DE2046699A1

DE2046699A1 - Vorrichtung zur gleichzeitigen Anzeige eines EKG und der Herzschlag geschwindigkeit

Info

Publication number: DE2046699A1
Application number: DE19702046699
Authority: DE
Inventors: Robert L Lexington Craven William F Sudburn Finlayson Dana C Natick Mass Stettiner (VStA)
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1969-09-22
Filing date: 1970-09-22
Publication date: 1971-04-01
Also published as: GB1318751A; DE2046699B2; US3599033A; JPS4919797B1

Description

HEWLETT-PACKARD COMPANT Palo Alto / California, USA

Vorrichtung zur gleichzeitigen Anzeige eines EKG und der Herzschlaggeschwindigkeit

Priorität: 22. September 1969; USA; Ser.JJo. 859 962

Ausgangspunkt der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung eines Elektrokardiogrammeignale (EKG) und zur sichtbaren Anzeige des EKG-Signals auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre ·

Es sind bereits Vorrichtungen zur Anzeige von EKG-Signafcn in analoger Form auf einer Realzeitbasis bekannt* Ee sind in der Literatur eine Menge von oszillographischen Vorrichtungen für diesen Zweck bekannt. Die sichtbare Anzeige der kardiologisohen Wellenformen betrifft jedoch nur einen Gesichtepunkt einer Herzüberwachung oder HerzunterBuchung. Es ist auch erwünscht, die Herzechlaggeechwindlgkeit zu überwachen, die gewöhnlich durch die Wiederauftrittsgeechwindigkeit dee qrs-Komplexes des Herzsignals gemessen wird· Änderungen in der Herzschlaggeechwindigkeit zeigen oft eine Beschädigung des Herzgewebes an. Wenn z.B. ein Herzmuskelinfarkt auftritt, so kann dies zu einem Zustand mit schnellen Herzschlägen (Tachycardie) führen, der βeinerseits in ein Herzflattern, sodann ein Herzflimmern übergehen kann und schließlich zum Tode führen kann. Um diese Zustände festzustellen, bevor sie zu be-

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eonders schwerwiegenden Polgen führen, ist es wichtig, daß die Herzschlaggeechwindigkeit automatisch überwacht und auch in einer Art wiedergegeben wird, die schnell und leicht abgelesen werden kann. Vorzugsweise wird die Herzschlaggesehwindigkeit gleichseitig mit dem analogen EKG-Signal dargestellt, so daß man ein vollständiges Bild der Herztätigkeit des Patienten erhält und ron einem Überwachungsgerät ablesen kann.

Zusammenfassung der Erfindung?

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird von einer Kathodenstrahlröhre (ORT) sowohl ein Realzeit-EKG-Signal wie auch ein sich ändernder Mittelwert der Herzschlaggeschwindigkeit wiedergegeben. Sie Herzschlaggeschwindigkeit wird in Form einer waagerechten Streifendarstellung angegeben, wobei sich die Länge des Streifens entlang einer Meßskala ändert, so daß durch das Ende des Streifens die Herzschlaggeschwindigkeit angezeigt wird. Das EKG-Signal und die Streifendarstellung werden gleichzeitig auf dem Kathodenstrahlschirm wiedergegeben, so daß beide Anzeigen leicht und schnell beobachtet werden können.

Sie erfindungsgemäße Ausführungeform umfaßt zwei Paar horizontaler und vertikaler Ablenkschaltungen für den CRT-Strahl. Ein Paar dieser Ablenkschaltungen erzeugt eine horizontale Abtastspur auf dem oberen Teil des Kathodenstrahlschirmes, um die Größe des kardiologisohen Signale als Punktion der Zeit wiederzugeben. Bas andere Paar Ablenkschaltungen erzeugt einen Raster aus horizontalen Linien auf dem unteren Teil des Schirmes. Dieser Raster wird wahlweise ausgetastet und freigegeben, um ein Bild des Streifens darzustellen· Der Kathodenstrahl wird zwisohen den beiden Paaren von Ablenksohaltungen durch synchronisierte horizontale und vertikale Chopper hin und her geschaltet, um sowohl den oberen Analogabtaetstrahl als auch die untere Streifendarstellung zeitlich unterteilt aufzuzeichnen.

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Bas wahlweise Austasten und Eintasten des Streifendarstellungsrasters wird durch eine Schaltung gesteuert, die ein Tachometer enthält, auf das das Herzeingangssignal gegeben wird und durch das ein G-leichspannungssignal erzeugt wird, dessen Größe dem "beweglichen Durchschnittswert der Herzsehlaggeschwindigkeit entspricht. Die Höhe dieses aieichspannungssignals steuert die horizontale Lage auf jeder Zeile dee Hasters, bei der die Röhre ausgetastet wird,- um hierdurch die Länge der Streifendarstellung zu bestimmen. Wenn sich z.B. die Herzschlagfrequenz erhöht, so vergrößert sich die Höhe des Gleichspannungssignals, so daß die Röhre nicht ausgetastet wiui bevor sich der Strahl nicht weiter nach rechte bewegt hat, wodurch die Länge des Streifens vergrößert wird.

