DE2129953A1

DE2129953A1 - Rheograph

Info

Publication number: DE2129953A1
Application number: DE19712129953
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl-Ing Hassler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-07-24
Filing date: 1971-06-16
Publication date: 1972-12-21
Also published as: AT322094B

Description

Rheograph Die Erfindung bezieht sich auf einen Rheographen zur Uberwachung der Atemtätigkeit eines' Patienten, insbesondere von frühgeborenen Kindern, mit einem Atemsignal-2berwachungsglied, welches Beizmittel zur Reizung des Patienten im Sinne einer Anregung des Atemzentrums aktiviert, wenn eine Atempause einen eingestellten Grenzwert überschreitet und spätestens mit dem Anfallen von Atemsignalen';w#eder entaktiviert. Die Reizung kann dabei akustisch, z.#. durch ein Schocksignal, sie kann mechanisch, z.B. durch kurzzeitigen Druck auf den Brustkorb mittels eines geeigneten Druckerzeugers, oder sie kann auch elektrisch, z.B. durch Zuführung von Reizstromimpulsen zum Patienten, erfolgen. Die Entaktivierung der Reizmittel geschieht im allgemeinen durch die bei erfolgreicher Therapie (Reizung) wieder anfallenden Atemsignale. Sie kann jedoch auch von Hand, z.B. durch Drücken einer "Aus"-Taste, oder selbsttätig mittels eines die Reibmittel nach einer vorgebbaren Zeitdauer abschaltenden Zeitgliedes geschehen. Ein Rheograph dieser Art ist Gegenstand des Hauptpatentes ... (Patentanmeldung P 20 36 713.9). Rheograph The invention relates to a rheograph for monitoring the breathing activity of a patient, especially of premature children a respiratory signal monitoring element, which irritant to irritate the patient activated in the sense of a stimulation of the respiratory center when a breathing pause is set Exceeds limit value and at the latest with the occurrence of breathing signals'; w # eder deactivated. The stimulation can be acoustic, e.g. #. by a shock signal, them can be done mechanically, e.g. by briefly applying pressure to the chest using a suitable Pressure generator, or it can also be electrical, e.g. by supplying stimulation current impulses to the patient. The irritants are generally deactivated by those that occur again with successful therapy (irritation) Breathing signals. However, it can also be done manually, e.g. by pressing an "Off" button, or automatically by means of one that switches off the friction means after a predefinable period of time Timing element happen. A rheograph of this type is the subject of the main patent ... (patent application P 20 36 713.9).

Bei der Durchführung einer Reiztherapie kommt es am Patientenkörper aufgrund der Reizung zu kurzzeitigen, mehr oder minder heftigen Muskelkontraktionen. Es besteht Gefahr, daß die dadurch bedingten Widerstandsänderungen zwischen den Rheographie-Elektroden vom Rheographen als echte Atemsignale gewertet werden und dadurch die Reizung unterbrochen bzw. die übliche Alarmauslösung bei erfolgloser Therapie unterbund-en wird.When performing irritation therapy, it occurs on the patient's body short-term, more or less violent muscle contractions due to the irritation. There is a risk that the resulting changes in resistance between the Rheography electrodes are evaluated as real breathing signals by the rheograph and this interrupts the stimulation or the usual alarm triggering if unsuccessful Therapy is stopped.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rheographen der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem aufgrund solcher Muskelkontraktionen erzeugte Störsignale ohne Einfluß auf die Reizmittel bzw. auf eine Alarmauslösung sind.The object of the invention is to provide a rheograph of the type mentioned at the beginning Specify the type of noise generated by such muscle contractions have no effect on the stimulants or on triggering an alarm.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Mittel zum selbsttätigen Abschalten des Überwachungsgliedes vom Atemsignal mit Beginn einer Reizung für eine vorgebbare Zeitdauer, z.B. 2 sec.The object is achieved according to the invention by means for automatic Switching off the monitoring element from the breathing signal with the start of stimulation for one pre-definable time, e.g. 2 sec.

