DE2324001A1

DE2324001A1 - Detektor fuer die herzfunktion

Info

Publication number: DE2324001A1
Application number: DE2324001A
Authority: DE
Inventors: Richard Dean Lawhorn
Original assignee: CARDIODYNAMICS; Cardiodynamics Inc
Current assignee: CARDIODYNAMICS; Cardiodynamics Inc
Priority date: 1972-06-08
Filing date: 1973-05-10
Publication date: 1973-12-20
Also published as: IT987550B; FR2187268B3; AU5669173A; JPS4963289A; IL42315A0; US3823708A; FR2187268A1; NL7307792A

Description

PATENTANWALT D-I BERLIN 33 4.5.1973

MANFRED ΝΊΙΕΗΕ Telefon: [0511)76 09 50 <831195O>

D.plom-Chemiker Te.e_gra_mme: PATOCHfcM BBKUH

A/20666

GB/03/2082 2324001

CARDIODYNAMICS INC. 6841 Dublin Boulevard, Dublin, Kalifornien, USA

Detektor für die Herzfunktion

Die Erfindung betrifft einen Detektor für die Herzfunktion.

Auf vielen Anwendungsgebieten der Elektronik ist es zweckmäßig, daß lediglihh bestimmte Kurvenverläufe elektrischer Wallenformen auf nachfolgende Kreise übertragen werden, oder daß man Wellenformen bestimmter Charakteristika an einem Weitertritt hindert. Wenn es sich um relativ einfache Wellen handelt, werden aktive oder passive Filter selektiv ausgewählte Frequenzkomponenten entfernen oder hindurchtreten lassen. In dem Fall einer komplexen Wellenform, die Charakteristika der Zeit, der Amplitude und Frequenz aufweist, die gleichzeitig mit veränderlichen Verhältnissen auftreten, ergibt sich jedoch ein wesentlich schwierigeres Problem. Bisher hat das Erkennen von Wellenformmustern einen erheblichen Aufwand an kostspieliger Ausrüstung erforderlich gemacht, und häufig hat man für ein derartiges Erkennen der Wellenform digitale Rechnersysteme angewandt.

Erfindungsgemäß wird ein Detektor für die Herzfunktion geschaffen, der ein Paar Elektroden für das Anbringen an einen Körper aufweist und ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Ver-

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stärkerkreis in Verbindung mit den Elektroden steht, der Verstärkerkreis einen ersten Zweig mit einem Speicherkreis aufweist, in dem negative Impulse gesammelt werden für das Ausbilden eines Normalwertes der negativen Impulse, und einen zweiten Zweig, der einen Verstärker für das Verstärken aller der negativen Impulse aufweist, sowie ein Komparatorkreis für den Vergleich des Normalwertes von dem ersten Zweig mit der Amplitude der Impulse in dem zweiten Zweig, und eine Anordnung für das Ausbilden eines Ausgangssignals aufgrund des Übersteigens der Amplitude der negativen Impulse über den festgelegten Normalwert, aufweist.

Bei vielen Anwendungsgebieten, wie einem Detektor für die Herzarrhythmie, der an dem Körper einer Person angeordnet sein kann, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, eine extrem kompakte Ausrüstung vorzusehen, die nur wenig Energie verbraucht. Der erfindungsgemäße Detektor für die Herzfunktion weist einen kompakten Schaltkreis mit geringem Energieverbrauch in einer Analogbauweise auf, wobei eine Anpassung für den selektiven Durchtritt oder Zurückweisung ausgewählter Arten komplexer elektrischer Wellenformen erfolgen kann. Gegebenenfalls kann der Detektor für die Herzfunktion in einer kleinen unabhängigen Einheit angeordnet werden, die durch den Benutzer getragen werden kann, vergleiche z.B. die üS-PSen 3 138 151 und 3 547 107.

Der erfindungsgemäße Detektor für die Herzfunktion ist speziell entwickelt worden für das Anwenden in einem derartigen unabhängigen Detektor für die Herzarrhythmie, der an der Brust angeordnet, in einer Tasche getragen oder auf einen Tisch gestellt werden kann.