Eine zusätzliche Austast- und Eintaetechaltung wirkt so auf den Haster ein, daß zwei Markierungen wiedergegeben werden, die in einem horizontalen Abstand voneinander liegen und die einen erwünschten Bereich für die Herzechlagfrequenz bilden. Die Markierungen sind verrückbar, so daß die untere und die obere Grenze des gewünschten Bereiches eingestellt werden können. Die Breite der Streifendarstellung ist geringer als die der Markierungen, so daß die Markierungen klar erkenntlich sind. Wenn sich die Streifendarstellung aus dem vorgegebenen Bereich herausbewegt, so wird durch eine Alarmschaltung eine abnorm niedrige oder hohe Herzschlagfrequenz angezeigt.

Im folgenden soll die Erfindung näher anhand einer in der Zeichnung dargestellten vorzugsweieen Ausftihrungsform erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 eine Blockdarstellung einer vorzugsweisen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und

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Pig. 2 eine Vorderansicht der in fig. 1 gezeigten Kathodenstrahlröhre, auf deren Bildschirm die Analogkurve und die Streifendarstellung gezeigt sind.

In Pig. 1 ist eine Kathodenstrahlröhre (CRT) 11 dargestellt, deren Strahl durch eine Horizontal- und eine Vertikalablenk- ;j ochspule abgelenkt wird, die von dem Verstärker 13 "bzw. 15 betrieben werden. Die beiden Betriebsverstärker 13 bzw. 15 erhalten von dem Horizontal- bssw. Vertikalchopperschalter 17 bzw, 19 Signale. Der Horizontalchopper 17 besitzt zwei Eingänge, die mit U und L bezeichnet sind, und auf die zwei verschiedene Horizontalablenksignale gegeben werden. In ähnlicher Weise besitzt der Vertikalchopper 19 zwei Eingänge, die auf zwei verschiedene Vertikalablenksignale ansprechen. Jeder Chopper 17, 19 wird durch Taktgeberimpulse von einem Multivibrator 21 geschaltet, der bei einer Frequenz von 2 kHz arbeitet. Die U- und L-Taktgeberimpulsausgänge des Multivibrators 21 sind komplementär zueinander, und durch einen Impuls mit großer Impulshöhe an einem dieser Ausgänge werden die Chopper 17, 19 so geschaltet, daß eie jeweils ihre U- bzw. !-Eingänge mit den Betriebsverstärkern 13, 15 verbinden. Die Taktgeberimpulse schalten die beiden Chopper synchron zueinander, so daß beide U-Eingänge und beide L-Eingänge abwechselnd mit der Kathodenstrahlröhre 11 während vorbestimmter Zeitdauern während jeder Taktgeberperiode gekoppelt werden.

Pig. 2 gibt die Darstellungen an, die von dem Strahl auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre 11 aufgezeichnet werden. Die obere Aufzeichnung stellt eine Realzeitwiedergabe einer EKG-Wellenform dar und diese Aufzeichnung wird durch ein Paar horizontaler und vertikaler Ablenkschaltungen erzeugt, die jeweils mit den U-Eingänge der Horizontal- und Vertikalchopper 17 und 19 gekoppelt sind. Die untere Aufzeichnung besteht aus einer Streifendarstellung der Herzschlagfrequenz,

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und diese Aufzeichnung wird durch ein anderes Paar horizontaler und vertikaler Ablenkschaltungen erzeugt, die mit den L-Eingängen der beiden Chopper gekoppelt sind· Durch den Umschal tvorgang der beiden Chopper 17, 19 werden die obere und die untere Aufzeichnung in einem Zeitunterteilungs- bzw. Zeitschacht elungs verfahr en aufgezeichnet und sie erscheinen gleichzeitig auf dem Schirm, Der Schaltvorgang und die beiden Paare von Ablenkschaltungen werden im folgenden beschrieben·

Das von einem Patienten erhaltene EKG-Signal wird auf eine Eingangsklemme 23 gegeben und durch einen Verstärker 25 verstärkt, der eine Begrenzungsschaltung für die Schlagfrequenz enthalten kann, um unerwünschte Signale zu dämpfen, wie etwa Impulse von einem Herzschrittmacher» Eine Art einer Begrenzungsschaltung für die Schlagfrequenz ist in einer USA-Patentanmeldung beschrieben, die auf den Hamen von Robert L. Stettiner eingereicht und auf die vorliegende Anmelderin übertragen worden ist« Von dem Verstärker 25 wird das EKG-Signal den beiden Paaren von Ablenkschaltungen für die obere und die untere Wiedergabe zugeleitet.