Wird die Abschaltzeitdauer entsprechend etwa der Ausschwingdauer der Muskelkontraktionen (in der Praxis ca. max. 2 sec) gewählt, so gewährleistet die erfindungsgemäße Lösung, daß aufgrund dieser Muskelkontraktionen erzeugte Störsignale praktisch vollständig unterdrückt werden. Solche Signale können sich somit auf den Überwachungs- bzw. Therapie ablauf des Rheographen nicht mehr störend auswirken.If the switch-off time corresponds approximately to the decay time of the Muscle contractions (in practice approx. Max. 2 sec) are selected to ensure the inventive solution that due to these muscle contractions generated interference signals are practically completely suppressed. Such signals can therefore no longer affects the monitoring or therapy process of the rheograph have a disruptive effect.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist als Abschaltmittel ein dem Überwachungsglied vorgeschalteter,das Atemsignal vom Überwachungsglied abtrennender Schalter, vorzugsweise Transistorschalter, verwendet. Werden zur Reizung des Patienten Reizimpulse eines Reizstromgenerators verwendet, so ist es zweckmäßig, die Abschaltung des Überwachungsgliedes vom Atemsignal in Abhängigkeit vom Auftreten eines Reizimpulses zu steuern. Die Zeitdauer einer Abschaltung wird zweckmäßig festgelegt durch die Dauer eines von einer monostabilen Kippstufe erzeugten, den Schalter aktivierenden Spannungsimpulses, welche Kippstufe vom Reizimpuls angestoßen wird.In an advantageous embodiment of the invention, the disconnection means one upstream of the monitoring element which separates the breathing signal from the monitoring element Switches, preferably transistor switches, are used. Become irritating to the patient Stimulation impulses from a stimulation current generator are used, so it is advisable to switch them off of the monitoring element from the breathing signal depending on the occurrence of a stimulus pulse to control. The duration of a shutdown is expediently determined by the Duration of a switch-activating generated by a monostable multivibrator Voltage pulse, which flip-flop is triggered by the stimulus pulse.

Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im folgenden näher erläutert und seine Wirkungsweise beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is illustrated using a drawing explained in more detail below and its mode of operation described.

Die Figur zeigt einen Patienten -1, an dessen Brustkorb Rheographie-Elektroden 2 und 3 angeordnet sind. Die Elektrode 3 (aktive Elektrode) ist einerseits angeschlossen an einem Speisestromgenerator 4 (Konstantstromquelle 60 kHz Trägerfrequenz) und andererseits an der aus einem Hochfrequenzverstärker 5, einer Gleichrichteranordnung 6, einem Demodulationstiefpaß 7 (obere Grenzfrequenz max. 50 Hz), einem Niederfrequenzverstärker 8 sowie einem Atemfrequenzinesser 9 mit nachgeschalteter Anzeigevorrichtung 10 bestehenden Meßeinrichtung für die Atemsignale. Die Elektrode 3 ist ferner verbunden mit einem Reizstromgenerator 11 für die Zuführung von Reizimpulsen zum Patienten über die Rheographie-Elektroden.The figure shows a patient -1, on whose chest rheography electrodes 2 and 3 are arranged. The electrode 3 (active electrode) is connected on the one hand to a supply current generator 4 (constant current source 60 kHz carrier frequency) and on the other hand on that of a high-frequency amplifier 5, a rectifier arrangement 6, a demodulation low-pass filter 7 (upper limit frequency max. 50 Hz), a low-frequency amplifier 8 and a breathing rate meter 9 with a downstream display device 10 existing Measuring device for the breathing signals. The electrode 3 is also connected to a Stimulation current generator 11 for the supply of stimulation pulses to the patient via the Rheography electrodes.

