DE2145336A1

DE2145336A1 - Anordnung für die medizinische Untersuchung von Körperorganen, z.B. Gehirn, Herz od.dgl

Info

Publication number: DE2145336A1
Application number: DE19712145336
Authority: DE
Inventors: Lawrence Hirsch Ann Arbor; Merlo Angelo Louis Troy; Mich. Krohn (V.StA.)
Original assignee: Krohn, Lawrence Hirsch, Ann Arbor, Mich. (V.St A.)
Priority date: 1970-09-15
Filing date: 1971-09-10
Publication date: 1972-03-16
Also published as: CA996198A; GB1308872A; FR2107656A5; US3717141A

Description

Lawrence- Hirsch Krohn, 905 Robin Eoad, Ann Arbor, Michigan, USA

Anordnung für die medizinische Untersuchung von Körperorganen, z.B. Gehirn, Herz od.dgl..

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur medizinischen Untersuchung und Diagnose von Körperorganen, insbesondere Gehirn oder Herz.

Es ist bekannt, daß Zusammenziehungen und Entspannungen von Muskelgewebe von elektrischer Aktivität begleitet sind, welche einhergehen-mit--Bewegungen von Ionen durch die Zellenmembranen während dieser Vorgänge. Da Körpergewebe Elektrizität leiten, erzeugen diese zellularen Stromquellen Ströme, die durch den Körper laufen. Potentialdifferenzen in der Größenordnung von Millivolts können für gewöhnlich an der Körperoberfläche , z.B. von der Tätigkeit der Herzmuskeln festgestellt werden. Bekanntlich sind Elektrokardiagramme Aufzeichnungen dieser Potentialdifferenzen, die von den Herzschlägen herrühren, übliohe Elektrokardiographie ist im wesentlichen eine Interpretierung der Herztätigkeit in Abhängigkeit von dem Veränderungen

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muster des elektrischen Potentials am Körper, welche Änderungen bei der Herztätigkeit einhergehen.

Bei der üblichen Elektrokardiographie erweist sfeh selbst die Diagnose von groben Herzfehlern in mehreren Prozent der Fälle

als falsch, da die übliche Elektrokardiographie nur ein i
j Bruchteil der zur Verfügung stehenden elektrischen Informatio- ; nen verwendet. Es ist damit in manchen Fällen praktisch unmög- ; lieh, durch die übliche Elektrokardiographie kleinere Herzfeh- ; ler festzustellen. Außerdem ist es schwierig, die Stelle des Fehlers genau festzulegen, selbst wenn es sich um einen groben Fehler handelt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die übliche Elektrokardiographie durch Schaffung einer Anordnung einer Anordnung zu verbessern, mit der auch kleine Fehler mit größerer Sicherheit und Genau- : igkeit festgestellt und besser als bisher lokalisiert werden ' können. Dabei soll die Anordnung nicht nur für die Untersuchung von Herz, sondern auch von anderen Körperorganen geeigi

net sein.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung gelöst, bei der eine Einrichtung zum Befestigen von einer Vielzahl von Elektroden am Körper des Patienten in Stellungen um das Organ herum vorgesehen ist, um fortgesetzt Spannungssignale des Analogtypes festzustellen, die aus der elektrischen Energie herrühren, die bei der Tätigkeit eines Organes entsteht, und daß an die Elektroden eine Einrichtung zum digitalen Umwandeln und Auf-

■:.. : -2U5336-

zeichnen angeschlossen ist, der Einrichtungen zum Multiplexen

eines diskreten Anteils der Signale und eine Einrichtung auf- I

weist, um die multiplexierten Anteile in eine digitale Form ;

zu überführen, welche die Größe der Signale wiedergibt, und |

daß eine Einrichtung zum Aufzeichnen der Signale in der digi- \

talen Form vorgesehen ist. _;

Vorteilhafterweise ist ein digitaler Computer vorgesehen, um die aufgezeichneten digitalen Daten in eine Reihe von mehrstufigen Stromdichte-Diagrammen umzuwandeln, wobei der Computer in Bezug auf die Zeitintervalle der diskreten Bereiche der : aufgezeichneten Daten und in Bezug auf die zugehörigen, geome-■ . trischen Lagen der Elektroden, sowie in Bezug auf den Widerstand der Körperbereiche zwischen den Elektroden und dem Organ so voreingestellt ist, daß die Spannungsangaben in Stromdichteangaben umgewandelt werden. Zweckmäßigerweise ist ein Komparator vorgesehen, um die Diagramme mit den Diagrammen von normal funktionierenden Organen zwecke medizinischer Diagnose vergli- ; chen werden.

! Das Wesen der Erfindung besteht danach darin, die von einer

Vielzahl von Elektroden erhaltenen Informationen in ein einziges, repräsentatives Bild zu integrieren, und zwar im Gegensatz zu der Prüfung von diskreten Signalen, wie dies in der ! Vergangenheit üblich gewesen ist4 Weiterhin werden die Signa·*· le aus Spannungswerten in Stromdichtewerte umgewandelt, um auf j diese Weise die Stromdichte-Aktivität, die mit dem Organ oder ^: dem Herz verbunden ist, zu untersuchen. Diese Aktivität ist '

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■ ." , 2Η5336

- 4 repräsentativer für die Organtätigkeit als Spannungswerte.

Bei der Untersuchung einer Anzahl von Patienten mit der neuen ; Anordnung konnte bei einigen Patienten ein Herzfehler festgestellt werden, der mit den üblichen EKG—Methoden nicht entdeckt werden konnte. Die auf~diese Weise erhaltene Information wurde nachfolgend durch später entwickelte EKG-Veränderungen sowie· duroh angiografische Ergebnisse von Autopsien bestätigt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine Anordnung zum digitalen Aufzeichnen von Informationen von einem Patienten billig und klein genug in der Größe sind, um in der Praxis eines Arztes leicht verwendet zu werden. Auf diese Weise wird es möglich, daß die Untersuchung des Patienten durch den normalen Arzt zu Ende geführt werden kann. Dies gestattet es dem Arzt, eine Untersuchung zu machen, wenn er dies für notwendig hält. Die vom Arzt verwendete Information kann nachfolgend in einem Digital-Rechner analysiert werden, der sich nicht in der Praxis befindet. Die Rechnerzeit, die benötigt wird,'ist relativ kurz, so daß die für den Patienten auftretenden Kosten innerhalb des normalen Bereiches liegen.

ι Ein Beispiel für den Vorteil der Anordnung nach der Erfindung

ι ■

kann aus einer Reihe von Testen abgeleitet werden, die zur Be-

stätigung des Wertes der Erfindung ausgeführt wurden. Diese .

! Tests wurden an einer Gruppe von Feuerwehrleuten in Detroit ausgeführt. Feuerwehrleute werden in der Ausführung ihrer Arbeit relativ leicht Herzattacken unterworfen. Dies rührt von

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der Uatur ihrer Arbeit her, d.h. von der Tatsache, daß diese

( Männer plötzlichen,anstrengenden Tätigkeiten im Zusammenwirken mit Rauch ausgesetzt sind. Aus dem Ergebnis der Untersuchungen wurde festgestellt, daß eine Reihe von Feuerwehrleuten von der

j aktiven Arbeit der Feuerbekämpfung entlassen werden sollten. ; Dieser Schritt wurde ausgeführt. Nachfolgend^ konnte festge-

ί stellt werden, daß diese Feuerwehrleute tatsächlich an Herzfehlern litten, welche bei Fortsetzung ihrer Arbeit, in der aktiven Feuerbekämpfung zu schweren, physischen Schäden hätten führen können.

Die Anordnung kann außerdem Anzeigeeinrichtungen aufweisen, diel an den Ausgang der Aufzeichnungseinrichtung angeschlossen sind. Die Darstellungseinrichtungen arbeiten so, daß sie die digitale Information der Aufzeichnungseinrichtung in eine analoge Information umwandeln und die Information in analoger Weise darstellen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeiohnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert«

Fig. 1 zeigt die Vorderansicht eines Patienten mit dem Elektroden-Kabelbaum für die Anbringung der Elektroden an Ort und Stelle.

Fig. 2 ist eine Rückansicht des Patienten und zeigt die Anordnung des Kabelbaumes von der Rückseite.

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Fig. 3 zeigt schematisch einen Patienten und veranschaulicht ! den Zusammenhang zwischen den Signalen, die von der Körper- J oberfläche mit Hilfe der Elektroden aufgenommen werden und j der Signalquelle, die im dargestellten Beispiel das Herz des Patienten ist.

Fig. 4 ist ein Stromdichte-Diagramm, das die Funktion eines gesunden Herzens wiedergibt.

Fig. 5 ist ein Stromdichte-Diagramm, welches die Funktionsweise eines abnormalen Herzens wiedergibt.

Fig. 6 und 7 sind ein Blockschalt-Diagramm für die Anordnung gemäß der Erfindung.

Fig. 8 ist ein Blockschalt-Diagramm, das die Anwendung des Systeme nach den Fig. 6 und 7 für die Abtastleitung für den Patienten wiedergibt.

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, welches die Verwendung des Systems nach Fig. 6 und 7 zum Aufzeichnen von Informationen wiedergibt, und bezieht sich auf die Identifizierung des Patienten und auf die Computerfunktionen.

Fig. 10 ist ein Diagramm ähnlich dem nach Fig. 9 und veranschaulioht die Aufzeichnung eines positiven Sättigungsblockes.

Fig. 11 zeigt in einem Blookschalt-Diagramm die Verwendung der j

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- 7 Anordnung nach Fig. 6 und 7 für die digitale Aufzeichnung und

j ' Monitorwiedergabe. j

! I

Fig. 12 ist ein Blockdiagramm und zeigt die Verwendung der An- j Ordnung nach Fig. 6 und 7 für die Auewertung der aufgezeichne- ^: ten Werte. !

Fig. 13 ist ein Blockschaltdiagramm zur Veranschaulichung der '. Verwendung der Anordnung nach den Fig. 6 und 7 zum Ablesen der ' aufgezeichneten Daten, während die ,

: Fig. 14 bis 16 spezielle Einzelheiten einer nicht üblichen ^:

; j

• Schaltung zur Verwendung bei der Erfindung wiedergeben.

Aus den Fig. 1 und 2 wird das Elektrodensystem deutlich, das ^: zum Gewinnen der gewünschten Signale von einem Patienten 110 j

dient. Von dem Patienten 110 werden zwei Gruppen von Signalen abgenommen. Eine Gruppe der Signale gibt ein übliches Elektro-

kardiografisches System wieder. Diese Gruppe des Systems wird in der Erfindung als ein Grundspannungs-Bezugspunkt verwendet. Diese Signale können auch nebenher verwendet werden, um mit

der Anordnung gemäß der Erfindung ein übliches Elektrokardiogramm, bzw. eine übliche elektrografische Analyse durchzuführen.

Die Signale des Standard-EKG werden von Elektroden 10, 12, H, 16 erhalten, die jeweils an der Innenseite des Handgelenkes

Und jeweils an der Innenseite der Fußgelenke angebracht sind. . 20 9812/1582

. 2H5336

Von den Elektroden gehen zu einem Anschlußelement 26 Leitungen

! '18, 20, 22 und 24. Das Anschlußelement ist in einer Anschluß-

ι buchse 28 aufnehmbar.

■ Die Signale zur direkten Verwendung gemäß der Erfindung werden mit Hilfe eines Elektroden-Kabelbaumes 30 erhalten, der ein Band 32 aufweist, das über, die linke Schulter und unter den rechten Arm des Patienten gelegt; und dort befestigt wird.

