zur Erzeugung von Steuersignalen und Regelsignalen verwendet. ) And for generating control signals and control signals. Der analoge Elektronikblock The analog electronics block 7.8 7.8 verarbeitet parallel zum Elektronikblock processed in parallel to the electronic block 7.2 7.2 das vom Elementarsensor the sensor from elementary 7.1 7.1 abgebildete analoge Pulssignal über einen Verstärker depicted analog pulse signal through an amplifier 7 7 . , 81 81 ein nachgeschaltetes analoges vierpoliges Tschebyscheff-Tiefpass-Filter a downstream analog four-pole Chebyshev low pass filter 7 7 .82 und einen A/D-Wandler .82 and an A / D converter 7.83 7.83 . , Das von diesem ausgehende di-gitale Signal wird im Prozessor The light emanating from this di-gitale signal is in the processor 7 7 . , 31 31 ausgewertet. evaluated. Da sowohl psychische als auch physische Belastungen die Puls wellenstärke und damit sowohl die Durchblutung als auch die Wärme der Haut beeinflussen, kann es unter Umständen zu Veränderungen der Signalamplituden und damit zu unsicheren Meßergebnissen führen, wenn keine technischen Gegenmaßnahmen getroffen werden. Since both mental and physical stress wave pulse strength and thus affect both the circulation and the warmth of the skin, it can sometimes lead to changes in the signal amplitudes and thus lead to uncertain measurement results, where no technical measures are taken. Beim Unterschreiten eines fest vorgegebenen Spannungswertes wird der softwareprogrammierbare Verstärker When falling below a fixed, predetermined voltage value of the software programmable amplifier is 7 7 . , 21 21 im Elektronikblock the electronic block 7.2 7.2 über seine Steuerleitung through its control line 7 7 , . 211 211 aufgefordert seine Verstärkung so zu erhöhen, daß eine einwandfreie Funktion des Elektronikblocks asked its gain to increase so that a proper functioning of the electronic block 7.2 7.2 möglich ist. is possible.
  • Der Elektronikblock The electronic block 7.6 7.6 wird eingesetzt, wenn aufgrund des verwendeten Elementarsensors der Signalträger ein Stromsignal ist. is used when a current signal is used due to the basic sensor signal of the carrier. Dieses Signal wird mit Hilfe eines Strom /Spannungswandlers This signal is by means of a current / voltage converter 7.61 7.61 in ein Spannungssignal gewandelt und dann über einen programmierbaren Verstärker converted into a voltage signal and then through a programmable amplifier 7 7 . , 62 62 einem analogen Tschebyscheff-Filter an analog Chebyshev filter 7 7 . , 22 22 im Elektroniklock in Elektroniklock 7.2 7.2 zugeführt und elektronisch weiterverarbeitet. supplied electronically and further processed.
  • Der digitale Elektronikblock The digital electronics block 7.3 7.3 besteht aus dem Prozessor consists of the processor 7 7 . , 31 31 und einem zusätzlichen externen Speicher (RAM) and an additional external memory (RAM) 7 7 . , 32 32 zur Speicherung größerer Datenmengen. for storing large amounts of data. Die elektronischen Impulsfolgen werden mit Hilfe des Prozessors The electronic pulse sequences are using the processor 7 7 . , 31 31 in einem externen Speicher elektronisch zeitlich geordnet eingelesen. ordered electronically in time is read in an external memory. Das digitale Datenmaterial wird digital kom primiert und kann mit Hilfe des oben schon beschriebenen Algorithmus verarbeitet, codiert und mit einer softwaremäßig im RAM The digital data material is primed digital kom and can be processed using the algorithm already described above, and encoded with a software in the RAM 7 7 . , 32 32 abgelegten Referenzstruktur verglichen werden. stored reference structure are compared. Nach Ablauf der gewählten Meßzeit, die von 30 bis 60 Minuten einstellbar ist, wird das Analyseergebnis über die elektronische Anzeigeeinheit After expiry of the selected measurement time, which is adjustable from 30 to 60 minutes, the analysis result on the electronic display unit is 7.4 7.4 optisch und akustisch angezeigt. optically and acoustically displayed. Da das Risiko für ein Vorhofflimmern formal in vier Risikostufen eingeteilt werden kann, werden zur optischen Anzeige vier verschieden farbige Leuchtdioden (LED) Since the risk for atrial fibrillation can be formally divided into four levels of risk are used for optical display four different colored light emitting diodes (LED) 8.5 8.5 ( ( 8 8th ) verwendet, die auf der Frontplatte der Uhr nebeneinander angeordnet sind. ), Which are arranged on the front panel of the watch side by side. Leuchtet die rote LED ist das Eintreten eines Ereignisses (Vorhofflimmern) sehr wahrscheinlich. The red LED lights, the occurrence of an event (atrial fibrillation) is highly probable. Leuchtet die gelbe LED ist ein Eintreten des Ereignisses wahrscheinlich. The yellow LED is an occurrence of the event probable. Leuchtet die blaue LED ist ein Eintreten eines Ereignisses nicht sehr wahrscheinlich. Lights the blue LED is an occurrence of an event not likely. Leuchtet die grüne LED besteht zur Zeit überhaupt kein Risiko für ein Eintreten eines Ereignisses. The green LED is currently no risk for occurrence of an event.
  • Um die einwandfreie Funktionstüchtigkeit des Gerätes während der Meßzeit sicherzustellen, ist in das Uhrgehäuse To ensure the proper functioning of the device during the measurement time, is in the watch case 8 8th ( ( 8 8th ) eine piezoakustische Zustandskontrolle ) Is a piezo-acoustic state control 8.2 8.2 für die Batterie integriert, die bei einer zu kleinen Batte riespannung einen Pfeifton generiert, damit die alte Batterie vor der Messung durch eine neue ersetzt wird. integrated for the battery riespannung generated a whistling sound at too small Batte, so that the old battery is replaced prior to the measurement by a new one.
  • Der Elementarsensor The basic sensor 7.1 7.1 kann auf seine technische Funktionstüchtigkeit einfach getestet werden, indem vor dem Anlegen der Herzdiagnostik-Armbanduhr die Mikrotaste can be easily tested for its technical functioning by before applying the cardiac diagnosis Watch the micro button 8 8th . , 10 10 "Sensortest" auf dem Uhrgehäuse "Sensor Test" on the watch case 8 8th kurz antippt wird und dann über die Tastkuppe is tapping briefly and then on the Tastkuppe 6 6 . , 10 10 der Fluidkoppler the fluid coupler 6.1 6.1 mehrmals kurz mit einem Finger kurz so eindrückt wird, daß der Elementarsensor is briefly and repeatedly pushing a finger briefly so that the elementary sensor 7.1 7.1 ein Ausgangssignal erzeugen kann. may produce an output signal. Durch die Betätigung der Mikrotaste By the operation of the micro button 8 8th . , 10 10 "Sensortest" wird über das Meß- und Kalibrierinterface "Sensor Test" is about the measurement and calibration interface 7 7 . , 10 10 nur der analoge Elektronikblock only the analog electronics block 7.8 7.8 freigeschaltet. unlocked. Bei jedem Fingerdruck auf die Tastkuppe With each finger pressure on the Tastkuppe 6 6 . , 10 10 leuchtet, wenn der Elementarsensor lights up when the unit sensor 7.1 7.1 nicht defekt ist , die LED is not defective, the LED 8.1 8.1 auf. on.
  • Der externe elektronische Kalibrator The external electronic calibrator 7 7 . , 11 11 kann für den quantitativen Test oder die Kalibrierung der gesamten Messelektronik eingesetzt werden. can be used for the quantitative testing or calibration of the whole measurement electronics. Vor einem Meßeinsatz wird auf der Uhroberfläche die Kalibriertaste In front of a measuring insert is on the watch surface the calibration button 8 8th . , 12 12 betätigt. actuated. Damit wird das Meß- und Kalibrierinterface This makes the measurement and calibration interface 7 7 . , 10 10 über die Kalibriersteuerleitung on the Kalibriersteuerleitung 7 7 . , 12 12 vom Meßbetrieb in den Kalibrierbetrieb umgeschaltet. switched from measuring mode to the calibration mode. Dann wird der Kabelstecker des Kalibrators Then the cable connector of the calibrator is 7 7 . , 11 11 an das Mess- und Kalibrierinterface to the measurement and calibration interface 7 7 . , 10 10 angeschlossen und ein nicht darge stellter Startknopf auf der Frontseite des Kalibrators connected and a non Darge imputed start button on the front of the calibrator 7 7 . , 11 11 betätigt. actuated. Jetzt wird das elektroakustische Signal der Anzeigeeinheit Now the electro-acoustic signal of the display unit 8.2 8.2 abgewartet. awaited. Bei einem kurzen Ton ist die Elektronikeinheit sofort meßbereit. With a short sound, the electronics unit is immediately ready to measure. Bei einem Dauerton ist die Elektronikeinheit defekt und die Messung kann noch nicht durchgeführt werden. In a continuous electronic unit is faulty and the measurement can not be performed.