Mit 12 ist ein Taktgenerator bezeichnet, der an seinem Ausgang eine Folge von Taktimpulsen (Impulsfolgefrequenz 50 Hz, Impulsdauer 10 msec) erzeugt. Die Taktimpulse des Taktimpulsgenerators 12 steuern einerseits einen Schalter 13 (Transistorschalter) im Sinne einer Kurzschließung des Ausganges des Hochfrequenzverstärkers 5 jeweils beim Auftreten eines Taktimpulses und für dessen Dauer. Sie werden andererseits dem einen Eingang eines über einen Zähler 14 mit dem Reizstromgenerator 11 elektrisch verbundenen UND-Gliedes 15 zugeführt. Der andere Eingang des UND-Gliedes 15 steht in Wirkverbindung mit einem Grenzwertmelder 16, welcher dem UND-Glied ein Signal U1 = U0 zuführt, wenn eine Atempause einen eingestellten Grenzwert überschreitet. Die Einstellung des Grenzwertes, z.B. 50 sec, gesc;kjeht dabei anhand eines Einqtellgliedes 17. Das Signal U1 = UO steht so lange an, bis es entweder durch das Wiederauftreten von Atemsignalen oder von Hand, z.B. durch Drücken einer "Aus"-Taste, wieder gelöscht wird.With a clock generator 12 is referred to, which has a at its output Sequence of clock pulses (pulse repetition frequency 50 Hz, pulse duration 10 msec) generated. The clock pulses of the clock pulse generator 12 control a switch 13 on the one hand (Transistor switch) in the sense of short-circuiting the output of the high-frequency amplifier 5 each time a clock pulse occurs and for its duration. You will on the other hand one input of one via a counter 14 to the stimulation current generator 11 electrically connected AND gate 15 supplied. The other input of the AND gate 15 is on in operative connection with a limit indicator 16, which sends a signal to the AND element U1 = U0 supplies when a breathing pause exceeds a set limit value. The setting of the limit value, e.g. 50 seconds, is done using an adjustment element 17. The signal U1 = UO is present until either it occurs again by breathing signals or by hand, e.g. by pressing an "Off" button will.

Das UND-Glied 15 ist so ausgelegt, daß es jeweils beim gemeinsamen Vorliegen eines Taktimpulses des Taktgenerators 12 und des Ausgangssignales U1 = UO des Grenzwertmelders 16 einen Ausgangsimpuls erzeugt. Der Zähler 14 ist so ausgelegt, daß er jeweils immer nur beim Anfallen ausgewählter Taktimpulse einen Ausgangsimpuls erzeugt, wobei der jeweils auftretende Ausgangsimpuls das Reizimpuls-Einschaltsignal für den Reizstromgenerator 11 bildet.The AND gate 15 is designed so that it is each common Presence of a clock pulse of the clock generator 12 and the output signal U1 = UO of the limit monitor 16 one Output pulse generated. The counter 14 is designed so that it only ever occurs when selected clock pulses occur generates an output pulse, the output pulse occurring in each case being the stimulus pulse switch-on signal forms for the stimulation current generator 11.

Das UND-Glied 15 gew~ahrleistet also im wesentlichen, daß Reizimpulse immer nur dann abgegeben werden, wenn gleichzeitig auch der Ausgang des Verstärkers 5 kurzgeschlossen ist, d.h.The AND element 15 thus essentially ensures that stimulation impulses can only be output if the amplifier output is also available at the same time 5 is short-circuited, i.e.

die Meßeinrichtung ist wie erwünscht für Reizimpulse gesperrt.the measuring device is blocked for stimulus pulses as desired.