32
Das Band ist ein hohler, flexibler Schlauch und enthält eine Vielzahl von abgeschirmten, elektrischen Leitern, welche ein Kabel 38 bilden, das sich von einem Anschluß 40 des Bandes oder Riemens weg erstreckt. Zehn der abgeschirmten Leiter 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60 erstrecken sich von der Vorderseite des Bandes mit vorbestimmten Abständen zu dem Brustkasten des Patienten. Jeder Leiter endet in einer Elektrode, beispielsweise in den Elektroden 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80. Diese Elektroden umfassen jeweils ,ein Saugnäpfchen, welches abnehmbar an der Haut befestigt werden kann, um den, elektrischen Kontakt mit der Haut herzustellen. Die Elektroden j sind in Abständen um den Brustbereich -des Patienten 110 an Stellen angeordnet, die zu relevanten, elektrischen Signalen führen. Wie in Fig. 2 gezeigt, erstrecken sich fünf der abgeschirmten, elektrischen Leiter 86, 88,.90, 92, 94 von im gegenseitigen Abstand liegenden Stellen des Bandes 32 aus. Jeder ' dieser Leiter endet in einer Elektrode 96, 98, 100* 102, 104.

: Diese Elektroden sind klebbare Scheiben, die das bequeme Lie-' ! gen des Patienten auf dem Bücken während der Untersuehungs-

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_1 1 ' ' 2U5336

- 9 dauer erleichtern} die rückwärtigen Elektroden sind ebenfalls

I, .

! jeweils in Abständen an Stellen angeordnet, welche zu relevan- ! ten, elektrischen Signalen bezogen auf das Herzorgan führen.

, Das Kabel 38 endet in einem Stecker 106, der in der Anschluß- ; buchse 28 aufgenommen werden kann. Ein Kabel'108 g"eht von der Anschlußbuchse 28 zu der Anschlußstelle der elektrischen An-

i Ordnung nach der vorliegenden Erfindung.

; Die Anschlußbuchse 28 kann von der Anordnung im Abstand ange-

j .

j ordnet werden, so daß der Patient sich in einem Raum entfernt von dem tatsächlichen elektrischen Apparat befinden kann. Das Band 32 kann an dem Patienten auch in großem Abstand von der Steckbuchse 28 angeordnet werden, so daß viele Patienten sehr rasch mit der Buchse 28 jeweils verbunden werden können.

Die Pig. 6 und 7 veranschaulichen den G-esamtaufbau für die digitale Aufzeichnung von Daten, die sich auf Herzsignale beziehen, welche von dem Patienten 110 abgenommen sind, und zum Ablesen und zur Wiedergabe der Signale in einer Art, um die zu einer medizinischen Diagnose führenden Informationen zu liefern. Das Kabel 108, das von den Elektroden am Patienten herkommt, wird an einen Auswahlschalter 112 mit drei Stellungen angeschlossen, welcher einen Schaltmechanismus umfaßt, der geeignet ist, die neunzehn Signale von dem Patienten zu handhaben und für die j weitere Verwertung zu behandeln. In einer Stellung leitet der Schalter 112 die Signale von den Elektroden 10, 12, 14» 16 und 44 zu einem üblichen EKG-Apparat 114, um eine medizinische Ana-

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- 10 lyse mit Standard-EKG zu erleichtern.

In einer weiteren Stellung werden alle neunzehn ankommenden Signale zu der Anordnung gemäß der Erfindung geleitet. In dieser Stellung werden fünfzehn Signale, die von den Elektroden des Kabels 38 abgenommen werden, mit Hilfe eines zweistufigen Verstärkers verstärkt. Jedes Signal wird mit Hilfe einer getrennten Verstärkereinrichtung individuell verstärkt. Drei der Signale, nämlich die Signale 10, 12 und 16 werden in Verbindung verwendet, die als "Wilson-Zentralanschluß" bekannt ist. Jedes der Signale wird in seiner Intensität durch Hilfe eines Widerstandsnetzwerkes reduziert. Die auf diese Weise modifizierten Signale werden dann zusammenaddiert und bilden eine Basisspannung, welche als Basisspannung in einem Differenzialverstärker

j verwendet wird, um die Verstärkung der Differenz zwischen der auf diese Weise gebildeten Basisspannung und jeder Spannung der Gruppe von fünfzehn Signalen zu gestatten.

In der dritten oder letzten Stellung des Auswahlschalters 112 werden fünfzehn unabhängige, willkürliche'Kalibrierungssignale von einer Signalerzeugungseinheit 116 in das Gesamtsystem eingeleitet. Diese Signale werden zusammen mit einer Erdungsstelle verwendet, um die Leistung der verschiedenen Verstärker einzustellen.

Die fünfzehn verstärkten Elektrodensignale werden von dem Vorverstärker 118 zusammen mit einem sechzehnten Signal, das von der Signalerzeugungseinriohtung 116 über Leitung 120, Schalter

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; 2U5336

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112 und Leitung 113 kommt, vereinigt. Dieses Signal kann als j Bezugsspannungspegel in der Kalibrierung eines Breitbandver- i stärkers 122 verwendet werden. Die fünfzehn Signale niedriger !

j Impedanz, die von der Vorverstärkungsstufe 118 erhalten werden- J und das Signal, das über die Leitung 120 zugeführt wird, wer- ;

den in einen Analog-Multiplexer mit sechzehn Kanälen einge- \

speist. Der Mulitplexer 124 wird mit Hilfe eines 20-Bit-Zählers^! 126 fortgeschaltet. Der Zähler kann mit Hilfe von drei verschiedenen Einrichtungen der Anordnung gesteuert werden. Jede
Einrichtung wird in einer unterschiedlichen Stufe der Behändlung der Signale verwendet. Die Handhabung wird bestimmt durch !

einen festverdrahteten Programmierer 128. Die Programmierungs- J

einrichtung 128 umfaßt elf verschiedene Stellungen, die nach- j

1 ' i

einander während eines Arbeitszyklus des Programmierers fort- | geschaltet werden. Ein relaisartiger Schalter 130. ist zwischen
dem Zähler 126 und dem Multiplexer 124 angeordnet. Der Schalter 130 dient zur Zuführung der ersten 4 Bits des Zählers 126 j zum Multiplexer, um diesen schrittweise fortzuschalten.

Die Ausgangssignale von dem Multiplexer werden dem Breitbandverstärker 122 zugeführt, der vom Feedback-Typ ist, um dessen
Ausgang zu steuern. In Betrieb des Verstärkers 122 nimmt das
Eingangssignal zu. Zusätzlich sind Zehner-Dioden am Ausgang
ι des Verstärkers vorgesehen, um bei einer praktischen Ausfüh-. rungsform den Ausgang des Verstärkers auf plus oder minus 9t8

Volt zu beschränken. Eine manuelle Leistungskohtrolleinrich-
; tung 123 ist dem Verstärker 122 zugeordnet.

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Die aus dem Verstärker 122 entnommenen Signale werden zu einem ' Analog/Digital-Wandler 132 geführt. Der Wandler 132 verwandelt die analogen Eingangssignale zu komplementären Digitalsignalern, welche auf digitale Weise die Größe jedes Signales wiedergeben,

ι' sowie das Vorzeichen der Signale in ein aus 8 Bits bestehendes I

Byte. Der Ausgang des A/D-Wandlers 132 wird einem negativ gesättigtem Byte-Generator 134 zugeleitet. Jedeg sechzehnte Sig- j nal, welohes das einzelne JCalibrierungs signal darstellt, das

ι ursprünglich in das System eingeführt worden ist, wird dazu ' j

veranlaßt, die Vorrichtung 134 zu betätigen und ein negativ j

gesättigtes Byte zu erzeugen. Dieses negativ gesättigte Byte · wird als Schlüssel für den Ent-Multiplexvorgang während des Auslesens von zuvor eingeschriebenen Daten verwendet, wie aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich wird. Die Folge von fünfzehn Signalen, welche dem negativ gesättigten Byte folgen, und welche die fünfzehn Elektrodensignale in digitaler Form darstellen, werden durch den Generator 134 unbeeinflußt hindurchgeleitet.

Die Mittel zum Aktivieren des negativ gesättigten Byte-Gene-? rators 134 bei jedem sechzehnten Zählersignal umfassen einen Generator 136 mit sechzehn Kanälen, der durch die ersten vier Bits des Zählers 126 von 20 Bit gesteuert wird und der veranlaßt wird, ein Signal durchzulassen, und zwar bei Abfall jedes sechzehnten Zählersignales. Dieses Signal gelangt durch ein Sperrgatter 138 zu dem negativ gesättigten Byte-Generator 134. Die Gegenwart des Gatters 138 beeinflußt die Funktionsweise· der Vorrichtung 136 nicht. Das Gatter dient für eine spätere ' Stufe des Gesamtzyklus.

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Der Ausgang des Generators 134 wird einer Schalteinrichtung zugeführt, die ein Eelais umfaßt, welches durch eine Program-ί mfereinrichtung 128 in die eine oder die andere von zwei Stellungen betätigt wird. In der einen Stellung wird der Ausgang ί , ■

! des A/D-Wandlers zu den Einschreiblinien eines Bandaufzeichnungsr gerätes 136 zugeführt. In der anderen Stellung verbindet der : Schalter 140 ein Tastenfeld 148 mit den Einschreiblinien des j Bandaufzeichnungsgerätes. Das Tastenfeld 148 wird mit Hilfe

einer Tastenfeld-Handkontrolle 150 manuell betätigt. Das Tasten-

feld kann durch einen positiv gesättigten Blockgenerator 152 manipuliert werden, um zu veranlassen, daß das Tastenfeld ein positiv gesättigtes Byte als zuletzt verwendete Größe für die Identifizierungszwecke für den Patienten bereit hat.

Es ist eine Schaltung vorgesehen, um ein direktes Auslesen aus dem Aufzeichnungsgerät zu ermöglichen. Das Auslesen kann gleichzeitig mit der Aufnahme erfolgen oder es kann nach dem Einschreiben vorgenommen werden. Das Auslesen wird durch Umwandeln der digitalen Information in dem Aufzeichnungsgerät in eine analoge Information verwirklicht. Die Ausleeeleitungen gehen von dem Aufzeichnungsgerät 146 zu einem Digital/Analog-Wandler 154. Es sind Mittel vorgesehen, um selektiv jeweils zwei von den fünfzehn verschiedenen Signalen gleichzeitig zu überprüfen. Diese Mittel umfassen zwei Prüfwert-Haltekreise 156, 158. Jeder dieser Kreise ist geeignet, jeweils einen Elektrodenkreis aus dem gesamten Ausgang des Wandlers 154 auszuwählen und das Signal zur Wiedergabe über eine Zeitdauer festzuhalten, welohe eine Überführung des Bytes der nachfolgenden Zyklua-In-

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formation zu übertragen, die sich in der Auswertung oder Prüfung befindet. Das negativ gesättigte Byte, das durch den Generator.134 eingeführt wurde, wird an dieser Stelle als Basis- j Bezugsgröße verwendet, um ein Aufzählen der Information bis zu !

dem gewünschten Byte zu ermöglichen. j

j Die Information aus den Ausleseleitungen des Aufzeichnungsge- ι

rates wird außerdem zu einem negativ gesättigten Byte-Detektor ; 160 zugeführt, welcher das negativ gesättigte Byte feststellt '·

j und diese Information zu einem Dekodier-lietzwerk 161 fort- j

schaltet, um den Zählvorgang im Netzwerk zu regulieren. Das j Dekodierungsnetzwerk wird manuell eingestellt auf das gewünschte Byte der Information, das bei jedem Zyklus durch die Haltekreise hindurchgelangen soll. Wie zu bemerken ist, gehen zwei Leitungen 162, 164 von dem Dekodierungsnetzwerk aus, um beide Haltekreise 156, 158 zu betätigen. Fehler beim Zählen, die durch Annahme von regellosen, negativ gesättigten Bytes veranlaßt sein können, werden als Ursache für das Auftreten eines Fehlers durch einen Anti-Koinzidenzdetektor 166 ausgeschaltet, der an das Dekodierungsnetzwerk 161 angeschlossen ist. Im Fall des,Auftretens eines zufälligen negativ gesättigten Bytes stellt der Detektor 166 dies als Fehler fest und veranlaßt das erneute Beginnen des Aufzählens nach Erhalt des nächsten regulären negativ gesättigten Bytes. Der Ausgang der Haltekreise 156, 158 wird beispielsweise auf einem Oszilloskop oder einem Schreibgerät festgehalten.

Es sind weiterhin Mittel vorgesehen, um früher eingeschriebene Informationen festzustellen, um die Daten zu lokalisieren, die

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'' einen speziellen Patienten betreffen. Die Leeeleitungen 167 des Aufzeichnungegerätes sind mit einem positiv gesättigten Byte-Detektor 168 verbunden. Die positiv gesättigten Bytes, die mit Hilfe eines positiv gesättigten Block-Generators 152 eingeführt werden, werden durch den positiv gesättigten Byte-Detek-

i tor 168 festgestellt. Der Detektor 168 sendet jedesmal einen Impuls aus, wenn ein positiv gesättigtes Byte den Lesekopf des ; Aufzeichnungsgerätes passiert. Diese Impulse werden zu einem Bypass-Kreis 170 für Lesefehler geleitet. Dieser Kreis stellt die Gegenwart von zufällig auftretenden positiv gesättigten ■< Bytes fest und verhindert, daß die nächste Stufe des positiv _; gesättigten Block-Detektors 172 die Gegenwart eines positiv ge-

^! sättigten Bytes anzeigt, wenn tatsächlich nur ein zufällig auf-

. tretendes positiv gesättigtes Byte empfangen worden ist. Wenn ' ein positiv gesättigtes Byte erhalten wird, speist der Detektor 172 diese Information über eine Schalteinrichtung in die Programmiereinrichtung 128 und von dort in den Zähler 126 von 20 Bit. Der Zähler 126 beginnt dann zu zählen und das Ergebnis des Zählvorganges wird zu einem Suchkomporator- und logischen '

: Kreis 174 weitergeleitet. Die Daten, die jeweils einen Patienten betreffen, sind durch eine Nummer gekennzeichnet, die an- , gibt, wann die Information aufgezeichnet wurde. Diese Nummer j

ι wird in das Tastenfeld 176 für die Patientensuche eingegeben. _: Die Kreise 174 und 176 werden integriert und bilden zusammen ;

■ einen logischen Kreis, der, wenn die zutreffende Patientennummer ausgezählt wird, ein Signal gibt, welches dem logischen

! Kreis 178 zum Einschalten und Anhalten des Aufzeichnungsgörätes zugeführt wird. Dieser Kreis wurde zuvor eingeschaltet und wird

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nach Aufnahme des Signals abgeschaltet. Der Kreis 178, der.mit dem Aufzeichnungsgerät über einen automatischen Lesestoff 180 verbunden ist, läßt das Aufzeichnungsgerät anhalten.

Ein astabiler Multivibrator 182 ist mit der Programmiereinrichtung 128 verbunden. Der Ausgang des Vibrators 182 wird verwendet während der Einstellung des positiv gesättigten Blockgenerators und während eines Testvprganges, der das Abtasten der Leitungen umfaßt, um sicher zu sein, daß eine gute elektrische Verbindung hergestellt ist. Der Vibrator 182 ist mit einem Potentiometer 184 versehen, um die Frequenz des Vibrators während des Abtastens der Leitungen zu verändern und um den Abtastvorgang zu verlangsamen und eine visuelle Inspektion zu erleichtern. Der Vibrator führt seine Funktion durch Steuerung des Zählgerätes 126 aus. ' . -

Zusätzliche Mittel sind vorgesehen, um das Zählgerät 126 während des tatsächlichen Aufzeichnens der fünfzehn Signale zu steuern. Das Aufzeichnungsgerät 146 umfaßt Mittel, um optische Signale zu erzeugen, die in Korrelation zu der Geschwindigkeit des Bandes im Aufzeichnungsgerät stehen. Dieses Signal wird von der Welle abgeleitet, welche das Band mechanisch antreibt. Die Vorrichtung zur Erzeugung dieses Signals wandelt das Signal in ein elektrisches Signal, welches das tatsächlich vom Aufzeichnungsgerät abgenommene Signal darstellt. Der

Grund für die Verwendung eines solchen Signale besteht darin, ! daß während des Aufzeichnens dieser Daten das Aufzeichnungsger ; rät selber die Steuereinrichtung wird und die Geschwindigkeit

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bestimmt, mit der die Information aufgezeichnet werden kann. Me Signalquelle in dem Aufzeichnungsgerät wird als ein "Belegt-* Rückstelleinrichtung" bezeichnet. Das Signal von dieser Belegt-Rückstelleinrichtung wird von der Aufzeichnungseinrichtung durch eine Impulszähl-Verzögerungseinrichtung 186 für den Belegt-Rückstellimpuls geleitet. Diese Verzögerungseinrichtung dient zum Sychronisieren der Arbeitsweise des Analog/Digital-Wandlers und der Speicherzeit der Aufzeichnungsdaten. Das auf diese Weise verzögerte Signal wird von dem Aufzeichnungsgerät

i über die Leitung 188 abgenommen und zu der Zähleinrichtung über I

die Programmierer-Leitung 189 geleitet, um auf diese Weise den ι

! Zähler zu steuern. Eine andere Leitung 191 geht von der Lei- j

tung 189 aus und ist mit einer zweiten Verzögerungseinrichtung ^! ι " '
192 verbunden. Eine Leitung 194 erstreckt sich von dieser zu

dem A/D-Wandler 132. Ein Stufen-Punktionsgenerator 196 ist an

die Leitung 188 durch Leitung 193 angeschlossen. ι
ι Es ist ersichtlich, daß dann, wenn die Elektroden an dem Patienten 110 angebracht worden sind und der Sohalter 112 so eingestellt ist, daß Signale zur Verstärkung und Multiplexierung weitergeleitet werden können, diese Signale konstant in den Wandler 132 eingespeist werden. Die in diesen Signalen enthaltene Information wird nur aufgezeichnet, wenn das Belegt-Rücksteilsignal durch den Wandler 132 empfangen wird. Die Gegenwart dieses Signals veranlaßt die Einschaltung des Wandlers, während die Abwesenheit dieses Signals das Ausschalten des Wandlers zur Folge hat. Die Zeitverzögerung ist vorgesehen, um dent· Wandler den Wandlungevorgang im Gleichschritt mit den Multi-

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plexiervorgängen zu ermöglichen.

Während der Aufzeichnung dieser Informationen sind Mittel vor-

j gesehen, um automatisch ein Aufzeichnen der Information in j

zwei Blöcken zu jeweils 32,600Bytes zu veranlassen. Dies ent- i spricht der Information von vier Herzschlägen. Es sind weiter- ί hin Mittel vorgesehen, um automatisch Gleichheitsmarken am

Ende jedes Informationsblockes vorzusehen und automatisch zu ; veranlassen, daß das Aufzeichnungsgerät angehalten wird, wenn

das Aufzeichnen der Information beendet ist. Diese Mittel umfassen den Funktionsgenerator 196, einen Funktionsgenerator hoher Geschwindigkeit, ein mit hoher Geschwindigkeit arbeitendes Gleichheits-Steuersystem 200 und einen logischen Identifizierungskreis 202. Der stufenweise arbeitende Funktionsgenerator 196 steuert den mit hoher Geschwindigkeit ausgeführten, schrittweisen Aufzeichnungsvorgang des Aufzeichnungsgerätes während des Einschreibens der fünfzehn Signale. Der mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Funktionsgenerator 198 dient als eine Schaltvorrichtung für das Aufzeichnungsgerät 146. Eine Indexeinrichtung 208 zum manuellen Programmieren dient zur Manipulation der Programmiereinrichtung 128.

Eine ins einzelnere gehende Beschreibung des Systems wird weiter unten gegeben. Das Herz dieses Systems ist die Programmiereinrichtung 128. Physikalisch gesehen ist diese Programmiereinrichtung ein Vielstellungsschalter mit einer Mehrzahl von Polen an jeder Station des Schalters. Es sind elf Stationen in der Programmiereinrichtung vorhanden und jede

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,Station umfaßt zwölf Pole. Die Pole dienen zur Verbindung der verschiedenen Kreise und Vorrichtungen, die zuvor beschrieben worden sind. Jede Station gibt eine Stufe im Arbeitszyklus dee gesamten Systems wieder. Eine Kontrolltafel kann vorgesehen

ί sein, um eine Vielzahl von Lampen darzubieten, von denen je- ; weile eine einer Station zugeordnet ist. Die zugehörige Lampe wird eingeschaltet, wenn die zugehörige Station in Betrieb ist, , um visuell der Bedienungsperson die jeweils eingeschaltete

; Station, welche eingeschaltet ist, deutlich zu machen. In ■ einer Ausführungsform ist die Indexeinrichtung 208 für die :

; manuelle Programmierung nur geeignet, eine bestimmte Folge der

I . j

j Programmschalteinrichtung zuzulassen, d.h. eine Bewegung von

ι einer der elf Stationen, ohne während des Zyklus eine Station j

j auszulassen, oder eine Station zurückzuschalten. Die Bewegung .

_: von Station zu Station kann durch manuelles Niederdrücken eines

ί Schalters erfolgen. Die Bedienungsperson kann die Programmier-

' einrichtung veranlassen, in einer vorgegebenen Station über die ,

ι gewünschte Zeitdauer zu verbleiben. ~ . i

^: ί

■ Pig. 8 veranschaulicht die Mittel zum Prüfen der elektrischen

ί Verbindungen, die durch die Leitungen amjPatient hergestellt j

I I

• sind. Dieser Kreis wird als Prüfkreis für den Pat ienten be- i

j zeichnet. Dieser Prüfkreis kann an den beiden Stationen eins ,

i und sieben der Programmiereinrichtung vorgesehen sein.

! In den Stationen eins und sieben ist der astabile Multivibra-I tor 182 mit dem Zählgerät 126 für 20 Bits über eine Leitung 210 ; verbunden. Ein Ein-Aus-Schalter 212 ist in der Leitung 210 vor-

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gesehen, um den Vibrator mit dem Zählgerät zu verbinden, bzw. zu trennen. Das Zählgerät 126 ist mit dem Multiplexer 124 in der zuvor beschriebenen Weise verbunden. Die in dem Kabel 108 enthaltenen fünfzehn Leitungen, die mit dem Patienten 110 verbunden sind, werden durch den Schalter 112 mit dem Vorverstärker 118 verbunden. Die Signale gelangen dann an den Mulitplexer 124. Die kalibrierten Signale von der Vorrichtung 116 werden durch den Schalter 112 um den Vorverstärker herum direkt in ' den Multiplexer in der zuvor beschriebenen Weise geleitet. Der j Ausgang des Multiplexers gelangt zu dem Breitbandverstärker 122.

ι Eine Verbindung kann mittels Hand am Ausgang 119 des Breit-

■ .

bandverstärkers hergestellt werden, um den Ausgang des Verstärkers zu einem Oszilloskop 214 zu leiten. Während dieser Stufe kann die Bedienungsperson das Signal, das von jedem der

fünfzehn Leitungen und das Signal von der Kalibrierung 116 in. der Reihenfolge beobachten. Schlechte Elektrodenkontakte können durch Zunahme des Hintergrundgeräusches des 60-Hz-Netzes festgestellt werden. Diese Feststellung kann durch geistigen Vergleich mit einer als Standard dienenden guten Verbindung getroffen werden. Wenn eine Elektrode einen schlechten Kontakt aufweist, kann die spezielle Elektrode dadurch lokalisiert werden, indem man gleichzeitig den Verlauf des Signales beobachtet und dabei jede einzelne Elektrode berührt. Wenn die Elektroden berührt werden, erfolgt eine Zunahme in dem Netzgeräusch als Ergebnis des Antenneneffektes des Körpers der Person, die die Elektrode berührt. Dies zeigt sich im Verlauf des Signales. Wenn die Bedienungsperson die Leitung berührt, welche schlechten Kontakt hat, lernt sie auf diese Weise ken-

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neu, welche der Leitungen betroffen ist. Es kann dann eine Korrektur des Kontaktes vorgenommen werden.

Wie zuvor diskutiert, liefert der Vibrator 132 einen glocken-» förmigen Impuls dem Zähler 126 und steuert damit die Zählgeschwindigkeit. Diese Zählgeschwindigkeit bestimmt die Zeitdauer, die ein spezielles Signal auf dem Oszilloskop 214 darstellt. Die Frequenz des Vibrators kann manuell verändert werden mit Hilfe des Potentiometers 184, um während, der Prüfvorgänge die Zeitdauer zu verkürzen oder zu dehnen, in welcher die Signale dargestellt werden. Bei einer Ausführungsform war die Schwellzeit beispielsweise veränderbar von einer bis auf fünfzehn Sekunden. Wenn es gewünscht ist, ein Signal langer als fünfzehn Sekunden darzustellen, kann der Schalter 212 geöffnet werden, worauf die Darstellung des Signales auf dem Oszilloskop fortgesetzt wird, bis der Schalter 212 wieder geschlossen wird.

Fig. 9 gibt.die Verbindungen wieder, die durch die Programmier-· einrichtung in den Stationen zwei, fünf und 9 geschaffen werden. Die Stationen 2 und 9 können jeweils als vormanuelle Stationen und als nachmanuelle Stationen bezeichnet werden. In diesen Stationen wird das System so geschaltet, daß eine manuelle Aufzeichnung der Funktionscharakteristiken möglich wird. In der Station 5 wird das System so geschaltet, daß eine manuelle Aufzeichnung von Informationen» insbesondere Informationen betreffend die Identifizierung des Patienten, möglich wird.

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■_ I ^j"j_d__:„_J 2H_5336_

In den Stationen 2 und 9 kann das Netzwerk 148 des Tastenfeldes, das einen durch eine Taste des manuellen Tastenfeldes veranlaßten Ausgang 216 aufweist, über diesen Ausgang mit dem Gleichheits-Steuerkreis 200 von hoher Geschwindigkeit und von dort mit dem Auswahlschalter 204 verbunden werden. Der Schalter 204 ist ein Vier-Stellungsschalter und weist vier Leitungen 218, 220, 222 und 224 auf. Diese leiter sind mit dem Aufzeichnungsgerät verbunden und innerhalb des Aufzeichnungsgerätes mit Aufzeichnungseinrichtungen, welche beispielsweise !

i den Charakter von BOT, EOR oder EOP sowie ein Rückstellsystem ;

aufweisen. Die innere Einrichtung des Aufzeichnungsgerätea ver- ! bindet jede dieser Leitungen mit den 8 Schreibleitungen 226, welche das betreffende Byte auf das Band 228 einschreiben. Der ι gewünschte Charakter wird vor dem Niederdrücken einer Punktionstaste ausgewählt, worauf die Punktionstaste niedergedrückt und dann der Charkater aufgezeichnet und das Band in die nächste

ι Stellung weitergeschaltet wird. i

In der Station 5 wird das alphanummerische Netzwerk 230 mit den Einschreibleitungen 226 des Aufzeichnungsgerätes über den Relaisschalter 140 verbunden. Der Relaisschalter 140 wird durch die Programmiereinrichtung eingeschaltet. Die alphanummerisehen Tasten können zum Aufschreiben der gewünschten Information auf dem Band 228 verwendet werden. De? Schalter 140 wird.außerdem bei anderen Stationen,nämlich den Stationen 2, 3, 4, 5, 9 und 11 eingeschaltet, wenn es gewünscht wird, den A/D-Wandler von dem Aufzeichnungsgerät abzutrennen.

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■■ · : ·^: 2U5336

Wenn das Programmiergerät in die Station 3 weitergeschaltet

. wird, wie dies Pig. 10 wiedergibt, wird ein positiv gesättig-' ter Block aufgezeichnet. Die Funktion dieses positiv gesättigten Blockes besteht darin, Mittel zum Aufzeigen der Stelle der j Aufzeichnung jedes einzelnen Patienten auf dem Band zu liefern.
Auf einem vorgegebenen Band werden diese Blöcke nummerisch identifiziert, und zwar mit den Nummern, die mit einem manuell niedergeschriebenen Verzeichnis korrelieren. Durch Herstellung i einer Beziehung der Nummer des Patienten in dem Verzeichnis : zu der Nummer des gesättigten Blockes, die in dem System gezählt werden kann, kann die Aufzeichnung für einen Patienten
j aufgefunden werden. j

■■ In der Station 3 verbindet der Schalter 140 den alphanummeri- j sehen Abschnitt 230 des Tastenfeldes mit den Einschreiblinien

I

226 des Einschreibgerätes. Die Programmiereinrichtung veran- Ϊ • laßt, daß eine der Leitungen 232 der Einschreibleitungen, die

: sich von dem Tastenfeld aus erstrecken, mit Hilfe des positiv ι

gesättigten Blockgenerators 152 kurzgeschlossen oder geerdet !

wird. Die Erdungsleitung 234 umfaßt einen Belastungswiderstand I

236. Die Leitung 232, die geerdet ist, umfaßt das am meisten ;

bedeutungsvolle Bit des logischen Ausgangs des Tastenfeldes. ! Der Kode des Tastenfeldes ist umgekehrt logisch, d.h. ein lo- j gischer Nullwert wird durch ein Herausragen auf dem Tastenfeld j repräsentiert. Folglich erhält das Aufzeichnungsgerät alle logischen Signale mit Ausnahme des am meisten bedeutungsvollen
Bits, mit der Folge, daß jedes Byte, das aufgezeichnet wird,

positiv ist und gesättigt wird.

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Die Aufzeichnung der positiv gesättigten Bytes in dem Aufzeichnungsgerät wird durch einen astabilen Multivibrator 182 gesteuert, und zwar in Verbindung mit dem Zählgerät 126 und dem j Funktionsgenerator 196. Wie festgestellt wird, ist der Ausgang dös Vibrators 132 mit dem Zähler 126 über die Leitung 238 verbunden. Der Ausgang ist außerdem'mit dem Generator 196 über die Leitung 240 verbunden. Der Vibrator pulsiert mit vorbestimmter Frequenz an dieser Stelle,'wobei das Potentiometer 184 durch die Programmiereinrichtung abgeschaltet ist. Als repräsentatives Beispiel kann der Vibrator mit einer Geschwindigkeit von 550 Hz vibrieren.

Der Funktionsgenerator 196 veranlaßt das Aufzeichnungsgerät 196 mit der Geschwindigkeit des Vibrators 182 weiterzuschalten, um mit dieser Geschwindigkeit die gesättigten Bytes aufzuzeichnen. Der Vibrator 182, der die Zählgeschwindigkeit des Zählers 126 steuert, veranlaßt den Zähler ebenfalls mit der Geschwindigkeit von 550 Hz zu zählen. Ein logischer Kreis 242 für 13 Bits zum Abschalten ist zwischen dem Ausgang des Vibrators 182 und dem Zähler 126 und dem Generator 196 eingeschaltet. Eine Leitung 244 erstreckt sich von dem 13. Bit des Zählers aus. Wenn das 13. Bit im Zählvorgäng erreicht wird, wird ein Signal dem logischen Kreis 242 zugeführt, der zusammen mit dem Signal von dem Vibrator 182 die Beendigung der Übertragung von Signalen vom Vibrator zu der Zähleinrichtung und zum Generator unterbricht. ^: An dieser Stelle stellen beide Einrichtungen den ZählVorgang, bzw. den Weiterschaltvorgang ab. Dies führt zu einem positiv gesättigten Block von 4096 Bytes.

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Unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 und unter der Annahme, daß sich das Programm in den Stationen 4 oder 6 be- . findet, wird automatisch EOR-Spalt aufgezeichnet. Die Funktion dieses Spaltes besteht darin, die aufgezeichnete Information dieser Station 3 von der Aufzeichnung an der Station 5 und die Aufzeichnung an der Station 5 von der Information'zu trennen, die an Station 8 aufgezeichnet wurde.

Die Mittel zum automatischen Einführen des EOR-Spaltes sind in den vorhergehenden Stufen, nämlich den Stationen 3 und 5 in Bereitschaft gebracht.worden. Ein EOR-Verzögerungskreis 246 wird eingeschaltet, und zwar durch die Programmiereinrichtung an den Stationen 3 und 5. Der Kreis 246 1st geeignet, ein Signal an den EOR-Eingang des Aufzeichnungsgerätes 146 zu 3-iefern* Bei der Bewegung entweder von der Station 3 zur Station 4 oder von der Station 5 zur Station 6 wird der Kreis 246 betätigt, um ein Signal gleichzeitig mit dem Schaltvorgang zu liefern, um die Trennmarke und den Spalt zuverlässig und genau auf dem Band zu registrieren.

Aus Fig. 11 wird die Funktion des Systems in der Station 8 deutlich. Die Station 8 ist die Station, in der die aktuelle . Information über den Patienten aufgezeichnet wird. Es mag daran erinnert werden, daß diese Information von den Elektroden erhalten wird, die an dem Patienten 110 befestigt sind und daß diese Information über den Schalter 112 und den Vorverstärker 118 eingespeist wird. Der Ausgang des Vorverstärkers 118 wird durch das 16. Kalibrierungssignal ergänzt und die 16 Signale

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: ■ .:, · I₁₁: ··: .·' \ 2U5336

bilden den Eingang für den analogen Multiplexer 124. !Der analoge Multiplexer wird durch die ersten 4 Bits des Zählers 126 gesteuert. Der Ausgang des analogen Mulitplexers wird zu dem Breitbandverstärker 122 geleitet, von dem ein Signal kontinuierlich zu dem A/D-Wandler 132 geleitet wird. Von dem Wandler 132 erhält man einen Ausgang nur dann, wenn dieser Wandler in der Station 8 betätigt wird.

Wenn die Programmiereinrichtung in die Station 8 fortgeschaltet ist, schaltet sie den mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Generator 198 ein. Dieser wiederum betätigt das Aufzeichnungsgerät 146, um das Aufzeichnungsgerät in die Schreibbereitschaft für hohe Geschwindigkeit zu bringen. Selbstverständlich ist eine Zeitverzögerung vorgesehen, während der das Aufzeichnungsgerät auf die höhere Geschwindigkeit beschleunigt. Ss ist nicht erwünscht, daß die Patienteninformation während der Beschleunigung des Aufzeichnungsgerätes auf den Hochgeschwindigkeitszustand aufgezeichnet wird. Deshalb sind Mittel vorgesehen, um zu verhindern, daß die Patienteninformation von dem Wandler 132 während dieser Beschleunigungsperiode aufgezeichnet wird. Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt die tatsächliche Zeit für die Beschleunigung etwa 22 Millisekunden. Wie zuvor erwähnt, wird der Belegt-Rücketellimpuls vom Aufzeichnungsgerät 146 zur Steuerung des Zählers 126 während der Aufzeichnung der Patienteninformation verwendet. Dieser Impuls gelangt durch den Verzögerungskreis 186 bevor er dem Zähler 126 zugeführt wird, und

zwar zum Zwecke der Synchronisierung. Dies führt zum Multiplexie-

ren der eintretenden Signale und zum Weiterleiten dieser Signa- I

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le zu der Breitbandverstärkerstufe und von dort zu dem Wandler

j '152. Der Wandler 132 beginnt seinen Wandlungevorgang, wenn er I ein multiplexiertes Signal zusammen mit einem Signal von dem Besetzt-Rückstellgerät erhält. Das Signal von der Rückstell- einrichtung wird für eine kurze Zeitperiode von beispielsweise ! einigen Mikrosekunden verzögert, und zwar durch den VerzÖge-' rungskreis 192, um eine Synchronisierung mit der Aufzeichnungsspeieherung zu erhalten.

i Eine Leitung 193 geht von der Leitung 188 aus zum Eingang des

j Funktionsgenerator 196. Die Programmiereinrichtung schaltet

j den-mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Funktionsgenerator

j 198 in der Station 8 ein. Der Generator wiederum schaltet das

I Aufzeichnungsgerät 146 ein, um auf die höhere Arbeitsgeachwin-

j digkeit zu beschleunigen. Das Signal wird außerdem zu dem Funk-

i tionsgenerator 196 geleitet. Dieses Signal veranlaßt den Funktionsgenerator nach einer Verzögerung von 22 Millisekunden ; ■ I

; durch eine Zeitverzögerungseinrichtung, daß das Besetzt-Rüok- :

\ Stellsignal empfangen wird und an das Aufzeichnungsgerät 146 j

! weitergeleitet wird, um das Einschreiben in der gewünschten !