  • In einem internen Speicher des Kalibrator In an internal memory of the calibrator 7 7 . , 11 11 sind mindestens vier elektronische Referenzsignale gespeichert deren elektronische Strukturen so beschaffen sind, daß die vier oben beschriebenen Risikostufen elektronisch simuliert werden können. at least four electronic reference signals stored their electronic structures are such that the risk levels above four can be simulated electronically. Damit können die vier Modi des Gerätes mit einer durch ein zweimaliges Drücken des Startknopfes Thus the four modes of the device can with a twice by pressing the start button 8.11 8.11 ausgelösten, automatisch ablaufenden Prüfroutine systematisch getestet, protokolliert und auf ihre korrekte Anzeige überprüft werden. are systematically tested triggered, automatically running test routine, logged and checked for correct display.
  • Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung verfügt über mindestens eine drahtgebundene mehrpolige elektronische und drahtlose mehrkanalige infrarottechnische Schnittstelle The measuring device according to the invention has at least one wired multipolar electronic and wireless multi-channel infrared technical interface 7.9 7.9 , über welche die in einem Speicher enthaltenen Daten in einen externen Rechner (PC, Laptop) eingelesen werden können, um im Labor zusätzlich Informationen zu erlangen und um die gemessenen Ereignisse für spätere Vergleiche auf einem separaten Datenträger speichern zu können. Over which the data contained in a memory can be read in an external computer (PC, laptop) to additionally obtain information in the laboratory and to store the measured events for later comparisons on a separate disk.
  • Eine weitere Anwendungsmöglichkeit besteht darin, daß bei routinemäßiger Herzuntersuchung im Rahmen einer allgemeinen Gesundheitsuntersuchung die erfindungsgemäße Meßvorrichtung eingesetzt wird, um die am gesunden Patienten erzeugte typische keulenförmige Punktgeometrie zu speichern, damit sie dann später als Referenzgeometrie in seinem Gerät programmiert und so eine erfolgreiche Früherkennung möglich gemacht werden kann. A further possible application is that in case of routine heart examination under a general medical examination, the measuring device according to the invention is used to store the typical club-shaped point geometry generated in healthy patients so they later programmed as a reference geometry in his device and thus made a successful early detection possible can be.
  • Außerdem kann gleichzeitig bei der Gesundheitsuntersuchung an dem gesunden Patienten sein individueller cardiophysiologischer Frequenzquotient bestimmt werden, um ihn später als gespeicherter cardiophysiologischen Referenzfrequenzquotient in seinem Gerät zur Verfügung zu haben, wenn eine individuelle Diagnose über seine aktuelle körperliche Konstitution und seine psychische Grundstimmung erstellt werden soll. In addition, his personal cardio physiological frequency quotient can simultaneously in health examination on healthy patients are determined to have it later as a stored cardio physiological reference frequency quotient in his unit available when an individual diagnosis of his current physical condition and his mental mood you want to create.
  • Im folgenden werden nun verschiedene physikalische und technisch konstruktive Bauformen von Elementarsensoren beschrieben. In the following various physical and technically constructive designs of elementary sensors are now described.
  • In In 9 9 ist das technische Aufbauprinzip eines optoelektronischen Elementarsensors is the technical design principle of an optoelectronic sensor unit 9 9 dargestellt. shown. Der Ele mentarsensor The Ele mentarsensor 9 9 ist mechanisch in ein hautfreundliches elastisch fixierbares und mit einstellbarem Bandzug versehenes Armband is mechanically in a skin-friendly resiliently fixable and provided with an adjustable strip tension strap 9.5 9.5 einer Herzdiagnostik-Armbanduhr a cardiac diagnosis Wristwatch 9.0 9.0 integriert. integrated. Nach dem richtigen Anlegen der Herzdiagnostik-Armbanduhr For the right application of cardiac diagnosis Wristwatch 9.0 9.0 wird der Blutdruckpuls der Radialis mit Hilfe der Tastkuppe is the blood pressure pulse of the radial artery using the Tastkuppe 9.6 9.6 über den Fluidkoppler through the fluid coupler 9.1 9.1 auf die nicht gesickte Messmembran to the non-beaded measuring diaphragm 9.2 9.2 übertragen, wobei sich diese konkav gleichmäßig durchbiegt. transmitted, whereby this bends concave evenly. Eine Sende-LED A transmission LED 9.3 9.3 wird mit Konstantstrom von der Stromquelle is a constant current from the current source 7.7 7.7 ( ( 7 7 ) gespeist. ) Fed. Eine Empfänger-LED A receiver LED 9.4 9.4 ist über einen Stecker is connected via a connector 9.7 9.7 mit dem I/U-Wandler with the I / U-converter 7.61 7.61 des Elektronikblocks the electronic block 7.6 7.6 verbunden. connected. Der von der Sende-Diode The from the transmitting diode 9.3 9.3 emittierte Lichtstrahl wird von einer polierten Membranunterseite reflektiert und von der Empfänger-LED emitted light beam is reflected from a polished base membrane and the receiver LED 9.4 9.4 absorbiert, wobei sich abhängig von der Membrandurchbiegung die von der Empfänger-LED absorbed, whereby dependent on the diaphragm deflection by the receiver LED 9.4 9.4 aufgenommene Lichtintensität ändert. received light intensity changes. Der Empfängerstrom wird mit Hilfe des I/U-Wandlers The receiver current is using the I / V converter 7.61 7.61 in ein analoges Spannungssignal gewandelt und einem programmierbaren Spannungsverstärker converted into an analog voltage signal, and a programmable voltage amplifier 7 7 . , 62 62 im Elektronikblock the electronic block 7.6 7.6 zugeführt. fed. von dort wird das Signal auf ein analoges vierpoliges Tiefpass-Filter im Elektronikblock From there, the signal to an analog four-pole low-pass filter in the electronic block 7.2 7.2 weitergeleitet. forwarded. Von dort gelangt es in den elektronischen Differenzierer From there, it enters the electronic differentiator 7 7 . , 23 23 . , Die weitere elektronische Signalaufbereitung und die weitere Signalauswertung sowie die Generierung der elektronischen und optischen Anzeigefunktionen sind weiter oben schon beschrieben. The further electronic signal processing and the other signal evaluation and the generation of the electronic and visual display functions are further already been described above.
  • Um im Elektronikblock To the electronic block 7.6 7.6 den programmierbaren Verstärker the programmable amplifier 7 7 . , 62 62 auf die richtige Verstärkung einstellen zu können wird das Signal von dem I/U-Wandler be able to set the correct gain is the signal from the I / V converters 7.61 7.61 über das Meß- und Kalibrierinterface on the measurement and calibration interface 7 7 . , 10 10 dem Verstärker the amplifier 7 7 . , 81 81 im analogen Elektronikblock in analog electronics block 7.8 7.8 zugeführt und von dort, wie schon oben beschrieben, zu dem Prozessor supplied and from there, as already described above, to the processor 7 7 . , 31 31 im digitalen Elektronikblock in the digital electronics block 7.3 7.3 weitergeleitet. forwarded. Der Prozessor processor 7 7 . , 31 31 führt dann über die Steuerleitung die Verstärkungseinstellung des programmierbaren Verstärkers im Elektronikblock the gain setting of the programmable amplifier leads via the control line in the electronics block 7.6 7.6 durch. by.
