DE1293339B

DE1293339B - Anordnung zum Korrigieren einer Messspannung

Info

Publication number: DE1293339B
Application number: DEC41494A
Authority: DE
Inventors: Max Jacques Pont De Claix
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1966-02-22
Filing date: 1967-02-13
Publication date: 1969-04-24
Also published as: US3498288A; FR1475870A; GB1120019A; ES336859A1; BE693154A; CH472221A; NL6701921A; LU53023A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung insofern nachteilig, als sie durch die manuelle Einzum Korrigieren der am Ausgang eines Gleichstrom- regelung der Gegenspannung sehr lange Meßzeiten meßverstärkers auftretenden, auf eine an einem Meß- mit sich bringt und zu Ungenauigkeiten führt, die objekt, ζ. B. einem Organ des menschlichen Körpers, eine Interpretation der gemessenen oder registrierten mittels zweier Kontaktelektroden abgenommene 5 Ergebnisse stark erschwert, wenn nicht sogar unSpannung zurückgehenden Meßspannung hinsichtlich möglich macht.

auf eine Polarisation der Kontaktelektroden zurück- Weiterhin ist in der österreichischen Patentschrift

zuführender Anteile mit einem an den Eingang des 210058 ein Apparat zur Registrierung der Gehirn-Gleichstrommeßverstärkers eine Kompensations- durchblutung beschrieben, der einerseits einen spannung liefernden, regelbaren Spannungsteiler. to Wechselstromgenerator, der zwei am Kopf des Pa-

Das hauptsächliche Anwendungsgebiet der erfin- , tienten anzubringenden Elektroden eine Wechseldungsgemäßen Anordnung liegt auf dem Gebiet der spannung zuführt, und andererseits eine Meßanord-Elektromedizin. Medizinisch tritt die Elektrizität nung aufweist, zu der eine Anzahl von Kontaktelekbekanntlich in zwei Hauptformen in Erscheinung. troden gehören, die jeweils paarweise an einen Entweder hat man einen Strom in den menschlichen 15 Gleichstrommeßverstärker angeschaltet sind, der die Körper einzuführen und beschäftigt sich mit der verstärkten Meßspannungen einem Anzeigegerät zu-Elektrostimulation (z. B. Elektrophysiotherapie), führt. Dabei ist zwischen dem Eingang der einzelnen oder man versucht, die von einem bestimmten Organ Meßverstärker und dem Wechselstromgenerator jegelieferte Spannung zu messen (Aktionsspannung), weils ein Spannungsteiler vorgesehen, der eine Kom- und es handelt sich dann um Elektrodiagnose, die 20 pensation des Wechselstromsignals für die Meßspansich z. B. mit dem Gehirn (Elektroencephalographie) nung bewirkt, also ebenfalls der Ausscheidung eines oder auch mit dem Herzen (Elektrocardiographie, Störsignals aus dem Meßwert dient. Dabei handelt d. h. der Prüfung der vom Herzmuskel gelieferten es sich jedoch um ein Störsignal,' das auf dem Wege Spannungen) oder allgemein mit Muskelkontraktionen durch das Meßobjekt keine Veränderung erfährt, so (Elektromyographie) befassen kann. 25 daß es zu seiner Kompensation auch keiner Nach-

Solche Aktionsspannungsmessungen nimmt man regelung des Spannungsteilers bedarf, über den hinmit Hilfe von Kontaktelektroden vor, die man auf weg das Störsignal in seiner ursprünglichen, dem die Haut des Patienten setzt. Bei diesen Messungen Wechselstromgenerator unmittelbar entnommenen ergeben sich jedoch häufig unexakte Werte, weil die Form auf den Eingang des Gleichstrommeßverstärkers Meßspannungen mit einer Abweichung behaftet sind, 30 gegeben wird, wo es der Kompensation des entspredie von der Polarisation der Kontaktelektroden her- chenden Anteils in dem Meßsignal dient. Auf die rührt, die auf Veränderungen durch die Einwirkung laufende Anpassung der Kömpensatiönsspännung an der Haut des Patienten, z. B. infolge Transpiration, --eine sich in ihrer Größe durch Änderungen am Meßzurückzuführen ist. Eine solche Abweichung kann in objekt selbst ändernde Störspannung ist die bekannte gewissen Fällen sehr erheblich und in einer großen 35 Schaltung also nicht eingerichtet.
Zahl der Fälle in der Größenordnung des gewünsch- Ausgehend von diesem bekannten Stand der Tech-

ten Meßwerts sein, so daß die vorgenommene Mes- nik, liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, sung jede Bedeutung verliert. Außerdem kann diese eine Anordnung der eingangs erwähnten Art in der Abweichung von einem Patienten zum anderen sehr Weise abzuwandeln, daß ein rasches und genaues verschieden sein. 40 Messen möglich wird, indem eine laufende und autoWenn die an einem Organ durchgeführten Mes- matische Unterdrückung der durch die Polarisation sungen sehr lange dauern (z.B. im Fall der langsamen der Kontaktelektroden hervorgerufenen Störspan-Muskelkontraktionen), kann man die Abweichungen nungen erreicht wird.