Wie oben bereits festgestellt wurde, stellt die obere Wiedergabe eine Aufzeichnung des EKG-Signals in Analogform dar. Diese Aufzeichnung wird durch eine Ablenke chi. tung erhalten, die einen Sägezahngenerator 27 umfaßt, durch den, wenn dieser Sägezahngenerator über die !-Eingänge mit dem Chopper 17 verbunden ist, der Strahl der Kathodenstrahlröhre horizontal über den Schirm mit einer langsamen, vorbestimmten Zeitablenkgeschwindigkeit in der Größenordnung von 2 oder 4 Sekunden für eine Ablenkung von 100 mm abgelnkt wird· Gleichzeitig wird die EKG-Amplitude über den U-Eingang auf den Chopper 19 gegeben, um den Strahl senkrecht abzulenken. Durch das Sägezahnsignal von dem Sägezahngenerator 27 wird der Strahl wiederholt über den Schirm der Kathodenstrahlröhre abgelenkt.

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Am Ende jedes Zyklus des Sägezahnsignals wird durch eine Synchronisierschaltung 29 ein Impuls erzeugt, durch den die Kathodenstrahlröhre ausgetastet wird, während der Strahl zurückgeführt wird. Die Synchronisierschaltung 29 spricht gleichfalle auf ein Impulsiignal an, das τοη dem EKG-Signal abgeleitet wird, um den Sägezahngenerator 27 so zu triggern, daß der Beginn jedes Zyklus des Sägezahnsignals mit einem EKGr-Impuls zusammenfällt, nachdem der Kathodenstrahl zurückgeführt worden ist. Die Austastschaltung und die Synchronisierschaltung werden im einzelnen näher weiter unten beschrieben.

lediglich ein Teil des EKG-Signals wird während jeder Periode des Multivibratortaktgebers 21 auf der oberen Darstellung aufgezeichnet, da die Taktgeberfrequenz größer als die Frequenz des Sägezahngenerators 27 ist. Während jeder Taktgeberperiode werden nach einer vorbestimmten Zeitdauer die Zustände der U- und !-Ausgänge des Taktgebers 21 geändert, wodurch die Chopper 17, 19 von ihren U-Eingängen auf ihre !-Eingänge umgeschaltet werden, wodurch bewirkt wird, daß ein Teil der unteren Darstellung aufgezeichnet wird. Jedesmal, wenn die U- und !-Ausgänge des Taktgebers 21 ihren Zustand ändern, wird an ihrem Ausgang "C^M ein Impuls erzeugt, durch den ein Impulsgenerator 31 getriggert wird. Der Impulsgenerator 31 erzeugt einen Ausgangeimpuls, durch den die Kathodenstrahlröhre während der Chopperumschaltzeit ausgetastet wird, was im einzelnen weiter unten beschrieben werden soll, und es wird gleichzeitig ein Sägezahngenerator 33 getriggert, der der horizontalen Ablenkschaltung für die untere Aufzeichnung zugeordnet ist. Durch den Sägezahngenerator 33 wird, wenn er getriggert worden ist, ein Sägeeahneignal erzeugt, durch den der Strahl mit einer Geschwindigkeit über den Kathodenstrahl-Bohirm abgelenkt wird, die wesentlich schneller als die Geschwindigkeit ist, die durch dtn Sägezahngenerator 27 erzeugt

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wird, und die in der Größenordnung einer Abtastgeschwindigkeit von HO usec für 100 mm liegt. Eine horizontale Linie der unteren Anzeige wird jedesmal dann abgetastet, wenn die Chopper 17, 19 auf ihre !-Eingänge umgeschaltet werden, und aufeinanderfolgende horizontale linien werden senkrecht gegeneinander versetzt, was auf der kleinen vertikalen Ablenkung des Strahles basiert, die durch einen anderen Sägezahngenerator 35 erzeugt wird. In der Tat erzeugen der Horizontal- und der Vertikalsägezahngenerator 33,· 35 ein Zeilenraster auf der unteren Wiedergabe, das ähnlich dem Raster ist, das bei Fernsehempfängern verwandt wird.

Bei der Aufzeichnung einer jeden Zeile des Rasters auf der unteren Darstellung wird der Kathodenstrahl wahlweise ausgetastet und eingetastet, um ein Bild einer Streifendarstellung zusammen mit zwei Markierungen zu erzeugen, die die Streifendarstellung senkrecht schneiden und die die obere und die untere Grenze eines gewünschten Bereiches für die Herzachlagfrequenis angeben. Die länge der Streifendarstellung wird durch eine TachometerscteLtung gesteuert, die ein Gleichspannungssignal erzeugt, dessen Größe dem beweglichen Durchschnitt der Herzschlagfrequenz entspricht.

