DE2113236A1

DE2113236A1 - Detektor fuer das Feststellen der Veraenderung der Neigungspolaritaet elektrischer Signale

Info

Publication number: DE2113236A1
Application number: DE19712113236
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: Warner Lambert Co LLC
Priority date: 1970-04-14
Filing date: 1971-03-15
Publication date: 1971-10-28
Also published as: NL7104343A; US3678296A; DE2113236B2; DE2113236C3

Description

PATENTANWALT D-1 BERLIN 33 , ο ο _iq5l

MANFRED MIEHE ^ZlZ* '

Diplom-Chemiker Tf legramme: PATOCHEM BERLIN '

AO-2022 B US/02/1128

AMERICAN OPTICAL CORPORATION Southbridge, Mass. 01550, USA

Detektor für das Feststellen der Veränderung der Neigungspolarität

elektrischer Signale

Es wird ein Detektor für das Feststellen der Veränderung der Neigungspolarität elektrischer Signale geschaffen. Es findet hierbei eine Schaltung für das Feststellen der Veränderungen der Neigungspolarität eines elektrischen Eingangssignals und für das Ausbilden einer Ausgangsanzeige jeder Veränderung der Neigungspolarität Anwendung. Die Schaltung wendet einen Verstärker mit negativer Rückkopplung an, wodurch dessen Wert der Rückkopplungsimpedanz wesentlich verändert wird, während einer Veränderung der Neigungspolarität des Eingangssignals. Das Eingangssignal wird kapazitiv an den Eingang des Verstärkers angekoppelt. Die Schaltung ist innerhalb Grenzen unempfindlich gegenüber Veränderungen des Eingangssignals bezüglich der Amplitude, Frequenz und Verlagerungswert .

Auf dem allgemeinen Gebiet der Verarbeitung elektronischer Signale kann man verschiedene Arten an Schaltungen für das Ausführen zahlreicher Funktionen anwenden. So gibt es z.B. Schaltungen, die Funktionen der Differentiation, der Integration, des Vergleiches, des Schwellenwert Feststellens, des Spitzen Feststellen, der Probennahme, der Verstärkung, der Schwächung usw. ausführen. Die erfindungsgemäße Schaltung übt die Funktion eines Feststellens und Anzeigens der Veränderung der Neigungspolarität eines Eingangssignals aus.

1098U/1024

Ein elektronisches Signal, dessen Ämplitoäa proportional einer physikalischen Menge istj. stellt das Analoge dieser Menge dar. So ist z.B. ein elektrisches Signal» das der Atmungsfrequenz eines Menschen entspricht, ein Analoges dieser Atnuingsfrequenz. Die Information bezüglich der Atmungsfrequenz kann anhand der Gipfel und Täler eines derartigen Signals erhaltan werden. Diese Information kann bei Feststellen dieser Gipxslsand Täler vermittels Überwachen entnommen werden.

Ein Verfahren zum Messen der Periode eines Signals würde im dem Anwenden einer Vorrichtung bestehen, die als Schwellenwert-Detektor bezeichnet wird. Für einen konstanten Wert der Schwellenwert-Spannung wird diese Schaltung zu einer Ausgangsleistung jeweils dann führen, wenn das Signal über den Schwellenwert hinausgeht. Wenn die gewünschte Information keine Spitzenamplitude sondern die eine Spitze approximierende Zeit ist, ist der Schwellenwert-Detektor nicht sehr zweckmäßig. Derselbe kann oder kann nicht eine Ausgangsleistung für diese Stelle der Zeit ergeben, wenn sich das Signal benachbart zu dessen Spitze befindet.

Wenn man die genaue Stelle der Zeit feststellen will, wo eine Spitze oder Gipfel bzw. Tal eintritt, kann man eine Differentiation ausführen, um so festzustellen, wann sich die Neigung des Signals auf null beläuft und um zu diesem Zeitpunkt eine Ausgangsleistung auszubilden. Dies würde zu einer Ausgangsleistung führen, die mit der Spitze oder Gipfel bzw. Tal des Signals zusammenfällt.

Bestimmte dieser oben angegebeen Schaltungen besitzen jedocii EJachteile, z.B. kann die obige Schaltung empfindlich gegenüber Veränderungen der Amplitude, FrenqeHZ und Verlagerungswert des Eingangssignals sein. Die erfindungsgemäße Schaltung weist keine dieser Nachteile auf. Die Schaltung führt zu ausgeprägten und genauen Anzeigen des Auftretens einer Spitze oder Gipfel bzw. Tal eines Eingangssignals und ergibt somit eine genaue periodische Information.

100844/1024

Wenn auch der Erfindungsgegenstand praktisch auf jedem Gebiet der Signalverarbeitung anwendbar ist, wo angestrebt wird, die Signalperiode oder das Auftreten von Signalgipfeln oder Tälern festzustellen, wird zwecks erleichterter Erläuterung auf die Schaltung bzw. Schaltkreis eines Impedanz-Pneumographen bezug genommen, wobei es sich um eine Patentanmeldung der gleichen Anmelderin vom gleichen Tage, eingereicht durch den gleichen PA handelt.

Ein Impedanz-Pneumograph ist eine Vorrichtung, die die Atmung eines Menschen überwacht vermittels feststellen der Veränderung der elektrischen Impedanz im Thorax eines Menschen bedingt durch die Atmung. Diese Vorrichtung wird in typischer Weise in Krankenhäusern, Genesungsheimen oder bei ans Bett gebundenen Patienten angewandt, wo die überwachte Atmung allgemein an einer die Atmungsfrequenz wiedergegebenden Meßvorrichtung gezeigt wird, wobei hier die Atmungsvorgänge pro Minute angezeigt werden.

Die Überwachungssysteme für die Atmungsfrequenz nach dem Stand der Technik haben einen Impedanz-Pneumographen herangezogen, der aus einem Paar Elektroden besteht, die an der Hauboberfläche eines Menschen benachbart zu dem Hohlraum des Brustkorbes befestigt werden. Diese Elektroden führen Strom durch den Brustkorb aufgrund einer elektrischen Energiequelle, die leitfähig zwischen denselben angeschlossen ist. Die Energiequelle ist gewöhnlich ein Gleichstrom oder Wechselstrom.