  • In In 10 10 ist das technische Aufbauprinzip eines elektrodynamischen Elementarsensors is the technical design principle of an electrodynamic elementary sensor 10 10 dargestellt. shown. Der Elementarsensor The basic sensor 10 10 ist mechanisch in ein hautfreundliches elastisch fixierbares und mit einstellbarem Bandzug versehenes Armband is mechanically in a skin-friendly resiliently fixable and provided with an adjustable strip tension strap 10 10 . , 11 11 einer Herzdiagnostik-Armbanduhr a cardiac diagnosis Wristwatch 10.0 10.0 integriert. integrated. Nach dem richtigen Anlegen der Herzdiagnostik-Armbanduhr For the right application of cardiac diagnosis Wristwatch 10.0 10.0 wird der Blutdruckpuls der Radialis mit Hilfe der Tastkuppe is the blood pressure pulse of the radial artery using the Tastkuppe 10.3 10.3 über den Fluidkoppler through the fluid coupler 10.2 10.2 auf die gesickte Meßmembran the beaded diaphragm 10.4 10.4 übertragen, wobei sich diese jetzt, bedingt durch entsprechende Randsicken, parallel verschiebt. transmitted, this now requires shifts in parallel by corresponding marginal beads. Auf der Unterseite der Mesmembran On the underside of Mesmembran 10.4 10.4 ist ein Spulenkörper is a spool 10.8 10.8 mit einer Schwingspule with a voice coil 10.1 10.1 mechanisch befestigt. mechanically fastened. Konzentrisch zur Schwingspule Concentrically to the voice coil 10.1 10.1 ist ein Permanentmagnetsystem angeordnet. is arranged a permanent magnet system. Dieses besteht aus zwei axial polarisierten Permanentmagnetenringen This consists of two axially polarized permanent magnetic rings 10.5 10.5 und and 10.7 10.7 auf der Basis seltener Erden und einer dazwischen angeordneten hoch weichmagnetischen Metallringscheibe on the basis of rare earths and an interposed highly soft magnetic metal annular disc 10.6 10.6 . , Die beiden Permanentmagnetringe The two permanent magnet rings 10.5 10.5 und and 10.7 10.7 sind dabei geometrisch so angeordnet, daß ihre magnetischen Nordpole einander zugewandt sind. are geometrically arranged such that their magnetic north poles facing each other. Dadurch werden die magnetischen Feldlinien der beiden Permanentmagnete radial gebündelt, so daß sie radial die Schwingspule Thereby, the magnetic field lines of the two permanent magnets are bundled radially so that they radially the voice coil 10.1 10.1 durchfluten. flood. Bei der zur Pulsdruckamplitude proportionalen Bewegung der Messmembran When proportional to pulse pressure amplitude motion of the measuring diaphragm 10.4 10.4 wird in der Schwingspule is in the voice coil 10.1 10.1 eine Spannung induziert die über eine Steckverbindung induces a voltage via a plug-in connection 10 10 . , 14 14 und flexible Leiterbahnen and flexible conductor tracks 10.9 10.9 dem programmierbaren Verstärker the programmable amplifier 7 7 . , 21 21 im Elektronikblock the electronic block 7.2 7.2 und dem Verstärker and the amplifier 7 7 . , 81 81 in Block in block 7.8 7.8 zugeführt wird. is supplied. Die folgende elektronische Signalaufbereitung sowie die elektronische Auswertung der Signale und die Generierung der Anzeigefunktionen sind oben schon beschrieben worden. The following electronic signal processing and electronic evaluation of the signals and the generation of the display functions have already been described above.
  • In In 11 11 ist das technische Aufbauprinzip eines piezoelektrischen Elementarsensors is the technical construction principle of an elementary piezoelectric sensor 11 11 dargestellt. shown. Der Elementarsensor The basic sensor 11 11 besteht aus zwei dünnen elektrisch axial polarisierten piezoelektrischen Keramikscheiben oder zwei piezoelektrischen Folien consists of two thin electrically axially polarized piezoelectric ceramic discs or two piezoelectric films 11.3 11.3 und and 11.5 11.5 die an ihrer Oberfläche zur elektrischen Kontaktierung metallisiert sind. which are metallized on their surface to make electrical contact. Die piezoelektrischen Elemente The piezoelectric elements 11.3 11.3 und and 11.5 11.5 sind mit einem hochsteifen elektrisch nichtleitenden, dichten keramischen Gehäuseelement are equipped with a highly rigid electrically non-conductive, dense ceramic housing member 11.4 11.4 mit einem eingebauten sehr hochohmigen Instrumentenverstärkerchip fest verklebt. glued with a built very high impedance instrumentation amplifier chip. Diese gesamte Baueinheit ist im Uhrgehäuse This entire assembly is in the watch case 11.9 11.9 einer Herzdiagnostik-Armbanduhr a cardiac diagnosis Wristwatch 11.0 11.0 untergebracht. accommodated.
  • Nach dem richtigen Anlegen der Herzdiagnostik-Armbanduhr For the right application of cardiac diagnosis Wristwatch 11.0 11.0 ist das Element is the element 11.3 11.3 mit Hilfe der Tastkuppe using the Tastkuppe 11.2 11.2 über den Fluidkoppler through the fluid coupler 11.1 11.1 mit der Meßfläche with the measuring surface 5.3 5.3 am Unterarm der Probanten kraftschlüssig verbunden. positively connected to the forearm of the test subjects. Das Gehäuseelement The housing element 11.4 11.4 ist immer konstruktiv von dem zu messenden Drucksignal abgekoppelt. is always constructive decoupled from the measured pressure signal. Die Elemente The Elements 11.3 11.3 und and 11.5 11.5 sind elektrisch so verschaltet, daß sie mit Hilfe des im Gehäuseelement are electrically connected such that they by means of the element in the housing 11.4 11.4 eingebauten Instrumentenverstärkerchips ein Differenz-Spannungssignal bilden welches über die Steckverbindung built instrument amplifier chips form a differential voltage signal which via connector 11 11 . , 10 10 und die integrierten flexiblen Leiterfolien and the integrated flexible printed circuit films 11.8 11.8 über das Mess- und Kalibrierinterface on the measurement and calibration interface 7 7 . , 10 10 auf den Eingang des programmierbaren Verstärkers to the input of the programmable amplifier 7 7 . , 21 21 im Elektronikblock the electronic block 7.2 7.2 geschaltet wird. is switched. Die Leiterfolie besitzt eine Signalleitung, eine positive und negative Spannungsversorgungsleitung, wobei die in der Mitte liegende negative Versorgungsleitung gleichzeitig die Masseleitung des Meßsignals ist. The conductor film has a signal line, a positive and negative voltage supply line, said lying in the middle negative supply line is also the ground line of the measurement signal. Durch die Signaldifferenzbildung werden fast alle physikalischen (z. B. elektromagnetische und thermische) Störgrößen kompensiert. By the signal difference almost all of the physical (z. B. electromagnetic and thermal) are compensated interference. Die weitere Signalaufbereitung und -auswertung sowie die Generierung der einzelnen Anzeigefunktionen sind oben schon beschrieben worden. The further signal processing and analysis as well as the generation of the individual display functions have already been described above.