\ Weise auszulösen. An dieser Stelle des Zeitprogrammes wird die ,

ι Information eingeschrieben.

ι Die erste eingeschriebene Information ist eine Gruppe von

Stellfaktor-Identifizierungsbytes. Diese Gruppe von Identifi- i ; zierungsbytes wird durch Einschalten eines logischen Kreises j

; für die Stellfaktor-Identifizierung erhalten, der mit 202 be-

zeichnet ist. Dieser Kreis 202 wird durch den Generator I96 ; ; 2 09812/1582' i

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für eine kurze Zeitperiode eingeschaltet. Der Ausgang des Krei-¹ ses 202 wird zu dem Sperrgatter 138 geleitet, welches ein Signal zu dem negativ gesättigten Byte-Generator 134 fortleitet, welcher den Generator daran hindert, negativ gesättigte Bytes während etwa 10 negativ gesättigten Byte-Perioden zu erzeugen. Bas negativ gesättigte Byte tritt an Stelle des 16. Kanals auf« Wenn es auf diese Weise verhindert wird, erscheint der 16. Kanal für 10 Bytes und liefert eine Bezugsspannung von dem Vorverstärker» Am Ende der Stellwert-Identifizierungsgruppe, welche beispielsweise 10 Bytes umfaßt, hört der Kreis 202 in seiner Funktion auf als Ergebnis einer inneren Zeitverzögerung.

Sie multiplexierte Elektrodeninformation wird am Ende der zuvor erwähnten Verzögerung von 22 Millisekunden aufgezeichnet. Eine solche Aufzeichnung tritt selbst während des Einführens der ' Stellwert-Identifizierungsbytes auf, da diese Bytes nur am 16.-multiplexierten Kanal auftreten.

Während die Zählvorrichtung zählt, wird ein Signal von jeder der 5 leitungen aufeinanderfolgend multiplexiert, im Breitbandverstärker 122 verstärkt und an den Wandler 132 weitergeleitet. Me Größe jedes dieser Signale wird im Wandler gemessen und in digitale Form überführt. Der Ausgang gelangt über den Generator 134 und wird im Aufzeichnungsgerät 146 aufgezeichnet. Die Zähleinrichtung 126 liefert ein Signal zu dem Generator 136 für den 16. Kanal bei jedem 16. Zählwert. Dieses Signal gelangt durch das Sperrgatter 138 zu dem negativ gesättigten Byte-Generator ·· 134 und übersteuert das Signal, das vom Wandler 132 erhalten

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wird, um einen Ausgang zu liefern, der ein negativ gesättigtes

Byte darstellt. Folglich stellt jedes. 16. Teil einer Information, die aufgezeichnet wird, ein negativ gesättigtes Byte dar. Dieses Byte wird später als Bezugssignal während des Dekodierungsvorganges verwendet.

Jeder Block von Herζinformationen enthält 32,600 Bytes. Diese

, Information umfaßt die Periode von etwa zwei Herzschlägen. An

j dem Ende jedes Informationsblockes wird ein Signal von dem

j 16. Bit des Zählers über leitung 195 ^fÜr den Funktionsgenerator 196 erhalten. Dieses Signal veranlaßt den Funktionsgenerator, daß erneut das Auftreten von Weiterschalt-Signalen von der Besetzt-Rückstelleinrichtung dem Aufzeichnungsgerät 146 zugeleitet werden, so daß der Aufzeichnungsvorgang unterbrochen und ein Spalt auf dem Band eingeschrieben wird. Das gleiche Signal, das dem Funktionsgenerator für die Weiterschaltlei-

; tung zugeführt wird, wird auch dem mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Gleichheits-Steuersystem über die leitung 177 zugeführt, welohes in diesem Zeitpunkt das Aufzeichnen von LRO und CEO-Bytes veranlaßt, die durch das Aufzeichnungsgerät erzeugt werden* Eine Zeitverzögerung ist vorgesehen in dem Funktionsgenerator für die Fortschaltungsleitung, und zwar in der Größenordnung von 30 Millisekunden. Im Anschluß an die Verzögerung wird die Weiterschaltleitung geöffnet und der zugehörige Funktionsgenerator gestattet das Weiterechalten des Aufzeiohnungsgerätes. Folglich wird eine zweite Stellwert-Identifizierungsgruppe eingeführt und als Folge davon ein zweiter Block von Patienteninformationen eingeführt und aufgezeichnet·

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.!.:..: :,j \ 2U5336

Wenn das 17. Bit des Zählgerätes abfällt, wird ein Signal über

• eine Leitung 199 durch den mit hoher Geschwindigkeit arbeiten-

! den Generator erhalten, welcher daraufhin das Aufzeichnungsgerät in seiner Hochgeschwindigkeit-Aufzeichnungsstellung nach einer Zeitverzögerung von 20 Millisekunden abschaltet. Das

; gleiche Signal wird durch den Punktionsgenerator für die Fort-

schaltleitung empfangen, welcher die Portschaltung des Aufj Zeichnungsgerätes sofort unterbricht. Das Signal von dem Funk-

! tionsgenerator für die Portschaltleitung wird dem mit hoher

! Geschwindigkeit arbeitenden Gleichheits-Steuersystem zugeführt,

das zu diesem Zeitpunkt das Aufzeichnen von LHC und CRC-Bytes veranlaßt, die durch das Aufzeichnungsgerät erzeugt werden. Nach der Einführung dieser Bytes und nach einer Verzögerung von 20 Millisekunden wird das Aufzeichnungsgerät abgebremst und zum Stillstand gebracht. An dieser Stelle ist der Arbeitsabsohnitt für den Einschreibvorgang mit hoher Geschwindigkeit beendet. Das Programmiergerät wird danach, in die 9· Stellung fortgeschaltet, die zuvor beschrieben worden ist. Während des Einschreibens mit hoher Geschwindigkeit ist das Gesamtsystem mit Mitteln vorgesehen, um gleichzeitig die aufgezeichneten Daten mit zu verfolgen.

Aus Pig. 12 gehen die Verbindungen in der Station 10 hervor. Die Station gestattet die Auffindung der Aufzeichnung eines speziellen Patienten. Wenn es gewünscht wird, die Aufzeichnung eines Patienten zu lokalisieren, wird das Aufzeichnungsgerät 146 veranlaßt, das Band 228 in die Nullstellung mit Hilfe der Handsteuerung 179 zu bringen. Der Zähler mit 20 Bit wird in die

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Nullstellung durch die Programmiereinrichtung bei Beginn des Vorganges der Station IO zurückgestellt. Die Daten, die jeden Patienten betreffen, sind mit einer Nummer versehen, und zwar

. j zum Zeitpunkt des Einschreiben der Information« Diese Nummer wird manuell in die Suchtastatur 176 für den Patienten eingegeben. Der Suchkreis 176 ist mit dem Suohvergleichs- und logischen Kreis 174 integriert.

Wenn das Band zurückgewikelt und die Patientennummer eingebracht worden ist, ist das System bereit, um die Suche für die spezielle Aufzeichnung eines Patienten zu beginnen. Der Suchvorgäng wird durch Niederdrücken eines Schalters 177 eingeleitet, der mit Erde verbunden ist. Das Schließen dieses Schalters führt dazu, daß der Start/Stop-logische Kreis 178 des Aufzeichnungsgerät es ein Signal an den mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Weiterschaltgenerator liefert, um das Aufzeichnungsgerät auf die hohe Geschwindigkeit zu bringen. Wenn der Schalter

177 freigegeben wird, setzt das Aufzeichnungsgerät seine Arbeiteweise mit hoher Lesegeschwindigkeit fort. Die zutreffenden, positiv gesättigten Blöcke werden bei 172 festgestellt und dem Zählgerät 126 zugeführt. Die ausgewählte, binäre Patientennummer auf der Suchtastatur 176 wird verglichen mit den positiv gesättigten Blockzählungen, die auf den Bits des Zählers 126 in dem Suchvergleiche- und logischen Kreis 174 erscheinen. Wenn diese zwei binären Nummern gleich sind, gleicht die Nummer der gesättigten Blocks, die vorbeigelaufen sind, der gewünschten !

Patientennummer. Dies wird dadurch festgestellt, daß dem Kreis <

178 ein Wechsel in der Einstellung gegeben wird, wodurch das. !

209812/1582 * i

2H5336

₍ Kommando für hohe Auslesegeschwindigkeit vom Aufzeichnungsgerät ■ weggenommen wird. Der Kreis 180 führt dazu, daß das Aufzeich-

nungsgerät 146 zum Stilletand im Bereich des gesättigten Blockes

, des ausgewählten Patienten gelangt. . j

Nachdem die zutreffende Aufzeichnung für den Patienten lokali- ι siert worden ist, wird das Programmiergerät fortgeschaltet zu

der letzten Station, nämlich zu der Station 11. Die in dieser Station hergestellten Verbindungen sind in Pig. 13 wiedergege-

' ben. Diese Verbindungen gestatten das Auslesen der Aufzeichnung |

! des Patienten. I

Es sind Mittel vorgesehen, um in begrenztem Umfange das Band zu bewegen, so daß nur die Aufzeichnung des in Interesse stehenden Patienten abgelesen wird. Diese Mittel umfassen einen automati- | sehen Auslese-Stopkreis 180 und den zuvor beschriebenen, positiv gesättigten Byte-Detektor 172, sowie den mit hoher Geschwin-j digkeit arbeitenden Kreis 254. Dieser Kreis 254 umfaßt die Mittel, die in Verbindung mit Station 8 in Pig. 11 beschrieben· worden sind, um ein Hochgeschwindigkeits-Weiterschaltkommando für das Aufzeichnungsgerät 146 zu liefern. Das Aufzeichnungsgerät kann in Vor- oder in Rücklaufrichtung durch einen nicht dargestellten Auswähleehalter betätigt werden.

: Der automatische Lese-Stop-Kreis 180 wird eingeschaltet, wenn dies gewünscht wird, um den Beginn des Auslesevorganges zu bestimmen. Die Mittel zum Einschalten umfassen einen mittels Hand

niederdrückbaren Tastenknopf 250 auf dem zuvor beschriebenen

2 0 98.12/1582 " i

'■Tastenfeld. Dieser führt bei Niederdrücken zur Auslösung eines Impulses, der einem monostabilen Multivibrator 252 zugeführt

! wird. Dieser führt diesen Impuls dem automatischen Auslese-Stop-Kreis 180 zu und schaltet diesen Kreis ein, der wiederum

eine Hochgeschwindigkeitsstufe in dem Kreis 254· einschaltet, um : das Arbeiten des Aufzeichnungsgerätes mit höher Geschwindigkeit ! ! auszulösen. Wenn der nächste positiv gesättigte Block empfangen ^!

wird, was den Beginn der Aufzeichnung des nächsten Patienten · '. entspricht, wird ein Signal durch den positiv gesättigten Byte- ι ' Detektor dem automatischen Auä-ese-Stop-Kreis zugeführt, um den j ! Kreis auszuschalten und die Arbeit des Aufzeichnungsgerätes mit hoher Geschwindigkeit zu beenden.