Der Thorax weist gegenüber den Elektroden eine elektrische Impedanz auf, die aus zwei Impedanzkomponenten besteht, und zwar einem relativ konstanten Wert der Thoraximpedanz, die hier als mittlere Thoraximpddanz bezeichnet wird und einem sich verändernden Wert der Thoraximpedanz, die hier als respirative Impedanz bezeichnet wird und auf der Veränderung des Brustkorbvolumens bedingt durch die Atmung verursacht wird. Der durch den Brustkorb geleitete Gleichstrom multipliziert mit der Gesamtimpedanz ergibt die Spannung zwischen den Elektroden. Es liegen zwei Spannungskomponenten vor, und zwar eine konstante Spannungskomponente, die sich durch die durchschnittliche Thoraximpedanz und eine sich verändernde Spannungskomponente ergibt, die auf die respirative Impedanz zurück« :fuhren ist.

- 3 109844/1024

Das interessierende Signal ist die sich verändernde Spannungskomponente, und es können verschiedene Signalverarbeitungsweise.n für das ".Erhalten dieses Signals angewandt werden. Verfahren nach dem Stand der Technik für die Verarbeitung dieses Signals schließen allgemein bekannte Arbeitsweisen ein und sind in der oben angegebenen Patentanmeldung erläutert»

Bezüglich einer Modulationslösung der Signalverarbeitung wird das Atmungsanalog-Ausgangssignal von einem Gleichstromverstärker in einen Schmitt-Trigger eingeführt. Ein Schmitt-Trigger ist eine Vorrichtung s die eine Rechteckwellen-Funktion ausübt und weist eingebaut eine Einlaß-Trigger-Hysteresis auf. Ein Eingangssignal bedingt bei dem Schmitt-Trigger ein positives Äusgangssignal für die Spannung VI oder größer und führt dazu, daß der Schmitt-Trigger ein Null-Ausgangssignal für die Spannung V2 oder kleiner aufweist,? wo. V2 kleiner als Vl um eine endliche Spannung ist. Wenn z.B. das Eingangssignal des Schmitt-Triggers Gipfel oder Täler aufweist, die nicht außerhalb des Hysteresisbandes falles., f/erden diese Gipfel und Täler innerhalb des Hysteresisbandes nicht festgestellt werden _e so daß sich Ungenauigkeiten bezüglich der Ätraungsfrequenz ergeben. Das Anwenden der erfindungsgemäßen Schaltung zwischen dem Gleichstromverstärker und dem Schmitt-Trigger löst dieses Problem.

(1) Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, eine verbesserte Schaltung zu schaffen?

(2) eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Schaltung zu schaffen, die Stellen der Nullneigung an einer Eingangssignal-Wellenform feststellt, wo die Schaltung innerhalb von Grenzwerten unempfindlich ist gegenüber Veränderungen der Amplitude, Frequenz und Verlagerungswertveränderung des Eingangssignals;

(3) eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestehtdafin, einen verbesserten Impedanz-Pneumographen zu schaffen, bei dem die erfindungsgemäße Schaltung angewandt wird.

109844/1024

Die" Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung für das Feststellen der "Veränderung der Neigungspolarität" eines elektrischen Eingangssignals. Der hier in Anwendung kommende Ausdruck "Veränderung der Neigungspolarität" soll eine Veränderung der Neigung von positiv zu negativ, von negativ zu positiv, von positiv zu null, von null zu positiv, von negativ zu null und von null zu negativ bedeuten. Die Schaltung weist einen eine hohe Verstärkung ergebenden Verstärker mit hoher Eingangsimpedanz auf mit einer negativen Rückkopplungsanordnung, die Gegentaktzenerdioden mit gleicher Abbruchsspannung besitzt. Das Eingangssignal wird kapazitiv an dem invertierenden Eingang des Verstärkers angekoppelt und die Rückkopplungsdioden sind wzischen dem Verstärkerauslaß und dem invertierenden Einlaß angeordnet.

Es sei von der Annahme ausgegangen, daß das Eingangssignal durch eine Quelle mit niedriger Impedanz zugeführt wird. Bei einem weiter unten zu erläuternden speziellen Impedanz-Pneumographen wird die Schaltung zwischen einem Gleichstromverstärker niedriger Impedanz, der das Eingangssignal für die Schaltung erzeugt, sowie einem Schmitt-Trigger angeordnet, an den der Auslaß geführt ist. Wenn auch die Schaltung nicht auf einen Betrieb vermittels einer Quelle niedriger Impedanz beschränkt ist, erfolgt die Erläuterung jedoch anhand einer derartigen Quelle aus Gründen der Einfachheit.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung einer herkömmlichen Verstärkerschaltungsanordnung;

Fig. 2 ein teilschematisches Teilblockdiagramm des Erfindungsgegenstandes;

Fig. 3 eine graphische Darstellung des Ausgangssignals der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Vergleich im richtigen Zeitverhältnis mit dem Eingangssignal des Erfindungsgegenstandes;

Fig. 4 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform, wie sie insbesondere bei dem Impedanz-Pneumographen zweckmäßig ist;

Fig. 5 ein Blockdiagramm eines verbesserten Impedanz-Pneumographen und zeigt die relative Anodnung des Erfindungsgegenstandes darin;

1Q98U/1024

■" 5 ""■

2113238

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Wellenformen verglichen im richtig zeitlich abgestimmten Verhältnis und zeigt das Schmitt-Trigger-Ausgangssignai^ das sich aufgrund eines gegebenen Eingangssignals einmal bei Anwenden und einmal ohne Anwenden des Erfindungsgegenstandes ergibt.

Vor Beschreiben des Erfindungsgegenstandes im einzelnen sei auf einen Schaltbestandteil, und zwar den Verstärker, hingewiesen. Die Fig„ zeigt einen Verstärker 110 mit negativer Rückkopplung, sowie Eirr 3· impedanz 111 und Rückkopplungsimpedanz 112. Der Knoten 114 wird als "Summierungspunkt" bezeichnet, der Anschluß 116 ist der Einlaß und der Anschluß 115 ist der Auslaß. Die Rückkopplungsimpedanz ist zwischen dem Auslaß 115 und dem Summierungspunkt 114 angeschlossen, der der invertierende Eingang (-) des Verstärkers 110 ist. "Impedanz" ist ein Begriff, der angewandt wird, um den hindernden Effekt zu beschreiben, den ein Schaltungselement auf einen durch dasselbe hindurchtretenden Strom dann ausübt, wenn eine Spannung beaufschlagt wird. Die Impedanz kann resistiv, induktiv, kapazitiv sein und kann Kombinationen derselben darstellen, und weiterhin kann sich dieselbe als eine Funktion der Frequenz, der Spannung usw. verändern. Bei dem Betrieb wird jedes auf den Anschluß 116 beaufschlagte positive Signal durch den Verstärker 110 verstärkt, wird jedoch an dem Auslaß 115 als ein negatives Signal erscheinen und umgekehrt. Das Verhältnis der Größe des Ausgangssignals zu dem Eingangssignal ist gleich dem Verhältnis der Werte der Rückkopplungsimpedanz 112 zu der Eingangsimpedanz 111.