  • In In 12 12 ist das technische Aufbauprinzip eines DMS-Elementarsensors is the technical design principle of a strain gauge sensor unit 12 12 dargestellt (DMS-Dehnungsmeßstreifen). shown (DMS strain gauges). Der Elementarsensor The basic sensor 12 12 besteht aus einer dünnen Membranfeder consists of a thin diaphragm spring 12.2 12.2 auf deren Unterseite Mess- und Kompensations-DMS on the underside of measuring and compensating strain gage 12.3 12.3 so appliziert sind, daß je zwei DMS auf den mechanischen Druck- und Zugzonen angeordnet sind welche zu einer temperaturkompensierten elektrischen DMS -Vollbrücke verschaltet sind. are applied so that each two strain gauges are placed on the mechanical compression and tension zones which are connected to a temperature-compensated electrical DMS -Vollbrücke. Infolge der Krafteinleitung wird die Tastkuppe As a result of the introduction of force is the Tastkuppe 12.4 12.4 proportional zur Pulsdruckamplitude ausgelenkt. proportional deflected to the pulse pressure amplitude. Über den Fluidkoppler About the fluid coupler 12.1 12.1 wird dadurch die Meßmembran thereby the measuring diaphragm 12.2 12.2 so durchgebogen, daß die dadurch bewirkte elektrische Brückenverstimmung ein zum Pulsdrucksignal analoges proportionales Spannungssignal erzeugt, welches über einen integrierten Instrumentenverstärker, der in das Elektronikgehäuse so bent that the thus caused electric bridge detuning generates an analog signal proportional to the pulse pressure voltage signal on an integrated instrumentation amplifier of the into the electronics housing 12.6 12.6 eingebaut ist, so elektronisch aufbereitet wird, daß es weiter über die Steckverbindung is installed, is processed electronically so that it continues via connector 12.9 12.9 und die Signalleitungen der flexiblen Leiterbahnenfolie and the signal lines of the flexible printed circuit film 12 12 . , 11 11 dem programmierbaren Verstärker the programmable amplifier 7 7 . , 21 21 im Elektronikblock the electronic block 7.2 7.2 zugeführt werden kann. can be supplied. Die Energieversorgung erfolgt über die Energieleitungen der flexiblen Leiterbahnenfolien Power is supplied via the power lines of the flexible circuit films 12 12 . , 11 11 . , Die weitere Signalaufbereitung und -auswertung sowie die Generierung der Anzeigefunktionen erfolgt wie bei den bereits beschriebenen Ausführungsformen. The further signal processing and analysis and the generation of the display functions as described in the previously described embodiments.
  • In In 13 13 ist das technische Aufbauprinzip eines galvanomagnetischen Sensors is the technical construction of principle of a galvanomagnetic sensor 13 13 dargestellt. shown. Ein Hallsensorchip A Hall sensor chip 13.3 13.3 mit integrierter Signalanpassung und Stromquelle ist mechanisch in ein Uhrgehäuse with integrated signal conditioning and power source is mechanically in a watch case 13.0 13.0 einer Herzdiagnostik-Armbanduhr a cardiac diagnosis Wristwatch 13 13 . , 11 11 so integriert, daß er genau gegenüber einem kleinen Permanentmagneten integrated so that it exactly opposite a small permanent magnet 13.4 13.4 (auf der Basis seltener Erden) liegt, welcher auf der Unterseite einer gesickten Meßmembran is (on the basis of rare earths), which on the underside of a corrugated diaphragm 13.2 13.2 klebetechnisch befestigt ist. is adhesively secured. Das Uhrgehäuse the watch case 13.0 13.0 ist mit einem hautfreundlichen, elastisch fixierbaren Armband is provided with a skin-friendly, elastic strap fixable 13.5 13.5 versehen, das einen einstellbarem Bandzug aufweist. provided that includes a strip tension adjustable. Nach dem vorschriftsmäßi gen Anlegen der Herzdiagnostik-Armbanduhr After vorschriftsmäßi gen application of cardiac diagnosis Wristwatch 13 13 . , 11 11 wird der Blutdruckpuls der Radialis mit Hilfe der Tastkuppe is the blood pressure pulse of the radial artery using the Tastkuppe 13.6 13.6 über den Fluidkoppler through the fluid coupler 13.1 13.1 auf eine gesickte Mesmembran a beaded Mesmembran 13.2 13.2 übertragen, wobei sich diese und damit der Permanentmagnet transmitted, wherein this and the permanent magnet 13.4 13.4 gleichmäßig vertikal auf den Hallsensor uniformly vertically on the Hall sensor 13.3 13.3 zu bewegt und diesen dann proportional zur Membranbewegung aussteuert. moved and this then modulates proportional to the membrane movement. Der integrierte Hallsensor The integrated Hall sensor 13.3 13.3 ist mittels der Steckverbindung by means of the plug connection 13.7 13.7 über die flexiblen Leiterbahnen via the flexible conductor tracks 13.8 13.8 mit dem programmierbaren Verstärker with the programmable amplifier 7 7 . , 21 21 des Elektronikblocks the electronic block 7.2 7.2 elektrisch verbunden. electrically connected. Die weitere Signalaufbereitung und -auswertung sowie die Generierung der Anzeigefunktionen erfolgt wie bei den oben beschrieben Ausführungsformen. The further signal processing and analysis and the generation of the display functions as described in the above-described embodiments.
  • In In 14 14 ist das technische Aufbauprinzip eines kapazitiven Elementarsensors is the technical design principle of a capacitive sensor unit 14 14 dargestellt. shown. Auf der Unterseite einer Messmembran On the bottom of a measuring diaphragm 14.2 14.2 ist klebetechnisch ein axial polarisierter Permanentmagnet is adhesively an axially polarized permanent magnet 14.4 14.4 mit einer stirnseitig aufgebrachten nicht magnetischen Metallelektrode befestigt. fastened with a front-applied non-magnetic metal electrode. Zentrisch und planparallel dazu ist in einem kleinen Abstand ein zweiter axial polarisierter Permanentmagnet Centric and plane-parallel thereto is at a small distance, a second axially polarized permanent magnet 14.5 14.5 mit einer ebenfalls stirnseitig angebrachten nicht magnetischen Metallelektrode angeordnet. also arranged with a front-mounted non-magnetic metal electrode. Die beiden sich konzentrisch gegenüberliegenden Metallelektroden bilden einen Flächenkondensator. The two concentrically opposing metal electrodes form a capacitor area. Die beiden sich konzentrisch gegenüberliegenden Permanentmagnete The two concentrically opposing permanent magnets 14.4 14.4 und and 14.5 14.5 sind geometrisch so angeordnet, daß ihre Nordpole einander gegenüberliegen und so durch die magnetische Abstoßungskraft eine sog. magnetische Feder bilden, die in ihrer Federwirkung die sehr leichte und dünne Messmembran are geometrically arranged such that their north poles facing each other, thus forming by the magnetic repulsive force, a so-called. magnetic spring, which in its spring action of the very light and thin measuring diaphragm 14.2 14.2 unterstützen. support. Dadurch ist es möglich, eine Messmembran This makes it possible to use a measuring diaphragm 14.2 14.2 zu verwenden, deren elastomechanische Eigenschaften schlechter sein dürfen als die der bisher in den beschriebenen Elementarsensoren eingesetzten. to use their elastomechanical properties may be worse than the previously used in the described elementary sensors. Auch dieser Elementarsensor Even this basic sensor 14 14 ist in einem Uhrgehäuse is in a watch case 14.0 14.0 einer Herzdiagnostik-Armbanduhr a cardiac diagnosis Wristwatch 14 14 . , 00 00 mit einem Armband with a bracelet 14 14 . , 11 11 eingebaut. built-in. Nach dem vorschriftsmäßigen Anlegen der Herzdiagnostik-Armbanduhr After the prescribed application of the cardiac diagnosis Wristwatch 14 14 . , 00 00 wird der Blutdruckpuls der Radialis mit Hilfe der Tastkuppe is the blood pressure pulse of the radial artery using the Tastkuppe 14.3 14.3 über den Fluidkoppler through the fluid coupler 14.1 14.1 auf die Messmembran to the measuring diaphragm 14.2 14.2 übertragen, wobei sich diese und damit der Permanentmagnet transmitted, wherein this and the permanent magnet 14.2 14.2 mit seiner Metallelektrode gleichmäßig vertikal auf den Permanentmagneten with its metal electrode vertically uniformly to the permanent magnet 14.5 14.5 mit seiner Metallelektrode zu bewegt und so eine zur Membranbewegung proportionale, elektrische Kapazitätsänderung zwischen den beiden Metallelektroden bewirkt. moved with its metal electrode and so causes a proportional to the membrane movement, electric capacity change between the two metal electrodes. Die beiden Kondensator-Metallplatten sind über sehr kurze Zuleitungen mit einer Signalaufbereitungselektronik The two condenser metal plates are very short leads to a signal conditioning electronics 14.8 14.8 verbunden. connected. Diese Signalaufbereitungselektro nik These signal conditioning electric technology 14.8 14.8 generiert aus der Kapazitätsänderung eine analoge proportionale elektrische Spannung. generated from the change in capacitance a proportional analog voltage. Die flexible Leiterfolie The flexible printed circuit film 14.9 14.9 dient zur elektrischen Energie- und Signalübertragung über den Steckverbinder is used for electrical power and signal transmission through the connector 14.7 14.7 und die Meß- und Kalibriereinheit and the measurement and calibration 7 7 . , 10 10 auf den programmierbaren Verstärker the programmable amplifier 7 7 . , 21 21 im der Elektronikblock in the electronic block 7.2 7.2 . , Die weitere Signalaufbereitung und -auswertung sowie die Generierung der Anzeigefunktionen erfogt in der gleichen Weise wie beiden bereits beschriebenen anderen Elementarsensoren. Further signal processing and evaluation as well as the generation of the display functions erfogt in the same way as the other two elementary sensors already described.
  • In In 8 8th ist beispielhaft die Oberfläche einer Herzdiagnostik-Armbanduhr schematisch dargestellt, die eine Uhreinheit, eine Elektronikeinheit und eine Informationseinheit umfaßt. the surface of a cardiac diagnostic wristwatch is shown schematically by way of example, comprising a clock unit, an electronic unit and an information unit. Sie ist ausgestattet mit alphanumerischen, optischen und akustischen Anzeigeneinheiten zur Anzeige von medizinischen Daten, von Meßwerten, von Uhrfunktionen und von eingestellten Parametern. It is equipped with alphanumeric, optical and acoustic display units for displaying medical data of measured values ​​of timer functions and set parameters. Sie besitzt eine elektronische und eine infrarottechnische Schnittstelle, ein Mikromultitastenfeld, ein Halbarmband mit einem mechanischen Armbandstraffer, ein Halbarmband mit flexiblen Leiterbahnen zur Energie- und Signalübertragung zwischen der Uhr-, Elektronik- und Informationseinheit (auf der Außenseite des Unterarms) und mit einer sensorischen Einheit (auf der Innenseite des Unterarms). It has an electronic and an infrared technical interface, a micro Multi keypad, a half bracelet with a mechanical strap tensioner, a half bracelet with flexible conductors for energy and signal transmission between the watch, electronic and information unit (on the outer side of the forearm) and a sensory unit (on the inner side of the forearm).
  • Eine Mikrotaste A micro button 8 8th . , 10 10 dient als Sensortesttaste, und eine LED serves as a sensor test button and a LED 8.1 8.1 stellt die optische Anzeige für Sensortests dar (Funktion wie oben beschrieben). provides the visual indication of sensor test is (function as described above). Eine LED an LED 8.2 8.2 dient als optische Anzeige für die Batteriekontrolle (Funktion wie oben beschrieben). serves as a visual indicator for the battery control (function as described above). Vier verschiedenfarbige LEDs Four different colored LEDs 8.5 8.5 werden zur optischen Anzeige der vier verschiedenen Risikostufen für das mögliche Eintreten eines Herzvorkammerflimmerns benutzt (Funktion wie oben beschrieben). are used for optical display of the four different risk levels for the possible occurrence of a Herzvorkammerflimmerns used (function as described above). Eine Mikrotaste A micro button 8.6 8.6 dient zur Uhreinstellung sowie zur Umschaltung zwischen verschiedenen Modi durch mehrfaches Antippen (Uhrzeit 12/24-Std.-Modus, zwei Zeitzonen, Alarm/Wecker, Wochentagsanzeige, Stoppuhr Kalender, Intervalltimer für Trainingsfunktionen). is used for setting the time and to switch between different modes by repeatedly tapping (clock 12/24-hour mode, two time zones, alarm / alarm clock, week display, stopwatch Calendar, Interval Timer for training functions). Eine weitere Mikrotaste Another micro-button 8.7 8.7 wird zum Abruf der oben eingestellten Modi durch mehrfaches Antippen benutzt, die auf dem Uhrdisplay is used for retrieval of the previously specified modes by repeatedly tapping the clock screen on the 8.3 8.3 optisch dargestellt werden. are represented visually. Eine Mikrotaste A micro button 8 8th . , 12 12 dient als Kalibriertaste zur Einleitung von Kalibriervorgängen (Funktion wie oben beschrieben). serves as a calibration button for the introduction of calibration procedures (function as described above). Über eine Mikrotaste A micro button 8.8 8.8 lassen sich seitlich integrierte Beleuchtungseinheiten für die Datendisplays bei schlechten Lichtverhältnissen einschalten. can be laterally integrated lighting units for the data display in low light switch. Eine Mikrotaste A micro button 8.9 8.9 ist zur Dateneingabe für die wissenschaftlich, physiologischen und medizinischen Parameter vorgesehen. is provided for data input for scientific, medical and physiological parameters. Eine Mikrotaste A micro button 8 8th . , 13 13 dient zur Eingabe von persönlichen allgemeinen und medi zinischen Daten. used to enter personal and general medi zinischen data. Über den bereits erwähnten Startknopf Via the aforementioned start button 8 8th . , 11 11 wird bei einmaligem Drücken der Start/Stopp Funktion für den Meßbetrieb und bei zweimaligem Drücken die EIN/Aus-Funktion für die Batterie aktiviert. is activated the on / off function for battery when you press the start / stop function for the measuring operation and when pressed twice. Die piezoakultischen Informationseinheiten The piezoakultischen information units 8 8th . , 20 20 mit ihren akustischen Abstrahlflächen befinden sich seitlich am unteren Gehäuserand (Funktion wie oben beschrieben). with their acoustic radiating surfaces are located sideways on the bottom edge of the housing (function as described above). Die mehrpolige elektronische und mehrkanalige infrarottechnische Schnittstelle The multipolar electronic and multi-channel infrared technical interface 8 8th . , 19 19 befindet sich seitlich am oberen Gehäuserand. is located laterally at the upper edge of the housing. Am Uhrgehäuse the watch case 8.0 8.0 befindet sich die mit dem elastischen dehnfähigen Teilarmband is the high elongation to the elastic member Bracelet 8 8th . , 14 14 verbundene Armbandstraffmechanik associated strap tensioning mechanism 8 8th . , 16 16 mit manueller Einstellmöglichkeit. with manual override. In das biegeelastische und nur sehr gering dehnfähige Teilarmband In the bending-elastic and very stretchable small part Bracelet 8 8th . , 15 15 sind die flexiblen Leiterbahnen are the flexible circuit traces 8 8th . , 21 21 für die elektrische Energieversorgung von passiven Elementarsensoren und die Signalleitungen von passiven oder aktiven Elementarsensoren oder deren Signalanpasselektroniken integriert. integrated for the electric power supply of passive elementary sensors and the signal lines of passive or active elementary sensors or the signal to pass electronics. Ein Datendisplay A data display 8.4 8.4 dient zur alphanumerischen Darstellung aller erfaßten, eingegebenen und ausgewerteten Daten, wie jeweils aktuelle Herzfrequenz, maximale Herzfrequenz, durchschnittliche Herzfrequenz, Prozentsatz der maximalen Herzfrequenz (OwnIndexs), Ober-/Untergrenzen der Herzfunktion, Erholungs-Herzfrequenz usw.. is used for the alphanumeric display of all detected, input and analyzed data, as each current heart rate, maximum heart rate, average heart rate, a percentage of the maximum heart rate (OwnIndexs), upper / lower limits of the heart function, recovery heart rate, etc ..
  • Um die Funktionstüchtigkeit des Gerätes jeweils kurz vor dessen Benutzung prüfen zu können, ist auch eine an sich bekannte Einrichtung zur Anzeige des jeweiligen Ladezustandes der Spannungsquelle vorgesehen, die sich optisch und/oder akustisch wahrnehmbar macht. In order to test the functionality of the device shortly before its use, also a known device for indicating the respective state of charge of the power source is provided, which makes visual and / or audible.

Claims (42)

  1. Digitales, elektronisches, softwaregestütztes Diagnose-Verfahren unter Benutzung eines Mikrocontrollers und eines im Mikrocontroller – ROM fest programmierten speziellen Algorithmus, dadurch gekennzeichnet , daß zur Erkennung von Herzerkrankungen, insbesondere des Vorkammerflimmerns, aus elektronischen Pulssignalen, welche aus physiologischen Pulsdruckwellen elektronisch generiert sind, eine virtuelle Datenliste der Pulssignal-Intervalle in einem Daten-RAM gespeichert und daraus über eine festgelegte Datenreduktion ein virtueller, elektronischer drei- oder zweidimensionaler Scatter-Plot berechnet wird, daß dieser Scatter-Plot mit Hilfe eines fest programmierten speziellen Algorithmus auf das Vorhandensein einer charakteristischen physiologischen oder pathologischen geometrischen Punktstruktur digital elektronisch geprüft wird, und daß je nach berechnetem Prüfergebnis eine optische und/oder akustische Anzeige aktiviert wird. Digital electronic, software-based diagnostic method using a microcontroller and one in the microcontroller - permanently programmed ROM special algorithm, characterized in that for the detection of heart disease, in particular of the atrial fibrillation, a virtual from electronic pulse signals which are generated from the physiological pulse pressure waves electronically data list of pulse signal intervals stored in a data RAM and from a virtual, electronic three- or two-dimensional scatter plot is calculated over a fixed data reduction that this scatter plot using a pre-programmed special algorithm for the presence of a characteristic physiological or pathological geometric dot pattern is tested with digital electronics, and that, depending on the calculated test result a visual and / or audible indicator is activated.
  2. Diagnose-Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für den virtuellen Scatter-Plot aufbereiteten Daten einer Fourier-Analyse (FFT) unterzogen werden, aus der in einer weiteren Auswertung mit Hilfe eines speziellen Algorithmuses die höchste Frequenz (f high ) und die niedrigste Frequenz (f low ) ermittelt wird, daß aus diesen Frequenzwerten der "cardiophysiologischen Frequenzquotienten" (f high /f low ) gebildet wird, daß dieser Frequezquotient mit einem experimentell normierten cardiophysiologischen Frequenzquotienten verglichen und das Vergleichsergebnis als Aussage über die physiologische Balance (zw. Sympathikus u. Parasympathikus) und somit über die aktuelle körperliche Konstitution des Probanden oder Patienten optisch und/oder alphanumerisch angezeigt oder über eine Schnittstelle ausgegeben wird. Diagnostic method according to claim 1, characterized in that the recycled for the virtual scatter plot data to a Fourier analysis (FFT) are subjected, consisting in a further evaluation, the highest frequency using a special algorithm (f high) and lowest frequency (f low) is determined, that from these frequency values of "cardio physiological rate ratio" (f high / f low) is formed, that this Frequezquotient compared with an experimentally normalized cardio physiological rate ratio and the comparison result (as a statement about the physiological balance zw. sympathetic u. parasympathetic) and thus displayed visually and / or alphanumeric about the current physical condition of the subject or patient, or is output via an interface.
  3. Elektronische Messvorrichtung zur Durchführung des Diagnose-Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Sensierung von biologischen Pulsdrucksignalen einen spannungs- oder stromgenerierenden Elementarsensor ( Electronic measuring apparatus for carrying out the diagnostic method according to claim 1 or 2, characterized in that it (a voltage or current generating sensor unit for sensing biological signals pulse pressure 7.1 7.1 ) aufweist und zur Umschaltung zwischen verschiedenen Mess- und Kalibriervorgängen mit einem prozessorgesteuerten multifunktionalen Mess- und Kalibrierinterface ( ) And (for switching between various measurement and calibration operations with a processor-controlled multifunctional measurement and calibration interface 7 7 . , 10 10 ) versehen ist, das mit einem programmierbaren, linearen Breitbandverstärker ( is provided), which (with a programmable linear wideband amplifier 7 7 . , 21 21 ) eines analogen Elektronikblocks ( () An analog electronic block 7.2 7.2 ) in Verbindung steht, der zur Nachregelung der Verstärkung des Elementarsensorsignals in Abhängigkeit von dessen Spannungsamplitude über eine Steuerleitung ( ) Is in communication, the (for readjusting the gain of the basic sensor signal in dependence on the voltage amplitude of a control line 7 7 . , 211 211 ) von einem Mikrokontroller ( ) (By a microcontroller 7 7 . , 31 31 ) regelbar ist. ) Can be regulated.
  4. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Breitbandverstärker eine ( Electronic measuring device according to claim 3, characterized in that the wide-band amplifier a ( 7 7 . , 21 21 ) sehr kleine Temperaturdrift aufweist. has) very little temperature drift.
  5. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Breitbandverstärker ( Electronic measuring device according to claim 3 or 4, characterized in that the wide-band amplifier ( 7 7 . , 21 21 ) zur Unterdrückung von Störsignalen ein mehrpoliges, elektronisches Filter ( ) For suppressing interference signals a multipolar, electronic filters ( 7 7 . , 22 22 ) zugeordnet ist. ) assigned.
  6. Elektronische Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch einen elektronischen Differenzierer ( Electronic measuring device (according to one of claims 3 to 5, characterized by an electronic differentiator 7 7 . , 23 23 ) zur Erzeugung von Nulldurchgängen im Signalverlauf und durch einen Nullpunktdetektor zur elektronischen Erkennung von Nulldurchgängen und zur Steuerung eines Impulsgenerators, der elektronische unipolare Rechteck-Pulssignale erzeugt. ) Generated for the generation of zero-crossings in the signal waveform and a zero point detector for the electronic detection of zero crossings and for control of a pulse generator, the electronic unipolar rectangular pulse signals.
  7. Elektronische Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch einen analogen Elektronikblock ( Electronic measuring device (according to one of claims 3 to 5, characterized by an analog electronic block 7.8 7.8 ) mit einem sehr breitbandigen linearen Verstärker ( ) (With a very broad band linear amplifier 7 7 . , 81 81 ) und einem mehrpoligen elektronischen Filter ( ) And a multipolar electronic filter ( 7 7 . , 82 82 ) zur Störsignalunterdrückung sowie mit einem A/D-Wandler, der eine digitale Signalfolge erzeugt, welche durch den Mikrocontroller ( ) For interference signal suppression, and with an A / D-converter which generates a digital signal sequence, which (by the microcontroller 7 7 . , 31 31 ) zur Verstärkungseinstellung am Verstärker ( ) (For gain adjustment on the amplifier 7 7 . , 21 21 ) benutzt wird. ) Is used.
  8. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 7 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker ( Electronic measuring device according to claim 7 or 4, characterized in that the amplifier ( 7 7 . , 81 81 ) eine kleine Temperaturdrift aufweist. ) Has a small temperature drift.
  9. Elektronische Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter ( Electronic measuring device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the filter ( 7 7 . , 22 22 ) des Elektronikblocks ( () Of the electronics block 7.2 7.2 ) verbunden ist mit einem analogen Elektronikblock ( ) Is connected (with an analog electronic block 7.6 7.6 ), der einen linearen driftarmen I/U-Wandler ( ), The (a linear low-drift I / U-converter 7 7 . , 61 61 ) aufweist, welcher die vom stromgenerierenden Elementarsensor ( ), Having said (the current-generating sensor unit 7.1 7.1 ) erzeugten Stromsignale in Spannungssignale umwandelt, welche dem Mess- und Kalibrierinterface ( ) Current signals generated converted into voltage signals (the measurement and calibration interface 7 7 . , 10 10 ) zugeführt und von dort auf den Eingang des Verstärkers ( ) And fed (from there to the input of the amplifier 7 7 . , 81 81 ) im Elektronikblock ( ) (In the electronics block 7.8 7.8 ) geschaltet werden. ) Are switched.
  10. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 9 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungssignale zeitgleich dem Verstärker ( Electronic measuring device according to claim 9 or 4, characterized in that the voltage signals at the same time (the amplifier 7 7 . , 61 61 ) des Elektronikblocks ( () Of the electronics block 7.6 7.6 ) zugeführt und durch den Mikrocontroller ( ) And fed (by the microcontroller 7 7 . , 31 31 ) zur Nachregelung der Signalverstärkung in Abhängigkeit von den Stromamplituden des Elementarsensorsignals benutzt und zur weiterer Signalverarbeitung dem mehrpoligen Filter ( ) Are used for adjustment of the signal gain as a function of the current amplitudes of the elementary sensor signal and for further signal processing (the multi-pole filter 7 7 . , 22 22 ) im Elektronikblock ( ) (In the electronics block 7.2 7.2 ) zugeführt werden. ) Are supplied.