Ein Problem bei derartigen Vorrichtungen besteht darin, daß in verschiedener Weise elektrische Störsignale erzeugt v/erden können, wie z.B. durch einen nicht einwandfreien Kontakt zwischen den Eingangselektroden und der Haut des Be-

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nutzers, sowie auch in anderer Weise, wie z.B. Muskelzittern und, da das angestrebte Signal außerordentlich winzig ist, können derartige Fremdsignale das angestrebte Signal maskieren, wodurch entweder ein Alarm, wenn derselbe gegeben werden sollte, verhindert wird, oder ein falscher Alarm zur Auslösung kommt. Dies ist unzweckmäßig nicht nur als ein Ärgernis, sondern auch weil hierdurch in Notsituationen Anstrengungen in die falsche Richtung gelenkt werden und dies zu fehlerhafter Diagnose führt, die ernsthaft, ja tödlich sein kann. Ein derartiges elektrisches Störgeräusch kann in verschiedenen Weisen erzeugt werden, und zwar sowohl innerhalb als auch außerhalb des Körpers der zu überwachenden Person. Der"erfindungsgemäße Schaltkreis macht es nun unwahrscheinlich, daß der Alarm durch ein elektrisches Störgeräusch ausgelöst wird.

Der grundlegende Schaltkreis kann ebenfalls im Zusammenhang mit einem verbesserten Detektor für die Sinus-Bradykardie und Tachykardie angewandt werden. Eine weitere hier offenbarte abgewandelte Ausführungsform ermöglicht die übertragung eines EKG - d.h. Elektrokardiogramms - von dem Patienten aus vermittels Telephon.

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

Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen elektrischen Schaltkreises.

Fig. IA ein Diagramm einer geeigneten Energiequelle.

Fig. 2 ein Diagramm der Wellenformen, wie sie in verschiedenen Teilen des Schaltkreises vorliegen.

Figuren 3A, 3B und 3C stellen zusammen ein schematisches Diagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dar, wobei bestimmte zusätzliche Merkmale angewandt werden.

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Die in der Fig. IA gezeigte Energiequelle stellt einen stabilen Schaltkreis mit Mittelabgriff ausgehend von einer einzigen Spannungsquelle 3 dar, wobei die Mitte geerdet ist, siehe z.B. das Bezugszeichen 5, und positive und negative Auslaßklemmen 7 bzw. 9 vorliegen. Diese Spannungen werden auf den Schaltkreis nach Fig. 1 an den angegebenen Stellen beaufschlagt.

Die Zuführungselektroden sind mit dem Schaltkreis an den Stellen 11 und 13 verbunden. Die Elektroden können herkömmliche Bauart besitzen, z.B. dergestalt, wie in den US-PSen 3 138 151 und 3 547 107 beschrieben. Die zugeführte Leistung wird auf die Basis eines ersten Emitterfolgers 15 beaufschlagt und weiter vermittels eines zweiten Emitterfolgers 17 verstärkt. Ein Filter mit den Bauteilen 19 bis 28 wirkt als ein Sperrfilter für Frequenzsignale der Haushaltsstromleitungen, d.h. 50 Hz oder 60 Hz, die jedenfalls durch die Stromleitung des Hauses oder dgl. aufgenommen werden können. Ein Verstärker 25 mit seinem zugeordneten Schaltkreis weist eine Verstärkung von etwa 0,8 auf, und das Signal geht sodann zu einem zweiten Verstärker 30, der eine Verstärlung von etwa 1,500 besitzt. Ein Teil des von der Stelle 35 kommenden Ausgangssignals wird durch eine Diode 29 und einen Feldeffekttransistor zu dem invertierenden Eingang des Verstärkers 30 zurückgeführt und wirkt als ein ALR für den Schaltkreis. Ein Teil des Signals wird weiterhin durch den Integrierungsverstärker 33 geführt und in die Basis des Transistors 15 zurückgekoppelt, wodurch für den Schaltkreis eine Gleichstromstabilität erzielt wird. Der bisher beschriebene Teil des Schaltkreises ist größtenteils herkömmlich für Schaltkreise mit hoher Verstärkung, die sehr stabil sind und es liegt keine Frequenzdiskriminierung mit Ausnahme der Erequenz des Haushaltsstroms, d.h. 50 Hz oder 60 Hz, vor, wie weiter oben

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erläutert. Aus diesem Grund ist der Schaltkreis insoweit nicht im Einzelnen erläutert worden.