Die Tachometerschaltung enthält ein Filter 37, das eine Durchlaßbandbreite in der Größenordnung von 5-20 kHz aufweist, um ( die R-Welle in dem EKG-Signal zu diskriminieren· Die R-Welle wird durch einen Doppelweggleichrichter 39 gleichgerichtet, und die Spitzen der R-Wellen werden sodann durch eine Peakdetektorschaltung festgestellt, die ein Mittelungsfilter 41 und eine Komparatorschaltung 43 enthält. Durch das Mittelungsfilter 41 werden die letzten fünf R-Wellen, die von einem Patienten erhalten werden, gemittelt, und es wird ein Ausgangesignal entsprechend diesem Mittelwert erzeugt. Der Komparator 43 erhält sowohl das gemittelte R-Wellensignal als auch das Realzeit-R-

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Wellensignal, und er erzeugt jedesmal dann einen Impulsausgang, wenn eine R-Welle das gemittelte Signal überschreitet. Der Komparator 43 "besitzt einen Minimum-Schwellenwert, so daß der Komparator nicht durch spurenförmige niedrige Rauschimpulse getriggert wird, wenn der Ausgang von dem Mittelungsfilter 41 deshalb niedrig ist, weil keine R-WeIlen aufgetreten sind. Der Komparator 43 weist ebenso einen Maximum-Schwellenwert auf, so daß die Wirkungen der folgenden R-Wellen nicht durch das Auftreten eines Herzschlages mit großer Amplitude überschattet werden, der z.B. auf einer vorzeitigen Herzkammerkontraktion (PWC) beruht.

Die von dem Komparator 43 erhaltenen Impulse werden durch einen monostabilen Multivibrator 45 auf eine vorbestimmte Länge genormt, und die genormten Impulse werden sodann durch ein Mittelungsfilter 47 gemittelt. Die von dem monostabilen Multivibrator 45 erhaltenen Impulse werden gleichfalls auf die Synchronisierschaltung 29 gegeben, die ihrerseits den Horizontalsägezahngenerator 27 für die obere Aufzeichnung mit dem EKG-Signal synchronisiert, wie es oben beschrieben wurde.

Der von dem Mittelungsfilter 47 erhaltene Ausgang besteht aus einer Gleichspannung, deren Größe sich entsprechend dem beweglichen Mittelwert der Herzschlagfrequenz ändert. Diese Gleichspannung stellt das Tachometersignal dar und wird einem Eingang eines Komparators 49 zugeführt. Auf den anderen Eingang des Komparatore 49 wird das allmählich ansteigende Sägezahnsignal von dem Sägezahngenerator 33 gegeben, durch das, wie bereits oben beschrieben wurde, bewirkt wird, daß der Kathodenstrahl die horizontalen Zeilen auf der unteren Anzeige abtastet. Solange dieses Sägezahnsignal kleiner als die Gleichspannung von dem Mittelungsfilter 47 ist, wird der Ausgang des Komparators 49 auf einer niedrigen Impulshöhe gehalten, die einem nicht ausgetastetem Zustand der Kathodenstrahlröhre entspricht, so

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daß auf dem Bildechirm eine sichtbare Zeile entsprechend einem Teil der Streifendarstellung aufgezeichnet wird. Wenn jedoch das Sägezahnsignal die Gleichspannung überschreitet, so wird der Ausgang des !Comparators 49 auf eine große Impulshöhe umgeschaltet, wodurch die Kathodenstrahlröhre ausgetastet und die sichtbare Aufzeichnung beendet wird. Die an dem Ausgang des !Comparators 49 dargestellte Wellenform zeigt an, daß bei einem niedrigen Ausgang, der mit "Streifen" bezeichnet ist, eine sichtbare Aufzeichnung erhalten wird, die zu einem Teil des Bildes der Streifendarstellung beiträgt; während bei einem hohen Ausgang, der mit "Ast^w bezeichnet ist, die Kathodenstrahlröhre ausgetaetet wird, wodurch die sichtbare Aufzeichnung abgeschaltet wird. Dieses wahlweise Austast- und Nicht-Aus tast- bzw. Eintastsignal wird über die logische Schaltung, die ein ODER-Gatter 51, ein UND-Gatter 53, ein weiteres ODER-Gatter 55 und ein Negationsgatter 57 enthält, auf das Steuergitter der Kathodenstrahlröhre gegeben. Die wahlweise Austastung und Eintastung, die durch den Komparator 49 erzielt wird, wirkt so auf Jede Zeile des Rasters ein, daß die genannte Streifendarstellung erhalten wird.

Bei der Wiedergabe des Zeilenrasters erfolgt gleichfalls eine wahlweise Austastung und Eintastung, um zwei senkrechte Markierungen (Pig« 2) darzustellen, die in einem Abstand voneinander liegen und die obere und untere Grenze eines gewünschten Bereiches für die Herzsehlagfrequenz angeben, die durch die Streifendarstellung angezeigt wird. Dies wird durch eine Schaltung erreicht, die zvei Komparator©« 59» 61 umfaßt„ die das Sägezahnsignal von dem Sägezahngenerator 33 mit einer niedrigen und einer hohen Gleichspannung von dem Potentiometer 63 bzw» 65 vergleichen» Wenn das ansteigende Sägezaliiieignal die Gleieheparaiung erreicht, die durch das Potentiometer 63 vorgegeben ißt, ao wird das Ausgangesίgoal Ab» Xoap&ratore 39 von einem hohen Wert auf einen niedrigen Weit umgeschaltet,

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wodurch seinerseits ein monostabiler Multivibrator 67 ge-Uriggert wird. Der Auegang dee monostabilen Multivibrators besteht normalerweise aus einem Signal, das sich auf einer großen Signalhöhe befindet, entsprechend einem Austastsignal für die Kathodenstrahlröhre; wenn jedoch von dem Komparator 59 ein Triggersignal erhalten wird, so wird hierdurch ein Mark!erungeimpuls mit niedriger Signalhöhe erzeugt. Sie relativen Signalhöhen des Ausgangssignals von dem monostabilen Multivibrator 67 sind durch die neben dem Multivibrator dargestellte Wellenform angedeutet.

Die Betriebsweise des Komparators 61 ist ähnlich wie die Betriebsweise des oben beschriebenen Komparators 59. Wenn das an einem Eingang des Komparators liegende Sägezahnsignal die Gleichspannungehöhe erreicht, die durch das Potentiometer 65 vorher eingestellt worden ist, so triggert der Komparator 61 einen monostabilen Multivibrator 69, durch den hinwiederum ein Markierungsimpuls mit niedriger Signalhöhe erzeugt wird. Die durch das Potentiometer 63 eingestellte Gleichspannungshöhe ist niedriger als die durch das Potentiometer 65 eingestellte Gleichspannungshöhe, so daß die von den monostabilen Multivibratoren 67» 69 erhaltenen MarkierungsimpulBe aufeinanderfolgend erzeugt werden, wenn der Kathodenstrahl eine horizontale Linie abtastet. Die beiden Markierungsimpulse werden über ein UND-Gatter 71 und sodann über die Gatter 53» 55» 57 auf das Gitter der Kathodenstrahlröhre gegeben. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, entspricht die linke Markierung der unteren Grenze und die rechte Markierung der oberen Grenze des gewünschten Bereiches für die Herzschlagfrequenz. Diese beiden Markierungen können horizontal in irgendeine gewünschte Stellung auf dem Kathodenstrahlschirm dadurch verschoben werden, daß lediglich die Potentiometer 63, 65 so eingtstellt werden, daß an die entsprechenden Komparatoren 59, 61 andere Gleichspannungseignalhöhen angelegt werden.

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Die Breite jeder Markierung auf dem Schirm entspricht jeweils der Breite der Markierungsimpulse, die durch die monosta"bilen Multivibratoren 67» 69 erzeugt werden.

Es ist eine Alarmschaltung vorgesehen, um den Fall anzuzeigen, daß sich die Herzschlagfrequenz aus dem durch die untere und die obere Markierung eingestellten Bereich herauebewegt. Die Alarmschaltung enthält zwei Komparatoren 73, 75, die jeweils das Taehometersignal von dem Mittelungsfilter 47 mit den Spannungshöhen vergleichen, die durch die Einstellungen der Potentiometer 63, 65 für die untere bzw. obere Grenze erhal- { ten werden. Wenn das lachometersignal unter die Spannung für die untere Grenze, die durch das Potentiometer 63 eingestellt worden ist, absinkt, so triggert der Komparator 73 einen verzögert wirkenden Schaltkreis 77, durch den nach einer vorbestimmten Zeitdauer eine Lampe 79 erleuchtet wird. In ähnlicher Weise triggert der Komparator 75, wenn das Tachometersignal die durch das Potentiometer 65 eingestellte Spannung für die obere Grenze überschreitet, einen verzögert wirkenden Schaltkreis 81, durch den eine Lampe 83 erleuchtet wird.

Wie oben bereits erwähnt wurde, werden die Markierungen und die Streifenanzeige gleichzeitig auf dem Raster dadurch erzeugt, daß jede Zeile des Rasters wahlweise ausgetastet wird. Um die Streifenanzeige klar von den Markierungen zu unterscheiden, ist die Breite der Streifenanzeige schmaler als die der Markierungen. Dies wird durch einen Zwei-Signalhöhen-Komparator 85 erreicht, der von dem Sägezahngenerator 35 das Sägezahnsignal erhält, durch das die senkrechte Versetzung der Zeilen gesteuert wird, die bei der Herstellung des Rasters durch den Strahl aufgezeichnet werden. Durch den Zwei-Signalhöhen-Komparator 85 wird dieses Sägezahnsignal mit der Spannungehöhe für die niedrige Spannung und die hohe Spannung V₁ und V_H verglichen, die zwischen der minimalen und der ma-

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ximalen Spannungshöhe liegen, die durch das Sägezahnsignal erreicht werden. Durch den Zwei-Signalhöhen-Komparator 85 wird ein Ausgangssignal mit niedriger Signalhöhe erzeugt, wenn die Größe des Sägezahnsignals zwischen den Spannungen Vx und Yg liegt, und es wird ein Ausgangssignal mit hoher Signalhöhe während aller übrigen Zeiten erzeugt. Die Spannungen Vt und Vt, sind so eingestellt, daß ein Ausgang mit der hohen Signalhöhe abgegeben wird, wenn der Kathodenstrahl einige wenige horizontale Zeilen an dem unteren und dem oberen Ende des Rasters aufzeichnet, und es wird ein Ausgang mit einer niedrigen Signalhöhe erhalten, wenn der Kathodenstrahl die mittleren Zeilen in dem Raster aufzeichnet. Das von dem Komparator 85 erhaltene Ausgangssignal ist durch die neben dem Komparator dargestellte Wellenform angedeutet. Das Ausgangs signal wird durch das ODER-Gatter 51 und sodann durch die Gatter 53, 55, 57 geleitet, um die Kathodenstrahlröhre wahlweise auszutasten und um somit die Breite der Streifendarstellung zu begrenzen. Die logischen Gatter arbeiten so, daß durch den Ausgang von dem Zwei-Signalhöhen-Komparator 85 lediglich die Streifendarstellung und nicht der obere und der untere Teil der Markierungen ausgetastet wird. Hierdurch werden somit Markierungen erzeugt, die breiter als die Streifendarstellung sind.

Im folgenden soll der Arbeitsablauf der logischen Schaltung mehr im einzelnen erläutert werden, wenn die untere Anzeige aufgezeichnet wird und wenn der !-Ausgang des 2 kHz Taktgebers 21 sich auf einer hohen Signalhöhe befindet, wie es durch die Wellenform neben dem oberen Eingang des UND-Gatters 53 dargestellt ist. Während dieser Zeit werden die anderen beiden Eingänge an dem UND-Gatter 53 von dem ODER-Gatter und dem UND-Gatter 71 zwischen hohen und niedrigen Signalhöhen hin und her geschaltet, um die Kathodenstrahlröhre wahlweise auszutasten, um die beiden Markierungen und die Streifendareteilung zu erzeugen, wie es oben beschrieben

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wurde. Der Ausgang des UND-Gatters 53 wird auf einen Eingang des ODER-Gatters 55 gegeben* Der andere Eingang des ODER-Gatters 55 wird auf einer niedrigen Signalhöhe gehalten, während der Strahl die untere Darstellung aufzeichnet, was durch das Signal mit niedriger Signalhöhe von dem komplementären U-Ausgang des 2 kHz Taktgebers 21 erreicht wird, das über ein UND-Gatter 87 und ein ODBR-Gatter 89 zugeführt wird· Somit wird die wahlweise Austastung und Eintastung jeder horizontalen Zeile des Rasters allein durch die Ausgänge von dem ODER-Gatter 51 und dem UND-Gatter 71 gesteuert. Das von dem ODER-Gatter 55 erhaltene Ausgangssignal wird durch das Negationsgatter 57 umgekehrt und auf das Gitter der Kathodenstrahlröhre gegeben. Entsprechend einer allgemeinen Obereinkunft wird der Strahl eingetastet bzw· freigegeben, wenn an dem Gitter der Kathodenstrahlröhre ein Signal mit hoher Signalhöhe liegt, während der Strahl ausgetastet wird, wenn an dem Gitter ein Signal mit niedriger Signalhöhe liegt.

Kurze Zeit, nachdem eine Zeile des unteren Wiedergaberasters aufgezeichnet worden ist, schaltet der Taktgeber 21 eine Arbeitszustände um, wodurch hinwiederum die Chopper 17, 19 geschaltet werden, so daß der Strahl der Kathodenstrahlröhre nunmehr durch die Horizontal- und Vertikalablenkschaltung für die obere Wiedergabe gesteuert wird. Zu dieser Zeit wird der Eingang an dem UND-Gatter 53 von dem L-Ausgang des Taktgebers 21 auf einer niedrigen Signalhöhe gehalten, wodurch der Ausgang des UND-Gatters 53 einen Eingang des ODER-Gatters 55 auf einer niedrigen Signalhöhe hält. Zur selben Zeit befindet sich der U-Ausgang des Taktgebers 21 auf einer hohen Signalhöhe, so daß, wenn von der Synchronisierechaltung 29 der Rückführaue tas timpule erzeugt wird, dieser Impuls über das UND-Gatter 87 und eodann über die Gatter 89» 55, 57 auf die Kathodenstrahlröhre gegeben wird. Durch den Rückführaustastimpule wird verhindert, daß eine Zeile aufgezeichnet wird, wenn

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der Strahl zu βeinem Ausgangspunkt zurückgeführt wird, nachdem der obere Zeilendurchlaufabgeschlossen worden let, und es wird gleichseitig verhindert, daß in der Streifendareteilung Störiapulse auftreten, wenn der Strahl zurückgeführt wird. Jede«Mal wenn der Taktgeber 21 eeine Arbeiteuustände umschaltet, wird der Auetaetimpul» τοη dem Impulsgenerator 31 über das ODER-Gatter 89 und die Gatter 55, 57 geleitet, um die !Kathodenstrahlröhre auszutasten und um so zu yerh-indern, daß der Strahl eine Linie aufzeiohnet, während er zwischen der oberen Anzeige und der unteren Anzeige bewegt wird.