Charakteristika von Verstärkern sind hohen Eingangsimpedanz, geringe Ausgangsimpedanz und hohe rückführungslose Verstärkung, und dies ist die Verstärkung- von der Impedanz 112 entfernt ist (geschlossener Verstärkerkreislauf ist gleich der Impedanz 112/ Impedanz 111). Der Stromfluß in oder aus den invertierenden (-) und nicht invertierenden(+) Eingangsanschlüssen ist sehr klein aufgrund der hohen Eingangsimpedanz. Die Spannung zwischen diesen Anschlüssen ist sehr klein aufgrund der negativen Rückkopplung, wie dargelegt, und wird eng benachbart zu der Erdung oder dem gemeinsamen Potential 113 liegen. Erfindungsgemäß werden diese typischen Charakteristika angewandt.

1098U/~1024

Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm des Erfindungsgegenstandes. Das Eingangssignal der Schaltung tritt an dem Leiter 116 ausgehend von einer Quelle 120 niedriger Impedanz auf. Das Eingangssignal wird kapazitiv über den Kondensator 117 entsprechend der Eingangsimpedanz 111 nach der Fig. 1 an dem Summierungspunkt 114 des Verstärkers HO angekoppelt. Der Verstäekerauslaß 115 steht in Verbindung mit dem Summierungspunkt 114 über die Zenerdioden 118 und 119, und dies entsprechend der Rückkopplungsimpedanz 112 nach der Fig. 1. Die Zenerdiode 118 leitet bei deren Zener-Abbruchsspannung, sobald die Spannung des Verstärkerauslasses 115 positiver als die Spannung an der Summierungsverbindung 114 um einen Betrag ist/ der gleich der Abbruchsspannung Vz der Zenerdiode 118 ist.

Bezüglich des Änwendnes der Zenerdioden 118 und 119 bei dem Erfindungsgegenstand wird der Ausdruck "Gegentakt"-Anordnung gewählt. Wenn die Zenerdiode 118 in ihrer Abbruchsphase leitet, leitet die Zenerdiode 118 als eine gewöhnliche Diode und umgekehrt. Eine gewöhnliche Diode kann einen typischen Durchlaßspannungsabfall von 0,5 V erfahren. Die Zenerdioden 118 und 119 sind so ausgewählt, daß jede derselben eine Zenerabbruchsspannung von Vz besitzt. Wenn somit ein Stromfluß durch die Gegentakt-Zeneranordnung erfolgt, wird sich die gesamte daran vorliegende Spannung auf angenähert +(Vz + O,5) belaufen und dies wird hier als + Vz* bezeichnet.

Wenn z.B. ein Stromfluß von dem Auslaß 115 zu dem Summierungspunkt 114 erfolgt, erfährt die Senerdiode 119 einen Durchlaßspannungsabfall von O,5V und liegt die Zenerdiodell8 in ihrem Abbruchszustand vor und erfährt eine Gegenspannung - Zener-Abbruchsspannung - von Vz. Die Summe der Spannungen an beiden Dioden ist hier als + Vz¹ definiert, da der Verstärkerausgang bezüglich des Summierungspunktes positiv ist. In ähnliher Weise wird die Zenerdiode 119 im Zustand ihrer Zener-Abbruchsspannung leiten, wenn der Verstärkerauslaß 115 stärker negativ als der Summierungspunkt 114 um einen Betrag gleich 0,5 V + der Abbruchsspannung der Zenerdiode 119 ist, wodurch sich eine Rückkopplungsspannung von -Vz¹ ergibt.

109844/1024

91

Der nichtinvertierende Eingang (+) steht in Verbindung mit der Erde oder der gemeinsamen Leitung 113. Wie weiter oben im Zusammenhang mit der Figur 1 erläutert, wird somit der invertierende Eingang (-) oder Summierungspunkt 114 sich nicht erheblich gegenüber der Spannung an dem nichtinvertierenden Eingang (+) verändern und wird benachbart zu der Erdung oder der gemeinsamen Leitung verbleiben.

Bezüglich der Arbeitsweise sei zunächst agenoxtraen, daß die Signalspannung an dem Leiter 116 sich auf null beläuft, und die Ladung an dem Kondensator 117 soll sich auf null belaufen, wodurch sich der Verstärkerauslaß 115 ebenfalls bei null befindet. Da der Verstärker 110 sich in einem Zustand befindet, v/o der Ausgang 115 nicht einen Wert von +Vs⁸ oder -Vz' besitzt* arbeiten beide Eenerdioden 118 und 119 mit einer Nichtabbruchsspannung. Die Impedanz der Zenerdiode ist bei einer derartigen Arbeitsweise groß. Deshalb ist auch die Eingangsimpedanz an dem Summierungspunkt 114 groß.

Es sei nun angenommen, daß das Signal von der Quelle 120 mit der niedrigen Impedanz, wie an dem Leiter 116 feststeilbar, zusehmend positiv wird. Die diesem sich positiv vergrößernden Signal zunächst durch den Kondensator 117 entgegenwirkende Impedanz ist klein im Vergleich zu der Impedanz, die dem Signal durch die Eingangsimpedanz des Verstärkers 110 entgegenwirkt, wenn die Senerdioden 118 und nicht leitend sind. Daher wird das Eingangssignal zunächst an dem Summierungspunkt 114 "gefühlt", wodurch der VErstärker 110 an der Stelle 115 ein Ausgangssignal abgibt, das gleich dem Inversen des Eingangssignals multipliziert mit der Verstärkerverstärkung ist. Sobald das Ausgangssignal den Wert -Vz¹ erreicht, leitet die Zenerdiode 119 in deren Zenerabbruchsphase. Hierdurch wird der Ausgang 115 an dem Summierungspunkt 114 um eine Differenz von Vz' verbunden« Sobald die Zenerdiode 119 leitet, wird die Eingangsimpedanz an dem Summierungspunkt 114, bei Betrachten des invertierenden Eingangs des Verstärkers, sehr niedrig. Dieselbe ist klein, Q da jeder von dem Kondensator 117 kommende überschüssige Strom ver- *> mittels eines Weges kleiner Impedanz durch die Zenerdiode 119 durch

*- den Verstärkerausgang 115 nebengeschlossen wird. Wie weiter oben ^. ausgeführt, verbleibt die Spannung zwischen den invertierendenund ^ nicht invertierenden Eingängen des Verstärkers 110 praktisch kon- *** stant. Deshalb erscheint der invertierende Eingang (-) gegnüber dem Kondensator 117 als ob derselbe leitend mit der Erde oder der

gemeinsamen Leitung verbunden ist. Auf dem Gebiet der Elektronik wird der Summierungspunkt 114 als eine"virtuelle Erdung" bezeichnet. Jede weitere Erhöhung des Eingangssignals an dem Leiter

116 wird somit zu einem Aufladen des Kondensators 117 bezüglich der "virtuellen Erdung" führen.