  11. Elektronische Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die analogen Elektronikblöcke ( Electronic measuring device according to one of claims 3 to 10, characterized in that the analog electronic blocks ( 7.2 7.2 , . 7.6 7.6 und and 7.8 7.8 ) elektrisch verbunden sind mit einem digitalen; ) Are electrically connected to a digital; den Mikrocontroller ( the microcontroller ( 7 7 . , 31 31 ) enthaltenden Elektronikblock ( ) Containing electronics block ( 7.3 7.3 ), der zudem mit einem internen ROM zur Speicherung von Steuer-/Regelfunktionen mittels eines speziellen Auswertealgorithmus versehen ist und einen externen RAM aufweist. ) Which is also provided with an internal ROM for storing control / regulating functions by means of a special evaluation algorithm, and comprising an external RAM.
  12. Elektronische Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, gekennzeichnet durch eine Risikoanzeige ( Electronic measuring device (according to one of claims 3 to 11, characterized by a risk indicator 7.5 7.5 ) mit mindestens einer piezoakustischen und mindestens vier optoelektronischen Anzeigeelementen ( ) (With at least one piezo-acoustic and at least four optoelectronic display elements 8.5 8.5 ) sowie mit mindestens zwei Displays ( () And at least two displays 8.3 8.3 , . 8.4 8.4 ) zur akustischen und optischen Anzeige von Daten und Warnfunktionen. ) For acoustic and visual display of data and warning functions.
  13. Elektronische Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, gekennzeichnet durch mindestens eine mehrpolige, elektronische und mindestens eine mehrkanalige, infrarottechnische Schnittstelle ( Electronic measuring device according to one of claims 3 to 12, characterized by at least one multi-pole, electronic and at least a multi-channel, infrared technical interface ( 7.9 7.9 ) zur Datenübergabe an einen externen elektronischen Rechner. ) For data transfer to an external electronic calculator.
  14. Elektronische Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, gekennzeichnet durch eine Mikrotasteneinheit ( Electronic measuring device (according to one of claims 3 to 13, characterized by a micro-key unit 7.5 7.5 ) und eine Tasten-Logik zur Eingabe von technischen, medizinischen und/oder persönlichen Daten. ) And a key logic for entering technical, medical and / or personal information.
  15. Elektronische Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, gekennzeichnet durch einen externen elektronischen Kalibrator ( Electronic measuring device (according to one of claims 3 to 14, characterized by an external electronic calibrator 7 7 . , 11 11 ) zur Sicherstellung der richtigen Funktionsweise der elektronischen Messvorrichtung, wobei in einem internen Speicher des Kalibrators mindestens vier Referenzsignale gespeichert sind, deren elektronische Struktur so beschaffen ist, daß vier Risikostufen elektronisch simuliert werden können und in einer automatisch ablaufenden Prüfroutine die Messeinrichtung systematisch getestet und auf ihre korrekte Anzeige überprüft werden kann. ) To ensure the correct functioning of the electronic measuring device, wherein at least four reference signals are stored in an internal memory of the calibrator whose electronic structure is such that four levels of risk can be simulated electronically and systematically tested, the measuring device in a self-running test routine and to their correct display can be checked.
  16. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Elementarsensor ( Electronic measuring device according to claim 15, characterized in that the elementary sensor ( 6.6 6.6 ) in ein Sensorgehäuse ( ) (In a sensor housing 6.7 6.7 ) eingebaut ist, das austauschbar in ein Uhrgehäuse eingesetzt ist, das seinerseits in ein elastisch fixierbares, hautfreundliches Armband ( is installed), which is removably inserted in a watch case, which in turn (in a resiliently fixable and skin friendly Bracelet 6.5 6.5 ) integriert ist. ) Is integrated.
  17. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Elementarsensor ( Electronic measuring device according to claim 15 or 16, characterized in that the elementary sensor ( 7.1 7.1 ) zum Abtasten der Pulsdruckwelle z. ) For scanning the pulse pressure wave z. B. einer Arterie radialis ein aus einem halbharten, biegeelastischen Material bestehendes Tastorgan ( For example, a radial artery, a composed of a semi-rigid, flexurally elastic material feeler ( 6 6 . , 10 10 ) aufweist, das über einen Fluidkoppler ( ), Which (via a fluid coupler 6.1 6.1 ) mit einem mechanisch/elektrischen Wandler in Verbindung steht. ) Is connected to a mechanical / electrical transducer.
  18. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur distalen Komprimierung der abzutastenden Arterie im Abstand neben dem Tastorgan ( Electronic measuring device according to claim 17, characterized in that (the distal compression of the scanned artery at a distance next to the feeler 6 6 . , 10 10 ) ein zB aus einer Gumminoppe bestehendes Druckelement ( ) Is an example (of a Rubber Stud existing print element 6.4 6.4 ) vorgesehen ist. ) is provided.
  19. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidkoppler ( Electronic measuring device according to claim 17, characterized in that the fluid couplers ( 6.1 6.1 ) aus einem mit Silikonöl gefüllten Behälter mit einer elastischen Oberflächenwand besteht, die sich der Flächenkontur der Taststelle ( ) Consists of a silicone oil filled container having a resilient surface wall extending (the surface contour of the sensing location 5.2 5.2 ) anpaßt. ) Adapts.
  20. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Elementarsensor ( Electronic measuring device according to claim 17, characterized in that the elementary sensor ( 6.6 6.6 ) eine Messmembran aufweist, deren mechanische Durchbiegung taktil oder berührungslos vom Wandler in eine elektrische Meßgröße umgewandelt wird. ) Has a measuring diaphragm, the mechanical deflection is tactile or contact-converted by the transducer into an electrical measured variable.
  21. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Messmembran mit Randsicken versehen ist. Electronic measuring device according to claim 20, characterized in that the measuring diaphragm is provided with edge beads.
  22. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Armband ( Electronic measuring device according to claim 16, characterized in that the bracelet ( 6.5 6.5 ) aus einem dehnbaren Abschnitt und einem nicht dehnbaren Abschnitt besteht und daß in den nicht dehnbaren Abschnitt flexible elektrische Leiterbahnen ( ) Is made of a stretchable portion and a non-stretchable portion and that flexible electrical conductors (in the non-stretchable portion 6.9 6.9 ) elastisch integriert sind. ) Are elastically integrated.
  23. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Elementarsensor ( Electronic measuring device according to claim 16, characterized in that the elementary sensor ( 6.6 6.6 ) über einen lösbaren Steckverbinder ( ) (Via a releasable connector 6.8 6.8 ) mit der im Uhrgehäuse untergebrachten Elektronik verbunden ist. ) Is connected to the housed in the watch case electronics.
  24. Elektronische Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, gekennzeichnet durch die Verwendung eines optoelektronischen Elementarsensors , der eine Messmembran ( Electronic measuring device according to one of claims 3 to 14, characterized by the use of an optoelectronic elementary sensor (a measuring diaphragm 9.2 9.2 ) mit verspiegelter Unterseite aufweist, die als Reflektor für den Lichtstrahl einer Reflektor-Lichtschranke dient, deren Sende-LED ( ) Having a mirrored bottom, which serves as reflector for the light beam a reflective light barrier whose transmitter LED ( 9.3 9.3 ) und Empfänger-LED ( () And receiver-LED 9.4 9.4 ) über Steckkontakte ( ) (Via plug contacts 9.7 9.7 ) und flexible Leitbahnen ( ) And flexible interconnects ( 9.8 9.8 ) mit einem externen I/U-Wandler ( ) (With an external I / U-converter 7 7 . , 61 61 ) verbindbar sind ) Connectable
  25. Elektronische Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, gekennzeichnet durch die Verwendung eines elektrodynamischen Elementarsensors. Electronic measuring device according to one of claims 3 to 14, characterized by the use of an electrodynamic elementary sensor.
  26. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrodynamische Elementarsensor eine gesickte Messmembran ( Electronic measuring device according to claim 25, characterized in that the electrodynamic sensor unit (a crimped measuring diaphragm 10.3 10.3 ) mit einer unterseitig angebrachten Schwingspule ( ) (With an under-mounted voice coil 10.1 10.1 ) aufweist in der konzentrisch eine Permanentmagnetsystem angeordnet ist. ) In which a permanent magnet system is arranged concentrically.