Zusammenfassend geht aus der obigen Beschreibung hervor, daß die Auetastschaltungen zwei Hauptfunktionen ausüben. Eine Art τοη Austastsignal wird auf den oberen Eingang des ODER-Gatters 55 gegeben und dient dazu, die Kathodenstrahlröhre in den Umsehaltpunkten des Taktgebers 21 und während der Rückführzeit auszutasten, wenn sich der Strahl in der oberen Anzeige befindet, Sie andere Art τοη Austastsignal wird auf den unteren Eingang des ODER-Gatters 55 gegeben und dient dazu, sowohl die Streifendarstellung als auch die hiermit verbundenen Markierungen zu erzeugen. Das zusammengesetzte Austastsignal von dem ODER-Gatter 55 wird über das Hegationsgatter 57 auf das Gitter der Kathodenstrahlröhre gegeben.

Wie oben bereits ausgeführt wurde, liegt die horizontale Ablenkzeit für die obere Bildspur in der Größenordnung von 2 bis 4 Sekunden, was wesentlich langer als die Ablenkzeit für die untere Spur ist, die in der Größenordnung von 140 psec liegt. Der Zeitgeber 21 betätigt die beiden Chopper 17, 19 mit einer Frequenz von 2 kHz, so daß jedesmal, wenn der Strahl zu der oberen Horizontal- und Vertikalabienksohaltung umgeschaltet wird, lediglich ein kleiner Teil der horizontalen Bildspur erzeugt wird, während jedesmal, wenn der Strahl zu der unteren Horizontal- und Vertikalabienksohaltung umgeschaltet wird, eine τοίΐβtändige Zeile des Rasters herge-

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stellt wird· Eine Periode der Ausgänge von dem !Taktgeber 21 ist durch die zueinander komplementären Wellenformen dargestellt, die in der Nähe der Eingänge der ÜHD-Gatter 53 und 87 dargestellt sind. Aus diesen Wellenformen ist ersichtlich, daß der Teil jeder Taktgeberperiode, der der unteren Darstellung entspricht, langer als der entsprechende Teil für die obere Sarstellung ist« Dies dient dem Zweck, die Helligkeit zwischen den beiden Darstellungen auszugleichen.

Sowohl die Streifendarstellung als auch die Markierungen sind I auf eine horizontale Skala auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre (Fig. 2) bezogen. Die Skala ist numerisch in Abständen markiert, um die Herzschlaggeschwindigkeit anzugeben. Der bewegliche Mittelwert der Herzschlaggeschwindigkeit wird durch den Skalenwert angezeigt, der an dem Ende der Streifendarstellung liegt, und die Markierungen können entlang der Skala auf irgendwelche gewünschten Punkte eingestellt werden. Da das analoge EKG-Signal gleichzeitig mit der Herzschlaggeschwindigkeit angezeigt wird, können beide Anzeigen leicht und schnell beobachtet werden.

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Claims

Patentansprüche

System zur gleichzeitigen Anzeige eines sich wiederholenden Analogsignale und der Wiederholungsgesehwindigkeit dieses Signals auf einer Kathodenstrahlröhre mit einer Einrichtung zur Aufzeichnung des Analogsignals, die eine erste Horizontalablenkschaltung mit einem Sägezahngenerator, um den Strahl der Kathodenstrahlröhre mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in horizontaler Richtung abzulenken, und eine erste Vertikalablenkschaltung enthält, die auf die Größe des Analogeignais anspricht, gekennz eichnet durch eine Einrichtung zur Erzeugung einer Streifenanzeige, die die Wiederholungegeschwindigkeit des Analogsignals anzeigt, mit einer zweiten Horizontalablenkschaltung (13»17,33) und einer «weiten Vertikalablenkschaltung (15,19,35), von denen jede einen Sägezahngenerator (33,35) zur Ablenkung des Kathodenstrahls enthält, um ein Zeilenraster herzustellen, durch eine Einrichtung (37,39,41,43,45,47), die auf das Analogsignal anspricht, um ein Tachometersignal entsprechend der Wiederholungsgesehwindigkeit des Analogsignals zu erzeugen, durch eine Einrichtung (49) zum Vergleich der Größe des Tachometersignals mit der Größe dee Sägezahnsignals von dem Sägezahngenerator (33) der zweiten Horizontalablenkschaltung, wobei die Vergleichseinrichtung (49) so betätigbar ist, daß ein erstes und ein zweites Ausgangssignal ("Streifen", ^wAst^M) erzeugbar ist, wenn die Größe des Tachometereignais größer bzw» kleiner ale die Größe des Sägesahneignale ist, und durch eine Einrichtung (51,53,55,57), um das erste und das zweite Ausgangssignal zu der Kathodenstrahlröhre (11) durchzuschalten, um den Kathodenstrahl auszutasten bzw. nicht auszutasten; und durch eine Einrichtung zur Steuerung der Lage des Strahls, um das Analogsignal und die Streifenanzeige gleieh-

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zeitig wiederzugeben, wobei diese Steuereinrichtung eine Horizontalchoppereinrichtung (17)» um die erste und die zweite Horizontalablenkschaltung (27,33) abwechselnd mit der Kathodenstrahlröhre (11) zu verbinden, und eine Vertikalchoppereinrichtung (19) enthält, die mit der Horizontalchoppereinrichtung synchronisiert ist, um die erste und die zweite Vertikalablenkschaltung (23,25,35) abwechselnd mit der Kathodenstrahlröhre zu verbinden.