Wenn das Eingangssignal 116 aufhört zuzunehmen und beginnt abzunehmen, und zwar so, als ob dasselbe durch den pesitiven Gipfel einer Sinuswelle hindurchgegangen ist, ergibt sich anhand einer den Kondensator-Stromfluß beschreibenden Gleichung

i = C(dv/dt) (1)

daß wenn dv/dt = 0 dann i = 0 gilt. Der durch den Kondensator

117 hindurchgehende Strom 121 ist gleich null, wenn das Eingangssignal sich auf.dem Gipfel der Sinuskurve befindet. Da der Verstärker 110 einen kleinen aber endlichen Eingangsstrom in seinen invertierenden Eingang (-) an dem Summierungspunkt 114 erfordert um den Verstärker 110 in einen "verbundenen" Zustand zu halten und da der Strom 121 auf null zu diesem Zeitpunkt verringert worden ist, verändert somit der Verstärker 110 seinen Zustand. Die Spannung an dem Auslaß 11.5 verändert sich von minus Vz¹ über 0 zu plus Vz'.

Der Grund für diese Zustandsveränderung von negativ zu positiv kann festgestellt werden, indem man die Impedanz betrachtet, die das Eingangssignal an dem Leiter 116 "sieht". Wenn sich das Signal an seinem positiven Gipfel befindet, ist die gesehene Impedanz ein Kondensator in Serie mit einem serh großen Widerstand, und der Widerstand ist das Äquivalent der Eingangsimpedanz an dem Summierungspunkt 114, wenn sich der .Verstärker in einem "nicht verbundenen " Zustand befindet. Sobald das Eingangssignal beginnt sich zu verringern von dem positiven Gipfel an dem Leiter 116 möchte sich der Kondensator 117 entladen. Der Kondensator 117 kann sich jedoch nicht entladen aufgrund der hohen Impedanz in dem Entladungsweg derselben, wie sie durch die nicht leitenden Zenerdloden 118 und 119 bedingt wird. Deshalb kann sich die Spannung an dem Kondensator117 nicht sofort mit der Verringerung der Signalamplitude an dem Leiter 116 verändert und somit bleibt die Spannung an dem Kondensator 117 praktisch konstant. Somit wird die Spannung an dem Summierungs-

109844/1024

2113238

punkt 114 um einen kleinen aber endlichen Betrag mit der gleichen Geschwindigkeit verringert, mit der sich das Signal an dem Leiter 116 verringert, innerhalb der Zeitspanne wo der VErstärker 110 in einem Zustand hoher Impedanz vorliegt. Sobald jedoch die Spannung an dem Summierungspunkt 114 geringfügig negativ verringert wird, verstärkt der Verstärker 110 diese negative Eingangsspannung an dem Summierungspunkt 114. Der Ausgang 115 .des Verstärkers HO wird sodann, positiv und wird zu dieser Zeit durch die in Zener-Art leitende Zenerdiode 119 bei plus Vz' festgelegt. Es ergibt sichsomit, daß bei BEwegen eines Eingangssignals an dem Leiter 116 durch e. positiven Gipfel oder Veränderung der Neigungspolarität, der Ausgang 115 seine Spannung um einen BEtrag gleich 2 Vz' verändert. Diese Veränderung tritt praktisch gleichzeitig mit der Änderung der Neigungspolarität des Eingangs ein.

Der Erfindungsgegenstand arbeitet in ähnlicher Weise im Zusammenhang mit einem Signal, das zunächst eine Zunahme in einer negativen Richtung erfährt und sodann unter Erhöhen in einer positiven Richtung umgekehrt wird - wie dies an dem Tal einer Sinuswelle der Fall ist. Der Ausgang 115 verändert sich von positiv Vz¹ zu negativ Vz¹ bezüglich dieser Polaritätsveränderung des Eingangssignals.

Die Figur 3 steltt graphisch zwei Wellenformen im Vergleich bezüglich des richtigen Zeitverhältnisses dar, wobei die obere Wellenform das Eingangssignal an dem Leiter 116 bei dem Erfindungsgegenstand und die untere Wellenform den Verstärkerausgang 115 nach dem Erfindungsgegenstand wiedergibt. Der Verstärkerausgang verändert seinen Zustand von +Vz¹ zu -Vz¹ oder umgekehrt für jede umkehr der Neigungspolarität des Eingangssignals. So verändert sich z.B. an der Stelle 172 bezüglich der Eingangssignalwellenform der Verstärkerausgang von ÄVz¹ zu -Vz¹. An der Stelle 170 ist bezüglich der Eingangssignalwellenform die Neigung negativ und verändert die Polarität nicht und der entsprechende Verstärkerausgang ist hier mit einem konstanten Wert an der Stelle 171 gezeigt.

Für jede Veränderung der Neigungspolarität des Eingangssignals ergibt sich eine Veränderung an dem Verstarkerausgang von -Vz' zu + Vz¹ oder umgekehrt mit einer Ausnahme. Zu beachten ist, daß das Teil des durch 174 gekennzeichneten Eingangssignals eine Nullneigung

109844/1024

- ίο -

besitzt und hiervon nicht abweicht. Der entsprechende Verstärkerausgang ist angenähert gleich der Nullspannung, siehe 175 und ist Driftbedingungen unterworfen.

Fig. 4 zeigt eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform und findet Verwendung bei dem Impedanz-Pneumographen. Die Verstärkeranordnung 180 weist einen Verstärker 110 mit einem Feldeffekttransistor 181 auf. Der Feldeffekttransistor 181 führt zu einer noch größeren Eingangsimpedanz als sie durch lediglich den Verstärker 110 bedingt wird. Die weiteren elektronischen Bauelemente innerhalb des Dreiecks, das die Verstärkeranordnung 180 wiedergibt, sind vorgesehen zwecks Frequenzstabilisation und Verstärkungskompensation.