auch nicht durch eine übliche Filterung beseitigen, Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch

weil die gemessenen Werte eine erhebliche Ver- 45 einen Rechenverstärker, der mit seinem Eingang zerrung erfahren würden. einerseits über einen ersten Unterbrecher an den

Bekannte Einrichtungen zur Messung der Aktions- Ausgang des Gleichstrommeßverstärkers und andererspannungen in der medizinischen Elektrodiagnose seits über einen zweiten Unterbrecher an den Span- und allgemein einer Spannung, die an zwei in einem nungsteiler anschaltbar ist, an seinem Ausgang einer-Medium befindlichen Elektroden auftritt, bestehen 50 seits über einen Kondensator auf seinen Eingang aus einem Meßverstärker, an dessen Ausgang das rückgekoppelt und andererseits über ein Dämpfungseigentliche Meßgerät oder ein Kathodenanzeigegerät glied, dessen Dämpfung der Verstärkung des Gleichoder ein Registriergerät angeschlossen ist. Strommeßverstärkers umgekehrt und dem größten zu

Die Messung wird mit diesen bekannten Einrich- kompensierenden Meßfehler direkt proportional ist, tungen so vorgenommen, daß man die von der Polari- 55 mit einem Eingang des Gleichstrommeßverstärkers sation der Kontaktelektroden herrührende Abwei- verbunden ist und dem Gleichstromverstärker bei chung dadurch kompensiert, daß man an den Eingang Anschluß des Rechenverstärkers eingangs an den des Gleichstrommeßverstärkers über einen Span- Ausgang des Gleichstrommeßverstärkers eine eine nungsteiler eine Gegenspannung anlegt, die jeweils anfängliche Potentialdifferenz zwischen den Kontaktvon Hand auf den erforderlichen Wert eingeregelt 60 elektroden kompensierende Gegenspannung und bei wird. Anschluß des Rechenverstärkers eingangs an den

Eine für eine solche Arbeitsweise geeignete Schal- Spannungsteiler eine zeitlinear ansteigende Kompentung ist in F i g. 1 schematisch veranschaulicht. Dabei sationsspannung für die während der Messung ebenbezeichnen die Bezugszahlen 1 und 2 die mit der falls zeitlinear ansteigende Polarisationsspannung an Haut des Patienten in Berührung stehenden Kontakt- 65 den Kontaktelektroden zuführt,
elektroden, die Bezugszahl 3 den Gleichstrommeß- Ein Ausführungsbeispiel wird an Hand der F i g. 2

verstärker und die Bezugszahl 4 den Spannungsteiler. erläutert. Sie zeigt die neue Vorrichtung in Verbin-Die bekannte Kompensationsmethode ist jedoch dung mit einem Gleichstrommeßverstärker als Teil

einer (nicht dargestellten) Vorrichtung zur Messung oder Registrierung der in einem Medium (z. B. Organ des menschlichen Körpers) mit Hilfe zweier Kontaktelektroden abgegriffenen Spannung.

Die Korrekturvorrichtung besteht aus einem Gegenspannungsstromkreis, der an den Gleichstrommeßverstärker 3 angelegt ist, und aus einem Rechenverstärker 5, an dessen Anschlüsse eine Kapazität 6 geschaltet ist, und einem Dämpfungsglied 7. Der Eingang 8 des Rechenverstärkers 5 läßt sich über den Unterbrecher 9 an den Ausgang 10 des Gleichstrommeßverstärkers 3 oder über den Unterbrecher

11 an den Spannungsteiler 12 schalten.

Das Dämpfungsglied 7 ist mit dem Ausgang 13 des Rechenverstärkers 5 und mit dem zweiten Eingang 14 des Gleichstrommeßverstärkers 3 verbunden, der z. B. ein Differenzverstärker sein kann.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist folgende:

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a) Einstellung des Gleichstrommeßverstärkers auf

Null:

Man schließt den Unterbrecher 9; der Kondensator 6, der mit den Anschlüssen des Rechenverstärkers 5 verbunden ist, lädt sich dann sehr schnell (in etwa 0,001 Sekunde) bis zum Wert der Ausgangsspannung des Meßverstärkers 3 auf, die sich auf einer Anfangspotentialdifferenz zwischen den Kontaktelektroden 1 und 2 ergibt; anschließend öffnet man den Unterbrecher 9, so daß die genannte Ausgangsspannung nun, nach geeigneter Dämpfung durch das Dämpfungsglied 1, am Eingang des Meßverstärkers liegt.

Die Dämpfung durch das Dämpfungsglied 7 ist

λ Si

gleich dem Quotienten -=, worin λ die volle Eingangsstufenzahl des Gleichstromverstärkers 3 bezeichnet, die man unter Berücksichtigung der Ausgangsdynamik des Rechenverstärkers 5 zu kompensieren wünscht, und G den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 3 bedeutet.