Die Mittel zum Lesen der Information, welche ermittelt worden ist, umfassen wie zuvor angedeutet, eine Dekodiereinrichtung 161. Diese Einrichtung ist grundsätzlich ein Schaltkreis, der es erlaubt, daß jedes Byte der Information einem Ausgang zugeleitet wird, der nominell mit der Nummer korrespondiert, die dem Byte der Information zugeordnet ist. Die Dekodiereinrichtung 161 weist sechzehn Ausgänge für in der Zeit aufeinanderfolgende Impulse auf, die den fünfzehn Elektrodensignalen und den negativ gesättigtem Byte entsprechen. Ein glockenförmiger Impuls wird von dem Aufzeichnungsgerät 146 dem Dekodiergerät 161 und dem D/A-Wandler 154 zugeleitet, um die Ausgänge dieser Kreise zu synchronisieren. Jeweils zwei Ausgänge des Dekodierers können manuell mit den Wert-Haltekreisen 156, 158 zu ge» gebener Zeit verdrahtet werden. Wenn die Person, welche die Aufzeichnung dee Patienten überprüft, eine Überprüfung aller

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fünfzehn Signale wünscht, verbindet er nacheinander verschiede- ' ; ne Ausgänge der Wert-Haltekreise, bis er alle fünfzehn über- ! \ prüft hat. Zwei Patientenleitungen werden wiedergegeben, während die Ablesung der aufgezeichneten Daten in der Vorwärts- i ; richtung erfolgt, während zwei verschiedene Patientenleitungen !

\ wiedergegeben werden, wenn die Patientendaten in der umgekehr-

' ten Richtung abgelesen werden. Die Umkehrung der Aufzeichnungsvorrichtung erfolgt manuell.

,

ι !

ι Die Dekodiereinrichtung 161 umfaßt sechzehn Adressen. Der i

■ i

glockenförmige Impuls, der von dem Aufzeichnungsgerät 146 erhalten wird, veranlaßt die Dekodiereinrichtung von Adresse zu Ad- ; resse mittels eines 4-Bit-Zähigerätes fortzuschalten. Auf diese Weise wird ein Impuls aus der Dekodiervorrichtung erhältlich, in Folge mit der zugeordneten Patientenelektrode am Ausgang des Aufzeichnungsgerätes, aber nur diejenigen Ausgangsleitungen der Dekodiereinrichtungen, die mit den Wert-Haltekreisen verbunden sind überführen das Signal durch den Haltekreis.

j Der Anti-Koinzidenz-Detektor 166 umfaßt einen logischen Kreis, der den Dekodierapparat rückstellt in die Anfangszählstellung

j naoh Auftreten irgendeines von drei verschiedenen Ereignissen.

i Das erste Ereignis tritt dann auf, wenn der 16. Kanal der Deko-

I diereinrichtung erreicht ist. Dieser Kanal ist direkt verbunden

' mit dem Detektor 166. Jedesmal, wenn der Dekodierapparat 16

! zählt, wird ein Signal dem Detektor zugeführt, welches veran-

! laßt, daß der Dekodierapparat in die Start-Zähl-Stellung zu-

rückgesetzt wird. Normalerweise, wenn die Dekodiereinrichtung

2.0.9 8.1 27

• ι ■ ι ι

: · 2H5336

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16 zählt, wird auch ein negativ gesättigtes Byte dem Detektor 166 zugeführt. Wenn ein solches Byte durch den Detektro 166 während der 16. Zählung empfangen wird, wird die Dekodiereinrichtung zurückgestellt. Die Rückstellung der Dekodiereinrichtung erfolgt jedoch nach der 16. Zählung, unabhängig davon, ob ein negativ gesättigtes Byte empfangen wird oder nicht. Wenn ein solches negativ gesättigtes Byte empfangen wird an einer anderen Stelle als bei der 16. Zählung, veranlaßt der Detektor 166 auch die Rückstellung der Dekodiereinrichtung 161. Wenn ein Abschnitt des aufgezeichneten Materials verstümmelt ist, so daß die Gesamtzahl von Bytes für ein einziges Signal mehr oder weniger als 16 Bytes enthält, oder wenn ein negativ gesättigtes Byte zufällig auftritt, und zwar in der Mitte eines Informationsblockes von 16 Bytes wird die Aufzeichnungseinrichtung in den Ausgangszustand zurückgestellt. Eine solche Rückstellung wird so oft erfolgen, bis eine ordentliche Folge von 16 Bytes für «ine Information empfangen wird.

; Der Wandler 154 nimmt die Daten von der Aufzeichnungseinriohtung 14.6 auf und wandelt die binär kodierten Daten fortgesetzt j in analoge Signale. Der Ausgang des Wandlers gibt eine wiederholte Folge von 16 Bytes wieder, welche einen Block bilden, der eine komplette Signalabtastung repräsentiert. Der Ausgang der Dekodiervorrichtung wird dem Wert-Haltekreis kreisend zugeführt, damit diese Kreise nur auf die besonders ausgewählte Elektrode einwirken, welche Überprüft werden soll. Der gleichzeitige Empfang eines Signales von der Dekodiereinrichtung durch die Haltekreise und eines Signalee von dem Wandler führt

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■ ■ ": 2H5336

- 36 dazu, daß diese Kreise das in Präge stehende Signal für die.

Darstellung weiterleiten. Alle anderen Signale werden blockier-t. j Die Haltekreise halten das Signal, welches für die Wiedergabe- j zwecke weitergeleitet wird, für eine Zeitdauer gleich der Zeit, I die benötigt wird, um das nachfolgende Signal von Interesse zu i empfangen. Das durch die Haltekreise gehaltene Signal kann an 1 den Ausgängen 157, 159 abgenommen und auf einem Ossilloskop wiedergegeben oder permanent mit Hilfe einer Schreibvorrichtung , aufgezeichnet werden. Wenn eine Schreibvorrichtung verwendet wird, kann sie mit dem automatischen Auslese-Stop-Kreis 180 ver·» bunden werden, so daß sie automatisch ihre Punktion unterbricht, wenn die Information ausgelesen worden ist. Hierdurch wird Papier gespart, nachdem die Ablesung der beiden Patientenblöcke beendet: ist. Die Haltekreise können modifiziert werden durch Addier-» ;

oder Subtrahierkapazitäten, um das langsame oder schnelle Aus-· j.

lesen zu erleichtern. Dies wird über den mittels Hand betätig- ;

baren Auslfse-Geschwindigkeitswähler und den mit Hand betätig·» ;

baren, mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Einechreibefereis I'

erreicht. j

Der oben beschriebene Auslesekreis wird, natürlich nur die In« j formation als ein Potential an der Körperoberfläche wiedergeben,j ! das in Ruhebesiehung zu der Herzteilaktivität gebracht werden kann. Die Information, die aufgezeichnet worden ist, kann auch , und wird auch vorzugsweise geprüft mit Hilfe eines Digital-Computers in einer verfeinerten Art und Weise, um eine genauere Diagnose zu ermöglichen. Aus Pig. 5 wird deutlich, daß Jede . '■ Elektrode im Brustbereioh des Körpers angeordnet ist, d.h. im ^;

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Bereich des Teils des Körpers zwischen Nacken und Bauchbereich. Is wird bemerkt, daß nur fünf leitungen auf dem Rücken des Patienten angeordnet sind, während zehn Leitungen auf der Vorderseite des Patienten placiert worden sind. Der Grund dafür besteht ,darin, daß die Vorderseite mehr Informationen als der Rücken enthält und daher mehr Prüfstellen erforderlich macht. Ein Verhältnis von 2:1 wird bevorzugt. Jede Elektrode wird in einer Stellung angeordnet, in der sie genügend Signale von einem speziellen !Teil des Herzens 258 erhält, wie dies allgemein durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, die sich von den Elektroden aus zum Organ erstrecken. Selbstverständlich wird jedes Signal, das durch jede Elektrode empfangen wird, zu jeder Zeit Komponenten von allen Signalen enthalten, die von dem Herzen ausgehen. Wenn jedoch der besondere Teil des Herzens, dem eine spezielle Elektrode zugeordnet ist, elektrisch aktiv wird, enthält das von der speziellen Elektrode empfangene Signal eine größere Komponente aus diesem speziellen Bereich. Derartige elektrische Aktivitäten treten auf, wenn der in Frage stehende Bereioh eleMrisch aktiv ist, d.h. wenn der Abschnitt des Herzmuskels sich in Depolarisierungs- oder Wiederimpolarisierungszustand befindet.

Die Information von allen Elektroden wird in Größe der Eingangs-Ausgangsgeometrie, die in Präge steht, mit Gewichten versehen. Diese Information wurde zu Datengruppen in Bezug auf die besondere Lage der Elektrode naoh Fig. 1 und 2 reduziert. Beispielsweise liefert eine Datengruppe, die als "Transportation Arrays No. 2, No. 3 und No. 4 For High Resolution

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j Electrocardiography" durch Lawrence H. Krohn (veröffentlicht

: 1970) identifiziert wurden, die notwendige Information zur Durchführung einer digitalen Analyse. Die Datengruppe, wenn sie in einem Computer 268 nach Fig. 13 verwendet wird, welcher Computer im großen Abstand angeordnet sein kann, führt die Ge-

: wichtung der Signale und die Umwandlung der Signale von Poten- ! tialen in Stromdichten durch.

™ Ein typisches Stromdichte-Diagramm mit sieben Stufen, das auf diese Weise erhalten werden kann, ist in Pig. 4 und 5 veranschaulicht. Das Stromdichte-Diagramm nach Pig. 4 gibt die vorherige (bei 260) und die spätere (262) Aktivität eines normalen Herzens in einem speziellen Augenblick wieder. Pig. 5 zeigt j ein Stromdichte-Diagramm mit sieben Stufen mit άθτ Aktivität j

I vorher (264) und nachher (266) eines Herzens, welches der Punk- j

I tion eines abnormalen Herzens im gleichen Augenblick wiedergibt,:

und zwar speziell in einem Muster, das eine Korona-Arterioskle- ; rose zeigt. Diese Ansichten summieren den gesamten Ausgangs- : stromfluß, projiziert von der Anterio- und Posterio-Hemisphäre !

einer eingebildeten Kugel 261 auf eine flache Oberfläche von j

i jedem geometrischen Punkt auf der fortschreitenden Prontwelle des Herzens wieder, wobei die Werte beispielsweise über einen Abschnitt eines QHS-Intervalles aufsummiert sind. Die Punkte zwischen den tatsächlichen Elektroden wurden erhalten durch Anwendung der Transformationsgruppierungen. Das Diagramm gibt 90 8-Bit-Bytes wieder. Es ist ein positives Gleichstrom-Impulsmuster gezeigt. Das Diagramm nach Pig. 5 zeigt ein Muster, das von einer totalen Zerstörung der linken nach unten führenden

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( 1 • ■

•J : 2H5336

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Korona-Arterie mit vergleichbarer Kompensation durch die rechte Korona-Arterie herrührt. Ein Vergleich der beiden Diagrammgrup- ; pen zeigt, daß in dem gesunden Herz die Frontwells in einem regulären, konzentrischen Muster fortschreitet» während in dem beschädigten Herz das Wellenmuster gestört ist und unregelmäßig ist. Die gleiche Art der Diagnose kann aus anderen Bereichen des Herzens hergeleitet werden. Pur gewöhnlich reicht es aus, wenn eine kleine Anzahl der Bilder aus den vielen zur Verfügung stehenden studiert wird, was anschließend zu einer vollständigen und eingehenden Untersuchung des Herzens führt, Die Herzinformation in dem speziell gezeigten Beispiel hat eine Dauer von 80 Millisekunden. Jedes der Diagramme ist eine Millisekunde lang und in sieben Amplitudenbruchteile unterteilt« Auf diese Weise sind 80 Pllder erhältlich. Dl© Vergleiches!*!- richtung kann vom visuellen !Typ sein, wie gezeigt oder im Computer aufgenommen sein.

Wie zuvor erwähnt, gehen den Kontraktionen und E2itspannungen von Muskelgeweben elektrische Aktivität voraus» welche mit einer Bewegung von Ionen durch die Zellenmembranen begleitet ist. Da Körpergewebe elektrisch leitet, erzeugen diese zellularen Kräfte Ströme durch den Körper. Potentialdifferenzen in der Größenordnung von Millivolts können an der Körperoberfläche in Abhängigkeit von der Tätigkeit des Herzmuskels festgestellt werden. Das Elektrokardiogramm nach der vorliegenden Erfindung wird von diesen Potentialdifferenzen abgeleitet, die in Verbindung mit dem Schlagen des Herzens entstehen.

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^ 2.H.5.336

Der Herzzyklus in einem normalen Herzen wird veranlaßt, an . einem anatomisch lokalisierten Schrittmaoherfokus, dem söge- nannten sinoatrialen Knoten. An diesem Knoten wird die HerzgeschwindigleLt bestimmt durch die Eigenperiodität des Gewebes unter der kombinierten Kontrolle von biochemischen, biomechaniseheη und neurologischen Einflüssen. Wenn dieser Vorgang ausgelöst ist, schreitet die Erregung durch das Gewebe des normalen Herzens in normalem Vorgänge for.t und wird durch einen Erholungs-

prozeß in den einzelnen Muskelfibern gefolgt. Diese Folge von j

Aktivität bestimmt das Muster der Signale, die man erhält und ! durch die Einrichtung nach der Erfindung aufzeichnet.

Die Wellenform, die mit dem Herzzyklus verbunden ist, wurde in mehrere, allgemein bekannte Bereiche unterteilt. Der erste Abschnitt ist die P-Welle, die mit der atrialen Aktivität einher-

geht. Der nächste Abschnitt, und zwar der Abschnitt von beson- ₍

! ι

derem Interesse für die Diagnose, ist der QRS-Komplex, der mit |

! der ventrikularen Erregung in Beziehung steht. Der endgültige j Abschnitt wird als T-Welle bezeichnet. Diese Welle steht in Bezehung zu: elektrischen Signalen, die während der Erholungs- • periode der Herzkammer auftreten. In dem QRS-Komplex wird die : Q-BeStimmung für gewöhnlich verwendet in Verbindung wie mit der Identifizierung der anfänglichen, negativen Komponente nach der P-Welle. Das R wird verwendet, um die erste positive Komponente j nach der P-Welle zu bestimmen. Das S dient dazu, um eine negaj tive Auslenkung vor der T-Welle zu bezeichnen. Es sind zwischen . den Wellen bestimmte Zeitabstände. Die P-W₆He dauert für ge- , wohnlich etwa 0,15 Sekunden, während der QRS-Komplex eine Dauer

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; von geringfügig weniger als 0,1 Sekunden besitzt. Die T-Welle • dauert etwa 0,2 Sekunden, so daß sich eine Gesamtdauer von ' etwa 0,45 Sekunden ergibt. Der Intervall zwischen den Enden der P-Welle und dem Beginn des QRS-Komplexes beträgt etwa 0,1 Sekunden. Der vollständige Zyklus dauert etwas weniger als eine Sekunde. Jeder der eingeschränkten Bereiche kann indivi-. duell analysiert werden.

Die Natur der elektrischen Aktivität des Herzens sollte klar sein, um die Natur der Information zu erkennen, die durch die ',

ι !

[ Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung aufgezeichnet wird. Der Herzmuskel ist ein faseriges Gewebe, das aus kleinen, zy- ;

j ' ι

lindrischen, kontraktilen Elementen besteht, die zumeist paral-_;

i

IeI zueinander in einem vorgegebenen Bereich und parallel im ·

allgemeinen zur Oberfläche des Herzens verlaufen. Jede Faser I hat eine Länge von mehreren Durchmessern und ist quergestreift,·

ähnlich den dem Willen unterworfenen Muskeln. Ein Herzmuskel ist ein nicht durch Willen beeinflußbarer Muskel und weist keine detailierte direkt wirkende Nervenkontrolle auf. Jede j Faser hängt in ihrer Erregung hauptsächlich von der Zwischen-

wirkung mit benachbarten Muskelfasern ab, mit denen die Faser j fest histologisch aufgrund einer extensiven Verzweigung ver- j bunden ist. Die Erregung breitet sich von Faser zu Faser aus und es wird angenommen, daß sie im wesentlichen durch Purkinje-Muskelfasern geleitet wird, die speziell dazu dienen, diese stimulierende Funktion auszuüben. Die Fasern haben keinen Er-

! regungsmeohanismus für eine selektive Richtung mit dem Ergeb-

: nie, daß die Erregung an einer Stelle im Herzen beginnt und ! 209812/1582

j sich in andere, benachbarte Bereiche ausbreiten kann, wenn sich diese in einemjärregbaren Zustand befinden. Die Folge davon ist, daß das Herz sehr schnell und in einem für gewöhnlich vorbestimmten Muster zur Tätigkeit ausgelöst werden kann.

; Das Innere jeder Paser ist negativ polarisiert in Bezug auf das j Äußere, wenn sich die Paser in Ruhe befindet. Während der Er- ! regung wird die Potentialdifferenz über die geringe Dicke der Membran, welche die Paser umgibt, einem charakteristischen ! Veränderungsmuster unterworfen. Y/ährend der Erregung werden Ionen, insbesondere Natrium und Kalium, durch die Membran transportiert. Es tritt" eine Umkehr der Polarität auf, so daß die Innenseite positiv wird. Sie wird erneut negativ, wenn die Paser in die Ruhestellung zurückkehrt. Die Folge von Erregungen des Myocardium, die Fortschreitung durch spezielle Gewebe in

dem Bündel von HIS und die Ausbreitung durch das Septum und durch die ventrikuläre Masse ist bekannt. Diese Information wird durch den Arzt verwendet, um den Bereich eines Herzens zu lokalisieren, von dem besondere Informationsgruppen durch die Einrichtung gemäß der Erfindung in Abhängigkeit von der Zeit erhalten wurden.

In der Analyse der Spannungsinformation, die durch die Einrich- ! tung nach der Erfindung aufgezeichnet wurde, werden die Potentiale, die aufgezeichnet wurden, in korrespondierende Stromdiohten transformiert. Dies kann mit verhältnismäßig guter Genauigkeit aufgrund der im Herzen erzeugten Stromdichte ge schehen, wobei das umgebende Gewebe als linear in Bezug auf

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den Potentialgradienten und damit stets proportional zur Stromdichte betrachtet werden kann. Diese Konstanz der Proportionalität zwischen elektrischem Feld und Stromdichte repräsentiert ! den Widerstand des Gewebes. Dies ist besonders zutreffend für ί den größten Teil des Gewebes im Bereich des Brustkorbes, mit ! dem Ergebnis, daß die Brust als ein Widerstand betrachtet werden kann. '

Polglich kann der Digital-Computer 268 in Bezug auf die Zeitintervalle von diskreten Bereichen der aufgezeichneten Daten und in Bezug auf die darauf bezogenen geometrischen Stellen ) der Elektroden sowie in Bezug auf den Widerstand der Körper- i teile zwischen den Elektroden und dem Herzen so voreingestellt werden, daß die Spannungsangaben in repräsentative Stromdich- · ten überführt werden. j

Viele Komponentenkreise der Erfindung sind im Handel erhältliche Standardkreise. Beispielsweise kann es sich bei der Dekodiereinrichtung 161 um ein Fairschild-Dekodier-Modell Nr. U6N 9311 59X, bei dem Multiplexer 124 um zwei Fairschild-Halbleiter UOS monolitische mit 8 Kanälen ausgerüstete Multiplexsohalter A6J 3705 142 handeln. Der Verstärker 118 kann aus einer Mehrzahl von zweistufigen Fairschild-Halbleiter-Verstärkern MU A 741 bestehen. Der Analog/Digital-Wandler kann ein Wandler No. 770 750 der Redcor Company sein. Das Tastenfeld 148 kann ein Produkt der Fa. Micro-Switch, einer Abteilung der Minneapolis-Honeywell Company sein. Es ist dort unter der Bezeichnung Solid State Keybord mit 51 Tasten des Types SSK geführt. Das Aufzeichnungsgerät 146 kann ein digitales Bandauf-

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! zeichnungsgerät, Modell 1209, der Pa. Precision Instrument Company sein.

! I

Beispiele für spezifische Kreise für den übrigen nicht übli- ; chen Teil der Anordnung sind in den Fig. 14 bis 16 gezeigt. i Aus Pig. 14 ist ersichtlich, daß verschiedene spezifische Krei-

; i

; se mit gestrichelten linien eingerahmt sind, die jeweils mit
einer Bezugsziffer bezeichnet -sind, die in der früheren Be- : Schreibung verwendet sind. Pig. 14 zeigt einen typischen Kreis
für den mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Funktionsgenera-

^! tor 198, den Punktionsgenerator 196 für die Fortschaltleitung, I

j - j

ι der physikalisch an zwei verschiedenen Stellen angeordnet ist, _;, für den logischen Kreis 178 für Start und Halt für den Auf- j

■ j

zeichner, für den mittels Hand steuerbaren Stationswähler 208, [

' für das mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Gleichheitssteuer-

system 200, für den Suchkomporator und logischen Kreis 174, der physikalisch ebenfalls an zwei verschiedenen Stellen vorgesehen

) ist, das Suchtastenfeld 176 für den Patienten, den Generator

136 mit sechzehn Kanälen, für den logischen Kreis 202 zur Iden-

tifizierung des Stellenwertes, für das Sperrgatter 138 und für ! den Generator 134 für negativ gesättigte Bytes. i

t Pig. 15 veranschaulicht den Detektor 160 für negativ gesättig- : te Bytes, für den Detektor 168 für positiv gesättigte Bytes, , für den Dekodierkreis 161 und für den Anti-Koinzidenz-Detektor·-: kreis 166. . , j

Fig. 16 schließlich veranschaulicht den Bypass-Kreis 170, den

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; Detektorkreis 172 für positiv gesättigte Blöcke, den automati- ^: sohen Auslese-Stopkreis 180 und für den Haltekreis 156 für

I einen Musterwert.

Aus der vorhergehenden Beschreibung können die speziellen Ar-I beitscharakteristiken dieser Kreise leicht verstandenWerden, indem man den verschiedenen Verbindungen folgt. Die gezeigten Kreise können dμrch andere äquivalent wirkende Kreise ersetzt werden.

! Patentansprüche I

i "~—-* I

i i

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Claims

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Patentansprüche

1J Anordnung zum digitalen Aufzeichnen von analogen Voltsignalen eines menschlichen Körperorganes zum Zwecke der medizinischen Diagnose, geke nnzeichnet durch die Kombination der Merkmale, daß

a) eine Einrichtung (30) zum Befestigen einer Mehrzahl von Elektroden (62 bis 104) an dem Körper (110) eines Patienten in Stellungen um das zu untersuchende Organ (258) herum vorgesehen ist, um kontinuierlich analoge Spannungssignale zu fühlen, die aus der elektrischen Energie stammen, welche bei der Funktion des Organeβ durch dieses erzeugt werden,

b) eine Einrichtung zum digitalen Umwandeln und Aufzeichnen der Signale mit den Elektroden verbunden ist, wobei diese Einrichtung eine Multiplex-Anordnung (112 bis 124) zum Multiplexieren eines diskreten Bereiches der Signale, eine Einrichtung (134) zum Umwandeln der multiplexierten Bereiche in die digitale Form zur Wiedergabe der Größe der Signale und eine Einrichtung (146) zum Aufzeichnen der digitalen Signale umfaßt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein digitaler Computer vorgesehen ist, um die aufgezeichneten, digitalen Daten in eine Reihe von mehrstufigen Stromdichte-Diagrammen umzuwandeln, wobei dieser Computer in Bezug auf die Zeitintervalle der diskreten Abschnitte der auf-

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gezeichneten Daten, in Bezug auf die korrelativen geometrischen'

j Lagen der Elektroden und in Bezug auf den Widerstand der Kör- j

perteile zwischen den Elektroden und dem Organ so voreinge- j

i stellt ist, daß die repräsentativen Spannungen in repräsenta- _L tive Stromdichten umgewandelt werden, und daß ein Komparator vorgesehen ist, um die Diagramme mit den Diagrammen von norma-

len Organfunktionen zu vergleichen. ^!
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektroden an diskreten Stellen an der Vorderseite und der Rückseite des Brustkorbes eines Patienten, und zwar um das Herzorgan herum befestigbar sind.
-4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehr Elektroden an der Frontseite des Patie nten a}.s an der Rückseite des Patienten befestigbar sind.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis zwischen den ander Vorderseite und den an der Rückseite des Brustkorbes befestigbaren Elektroden etwa im wesentlichen 2:1 beträgt.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß zehn Elektroden auf der Vorderseite und fünf Elektroden auf der Rückseite vorgesehen sind. ;
7· Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Hultiplexeinrichtung (124) eine

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Einrichtung zum selektiven Multiplexieren von wenigstens zwei
Herzschlägen aufweist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η - ' zeiohnet, daß der diskrete multiplexierte Datenab- _: schnitt vier Intervalle entsprechend vier Herzschlägen des
Patienten umfaßt. * ■
9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η - ' zeichnet , daß der digitale Rechner eine Einrichtung
aufweist, um eine Reihe der nehrstufigen Stromdichte-Diagramme
entsprechend einem Herzschlag zu drucken, wobei die Komporatoreinrichtung einen korrespondierenden Satz von Diagrammen für -, normale Herzfunktionen aufweist, welche visuell vergleichbar
mit der Reihe von gedruckten Diagrammen eines speziellen Patienten sind.
10. Anordnung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch g e k e η η - : zeichne t , daß die Einrichtung zum Befestigen einer ; Mehrzahl von Elektroden am Körper des Patienten einerseits, \ sowie die digitale Umwandlungs- und Aufzeichnungsapparatur ^: andererseits voneinander und von dem digitalen Rechner ent- ; fernt angeordnet sind. ^;
11. Anordnung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Breitbandverstärkerstufe (122)
zwischen dem Multiplexer (124) und dem A/D-Wandler (132) angeordnet ist.

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- 49 - j

;
12. Anordnung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch g e k e η η ; zeiohnet, daß eine Anordnung (116) vorgesehen ist, | um den von den Elektroden abgeleiteten Signalen ein Willkür- \

liches Signal hinzuzufügen, wobei der Multiplexer das will- i

kürliohe Signal jeweils nach dem Multiplexieren der Elektroden-'

'< signale vornimmt, und daß der Multiplexeinrichtung eine Zähl- ; ■ einrichtung (126) zugeordnet ist, welche Mittel umfaßt, um ein

getrenntes Signal am Ende des Multiplexvorganges jedes Satzes : von Elektrodensignalen aussendet, daß ein negativ gesättigter Byte-Generator (134) mit dem Ausgang des Wandlers (132) verbunden ist, wobei dieser Generator eine Einrichtung aufweist, j um alle umgewandelten Signale der Elektroden durchzulassen,

j daß der Generator (134) mit der Zähleinrichtung (126) so ver- ;

bunden ist, daß" er das getrennte Signal von dem Zähler erhält

j und daß in dem Generator eine Anordnung vorgesehen ist, um das negativ gesättigte Byte-Signal zu unterdrücken und das gewillkürlichte Signal naoh Empfang des getrennten Signals vom Zäh» ^:

ler auszusenden. j
13* Anordnung naoh Anspruch 1 bis 12, dadurch g e k e η η -;

zeichnet , daß eine festverdrahtete Programmierein- \ richtung (128) zur Verbindung der verschiedenen Komponenten i der Digital-Wandel- und Aufzeichnungseinrichtung vorgesehen ist,

ι welche Programmiereinrichtung Mittel umfaßt, um den Apparat in j

eine Mehrzahl von verschiedenen Schaltungszuständen zu bringen,

wobei der eine Schaltungszustand der Zustand für eine hohe Einschreibgeaohwindigkeit ist, in welcher der Ausgang des Wandlers

(132) mit dem Eingang eines Digital-AufZeichnungsgerätes (146)

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ι verbunden wird, das Teil der Mittel zum Aufzeichnen der digitalen Daten eines diskreten Abschnittes der Signale ist, wobei die Multiplexeinrichtung (124) einen Zähler (126) für mehrere Bits zur Kontrolle der Multiplexeinheit aufweist, daß die Aufzeichnungseinrichtung (146) eine Einrichtung zur Erzeugung eines abgestuften Signals aufweist, das in Korrelation zu der Aufzeichnungsgeschwindigkeit steht, daß die Aufzeichnungsein-

' richtung Mittel zur Aufnahme des Weiterschaltsignals aufweist, ψ welche eine Aufzeichnung der Information nur dann gestattet,

wenn das Weiterschaltsignal erhalten wird, daß ein Funktions- ! generator (196) für eine Weiterschaltleitung vorgesehen ist, der zur Steuerung der Weiterleitung des Schaltsignals an das

Aufzeichnungsgerät dient, wobei der Ausgang eines Bits des ge-I nannten Zählers (126) mit dem Funktionsgenerator (196) verbuni den ist, um den Generator so zu steuern, daß dieser dia Weiterj leitung des Weiterschaltsignals an das Aufzeichnungsgerät beim

Abfallen des genannten Bitsjverhindert, wobei dieses Bit so aus-ί

gewählt wird, daß es am Ende der Aufzeichnung des diskreten Abschnittes der Signale abfällt.

!
14. Anordnung nach Anspruch 13_f dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitverzögerungseinrichtung mit

' dem Funktionsgenerator für die Weiterschaltleitung (196) ver-I bunden ist, damit dieser Generator die Weiterleitung des Weij terschaltsignals an die Aufzeichnungseinrichtung (146) für

^; eine Zeitdauer bei Einschaltung der Aufzeichnungseinrichtung j (146) verhindert, bis dieser mechanisch auf die höhere Auf-

j zeichnungsgesohwindigkeit beschleunigt ist.

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15. Anordnung nach Anepruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet , daß ein Oszilloskop (2H) vorge-

sehen ist, ein Breitbandverstärker (122) mit dem Ausgang der Multiplexeinrichtung (124) verbunden ist, die Programmierein- " richtung (128) wenigstens einen Abschnitt aufweist, in welchem der Ausgang des Breitbandverstärkers mit dem Oszilloskop (214) verbunden ist, um eine visuelle Prüfung des Charakters des Elektroden-Ausgangseignales zu prüfen, um sicherzustellen, daß die Verbindungen zu dem Körper des Patienten in Ordnung sind.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß ein astabiler Multivibrator (182) vorgesehen ist, dessen Ausgang mit dem Zähler (126) zur Steuerung des Zählers vorgesehen ist und daß die Programmiereinrichtung (128) den Ausgang des Multivibrators mit dem Eingang des Zählers in der einen Sehaltstellung verbindet.

17· Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß dem Multivibrator (182) eine Einstelleinrichtung (184) zur Steuerung der Impulsfrequenz und damit zur Steuerung der Zeit zugeordnet ist, während der der Ausgang der Elektrodenleitungen auf dem Oszilloskop (214) wiedergegeben wird.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der astabile Multivibrator (182) eine weitere Steuereinrichtung (212) aufweist, mit der der Zählvorgang des Zählers (126) unterbrochen werden kann, um.

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; die Zeitdauer der Darstellung des Ausganges einer besonderen
! Elektrode beliebig auszudehnen.

19· Anordnung nach Anspruch 13 bis 18, dadurch g e k e η η -!

zeichnet, daß eine manuelle Aufzeichnungsanordnung !

ι I zum Aufzeichnen der Patienteninformation vorgesehen ist und daß ,

i die Programmiereinrichtung (128) in einen Schaltzustand über- !

führbar ist, in welchem die Programmiereinrichtung die manuelle ι

, Aufzeichnungseinrichtung und den Rekorder (146) zum Einschreib« [

i - j

■ ben der Patienteninformation verbindet. ι

20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch g e k e η η ! zeichnet , daß eine Einrichtung zum Einführen einer
Gleichheitsmarke vorgesehen ist und daß in anderen Stellungen
der Programmiereinrichtungen die mittels Hand steuerbare Auf-¹
' zeichnung, die Einschreibmittel für die Gleichheitsmarke und
die Aufzeichnungseinrichtung (146) so miteinander verbunden
sind, daß manuell Gleichheitsmarken einschreibbar sind.

21. Anordnung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet , daß ein positiv gesättigter Blocki generator (152) arbeitsmäßig mit einem Ausgang der manuell
j steuerbaren Aufzeichnungseinrichtungen verbindbar ist, um den
i Ausgang in Form einer Reihe von positiv gesättigten Bytes zu

liefern, wenn die manuelle Aufzeichnungseinrichtung manuell so | ' eingestellt wird, daß dieser eine Ausgang erzeugt wird, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um den Rekorder (146) zum Aufzeich-
: nen einer vorbestimmten Anzahl von Bytes zu bringen, welche aus

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der manuellen Aufzeichnungseinrichtung herrühren, und daß die Programmiereinrichtung (128) in der einen Stellung gleichzeitig die zuletzt erwähnte Einrichtung und den einen Auegang des ι Aufzeichnungsgerätes miteinander verbindet, um einen Block von j

einer vorbestimmten Anzahl positiv gesättigter Bytes aufzuzeichnen.

22. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß ein Suohkomparator (174) und logische Mittel an den Ausgang der Aufzeiohnungseinrichtung (146) anj schließbar sind, wobei ein manuell betätigbares Patienten- ! Suchtastenfeld (176) mit den logischen Mitteln verbunden ist

j und das Tastenfeld manuell auf eine vorbestimmte Zahl einstelli

bar ist, die der Lage eines speziellen, positiv gesättigten

Byte-Blockes auf einem Aufzeichnungsmittel entspricht, wel- ! ches Aufzeichnungsmittel eine Vielzahl solcher Blöcke enthält, daß der logische Kreis und das Tastenfeld so integriert sind,

daß sie ein Signal erzeugen, wenn die spezielle Zahl erreicht ' wurde, nachdem das Aufzeichnungsgerät (146) zur Wiedergabe j eingeschaltet ist, daß das Signal an das Aufzeichnungsgerät (146) überführbar ist und dieses einen Stopkreis (180) aufweist, um bei Empfang des Signales das Aufzeichnungsgerät (146)| stillzusetzen, wobei das Programmiergerät (128) in der einen Stellung die genannten Komponenten miteinander verbindet.

23· Anordnung nach Anspruoh 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet , daß eine Wiedergabeeinriohtung mit dtm Auegang der Aufzeiohnungseinriohtung verbindbar ist und in

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der Lage ist, die digitale Information des Aufzeichnungsgerätes (146) in eine analoge Information umzuwandeln und darzustellen in analoger Weise, wobei das Programmiergerät (128) in einer Stellung den Ausgang des Aufzeichnungsgerätes mit dem Eingang der Wiedergabeeinrichtung verbindet.

24. Anordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellungseinrichtung Mittel umfaßt, um die aufgezeichneten, negativ gesättigten Bytes zur individuellen Wiedergabe des Signals von jeder Elektrode zu verwenden.

25. Anordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , daß die Darstellungseinrichtung Mittel umfaßt, um die Zeit der Darstellung für jedes Signal über die normale Zeitdauer hinauszudehnen.

26. Anordnung nach Anspruch 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet , daß ein mit hoher Geschwindigkeit arbeitender Generator vorgesehen ist, um ein Signal zum Einschalten des Aufzeichnungsgerätes (146) vorgesehen ist, wenn das Programmiergerät (128) den Generator mit dem Aufzeichnungsgerät verbindet, und daß der Ausgang eines anderen Bits des Zählers (126) mit dem mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden

j Generator verbunden ist und den Generator zu veranlassen, das Aufzeichnungsgerät wieder einzuschalten, wenn das andere Bit ,

I abgefallen ist, wobei dieses Bit so ausgewählt ist, daß es bei '

Snde der Aufzeichnung aller diskreten Abschnitte des Signales j

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abfällt, welche aufgezeichnet werden sollen.

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