Mittels des Zählers 14 hingegen läßt sich auf einfache Weise die Pausen dauer zwischen zwei Reizimpulsen variieren. Dies läßt sich ausnutzen für die Einstellung eines sog. "Erfolgserwartungsintervalles", worunter die Zeitdauer zu verstehen ist, in der der Rheograph prüft, ob eine Reizung erfolgreich war oder nicht. Treten während dieser Zeitdauer keine Atemsignale auf, so wird erneut gereizt. Die Einstellung des'Erfolgserwartungsintervalles erfolgt mittels des Einstellgliedes 18 (z.B. 20 sec bei einem Atempausen-Grenzwert von beispielsweise 50 sec).By means of the counter 14, on the other hand, the pauses can be determined in a simple manner vary the duration between two stimulation impulses. This can be used for the setting a so-called "success expectation interval", by which the duration is to be understood, in which the rheograph checks whether an irritation was successful or not. Kick during If no breathing signals are received during this period, the stimulation is repeated. The setting The success expectation interval is carried out by means of the setting element 18 (e.g. 20 sec with a pause limit value of 50 sec, for example).

Mit 19 ist ein weiterer Zähler bezeichnet, welcher unmittelbar nach dem Auftreten des letzten einer vorbestimmten Anzahl (z.B. zwei) von zeitlich nacheinander anfallenden Reizimpuls-Einschaltsignalen des Zählers 14 den Reizstromgenerator 11 für weitere Einschaltsignale sperrt. Damit läßt sich die Anzahl von Reizungen auf eine vorbestimmbare Zahl begrenzen.19 with another counter is referred to, which immediately after the occurrence of the last of a predetermined number (e.g., two) consecutively in time incidental stimulation pulse switch-on signals of the counter 14 the stimulation current generator 11 blocks for further switch-on signals. This can be used to increase the number of irritations limit a predeterminable number.

Dem Niederfrequenzverstärker 8 ist ein Schalter 20 (Transistorschalter) nachgeschaltet, welcher jeweils mit dem Auftreten eines Reizimpulses für etwa 2 sec geöffnet wird. Die Zeitdauer der Öffnung wird dabei durch eine monostabile Kippstufe 21 festgelegt, welche durch den jeweiligen Reizimpuls angestoßen wird. Der Schalter 20 verhindert, daß der Grenzwertmelder 16 Störsignale, welche aufgrund bei der Reizung kurzzeitig auftretender Muskelkontraktionen erzeugt werden, als echte Atemsignale wertet.The low frequency amplifier 8 is a switch 20 (transistor switch) downstream, which in each case with the occurrence of a stimulus pulse for about 2 sec is opened. The duration of the opening is determined by a monostable multivibrator 21 determined which triggered by the respective stimulus pulse will. The switch 20 prevents the limit monitor 16 interfering signals, which due to when stimulating brief muscle contractions are generated than evaluates real breathing signals.

Für die Erfassung von technischen Störungen (z.B. Lockern oder Loslösen der Rheographie-Elektroden vom Patientenkt>rper) zusätzlich zu medizinischen Gefahrenfällen (Ausgangssignal U1 = UO am Grenzwertmelder 16) ist ein Schmitt-Trigger 22 vorgesehen, welcher ein Ausgangssignal U2 = UO erzeugt, wenn der Gleichspannungsanteil des Atemsignals einen vorbestimmten Wert überschreitet. Dieser Spannungswert wird erreicht, wenn der Widerstand zwischen den Rheographie-Elektroden 1,2 k0hm (bei 60 kflz Trägerfrequenz) beträgt.For the detection of technical malfunctions (e.g. loosening or loosening the rheography electrodes from the patient's body) in addition to medical Hazardous cases (output signal U1 = UO at limit monitor 16) is a Schmitt trigger 22 is provided, which generates an output signal U2 = UO when the DC voltage component of the breathing signal exceeds a predetermined value. This voltage value becomes reached when the resistance between the rheography electrodes is 1.2 kΩ (at 60 kHz carrier frequency).

Zur getrennten Anzeige eines technischen bzw. medizinischen Alarmfalles sind eine Glühlampe 23 sowie ein von einem 1 kHz-Sinusgenerator 24 gespeister Tongeber 25 vorgesehen.For the separate display of a technical or medical alarm are an incandescent lamp 23 and a tone generator fed by a 1 kHz sine wave generator 24 25 provided.