Die Diode 190 und die Zenerdiode 192 sind funktionell äquivalent der Zenerdiode 119; und die Diode 191 und die Zenerdiode 193 sind funktionell der Zenerdiode 118 äquivalent. Diese funktionellen Äquivalente ergeben eine größere nichtleitende Impedanz als sie mit lediglich den Zenerdioden 118 und 119. Der Strom wird von dem Anschluß 196 durch den Widerstand 194, Zeherdioden 192 und 193 und Widerstand 195 dem negativen Anschluß 197 zugeführt. Die Zenerdioden 192 und 193 werden kontinuierlich in einem Zener-Abbrachszustand gehalten.

Wenn der Verstärkerausgang 115 gleich Null-Volt ist, sind beide Dioden 190 und 191 in Sperrrichtung betrieben und jede derselben durch eine Spannung, die gleich der Abbruchsspannung der entsprechenden Zenerdioden 192 und 193 ist. Wenn der Verstärkerausgang 115 von null Volt abweicht, z.B. eine negative Spannung vorliegt, wird die Spannung an der Verbindung der Diode 190, Zenerdiode 192 und Widerstand 194 ebenfalls abnehmen, wodurch sich ein Stromweg von dem Kondensator 117 durch die Diode 190 und Zenerdiode 192 in den Verstärker 110 zur Erdung ergibt. Wenn der Verstärkerausgang 115 positiv*wird, bewegt sich in ähnlicher Weise die Spannung an der Verbindung der Diode 191, Zenerdiode 193 und Widerstandl95 in einer positiven Richtung, wodurch sich ein Stromweg von dieser Verbindung zu dem Kondensator 117 ergibt. Die Schaltung nach der Fig. 4 stellt diejenige Ausführungsform dar, die insbesondere für das Anwenden in einem Impedanz-Pneumographen geeignet und ist somit bevorzugt.

- 11 -

109844/1024

Die erfindungsgemäße Ausführungsform weist bei Anwenden im Zusammenhang mit einem Impedanz-Pneumographen die folgenden Bauelemtnte und deren entsprechende Werte auf:

Kondens atoren	117	1 UF
	187	O,47uF
	188	0,300 pF
	189	100 pF
Widerstände	182	20 ΚΩ
	183	2 ΕΩ
	184	2 ΚΩ
	185	470 ΚΩ
	186	1,5 ΚΩ
	194	20 ΚΩ
	195	20 ΚΩ
Dioden	190	FD333
	191	IN5231A
	192	FD333
	193	IN5231A
Transistor	181	2N43O2
Verstärker	110	MC 1437
Spannungen (Gleichstrom)	196	+ 15V
	197	- 15V
	198	+ 15V
	199	- 15V

(wobei pF = Picofarad ist)

Die Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das die Anordnung des erfindungsgemäßen Detektors 202 für die Veränderung der Neigungspolarität bei dem System eines verbesserten Impedanz-Pneumographen zeigt. Das Eingangssignal für den Kondensator 117 wird durch einen Gleichstrom-Verstärker 28 geringer Ausgangsimpedanz geliefert, und das von dem Detektor 202 abgegebene Signal wird in der gezeigten Weise dem Schmitt-Trigger 25 zugeführt.

- 12 -

109844/1024

ein Konstantstromoszillator 10 speist die Primärwicklung 15 des Transformators 11, so daß über die Transformatorankopplung die Sekundärwicklung 9 den Sekundärstrom 7 durch den Thorax 14 eines Säugetieresr nicht gezeigt« Über die Elektroden 12 und 13 führt. Der Erfindungsgegenstand ist nicht auf das überwachen der Atmung lediglich eines Säugetieres beschränkt, sondern kann für das überwachen der Atmung jedes lebenden Wesens angewandt werden. Die reflektierte Impedanz des Thorax 14 multipliziert mit dem Strom 8 in einer Primärwicklung 15 bestimmt die Primärspannung an dem Knoten 16. Der Knoten 16 steht in leitender Verbindung und ergibt das zugeführte Signal für den Verstärkungsstabilisator 44.

Die Spannung an dem Eingang 48 des Wechselspannungsverstärkers 17 ergibt sich durch den Verstärkungstabilisator 44 und einen 50 kHz Träger, der vermittels der Impedanzveränderungen des Thorax auf eine typische Tiefe von 0,5% amplitudenmoduliert ist. Der Wechselspannungsverstärker 17 verstärkt sowohl die Trägerkomponente als auch die Modulationskomponente, und der Ausgang des Verstärkers steht vermittels des Leiters 6 in Verbindung mit dem Eingang des Demodulators 18. Der Demodulator 18 entfernt die Hälfte des modulierten Trägers, z.B. die negative Polarität und Filtert die Trägerfrequenzkomponente heraus und stellt die Gipfel fest und ergibt an seinem Ausgang 19 ein Gleichstromsignal, dessen Amplitude sich als Funktion der Modulation verändert, wobei die Verlagerung die Trägeramplitude darstellt. Dieses sich verändernde Gleichstromsignal wird dem Schwellenwertkreis 29 zugeführt, der das Verlagerungs-Gleichstromsignal entfernt, jedoch den sich verändernden Anteil des Signals weiterleitet, das die Modulationskomponente enthält, und zwar zu dem Eingang 23 des Gleichstromverstärkers

Der Schwellenwertkreis 29 ist so eingestellt, daß der Wert der durchschnittlichen demodulierten Trägerspannung entspricht, die angenähert durch den Verstärkungsstabilisator 44 konstant gehalten wird, so daß das Modulationssignal hindorchtreten kann. Der Schwellenwertkreis 29 besitzt keine arteigene Korrektionszeit. Der Gleichstromverstärker 24 verstärkt die Modulationskomponente unter Ausbilden des richtigen Wertes an dem Leiter 28, der mit dem Eingang des Detektors 202 für das Feststellen der Veränderung der

- 13 1098U/1Q24

Neigungspolarität verbunden ist, um denselben so in Funktion zu setzen. Der Gleichstromverstärker 24 verstärkt ebenfalls jede Veränderung des Verlagerungswertes, der durch den Schwellenwertkreis 29 hindnrchtritt, und zwar aufgrund der Veränderung des Trägerwertes als ERgebnls einer großen Impedanzveränderung des Thorax. Aufgrund der Verstärkung dieser Gleichstromverlagerungs-Veränderung die das Verhältnis zwischen dem Wert der Modulationskomponente und dem durchschnittlichen Wert des demodulierten Trägers verändert, ist ein Verstärkungsstabilisator erforderlich.

Der Verstärkungsstabilisatorkreis 44 steht mit einem seiner Eingänge mit dem Ausgang des Gleichstroraverstärkers 24 über denLeiter 49 in Verbindung und ein weiterer Eingang steht in Verbindung mit der Primärseite des Transformators 11. Der Ausgang des Stabilisators 44 steht in Verbindung mit einem Eingang des VErstärkers 17.