Die Gegenspannung kompensiert die anfangs zwischen den Kontaktelektroden 1 und 2 vorhandene Potentialdifferenz und stellt den Meßverstärker 3 so auf Null.

b) Kompensierung der Polarisationsspannung der Kontaktelektroden 1 und 2 während der Benutzung:

Die Polarisationsspannung wird als linear veränderlieh in Abhängigkeit von der Zeit angesehen. Deshalb schaltet man den Eingang 8 des Rechenverstärkers 5 an den Spannungsteiler 12, und der Rechenverstärker 5 wirkt als Erzeuger einer linear wachsenden Spannung, wobei die Neigung dieser linearen Veränderung, die man gleich groß wählt wie die der Polarisationsspannung der Elektroden 1 und 2, durch die konstante Spannung geregelt wird, die am Eingang 8 des Rechenverstärkers 5 liegt, deren Wert durch eine passende Regelung des Spannungsteilers

12 geeignet eingestellt wird. Die so dem Meßverstärker 3 zugeführte Gegenspannung kompensiert empfindlich die Polarisationsspannung der Kontaktelektroden 1 und 2 während der Benutzung (z. B. auf den Körper eines Patienten gesetzte Elektroden).

Beide automatischen Korrekturen, die unter a) und b) beschrieben wurden, gestatten zusammen eine Messung oder Registrierung (mit Hilfe der nicht dargestellten, an den Verstärker 3 angeschlossenen Einrichtung) des genauen Werts der festzustellenden Spannung, d. h. der in einem Medium (z. B. Organ des menschlichen Körpers) mit Hilfe der Kontaktelektroden 1 und 2 abgegriffenen Spannung.

Die Betätigung des ersten Unterbrechers, d. h. des Unterbrechers 9, an der Verbindung des Rechenverstärkers mit dem Ausgang des Gleichstrommeßverstärkers kann von Hand vorgenommen werden, was die automatische Korrektur nicht ausschließt, da die Gegenspannung nicht berechnet zu werden braucht.

Die Betätigung des ersten Unterbrechers kann aber auch automatisch eingerichtet sein, indem z. B. eine Schwellenanordnung am Ausgang des Gleichstrommeßverstärkers vorgesehen ist. Die Schwellenanordnung spricht an, wenn der Absolutwert der Ausgangsspannung eine bestimmte Höhe überschreitet. Diese Kippschaltung löst einen monostabilen Stromkreis aus, der mittels eines Relais die Schließung des Unterbrechers jeweils so lange bewirkt, daß der Kondensator aufgeladen werden kann.

Auf medizinischem Gebiet hat die Vorrichtung gemäß der Erfindung ein interessantes Anwendungsgebiet in der Nystagmographie (Beobachtung der ruckartigen Bewegungen des Augapfels), doch ist sie allgemein auf dem Gebiet der Elektrodiagnose anzuwenden.

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Korrigieren der am Ausgang eines Gleichstrommeßverstärkers auftretenden, auf eine an einem Meßobjekt, z. B. einem Organ des menschlichen Körpers, mittels zweier Kontaktelektroden abgenommene Spannung zurückgehenden Meßspannung hinsichtlich auf eine Polarisation der Kontaktelektroden zurückzuführender Anteile mit einem an den Eingang des Gleichstrommeßverstärkers eine Kompensationsspannung liefernden, regelbaren Spannungsteiler, gekennzeichnet durch einen Rechenverstärker (5), der mit seinem Eingang (8) einerseits über einen ersten Unterbrecher (9) an den Ausgang (10) des Gleichstrommeßverstärkers (3) und andererseits über einen zweiten Unterbrecher (11) an den Spannungsteiler (12) anschaltbar ist, an seinem Ausgang (13) einerseits über einen Kondensator (6) auf seinen Eingang (8) rückgekoppelt und andererseits über ein Dämpfungsglied (7), dessen Dämpfung der Verstärkung des Gleichstrommeßverstärkers (3) umgekehrt und dem größten zu kompensierenden Meßfehler direkt proportional ist, mit einem Eingang (14) des Gleichstrommeßverstärkers (3) verbunden ist und dem Gleichstromverstärker bei Anschluß des Rechenverstärkereingangs (8) an den Ausgang (10) des Gleichstrommeßverstärkers (3) eine eine anfängliche Potentialdifferenz zwischen den Kontaktelektroden (1 und 2) kompensierende Gegenspannung und bei Anschluß des Rechenverstärkereingangs (8) an den Spannungsteiler (12) eine zeitlinear ansteigende Kompensationsspannung für die während der Messung ebenfalls zeitlinear ansteigende Polarisationsspannung an den Kontaktelektroden (1 und 2) zuführt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Unterbrecher (9) auf eine Betätigung von Hand eingerichtet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge-

kennzeichnet, daß der erste Unterbrecher (9) auf eine automatische Betätigung eingerichtet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Betätigung des ersten Unterbrechers (9) eine an den Ausgang (10) des Gleichstrommeßverstärkers (3) angeschlossene Schwellenanordnung vorgesehen ist, die den Unterbrecher (9) während einer für die Aufladung des Kondensators (6) ausreichenden Zeitdauer schließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen