DE2147564B2

DE2147564B2 - Ergometer

Info

Publication number: DE2147564B2
Application number: DE19712147564
Authority: DE
Inventors: Sven-Gunnar Sollentuna Olsson (Schweden)
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-09-24
Filing date: 1971-09-23
Publication date: 1976-10-28
Also published as: DE2147564A1; GB1371361A; SE364867B; DE2147564C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ergometer, bei dem die vom Probarfden aufzubringende Arbeit in Abhängigkeit von einem vorgewählten Herzfrequenzwert auf einen diesem Frequenzwert entsprechenden Wert eingeregelt wird, wobei die Regelung mittels eines in einem Regelsignalbildner aus dem vorgewählten Herzfrequenzwert, dem jeweiligen Istwert der Probarden- Herzfrequenz sowie der zeitlichen Änderung dieses Istwertes gev onnenen Regelsignals erfolgt.

Ergometer dienen insbesondere zur physischen Rehabilitierung oder zur Bestimmung der physiologischen Leistungsfähigkeit eines Probanden. Ein häufig verwendetes Ergometer ist hierbei das Ergometerfahrrad, bei dem der Proband durch Treten der Pedale Arbeil verrichtet. Die Größe der vom Probanden aufzubringenden Arbeit kann dabei durch mehr oder weniger starkes Abbremsen der angetriebenen Teile beliebig eingestellt werden. Bei einer speziellen Art von Ergometerfahrrädern ist die aufzubringende Arbeit von der Tretfrequenz des Probanden unabhängig, d. h. diese Fahrräder sind so eingerichtet, daß mit zunehmender Tretfrequenz die Bremswirkung verringert bzw. bei abnehmender Tretfrequenz die Bremswirkung erhöht wird. Der Proband kann somit mit einer vorgewählten, konstanten Arbeit belastet werden und es kann anhand der dabei auftretenden Probanden-Herzfrequenz dessen physiologische Leistungsfähigkeit gemessen werden. Bei Ergometern der eingangs genannten Art wird hingegen kein konstanter Arbeitswert eingestellt; es wird vielmehr die Arbeit gemessen, die der Proband bei einem bestimmten vorgewählten Herzfrequenzwert aufzubringen imstande ist. Der Einsatz solcher Ergometer bringt erhebliche Vorteile. Beispielsweise ist es bei der Rehabilitierung nach einem Herzinfarkt von entscheidender Bedeutung, daß das Herz des Probanden einer exakt vorbestimmten Belastung ausgesetzt werden kann, d. h., daß das Herz mit einem bestimmten vorgewählten Frequenzwert arbeitet, wobei diesei Wert aus Gründen der Probandensicherheit (Übcrbelastung) nicht überschritten oder aus Gründen eines optimalen Rehabilitierungseffektes nicht unterschritten werden darf. Das Ergometer kann ohn-; zusätzliche ärztliche Überwachung betrieben werden, weil es von sich aus gewährleistet, daß der Proband selbst bei extrem niedriger physiologischer Leistungsfähigkeit niemals gesundheitsgefährdend überlastet wird: c. eignet sich daher besonders gut /um Einsatz bei Massenuntersuchungen. Das Ergometerfahrrad kann außerdem auch bei arbeitsphysiologischen Untersuchungen zum Bestimmen der bei einer beliebig gearteten Tätigkeit aufgebrachten körperlicheri Arbeit verwendet werden. Zu diesem Zweck muß lediglich die beim Verrichten der genannten Tätigkeit auftretende Herzfrequenz des Probanden gemessen und anhand dieser Frequenz am Ergometer die erbrachte Arbeit rekonstruiert werden. Die Einregelung der aufzubringenden Arbeit auf den dem vorgewählten Herzfrequenzwert entsprechenden Wert kann nun im Prinzip schon mittels eines lediglich von der Sollwert-Istwcrt-Abweichung der Probanden-Herzfrequenz abhängigen Regelsignals erfolgen. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß bei einem solchen, auf der reinen .Soliwert-Istwert-Abweichung basierenden Regelverfahrer, sich der Istwert der Herzfrequenz nicht — wie eigentlich erwünscht — asymptotisch dem vorgewählten Sollwert annähert, sondern daß er sich unter mehrfachem llber- und Unterschreiten des Sollwertes auf diesen ein-Beim Überschreiten des Sollwertes treten dabei Herzfrequenzen auf, welche den Kreislauf des Probanden, insbesondere des kreislaufschwachen Pro banden, unnötig stark, in Extremfällen sogar in gesundheits- oder lebensbedrohender Weise, belasten können. Ein Ergometer der eingangs genannten Art, wie es beispielsweise aus der US-PS 35 18 985 vorbekannt ist, verringert diesen Nachteil nun in schon recht gutem Maße dadurch, daß die Stärke des Regelsignals nicht nur lediglich durch die Sollwert-lstwert-Abweichung, sondern auch noch zusätzlich durch die sich jeweils ergebende zeitliche Änderung des Istwertes beeinflußt wird. Ist der Einfluß der Istwertänderung auf die Signalstärke dabei so, daß das Signal in Abhängigkeit von der Größe der Istwertänderung jeweils mehr oder weniger stark geschwächt wird (starke Abschwächung bei sehr raschem Anstieg der Herzfrequenz, geringere Abschwächung bei weniger raschem Anstieg der Herzfrequenz), so kann erreicht werden, daß sich der Istwertverlauf der Probanden-Herzfrequenz schon recht gut asymptotischem Verhalten nähert. Allerdings läßt dieses Regelverfahren jedoch unberücksichtigt, daß das Herz ähnlich anderen Motoren mit zunehmender Belastung weniger beschleunigt, d. h.. daß mit zunehmender Herzfrequenz eine weitere Steigerung der Herzfrequenz in einem bestimmten Zeitabschnitt geringer wird. Hierdurch ergeben sich dann also insbesondere bei zunehmender Herzfrequenz Regelfehler, die auch weiterhin zu Abweichungen vom erwünschten, rein asymptotischen Istwertverlauf führen.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Ergometer der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß auch ein aus mangelnder Herzbeschleunigung resultierender Regelfehler nicht mehr auftreten kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Regelsignalbildner zur Ermittlung des Regelsignals Sr nach der Gleichung