Der Detektor 202 gibt ein Ausgangssignal an den Schmitt-Trigger 25 ab, der seinerseits den Wertmesser 27 speist. Der Wertmesser 27 ergibt ausgehend von dem Auslaß des Schmitt-Triggers 25 Impulse mit fester Amplitude und konstanter Breite zwecks Mittelung. Der Wertmesser 27 gibt die Atemzüge pro Zeiteinheit wieder, in typischer Weise die Atmungsvorgänge pro Minute.

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung der Eingangs- und Ausgangswellenformen für einen Schmitt-Triggerkreis. Die Wellenform A ist ein Eingangssignal, wo dem Schmitt-Triggerkreis eine Hysteresisspannung zugeführt wird, wie es sich durch die Differenz zwischen den Spannungen Vl und V2 ergibt. Die Wellenform B zeigt das von dem Schmitt-Triggerkreis abgegebene Signal als positiv, wenn das zugeführte Signal oder Eingangssignal gleich der Spannung Vl und zunehmend positiv ist und als null, wenn das Eingangssignal und zugeführte Signal gleich V2 ist und nach negativ hin geht. Bei der Wellenform A sieht man bezüglich des Punktes 200, der dem Ende des Ein- oder Ausatmens des atmenden Menschen entspricht, daß die ÄEtmungsinformation durch das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers nicht festgestellt wird, und die Neigungsänderung des Signals tritt im Inneren des Hysteresisbandes auf, wie es durch die Spannungen Vl und V2 definiert wird.

109844/1024

- 14 -

Unter Bezugnahme auf die Wellenform C - das von dem Schmitt-Trigger abgegebene Signal nachdem dessen Eingangssignal in erfindungsgemäßer Weise verarbeitet worden ist - sieht man, daß der Punkt 200 festgestellt wird. Hierdurch ergibt sich ein Atmungs-Wertmesser 27 mit genauerer Anzeige der Atmungsfrequenz der atmenden Person.

Zusammenfassend ergibt sich bezüglich des Betriebes, daß jedes Eingangssignal, dessen Amplitude als eine Funktion der Zeit zunimmt oder abnimmt eine endliche Neigung aufweist. Der durch einen Kondensator hindurchtretende Strom läßt sich vermittels der bekannten Gleichung

i = C(dv/dt) (1)

ausdrücken, wobei i der Strom, C die Kapazität und dv/dt die Veränderung der Spannungsamplitude bezüglich einer zeitlichen Veränderung oder der Neigung des Eingangssignals ist. Somit wird eine positive und negative Neigung zu einem positiven oder negativen Strom durch den Kondensator führen und die Stromgröße hängt von der Neigungsgröße ab unter der Voraussetzung, daß der Summierungspunkt an einer virtuellen Erdung liegt.

Der Verstärker verstärkt das dessen invertierenden Eingang angebotene Eingangssignal. Der Ausgang des Verstärkers geht nach negativ, wenn der Eingang nach positiv geht und umgekehrt. Bei der erfindungsgemäßen Schaltung jedoch kann der Verstärkerausgang sich nicht von dem Verstärkereingang um eine Spannung unterscheiden, die über angenähert der Rückkopplungszener-AbbruchsspaNnung liegt, da die Zenerdioden zwischen dem Eingang und dem Ausgang angeordnet sind.

Wenn somit das zu dem Kondensator gehende Eingangssignal zunehmend positiv ist, wird der Verstärkerausgang sich normalerweise bei -Vz befinden, wobei Vz die Zener-Abbruchsspannung ist. Der Eingangs- ^.strom von dem Kondensator wird über die leitende Zenerdiode von ^dem Einlaß zu dem Auslaß nebengeschlossen. Es ist ein sehr kleiner, eojedoch endlicher Strom in den invertierenden Eingang des Verstärkers ^-erforderlich, um den Zustand des Verstärkers aufrechtzuerhalten ^und wird natürlich von dem Kondensator zugeführt.

n>Es sei nun der Zustand betrachtet, daß das Eingangssignal aufhört in positiver Richtung zuzunehmen. Anhand der Gleichung (1) ergibt sich, daß dann, wenn die Eingangsspannung aufhört mit der Zeit zu-

- 15 -

zunehmen, gilt dv/dt = O. Daher ist der durch den Kondensator ■ hindurchgehende Strom null und der in den Verstärkereingang tretende Stoom und der nebengeschlossene Strom durch die im Abbruchszustand vorliegende Zenerdiode ist null. Zu diesem Zeitpunkt läuft der Verstärkerausgang von der negativen Spannung zu null, wodurch sich ein Hinweis der Veränderung der Neigurigspolaritat an eine entsprechende überwachungsanordnung ergibt.

Wenn die Eingangsspannung sich nicht von dem Wert aus verändert, bei dem dieselbe angehalten wird, verbleibt der Ausgang des Verstärkers angenähert bei null. Wenn die Eingangsspannung entweder zu- oder abnimmt, nachdem dieselbe eine endliche Zeitspanne lang unbeweglich verbleiben ist, wird der Verstärkerausgang nach negativ oder positiv gehen.

Wenn der Eingang nicht bei einer positiven Spannung zur Ruhe kommt, z.B. an dem Gipfel einer sinusförmigen Eingangswellenform, würde der Verstärkerausgang nicht bei null angehalten werden, derselbe würde sich vielmehr von -Vz¹ durch null zu + Vz¹ bewegt haben. Der Grund hierfür besteht darin, daß die Neigung in der Gleichung (1) negativ ist, nachdem dasEingangssignal durch den sinusförmigen Gipfel hindurchgetreten ist und der Strom fließt sodann nicht mehr in den invertierenden Eingang des Verstärkers. Derselbe fließt von dem invertierenden Eingang des Verstärkers in den Kondensator und führt dazu, daß der Verstärkerausgang nach positiv geht. Daher wird ein Hinweis auf die Veränderung der Neigunljspolarität durch den übergang des Ausgangs des Verstärkers von -Vz¹ zu +Vz¹ daNn gegeben, wenn das Eingangssignal durch einen positiven Gipfel hindurchtritt und in ähnlicher Weise ergibt sich eine Anzeige von +Vz' zu -Vz', sobald der Ausgang durch einen negativen Gipfel hindurchtritt.

Der Kondensator kann nicht entladen, wenn der Verstärkerausgang null ist oder wenn die Zenerdioden sich nicht in einem Abbruchsgebiet befinden, und zwar weil die dem Kondensator während dieses Zustandes des Verstärkers angeboetene Ausgangsimpedanz sich auf mehrere Hundert ΜΩ beläuft. Der Kondensator kann nur entladen werden, wenn die folgenden zwei Bedingungen vorliegen:

109844/ 1024

- 16 -

eine Rückkopplungs-Zenerdiode befindet sich in einem Abbruchsgebiet niedriger Impedanz und die Amplitude des Eingangssignals bewegt sich in einer derartigen Richtung, daß sich keine Neigung für ein Vergrößern der Ladung an dem Kondensator ergibt. Sodann wird der Kondensator mit einer Geschwindigkeit entsprechend der .Amplitudenveränderung des Eingangssignals entladen. Es war oben von der Annahme ausgegangen worden, daß eine Nullquellenimpedanz für das Eingangssignal vorliegt, sowie ausreichendes Aussteuerungsvermögen für den Verstärker gegeben ist. Wenn eine endliche Impedanzquelle vorliegt, würde der Kondensator mit einer geringeren Geschwindigkeit als derjenigen der Signalzunahme und Abnahme entladen, und zwar aufgrund der Zeitkonstanten, die durch die Quellenimpedanz und die Kapazität bedingt wird. Bei einem Aussteuern bei einer geringen oder praktisch Nullq^ellen-Iiripedanz paßt sich diese Schaltung selbst praktisch sofort an das Eingangssignal an.

Man sieht, daß die Veränderung der Neigungspolarität oder Umkehr des Eingangssignals bei der erfindungsgemäßen Schaltung eintreten und festgestellt werden kann bei verschiedenen durchscnittlichen Werten sowohl positiver als auch negativer Werte, bei den verschiedenen Frequenzen und unterschiedlichen Werten des Gleichstromverlagerung ohne daß hierdurch der Anzeigemechanismus nachteilig beeinflußt wird. Die einzigen Einschränkungen, die bezüglich der erlaubten Parameterveränderungen des Eingangssignals vorliegen, sind diejenigen einschränkenden Bedingungen des eigentlichen Detektorkreises oder Schaltung, d.h. das Frequenzansprebnen des Verstärkers, das Aussteuerungsvermögen des Verstärkers, die Abbruchsspannung des Kondensators, das Vermögen der Zenerdioden Stom zuführen usw.

Dort wo die Atmungsfrequenz überwacht werden soll, wird die Signalinformation durch einen Wandler gegeben, der an der atmenden Person befestigt ist und man kann eine Information bezüglich der Atmungsfrequenz aufgrund der Veränderungen der Neigungspolarität erhalten. Diese Veränderungen entsprechen dem Ende des Einatmens und des Ausatmens. Daher ist die erfindungsgemäße Schaltung insbesondere anwendbar auf das Problem des Feststellens und Anzeigens

109844/1024 - 17 -

ORiGlNAL INSPECTED

dieser Veränderungen.

Nach der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden herkömmliche Dioden angewandt, die so angeordnet werden, daß dieselben als Zenerdioden arbeiten. Es erfolgt ein Einbau zwischen dem Auslaß des Gleichstromverstärkers, der den Signaleinlaß zu der Ausführungsform des Schmitt-Triggers speist, die den Signalauslaß von dieser Ausführungsform empfängt und ergibt einen Hinweis auf die Neigungsumkehr. Der Schmitt-Trigger kann für Signal-Rechteckwellen vor der Verarbeitung des Signals in einem Atmungsfrequenzmesser angewandt werden. Da der Schmitt-Triggerkreis ein Todband bezüglich der Hysteresiseingangsspannung besitzt, wird jede Neigungsumkehr eines direkt von dem Gleichstromverstärker dem Schmitt-Trigger zugeführten Signals, die innerhalb dieses Hysteresisbandes eintritt, nicht festgestellt werden, wodurch sich ein Fehler bezüglich der Atmungsfrequenz ergibt. Das Anwenden des Detektors für das Festfetellen der Veränderung des Neigungspolarität verhindert .das Auftreten dieses Fehlers.

1098U/1024

- 18 -

Claims

P atentansprüche

i.) Elektrische Schaltung, die leitend mit einem Bezugspotential η Verbindung steht und so angeordnet ist, daß Veränderungen in der Neigungspolarität eines elektrischen Eingangssignals festgestellt werden, dadurch gekennzeichnet , daß eine Eingangsspeicheranordnung in leitendem Verhältnis mit einem negativen Rückkopplungs-Verstärker vorgesehen ist, der so angeordnet ist, daß sich für das Identifizieren dieser Veränderungen ein Ausgangssignal ergibt.
2. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Speicheranordnung ein Kondensator ist.
3. Elektrische Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Verstärker eine Ausgangsanordnung und invertierende oder nicht invertierende Eingangsanordnung besitzt, der Kondensator so angeordnet ist, daß das Eingangssignal der invertierenden Eingangsanordnung zugeführt wird, die nicht invertierende Eingangsanordnung leitend in Verbindung mit dem Bezugspotential steht, der Verstärker eine Rückkopplungsanordnung aufweist, die leitend zwischen der Ausgangsanordnung und der invertierenden Eingangsanordnung geschaltet ist, die Rückkopplungsanordnung so angeordnet ist, daß als Funktion des Ausgangssignals hohe und niedrige Impedanzwerte angenommen werden.
4. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltung die folgenden Bauelementeö.aufweist:

(a) einen Kondensator so angeordnet, daß das Eingangssignal und der negative·Rückkopplungsverstärker aneinander gekoppelt sind;

(b) der Verstärker eine Ausgangsanordnung, invertierende Eingangsanordnung und nicht invertierende Eingangsanordnung aufweist, die invertierende Eingangsanordnung in leitender Verbindung mit dem Kondensator steht, die nicht invertierende Eingangsanordnung in Verbindung mit dem Bezugspotential steht, und

(c) eine Rückkopplungsanordnung in leitender Verbindung zwischen der Ausgangsanordnung und der invertierenden Eingangsanordnung steht, die Rückkopplungsanordnung so angeordnet ist, daß deren