Das Eingangssignal befindet sich nun an der Stelle 35 und wird durch den Kondens ator 37 und den Widerstand 39 selektiv differenziert für den hier interessierenden unteren Grenzwert der Frequenz. Der obere Grenzwert des Frequenzbandes wird durch die Werte der Bauteile 37 und 39 bestimmt. Das Signal wird sodann durch einen Verstärker 41 hoher negativer Verstärkung verstärkt, der durch einen Widerstand 43 unter Vorspannung steht. Ein Teil von dem Verstärker abgegebenen Leistung wird der zugeführten Leistung rückgekoppelt vermittels des nicht linearen Schaltkreises bestehend aus den Dioden 45 und 47, dem Widerstand 49 und dem Kondensator 51. Die durch den Wert dieser Bestandteile festgelegte Zeitkonstante ergibt einen Dämpfungspunkt für den gesamten Schaltkreis der negativen Rückkopplung, wodurch die Gesamtverstärkung oberhalb des interessierenden oberen Frequenzpunktes verringert wird. Die Dioden 45 und 47 bilden Verlagerungsspannungen aus, d.h. die von dem Verstärkerkreis abgegebene Leistung springt durch O Volt Leistung, wodurch jede abgegebene Leistung zwischen plus 1/2 Volt und minus 1/2 Volt ausgeschaltet wird. Dies wird ausgeführt , um die Gleichstrom-Abweichung zu liefern, die durch die Transistoren 53 und 55 erforderlich ist. Das komplementäre Transistorpaar 57 und 59 führt dazu, daß die Basen der Transistoren 53 und 55 geerdet sind und somit immer dann kein Signal tragen, wenn das an der Stelle 35 auftretende zugeführte Signal negativ ist. Ein Widerstand 61 setzt die Transistoren 57 und 59 unter Vorspannung, und zwar auf deren geeigneten Arbeitsbereich. Ein Widerstand 62 begrenzt den durch den Verstärker 41 während der Periode zugeführten Strom wenn die Basen der Transistoren 53 und 55 geerdet sind, sodaß hierdurch die Rückkopplungsdynamik des Verstärkers 41 in Funktion tritt.

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Der Transistor 53 lädt den Kondensator 63 auf den höchsten durch den Verstärker 41 erzielten negativen Wert während der Zeitspanne auf, wo das Signal an der Stelle 35 positiv ist. Der Kondensator 63 wird durch den Widerstand 65 zu dem Eingang des Verstärkers 67 entladen. Die Werte des Kondensators 63 und des Widerstandes 65 werden so gewählt, daß der durch den Widerstand 65 hindurchgehende durchschnittliche Strom proportional den Maximalwerten der Ladung an dem Kondensator 63 für die letzten mehreren Impulse ist. In dem Fall eines Detektors für Herzarrhythmie ergeben sich diese Impulse aufgrund der Verarbeitung der Herzschläge. Der Verstärker 67 weist eine negative Verstärkung auf und besitzt einen Rückkopplungskreis mit einem Kondensator 69 und einem Widerstand 71, wobei der Kondensator 69 als ein Gedächtnis für die Speicherung der Durchschnittswerte der Maximalspannungen wirkt, die an dem Ausgang des Transistors 53 auftreten. Diese Spannung stellt einen positiven Bezugs-Schwellenwert (E.) dar, der für spätere Vergleiche angewandt wird. Diese Bezugs-Schwellenwertspannung wird sodann dem Rest des Schaltkreises durch einen Widerstand 73 zugeführt. Ein Kondensator 72 stabilisiert den Verstärker 67 unter Verhindern von Schwingungen während der Widerstand 74 den Basiseingangsstrom liefert, den der Verstärker 67 benötigt, um übermäßige Gleichstromabweichungen zu verhindern. Die Vorspannung für den Verstärker wird durch einen Wi derstand 75 sichergestellt. Ein Potentiometer 77 wird durch den Transistor 55 so gesteuert, daß die Spannungswellenform über diesen Widerstand eine genaue Wiedergabe des Ausgangssignals des Verstärkers 41 dann ist, wenn die zugeführte Leistung an der Stelle 35 positiv ist. Dieses Potentiometer 77 ist so eingestellt, daß die Amplitude des nach negativ gehenden Signals, das dem Widerstand 79

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zugeführt wird, so gesteuert wird, daß die sich an der Stelle 81 ergebende Spannung gleich der Summe ist aus der positiven Bezugs-Schwellenwertspannung (E.), wie sie durch einen Widerstand 73 zugeführt wird, und der Spannung, wie sie durch einen Widerstand 79 zugeführt wird.