= <w>-K-4y

B₁

ausgebildet ist, wobei f_e den vorgewählten Herzfrequenzwert, f den jeweiligen Istwert der Probanden-Herzfrequenz, df/dt die zeitliche Änderung dieses 'stwertes sowie K und A Konstanten darstellen und B_r ein in Abhängigkeit von der Herzirequenz f und der Polarität der Herzfrequenzänderung df/dt veränderbarer Proportionalitätsfaktor ist, der bei positiver Polarität der Herzfrequenzänderung {df/dt > 0) zu höheren Herzfrequenzen hin zunimmt, bei negativer Polarität (df/dt < 0) jedoch für alle Frequenzen konstant bleibt.

Die Wahl eines solchen variablen Faktors ß/trägt nun dem Umstand voll Rechnung, daß das Herz ähnlich rinderen Motoren mit zunehmender Belastung weniger beschleunigt, d. h., daß mit zunehmender Herzfrequenz eine weitere Steigerung der Herzfrequenz in einem bestimmten Zeitabschnitt geringer wird. Sein Korrek-■urverhalten im Regelsignal vermeidet Regelfehler obenMchend beschriebener Art.

Der Faktor B, kann kontinuierlich geändert werden Ps reicht aber auch schon aus. wenn der Faktor B innerhalb bestimmter Frequenzbereiche einen konstan 'cn Wert aufweist. Ausreichend gute Ergebnisse ergeben sich, wenn der Faktor Bi in Abhängigkeit vor

der Herzfrequenz fund vom Vorzeichen der Herzfrequenzänderung df/dl wie folgt bewertet wird:

df/dt > O
Bf= 1 bei
Bf =2 bei
Bf = 3 bei
Br= 4 bei
B/ = 5 bei

110 Schläge/min
110 bis 130 Schläge/min
130 bis 150 Schläge/min
150 bis 170 Schläge/min
170 Schläge/min

b) df/dt < 0

Bf = 1 für alle Herzfrequenzwerte.

Ein besonders günstiges asymptotisches Verhalten der Herzfrequenz ergibt sich, wenn das Regelsignal (Sr) bereits bei einer Sollwert-Istwert-Abweichung (f_c — f) von 10 Schlägen/min zu Null wird. Dazu hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Konstanten K und A (bei entsprechender Wahl von Br) des Abweich- bzw. Frequenzänderungssignals so zu bewerten, daß die Nullstellung des Regelsignals in dem Augenblick erreicht ist, wenn

a) df/dt = + 90 Schläge/min²

bei/"< 110 Schläge/min
df/dt = + 45 Schläge/min²

bei f = 110 bis 130 Schläge/min
df/dt = + 30 Schläge/min²

bei f= 130 bis 150 Schläge/min
df/dt = +22,5 Schläge/min²

bei/'= 150 bis 170 Schläge/min
df/dt = + 18 Schläge/min²

bei f > 170 Schläge/min

b) d/7df = - 90 Schläge/min² für alle Herzfrequenzwerte.

Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand einer Zeichnung (Fig. 1 bis 3). welche ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, im folgenden näher erläutert.

Das Prinzipschaltbild nach Fig. 1 zeigt einen Probanden 1, der die Pedale 2 eines Ergometerfahrrades 3 tritt. Die Tretbewegung des Probanden 1 kann mittels einer an der Transmissionskette 4 des Rades 3 angreifenden Bremse 5 mehr oder weniger stark abgebremst werden. Die Einstellung der gewünschten Bremskraft geschieht dabei anhand einer Bremskrafteinstellvorrichtung 6.

Am Probandenkörper ist eine EKG-Elektrode 7 angebracht für die Abnahme der Probanden-Herzsignale. Die Signale werden einem Herzfrequenzverstärker 8 zugeführt, der an seinem Ausgang ein dem jeweiligen Istwert der Herzfrequenz /'entsprechendes elektrisches Signal erzeugt

Die Ausgangssignale des Herzfrequenzverstärkers 8 werden über die Leitung 9 unmittelbar und über die Leitung 10 über eine Differenzierstufe 11 einem Regelsignalberechner 12 zugeführt. Über eine weitere Leitung 13 ist am Regelsignalberechner 12 ferner ein Frequenzgeber 14 für die Sollfrequenz f_e angeschlossen.

Der Regelsignalberechner 12 besteht im wesentlichen aus einer ersten Differenzstufe 15 für die Bildung eines der Sollwert-Istwert-Abweichung (f_e—f) entsprechenden Signals mit nachgeschaltetem Multiplizierglied 16 für die Multiplikation des Signals mit dem konstanten Faktor K, aus je einem Multiplizierglied 17 und 18 für die Multiplikation des Ausgangssignals der Differenzierstufe 11 mit dem frequenzabhängigen Faktor /?.

sowie dem konstanten Faktor A und aus einer zweiten Differenzstufe 19 für die Bildung der Differenz

S_R = (f_c-f)- K-df/dt AB,.

Der Faktor B/ kann von Hand oder über die gestrichelt gezeichnete Steuerleitung 20 automatisch in Abhängigkeit von der Frequenz f auf die eingangs

ίο bereits beschriebenen Werte eingestellt werden.

Das Ausgangssignal SR (Regelsignal) des Regelsignalberechners 12 wird einer Motorservoeinheit 21 zugeführt, welche über eine Belastungseinheit 22 die Bremskrafteinstellvorrichtung 6 in Abhängigkeit von

is der jeweils vorliegenden Signalstärke steuert. An der Motorservoeinheit 21 ist ferner ein Belastungsintegrator 23 angeschaltet zur Berechnung der während einer vorbestimmten Zeitdauer vom Probanden 1 aufgebrachten Arbeit.

:o Das Bauelement 24 stellt ein Frequenzanzeigegerät für die A nzeige des Istwertes der Herzfrequenz dar.

Das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel arbeitel in der Weise, daß jede gefährlich rasche Herzfrequenzsteigerung des Probanden aufgrund der dadurch bewirkten sofortigen Abschwächung des Regelsignals unmittelbar durch eine entsprechende Minderung oder Fixierung der Bremskraft der Bremse 5 an der Transmissionskette 4 abgefangen wird. Das Herz des Probanden wird daher niemals, auch nicht nur

.50 kurzzeitig, übermäßig belastet, sondern seine Frequenz nähert sich asymptotisch der gewünschten Solifrequenz Soll die Einregelzeitdauer bei beibehaltener asymptotischer Annäherung des Istwertes an den Sollwert auf ein Minimum gebracht werden, so kann dies zweckmäßig

.'5 dadurch geschehen, daß der ersten Ableitung der Herzfrequenz zusätzlich die zweite Ableitung entgegengeschaltet wird.

In den Fig. 2 und 3 ist ein Schallschema des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 dargestellt. Der Fig. 1 entsprechende Baueinheiten sind dabei mit denselben Bezugsziffern versehen.

Gemäß Fig. 2 werden die Ausgangssignale des HerzfrequenzVerstärkers 8 der Differenzierstufe 11 (RC-Glied) über einen als Impedanzwandler arbeiten-

j5 den Operationsverstärker 25 zugeführt. Das differenzierte Signal (df/dt) wird i.i einem weiteren Operationsverstärker 26 verstärkt, jeder der Operationsverstärker 25 und 26 weist einen /?C-Kreis 27 bzw. 28 für die Glättung des jeweiligen Ausgangssignals auf.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 25 ist über Spannungsteiler 29 bis 32 (ohmsche Widerstände) mn den Steuereingängen von Operationsverstärkern 33 bis 36 im Regelsignalberechner 12 verbunden. Die Spannungsteiler 29 bis 32 sind dabei so eingestellt, daß bei Herzfrequenzen f< 110 Schläge/min alle Operationsverstärker 33 bis 36 negatives Ausgangspotentia! aufweisen, jedoch ab 110 Schläge/min der Operationsverstärker 33, ab 130 Schläge/min der Operationsverstärker 34. ab 150 Schläge/min der Operationsverstär-

f>° ker 35 und ab 170 Schläge/min der Operationsverstärker 36 auf positives Ausgangspoten'ial umgeschaltet wird. Jede Umschaltung eines Operationsverstärkers 33 bis 36 auf positives Ausgangspotential bewirkt, daß übei eine nachgeschaltete Diode 37 bis 40 ein zugehöriger

f>5 Feldeffekttransistor41 bis 44 angesteuert wird.

Die Steuereingänge der Transistoren 41 bis 44 sind über weitere Dioden 45 bis 48 mit dem Ausgang eines Operationsverstärkers 49 verbunden. Dieser Opera

tionsverstärker erfaßt die jeweils vorliegende Polarität der Herzfrequenzänderung. Bei negativer Polarität der Herzfrequenzänderung (dfJdt < 0) erzeugt er ein negatives Ausgangssignal, welches über die Dioden 45 bis 48 eine Ansteuerung der Transistoren 41 bis 44 durch die Operationsverstärker 33 bis 36 verhindert. Bei positiver Polarität der Herzfrequenzänderung (df/ df > 0) hingegen bewirkt die nunmehr positive Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 49 eine Freigabe der Transistoren 41 bis 44 für eine Ansteuerung durch die Operationsverstärker 33 bis 36.

Jede Ansteuerung eines Transistors 41 bis 44 durch einen Operationsverstärker 33 bis 36 bewirkt, daß der entsprechende Transistor in den leitenden Zustand versetzt wird. Dies wiederum bewirkt die Parallelschaltung eines mit dem jeweiligen Transistor 41 bis 44 in Serie geschalteten ohmschen Widerstandes 50 bis 53 zu einem am Ausgang des Operationsverstärkers 26 angeschalteten ohmschen Widerstand 54. Die ohmschen Widerstände 50 bis 54 sind in ihren Werten gleich groß gewählt, so daß sich im Punkt 55 eine Verstärkung des Signals (d//di) im Verhältnis 1:2:3:4:5 für die einzelnen Herzfrequenzbereiche: < 110,110 bis 130,130 bis 150,150 bis 170, > 170 Schläge/min ergibt.

Das im Punkt 55 erzeugte Frequenzänderungssignal wird einem Operationsverstärker 56 zugeführt. Dem Operationsverstärker 56 sind ferner zugeführt im Punkt 57 das Istvert-Signal des Herzfrequenzverstärkers 8 über einen ohmschen Widerstand 58 sowie im Punkt 59 das Sollwert-Signal des Sollwertgebers 14 (Einstellung des Sollwertes über Widerstandspotentiometer 60). Das Frequenzänderungssignal sowie das Istwert-Signal sind dabei gegensinnig zum Sollwert-Signal. Am Ausgang des Operationsverstärkers 56 ergibt sich somit das gewünschte Regelsignal Sr.

Gemäß F i g. 3 wird das Regelsignal Sr dem Eingang eines Operationsverstärkers 61 in der Motorservoeinheit 21 zugeführt. In der Motorservoeinheit ist ein wechselweise als Motor oder Generator arbeitender Motor-Generator 62 vorgesehen. Arbeitet der Motor-Generator 62 als Generator, so wird seine Geschwindigkeit abgetastet und ein dieser Geschwindigkeit entsprechendes Signal erzeugt. Dieses Signal wird als Gegenkoppelsignal dem als Integrator geschalteten Operationsverstärker 61 zugeführt.