Die Einschaltung der Lampe 23 bzw. des Tongebers 25 geschieht ueber Schalter 26, 27 (Transistorschalter), welche beim Vorliegen bestimmter, für den medizinischen Gefahrenfall bzw.The lamp 23 and the tone generator 25 are switched on via Switches 26, 27 (transistor switches), which, when certain, for the medical hazard or

eine technische Störung charakteristischer Signalkombinationen U1; U2 getrennt geschlossen werden.a technical disturbance of characteristic signal combinations U1; U2 can be closed separately.

Die charakteristischen Signalkombinationen sind dabei (U1 = Oi U2 = UO) = technische Störung, (U1 = UO; U2 = O) = medizinischer Gefahrenfall, (U1 = UO; U2 = UO) = entweder technische Störung oder technische Störung und medizinischer Gefahrenfall.The characteristic signal combinations are (U1 = Oi U2 = UO) = technical malfunction, (U1 = UO; U2 = O) = medical hazard, (U1 = UO; U2 = UO) = either technical fault or technical fault and medical Case of danger.

Die Anzeige eines medizinischen Gefahrenfalls geschieht durch Einschaltung sowohl des Tongebers 25 als auch der Lampe 23 (akustischer und optischer Alarm). Beim Vorliegen einer technischen Störung wird hingegen lediglich der Tongeber 25 eingeschaltet. Beim Auftreten der Kombination (U1 = UO; U2 = UO wird ebenfalls wie beim medizinischen Alarm sowohl akustischer als auch optischer Alarm gegeben.The notification of a medical hazard occurs through activation both the sounder 25 and the lamp 23 (acoustic and visual alarm). If there is a technical Disturbance, however, is only the tone generator 25 switched on. When the combination occurs (U1 = UO; U2 = UO As with the medical alarm, it becomes both audible and visual Alarm given.

Das Erfassen der jeweils vorliegenden Kombinationen U1; U2 bzw.The detection of the combinations present in each case U1; U2 or

die sinngerechte Einschaltung der Anzeigemittel 23, 25 geschieht mittels logischen Verknüpfungsgliedern 28, 29, 30 bzw. nachgeschalteten bistabilen Kippstufen 31, 32, 33.the appropriate activation of the display means 23, 25 takes place by means of logic gates 28, 29, 30 or downstream bistable flip-flops 31, 32, 33.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Rheographen ergibt sie damit wie folgt: Vor Beginn der Überwachung werden mittels der Glieder 17 bzw. 18 der Atempausen-Grenzwert (z.B. 50 sec) und das Erfolgserwartungsintervall (z.B. 20 sec) eingestellt. Mit dem Einschalten des Rheographen wird auch gleichzeitig der Taktgenerator 12 eingeschaltet, d.h. der Schalter 15 schließt den Ausgang des Verstärkers 5 im Takt der Taktimpulse kurz.The mode of operation of the rheograph according to the invention thus results as follows: Before the start of monitoring, members 17 and 18 of the Breathing pause limit (e.g. 50 sec) and the success expectation interval (e.g. 20 sec) set. When the rheograph is switched on, the clock generator is also activated at the same time 12 switched on, i.e. the switch 15 closes the output of the amplifier 5 in Short cycle of the clock pulses.

Sind Atemsignale vorhanden, so werden diese durch die Anzeigevorrichtung 10 angezeigt. Tritt eine Atempause ein und über schreitet diese den eingestellten Grenzwert, so erzeugt der Grenzwertmelder 16 das Spannungssignal U1 = UO. Gleichzeitig wird akustischer und optischer Alarm gegeben (Spannungskombination U1 = UO; U2 = 0).If breathing signals are present, these are indicated by the display device 10 displayed. If there is a pause for breath and this exceeds the set Limit value, the limit value indicator 16 generates the voltage signal U1 = UO. Simultaneously acoustic and visual alarm is given (voltage combination U1 = UO; U2 = 0).