1024

Impedanz erheblich verändert wird als eine Funktion der leitenden Wechselwirkung zwischen dem Eingangssignal und dem Kondensator sobald sich die Neigungspolarität des Eingangssignals verändert, der Verstärker ein Ausgangssignal abgibt, das einen Hinweis auf die Veränderung der Neigungspolarität praktisch gleichzeitig mit der Impedanzveränderung der Rückkopplungsanordnung aufweist.
5. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Verstärker so angeordnet ist, daß derselbe eine hohe Eingangsimpedanz annimmt, wenn die Neigung des Eingangssignals praktisch null ist und eine niedrige Eingangsimpedanz annimmt, wenn die Neigung des Eingangssignals sich von null unterscheidet, der Verstärker das Ausgangssignal abgibt, das einen Hinweis auf die Veränderung der Neigungspolarität praktisch gleichzeitig mit der Veränderung der Eingangsimpedanz zwischen hohen und niedrigen Werten aufweist.
6. Impedanz-Pneumograph, der leitend mit einem Bezugspotential verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß ein Detektor für das Feststellen der Neigungspolarität so angeordnet ist, daß derselbe Veränderungen inder Neigjngspolarität eines elektrischen Eingangssignals von einer Wandlerancrdnung feststellt, und ein Ausgangssignal an eine überwachungsanordnung für das Identifizieren dieser Veränderungen abgibt.
7. Impedanz-Pneumograph, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor eine Eingangsspeicheranordnung in leitender Verbindung mit einer negativen Rückkopplungs-Verstärkungsanordnung aufweist.
8. Impedanz-Pneumograph nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Verstärkungsanordnung so angeordnet ist, daß dieselbe eine hohe Eingangsimpedanz annimmt, wenn die Neigung des Eingangssignals praktisch nuil ist , sowie einen niedrigen Wert annimmt, wenn die Neigung des Eingangssignals sich von null unterscheidet.
9. Impedanz-Pneumograph nach Anspruch 6, wobei ein Wandler mit einer atmenden Person so zusammenwirkt, daß sich das elektrische Eingangssignal ergibt, das Eingangssignal ein prktisch genau

1098U/1~02A

Analoges des Atmens der Person ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Detektor für das Feststellen der Veränderung der Neigungspolarität so angeordnet ist, daß derselbe das Eingangssignal empfängt und das Ausgangssignal abgibt praktisch gleichzeitig mit jeder Veränderung der Neigungspolarität des Eingangssignals, wobei diese Veränderungdem Ende eines entsprechenden Ein- und Ausatmens der Person entspricht, das Ausgangssignal leitend mit der überwachungsanordnung steht, die für das überwachen des Ausgangssignals angeordnet ist unter Ausbilden einer Anzeige der Atmungsfrequenz der Person.
10. Impedanz-Pneumograph nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Detektor die folgenden Bauelemente aufweist/

einen Kondensator in leitender Verbindung mit einem Verstärker, wobei der Verstärker eine Ausgangsanordnung besitzt und sowohl invertierende als auch nicht invertierende Eingangsanordnungen aufweist, der Kondensator so angeordnet ist, daß das Eingangssignal der invertierenden Eingangsanordnung zugeführt wird, die nicht invertierende Eingangsanordnung in leitender Verbindung mit dem Bezugspotential steht, der Verstärker eine Rückkopplungsanordnung in leitender Verbindung zwischen der Ausgangsanordnung und der invertierenden Ausgangsanordnung aufweist, die Rückkopplungsanordnung so angeordnet ist, daß dieselbe hohe und niedrige Impedanzwerte als Funktion des Ausgangssignals annimmt.
11. Impedanz-Pneumograph nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Detektor die folgendneBauelemente aufweist:

(a) einen Kondensator, der so angeordnet ist, daß derselbe das Eingangssignal und einen Verstärker ankoppelt;

(b) der Verstärker Ausgangsanordnungen, invertierende Eingangsanordnungen, nicht invertierende Eingangsanordnungen aufweist, die invertierende Eingangsanordnung in leitender Verbinüung mit dem Kondensator steht, die nicht invertierende Eingangsanordnung in leitender Verbindung mit dem Bezugspotential steht,

(c) eine Rückkopplungsanordnung in leitender Verbindung zwischen der Ausgangsanordnung und der invertierenden Eingangsanordnung stht, die Rückkopplungsanordnung so angeordnet ist, daß dieselbe ihre Impedanz praktisch an einer Funktion der leitenden Wechselwirkung zwischen dem Eingangssignal und dem Poten^ialtor verändert,

wenn die Neigungspolarifcät des Eingaggssignals sich verändert, der Verstärker ein Ausgangssignal abgibt,.das einen Hinweis auf die Veränderung der Neigungspolarität praktisch gleichzeitig mit der Impedanzveränderung der Rückkopplungsanordnung besitzt.
12. Impedanz-Pneumograph nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß ein Wechselstrom konstanter Größe, der vermittels einer elektrischen Oszi Ilatoranordnung ausgebildet worden ist/ durch eine Elektrodenanordnung geleitet wird, die in der Lage ist, leitend mit dem Thorax einer atmenden Person verbunden zu werden, wodurch der Strom durch den Thorax hindurchgeführt werden kann, wobei Veränderungen der Impedanz des Thorax bedingt durch die Atmung erfolgt, die Impedanzveränderung mit dem Strom so zusammen*- wirkt, daß eine nicht stabilisierte modulierte Wechselspannung erzeugt wird, die aus einer Trägerkomponente und einer Modulationskomponente besteht, die Spannung nacheinander durch eine elektrische, miteinander in· Verbindung stehende Wechselspannungs-Verstärkeranordnung, Demodulatoranordnung, Schwellenwertanordnung, Gleichstromverstärkeranordnung, den Detektor für das Feststellen der Neigungspolarität und der überwachungsanordnung für die Atmungsfrequenz, verarbeitet Wird, eine Verstärkungs-Stabilisieungs-Anordnung in leitender Verbindung zwischen dem Ausgang der Gleichstrom-Verstärkeranordnung und dem Eingang der Wechselstrom-Verstärkeranordnung vorliegt.
13. Impedanz-Pneumograph nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der Detektor die folgenden Bauelemente aufweist:

(a) einen Kondensator, der so angeordnet ist, daß derselbe das Eingangssignal und einen Verstärker ankoppelt,

(b) der Verstärker Ausgangsanordnungen, invertierende Eingangsanordnungen, nicht invertierende Eingangsanordnungen aufweist, die invertierenden Eingangsanordnungen in leitender Verbindung mit dem Kondensator steht, die nicht invertierende Eingangsanordnung in leitender Verbindung mit dem Bezugspotential steht,

(c) eine Rückkopplungsanordnung in leitender Verbindung zwischen der Ausgangsanordnung und der invertierenden Eingangsanordnung steht, die Rückkopplungsanordnung so angeordnet ist, daß dieselbe ihre Impedanz praktisch an einer Funktion der leitenden Wechselwirkung zwischen dem Eingangssignal und dem Kondensator verändert,

- 22 -

109S44/1024

wenn sich die Neigungspolarität des Eingangssignals ändert,

- 23 -

1098U/1024

L e e rV e i t e