Mittels eines Multivibrators 63, der in herkömmlicher Weise aus Transistoren 64, 65 sowie ohmschen Widerständen, Dioden und Kondensatoren besteht, wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 61 zerhackt. Der Multivibrator 63 weist dabei ausgangsseitig je einen Feldeffekttransistor 66 sowie 67 auf, von denen der eine immer gesperrt ist, wenn der andere sich im leitenden Zustand befindet. Ist der Transistor 66 leitend, so wird dem Motor-Generator 62 über die Transistoren 68 und 69 Strom für den Motorbetrieb zugeführt. Ist der Transistor 67 leitend, so wird die

ίο Spannung am Motor-Generator 62 abgetastet, d. h., der Motor-Generator 62 arbeitet dann als Generator. Eine Gruppe 70 von Zenerdioden dient zur Geschwindigkeitsbegrenzung des Motor-Generators 62.
Der Motor-Generator 62 treibt mechanisch das Eingangspotentiometer 71 der Delastungseinheit 22. Die Belastungseinheit 22 arbeitet als Impedanzwandler und dient zur Anpassung eines als regulierbare Bremse 5 wirkenden Gleichstromgenerators 72, dessen abgegebene Leistung bis auf 400 Watt steigen kann, an das Potentiometer 71. Sie besteht aus einem Differentialverstärker, der der Strom des Generators 72 so regelt, daß dieser Strom der Einstellung des Potentiometers 71 proportional ist. Der Generator 72 ist von der Tretbewegung des Probanden 1 konstantspannungsgeregelt und gibt beispielsweise eine Spannung von 85 V ab.

Der Motor-Generator 62 treibt ferner ein mit dem Potentiometer 71 mechanisch gekoppeltes zweites Potentiometer 73 im Belastungsintegrator 23. Das

jo Potentiometer 73 liegt am Eingang eines Operationsverstärkers 74 mit einem Integrierkondensator 75. Dem Eingang des Operationsverstärkers 74 wird somit über das Potentiometer 73 ein der Belastung des Probanden proportionaler Strom zugeführt.

Dem Verstärker 74 ist ein weiterer Operationsverstärker 76 nachgeschaltet, der bei einem vorbestimmten, aufgrund der Integration erzeugten Ausgangsspannungswert des Verstärkers 74 einen Ausgangsimpuls liefert. Der Ausgangsimpuls startet einen Multivibrator 77, der über einen Feldeffekttransistor 78 den Integrierkondensator 75 entlädt und somit für eine weitere Integration freigibt. Jeder vom Operationsverstärker 76 erzeugte Ausgangsimpuls wird ferner über einen Transistorverstärker 79 auf ein Zählrelais 80 gegeben, welches die Impulse aufzählt und dessen Stellung am Ende der Meßzeit unmittelbar ein Maß für die vom Probanden verrichtete Arbeit darstellt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ergometer, bei dem die vom Probanden aufzubringende Arbeit in Abhängigkeit von einem vorgewählten Herzfrequenzwert auf einen diesem Frequenzwert entsprechenden Wert eingeregelt wird, wobei die Regelung mittels eines in einem Regelsignalbildner aus dem vorgewählten Herzfrequenzwert, dem jeweiligen Istwert der Probanden-Herzfrequenz sowie der zeitlichen Änderung dieses Istwertes gewonnenen Regelsignals erfolgt, d a durch gekennzeichnet, daß der Regelsignalbildner (12) zur Ermittlung des Regelsignals (Sr) nach der Gleichung

IS

S_R = (f_e -J)- K- ^d/_t ■ AB₁

ausgebildet ist, wobei f_e den vorgewählten Herzfrequenzwert, /den jeweiligen Istwert der Probanden-Herzfrequenz, d//df die zeitliche Änderung dieses Istwertes sowie K und A Konstanten darstellen und Bf ein in Abhängigkeit von der Herzfrequenz /und der Polarität der Herzfrequenzänderung df/dt veränderbarer Proportionalitätsfaktor ist, der bei positiver Polarität der Herzfrequenzänderung (df/ dt > 0) zu höheren Herzfrequenzen hin zunimmt, bei negativer Polarität (d//d/ < 0) jedoch für alle Frequenzen konstant bleibt.

2. Ergometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faktor (Bf) in Abhängigkeit von der Herzfrequenz (f) und von der Polarität der Herzfrequenzänderung(d//df) wie folgt bewertet ist:

a) d//di >0 Bf= 1 bei /< 110 Schläge/min

Bf= 2 bei /= 110 bis 130 Schläge/min

Bf= 3 bei /= 130 bis 150 Schläge/min

Bf =4 bei /= 150 bis 170 Schläge/min

Bf= 5 bei /> 170 Schläge/min

b) d//d/ < 0

Bf= 1 für alle Herzfrequenzwerte.

3. Ergometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstanten (K, A)so bewertet sind, daß das Frequenzänderungssignal (df/dt -A-Bf) in seiner Stärke einem Abweichsignal (f_e — f) ■ K von 10 Schlägen/min entspricht, wenn

a) d//di = + 90 Schläge/min²

bei / < 110 Schläge/min
df/dt = 4-45 Schläge/min²

bei / = 110 bis 130 Schläge/min
dfldt =+30 Schläge/min²

bei / = 130 bis 150 Schläge/min
dfldt = + 22,5 Schläge/min²

bei / = 150 bis 170 Schläge/min
d/di = + 18 Schläge/min²

bei / ,- 170 Schläge/min <>u

b) (1/7(1/ - 90 Schläge/min- für alle Herzfref|iien/wer'(;

4. f.rgonv'trr naih einem der Ansprüche 1 bis 3, '<■ wobei /urn frfiiv.en des Herzfrequenz-Istwertes (I) ein am Probenden über Elektroden od. dgl. angeschlossener Her/frec]uen/mcsser und zum Erfassen der Herzfrequenzänderung eine dem Herzfrequenzmesser nachgeschaltete Differenzierstufe vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur selbsttätigen sinngerechten Beaufschlagung des Regelsignals (Sr) mit dem Faktor (B₁) der Regelsignalbildner (12) umfaßt

a) eine dem Herzfrequenzmesser (8) zugeordnete Signalerzeugungseinrichtung (29 bis 36), die in Abhängigkeit von unterschiedlichen Frequenzwerten des Herzfrequenzmessers unterschiedliche Ausgangssignale erzeugt,

b) eine der Differenzierstufe (11) zugeordnete Polaritätserkennungseinrichtung (45 bis 49), die in Abhängigkeit von der Polarität einer Herzfrequenzänderung (d//di) ein der Polarität entsprechendes Ausgangssignal erzeugt sowie

c) eine von den Ausgangssignalen der Signalerzeugereinrichtung (29 bis 36) und der Polaritätserkennungseinrichtung (45 bis 49) beaufschlagte Verstärkungseinrichtung (26; 50 bis 54) für das Ausgangssignal (d//di) der Differenzierstufe (11), deren Verstärkungsgrad durch die Ausgangssignale der Signalerkennungseinrichtung (29 bis 36) lediglich dann zu höheren Werten (B₁) steuerbar ist, wenn die Polaritätserkennungs einrichtung gleichzeitig ein eine positive Her/-frequenzänderung(d/"/dr > 0) anzeigendes Aus gangssignal erzeugt.

5. Ergometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalerzeugungseinrichtung (29 bis 36) eine Parallelkette von Signalerzeugern umfaßt, von denen jeder auf einen bestimmten, ihm entsprechend zugeordneten Herzfrequenzwen (I) abgestimmt ist und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Istwert der Herzfrequenz diesen Frequenzwert überschreitet.

6. Ergometer nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens vier Signalerzeuger (29 bis 36) vorgesehen sind, von denen bei Herzfrequenzen (Y? ab 110 Schläge/min der erste (29, 33), ab 130 Schläge/min der zweite (30, 34), ab 150 Schläge/min der dritte (31, 35) sowie ab 170 Schläge/min der vierte (32, 36) Signalerzeuger ein Ausgangssignal erzeugt.

7. Ergometer nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinrichtung (26; 50 bis 54) für das differenzierte Herzfrequenzsignal (df/dt) einen Operationsverstärker (26) mit einem Ausgangswiderstand (54) zur Vorgabe eines Anfangsverstärkungsgrades {Bf = 1) umfaßt, an welchem Ausgangswiderstand (54) zum Zwecke der Verstärkungsgradanhebung mit ansteigender Herzfrequenz (f) durch die Ausgangssignale der Signalerzeugungseinrichtung (29 bis 36) weitere Widerstände (50 bis 53) parallel anschaltbar sind.

8. Ergometer nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (54 bis 53) in ihren Widerstandswerten so gewählt und durch die Ausgangssignale der Signalerzeuger (29 bis 36) in der Weise geschaltet sind, daß sich für die Herzfrequenzbereiche /< 110, /= 110 bis 130, 130 bis 150, 150 bis 170 sowie / > 170 Schläge/min eine Verstärkung für das differenzierte Signal (d//dr) im Verhältnis B₁ = 1 : 2 : 3 : 4 : 5 ergibt.