War die Reizung erfolglos, so wird nach ca. 20 sec (Ablauf des Erfolgserwartungsintervalls) erneut ein Reizimpuls erzeugt. Nach Abgabe dieses Impulses wird der Generator 11 vom Zähler 19 verriegelt, d.h. die Reiztherapie wird abgebrochen.If the stimulation was unsuccessful, after approx. 20 seconds (expiry of the success expectation interval) a stimulus pulse is generated again. After the delivery of this pulse, the generator 11 locked by counter 19, i.e. the stimulus therapy is canceled.

Für den Fall einer Lockerung der Elektroden 2, 3 (Atemsignal noch vorhanden, jedoch Widerstand zwischen den Elektroden über 1,2 k0hm), wird lediglich akustischer Alarm gegeben (Spannungskombination U1 = O; U2 = Beim Abfallen der Elektroden (Atemsignal abgeschnitten) wird zuerst akustischer Alarm und nach Ablauf des Ätempausen-Grenzwertes zusätzlich optischer Alarm gegeben (zuerst Spannungskombination U1 = UO; U2 U0 dann U1 = UO; U2 = UO)-Die Anzeige eines medizinischen Alarmfalles muß nicht unbedingt sofort mit dem Ansprechen des Grenzwertmelders 16 erfolgen.In the event of loosening of electrodes 2, 3 (breathing signal still present, but resistance between electrodes over 1.2 kOhm), only an acoustic alarm is given (voltage combination U1 = O; U2 = Beim If the electrodes fall off (breathing signal cut off), an acoustic alarm is triggered first and after the expiry of the pause limit, an additional visual alarm is given (first Voltage combination U1 = UO; U2 U0 then U1 = UO; U2 = UO) -The display of a medical In the event of an alarm, it does not necessarily have to occur immediately with the response of the limit indicator 16 take place.

Es kann z.B. zuerst das Ende der Reiztherapie abgewartet und erst dann Alarm gegeben werden, wenn die Reizung erfolglos verlaufen war. Zu diesem Zweck kann ein UND-Glied vorgesehen werden, welches das Signal U1 = U0 an die Glieder 28 bis 30 erst dann abgibt, wenn beim weiteren Vorliegen des Grenzwertmelder-Ausgangssignals der die Reiztherapie beendende Verriegelungsimpuls des Zählers 19 erzeugt wird.For example, you can wait for the end of the stimulus therapy first and then then an alarm will be given if the stimulation is unsuccessful. To this end an AND element can be provided which sends the signal U1 = U0 to the elements 28 to 30 only emits when the limit monitor output signal is still present the locking pulse of the counter 19, which ends the stimulation therapy, is generated.

Claims

Rheograph for monitoring the breathing activity of a patient, in particular of premature infants, with a respiratory signal monitor, which stimulant activated to irritate the patient in the sense of stimulating the respiratory center, if a respite exceeds a set limit value, and at the latest with the Occurrence of breathing signals deactivated again according to the main patent ... (patent application P 20 36 713.9), g e k.e n n z e i c h n e t d u r c h means (20) for automatic Switching off the monitoring element (16) from the breathing signal when stimulation begins for a predefinable period of time, preferably 2 sec.

2. Rheograph according to claim 1, characterized in that the shutdown means (20) the monitoring element (16) connected upstream, the breathing signal from the monitoring element separating switch, preferably transistor switch, is used.

3. Rheograph according to claim 1 to 2, in which to irritate the patient Stimulation impulses of a stimulation current generator are used, that is not possible z e i c h n e t that the disconnection of the monitoring element (16) from the breathing signal happens depending on the occurrence of a stimulus impulse.

4. Rheograph according to claim 2 and 3, characterized in that the Duration of the shutdown by the duration of one of a monostable multivibrator (21) generated, the switch (20) activating voltage pulse is fixed, which flip-flop (21) is triggered by the stimulus.

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