2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (63»65;59,61;67»69) zur Erzeugung von " Anzeigemarkierungen, um die untere und die obere Grenze eines gewünschten Bereichs für die Streifenanzeige anzuzeigen, wobei die die Markierung erzeugende Einrichtung (63,65) eine Einrichtung zur Erzeugung eines unteren und eines oberen einstellbaren, vorbestimmten Potentialniveaus, eine Einrichtung (59,61) zum Vergleich der Größe des Sägezahneignals mit dem unteren und dem oberen Potentialniveau, eine Einrichtung (67, 69), die auf diese zuletzt genannte Vergleichseinrichtung anspricht, um aufeinanderfolgend einen unteren und einen oberen Markierungsimpuls zu erzeugen, wenn die Größe des Sägezahnsignal β gleich der Größe des unteren bzw. oberen Potentialniveaus ist, und eine Einrichtung (71,53,55,57) enthält, um diese Max- ^ kierungsimpulse zu der Kathodenstrahlröhre durchzuschalten, um den Kathodenstrahl einzutasten, wenn dieser das Zeilenraster durchläuft.

3. System nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (85), um die Streifenanzeig· auf «ine vorbestimmte Breite zu begrenzen, die kleiner als die Breite der Markierungen ist, wobei die Begrenzungeeinrichtung tine Einrichtung (63,65) zur Bildung eines vorbestimmten niedrigen und hohen Potentialniveaus, eine Einrichtung (85) zum Vergleich dieser zuletzt erwähnten niedrigen und hohen Poten-

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tialniveaus nit de» Sägezahnsignal von dem Sägesahngenerator (35) der zweiten Yertikalablenkschaltung, und eine Einrichtung (51,53,55,57) enthält, die auf die Vergleiehseinriehtung anspricht, um den Strahl der Kathodenstrahlröhre auszutasten, wenn dieses zuletzt erwähnte Sägezahnsignal kleiner oder größer ale das zuletzt erwähnte niedrige Potentialnieveau bzw« das zuletzt erwähnte hohe Potentialniveau ist«

4· Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (63,65,73,75,77,81) zur Erzeugung von Alarmsignalen, wenn das Tachometersignal kleiner bzw· größer als da* niedrige bzw. hohe Potentialniveau ist·

5· System nach einem der Ansprüche 1-4, bei dem die Einrichtung zur Erzeugung des Tachometersignals gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung (37) zum Herausfiltern von Interferenzsignalen aus dem sich wiederholenden Analogsignal, durch einen Doppelweggleichrichter (39), der auf diese filtereinrichtung anspricht, durch eine Einrichtung (41,43), die auf den Doppelweggleichrichter anspricht, um die Peaks dieses sich wiederholenden Analogsignals festzustellen, durch einen Impulsgenerator (45) zur Erzeugung von Ausgangsimpulseny entsprechend den Peaks, die durch die Peakfeststelleinrichtung (41,43) festgestellt worden sind, und durch eine Einrichtung (47) zur Mittelung dieser Ausgangsimpulse zur Erzeugung des Tachometereignais.

6, System nach Anspruch 5, bei der die Peakfeststelleinriohtung gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung (41) zur Mittelung einer vorbestimmten Zahl von sich wiederholenden feilen des gleichgerichteten Analogsignals, und durch eine Einrichtung (43) *ur Erzeugung eines Auegangasignals, wenn das Analogsignal größer als das gemittelte Signal von der amletzt genannten Mittelungseinrichtung ist·

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7. System nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet , daß durch den Sägezahngenerator (27) der ersten Horizontalabiendschaltung Sägezahnsignale mit einer vorbestimmten Impulsperiode t₁ erzeugbar sind, daß durch den Sägezahngenerator (33) der zweiten Horizontalablenksehaltung Sägezahnsignale mit einer vorbestimmten Impulsperiode t₂, die wesentlich kleiner als t^ ist, erzeugter sind und daß die Steuereinrichtung einen laktimpulsgenerator (21) enthält, um die Horizontal- und Vertikalehoppereinrlchtung (17,19) gleichzeitig zu betreiben, wobei durch den Taktimpulsgenerator Taktimpulse erzeugbar sind, die durch ein Zeitintervall t~ voneinander getrennt sind, das zwischen t₁ ' und tp liegt·

8. System nach Anspruch 7, gekennzeichnet, durch einen Impulsgenerator (31), der auf die Taktimpulse anspricht, um den Sägezahngenerator (33) der zweiten Horizontalablenkschaltung zu triggem und um den Strahl der Kathodenstrahlröhre auszutasten, wenn die Horizontal- und Vertikalchoppereinrichtun^a(i7,19) zwischen den ersten und zweiten Horizontal- und Tertikalablenkschaltungen umgeschaltet werden·

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