  27. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Permanentmagnetsystem aus zwei axial polarisierten Permanentmagnetringen Electronic measuring device according to claim 26, characterized in that the permanent magnet system consists of two axially polarized permanent magnetic rings 10.5 10.5 und and 10.7 10.7 besteht, die beiderseits einer weichmagnetischen Metallringscheibe ( is, the (both sides of a soft magnetic metal annular disc 10.6 10.6 ) so ange ordnet sind, daß ihre magnetischen Nordpole einander zugewandt sind. ) Are so arranged is that their magnetic north poles facing each other.
  28. Elektronische Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, gekennzeichnet durch die Verwendung eines piezoelektrischen Elementarsensors. Electronic measuring device according to one of claims 3 to 14, characterized by the use of an elementary piezoelectric sensor.
  29. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Elementarsensor aus einer dünnen elektrisch axial polarisierten piezoelektrischen Keramikscheibe ( Electronic measuring device according to claim 26, characterized in that the elementary piezoelectric sensor (of a thin electrically axially polarized piezoelectric ceramic disc 11.3 11.3 ) oder einer piezoelektrischen Folie besteht. ) Or a piezoelectric film.
  30. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrischen Keramikscheibe ( Electronic measuring device according to claim 29, characterized in that the piezoelectric ceramic disc ( 11.3 11.3 ) bzw. piezoelektrischen Folie zur Kompensation thermischer Effekte eine zweite dünne elektrisch axial polarisierte piezoelektrische Keramikscheibe ( ) Or piezoelectric film to compensate for thermal effects, a second thin electrically axially polarized piezoelectric ceramic disc ( 11.5 11.5 ) oder eine piezoelektrischen Folie zugeordnet ist, die nicht dem Meßsignal ausgesetzt wird. is assigned), or a piezoelectric film which is not exposed to the measuring signal.
  31. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Keramikscheibe ( Electronic measuring device according to claim 29, characterized in that said second ceramic disc ( 11.5 11.5 ) elektrisch so verschaltet ist, daß mit Hilfe eines Instrumentenverstärkerchips ein Differenz-Spannungssignal erzeugt wird, welches über eine Steckverbindung ( ) Is electrically connected so that a differential voltage signal is generated with the aid of an instrument amplifier chips, which (via a plug connection 11 11 . , 10 10 ) und integrierte flexible Leitfolien ( ) And integrated flexible Leitfolien ( 11.8 11.8 ) auf eine nachfolgende Signalverarbeitungselektronik übertragbar ist. ) Is transferable to a subsequent signal processing electronics.
  32. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Elementarsensor in ein keramisches Gehäuse ( Electronic measuring device according to claim 26, characterized in that the elementary piezoelectric sensor (in a ceramic housing 11.4 11.4 ) eingebaut ist. ) Is installed.
  33. Elektronische Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, gekennzeichnet durch die Verwendung eines DMS-Elementarsensors. Electronic measuring device according to one of claims 3 to 14, characterized by the use of a DMS elementary sensor.
  34. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der DMS-Elementarsensor eine dünne Membranfeder ( Electronic measuring device according to claim 33, characterized in that the strain gauge elementary sensor (a thin diaphragm spring 12.2 12.2 ) aufweist, auf deren Unterseite Mess-DMS und Kompensations-DMS ( ) Which (on the underside of the measuring strain gauge and compensating strain gage 12.3 12.3 ) so appliziert sind, daß je zwei DMS auf den mechanischen Druckzonen und Zugzonen angeordnet sind ) Are applied so that each two strain gauges are placed on the mechanical pressure zones and tension zones
  35. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei DMS zu einer temperaturkompensierten elektrischen DMS-Vollbrücke verschaltet sind, so daß bei einer Durchbiegung der Messmembran ( Electronic measuring device according to claim 34, characterized in that each two strain gauges are wired to a temperature-compensated electrical strain gage full bridge so that (at a deflection of the measuring diaphragm 12.2 12.2 ) eine elektrische Brückenverstimmung bewirkt wird, die ein zum Pulsdrucksignal analoges Spannungssignal erzeugt. ) Establishing an electric bridge detuning is caused, which produces an analog signal to pulse pressure voltage signal.
  36. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungssignal über einen integrierten Instrumentenverstärker elektronisch aufbereitet auf eine weitere Signalaufbereitungselektronik geschaltet wird. Electronic measuring device according to claim 35, characterized in that the voltage signal on an integrated instrumentation amplifier electronically processed is switched to another signal conditioning electronics.
  37. Elektronische Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Hall-Elementarsensors. Electronic measuring device according to one of claims 3 to 14, characterized by the use of a Hall sensor unit.
  38. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Hall-Elementarsensor eine gesickte Messmembran ( Electronic measuring device according to claim 37, characterized in that the Hall sensor unit (a crimped measuring diaphragm 13.2 13.2 ) mit einem auf ihrer Unterseite klebetechnisch befestigten Permanentmagneten ( ) (With an adhesively attached on its underside the permanent magnet 13.4 13.4 ) aufweist, der sich bei einer Membranbewegung vertikal auf einen Hall-Sensorchip ( ) Which extends vertically (at a diaphragm movement to a Hall-sensor chip 13.3 13.3 ) zu bewegt und im Hall-Sensorchip ( moved and) (the Hall sensor chip 13.3 13.3 ) eine zur Membranbewegung proportionale elektrisch Spannung generiert. ) Proportional to the membrane movement generates electric voltage.
  39. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Hall-Sensorchip ( Electronic measuring device according to claim 38, characterized in that the Hall sensor chip ( 13.3 13.3 ) mit einer integrierten Signalanpassung und einer integrierten Konstantstromquelle versehen ist, und daß die vom Hall-Sensorchip ( ) Is provided with an integrated adjustment signal and an integrated constant current source, and that the (by the Hall sensor chip 13.3 13.3 ) erzeugten Spannungen über eine Steckverbindung ( ) Voltages generated via a plug connection ( 13.7 13.7 ) und über flexible Leiterbahnen ( () And flexible conductor tracks 13.8 13.8 ) zur Signalaufbereitung einer externen Elektronik zuführbar ist. ) Can be supplied for signal processing an external electronics.
  40. Elektronische Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, gekennzeichnet durch die Verwendung eines kapazitiven Elementarsensors Electronic measuring device according to one of claims 3 to 14, characterized by the use of a capacitive sensor unit
  41. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der kapazitive Elementarsensor eine Messmembran ( Electronic measuring device according to claim 40, characterized in that the capacitive elementary sensor (a measuring diaphragm 14.2 14.2 ) aufweist, auf deren Unterseite klebetechnisch ein axial polarisierter Permanentmagnet ( ) On the underside of adhesive bonding, an axially polarized permanent magnet ( 14.4 14.4 ) mit einer unterseitigen Metallelektrode angeordnet ist, dem konzentrisch sowie planparallel dazu in einem kleinen Abstand ortsfest ein zweiter axial polarisierter Permanentmagnet ( ) Is arranged with a lower-side metal electrode, the (concentric and coplanar to a small distance a fixed position, a second axially polarized permanent magnet 14.5 14.5 ) so zugeordnet ist, daß sich die Nordpole beider Permanentmagnete ( is assigned) such that the north poles of both permanent magnets ( 14.4 14.4 und and 14.5 14.5 ) gegenüberliegen, wobei der zweite Permanentmagnet ( ), Opposite to said second permanent magnet ( 14.5 14.5 ) auf seiner Oberseite ebenfalls mit einer Metallelektrode versehen ist. ) Is also provided on its upper side with a metal electrode.
  42. Elektronische Messvorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Metallelektro den über sehr kurze Zuleitungen mit einer im gleichen Gehäuse untergebrachten Signalaufbereitungselektronik ( Electronic measuring device according to claim 41, characterized in that the two metal electric the (very short leads with a accommodated in the same housing signal conditioning electronics 14.8 14.8 ) verbunden sind, die aus der Kapazitätsänderung eine analoge proportionale elektrische Spannung erzeugt, welche über eine flexible Leiterfolie ( ) Are connected, which generates from the change in capacitance a proportional analog voltage which (via a flexible conductor foil 14.9 14.9 ) und einen Steckverbinder ( ) And a connector ( 14.7 14.7 ) einer externen Elektronik zur weiteren Signalverarbeitung zuführbar ist. ) External electronics for further signal processing can be fed.
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