Dieses Verhältnis läßt sich am besten anhand der Fig. 2 erläutern, in der die Wellenformen an verschiedenen Stellen gezeigt sind. An einer STelle 81 liegt eine positive Spannung mit Ausnahme während derjenigen kurzen Zeitspannen vor, wenn ein großes negatives zugeführtes Signal aus dem Transistor 55 herausgekoppelt wird. Das Signal von der Stelle 81 wird auf einen Verstärker 83 mit hohem negativem Verstärkungsfaktor gekoppelt. Normalerweise ist das Ausgangssignal dieses Verstärkers extrem negativ bis das Eingangssignal an der Stelle 81 negativ wird, und zu diesem Zeitpunkt wird ein großes positives Signal abgegeben. Dies tritt dann ein, sobald das Signal von dem Verstärker 41 ausreichend negativ ist, um über den Spannungs-Schwellenwert (E.) anzusteigen, der durch den dem Transistor 53 und dem Verstärker 67 zugeordneten Schaltkreis festgelegt ist.

In dem Fall eines Arrhythmiedetektors ist dies ein Feststellen von negativen ventrikularen ektopischen Herzschlägen, die unterschiedlich sind gegenüber dem normalen PQRST Elektrokardiographkomplex und elektrischen Störgeräuschen, die zu falschen Anzeigen von Herzstörungen führen können. In diesem Schaltkreis hat, wie weiter oben beschrieben, ein Vorverstärker die Herzwellenform so invertiert, daß an der Stelle 35 negative ventrikulare ektopische Herzschläge zu positiven Signalen führen.

Bei einer Anwendung auf das Feststellen negativer ventrikularer ektopischer Herzschläge - bezüglich der normalerweise positiven elektrokardiographischen Wellenform - ist es erforderlich, falsche Anzeigen zu entfernen, die normalerweise

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auf negative Q und S Komponenten des EKG-Signals zurückzuführen sind. Da dieselben mit unterschiedlichen Amplituden von Individuum zu Individuum auftreten - insbesondere nachdem ein myokardialer Infarkt erlitten wurde - muß die Kompensation für diesen Effekt einstellbar sein. Der Schaltkreis paßt sich automatisch auf diese sich verändernde η Bedingungen an. Dies wird dadurch erzielt, daß der Spannungs-Schwellenwert (E.) festgelegt wird in der weiter oben beschriebenen Weise. Dieser Schwellenwert wird automatisch durch das Ausmaß der Negativität der empfangenen Q und S Wellen eingestellt.

Das positive Signal von dem Verstärker 83 wird auf die Basis eines Transistors 84 beaufschlagt, wodurch derselbe einen programmierbaren Unijunktions-Transistor (PUT) 86 anschaltet. Ein Kondensator 87 steht normalerweise unter voller Ladung und bei Anschalten des PUT 86 überträgt der Kondensator 87 einen Teil seiner Ladung auf einen Kondensator 88. Der Kondensator 88 entlädt sich langsam durch einen Widerstand 91, wenn jedoch die Wiederholungsrate ausreichend groß ist, erreicht der Kondensator 88 einen ausreichend hohen Ladungswert, um einen PUT 89 auszulösen, wodurch ein Transistor 90 angeschaltet wird, und dieses Signal wird verstärkt und über einen Transistor 98 auf eine akustische Alarmanlage 99 beaufschlagt. Der akustische Alarm dauert mehrere Sekunden bis sich der Kondensator 88 entlädt. Somit wirkt der Kondensator 88 sowohl als ein Gedächtnis der Wiederholungsrate der Impulse als auch als ein Intervallzeitgeber für den Alarm.

In den Figuren 3A, 3B und 3C ist ein schematisches Diagramm einer verbesserten Ausführungsform der Vorrichtung gezeigt, die nicht nur die Merkmale der weiter oben erläuterten Ausführungsform, sondern vielmehr noch eine Zahl zusätzlicher Merkmale aufweist. Bei dieser erfindungsgemäßen

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Ausführungsform ist ein automatischer Schalter vorgesehen, so daß die Vorrichtung angeschaltet wird sobald die Elektroden auf den Körper eines Benutzers gebracht werden, so daß keine Handhabung von Schaltern oder dgl. durch den Benutzer erforderlich ist. Die Vorrichtung weist ebenfalls den Schaltkreis auf, bei dem das Warnsignal unter den Bedingungen der Bradykardie oder Tachykardie erschallt und ebenfalls einen Schaltkreis, durch den der Benutzer eine Platte berühren und ein tonmaduliertes Elektrokardiogrammsignal ausbilden kann, das vermittels Telephon für die Aufzeichnung und Diagnose durch einen Arzt an einer entfernten Stelle übertragen werden kann.

Unter Bezugnahme auf den speziellen in den Figuren 3A, 3B und 3C gezeigten Schaltkreis findet eine Energiequelle Anwendung einschließlich der Transistoren Q 20, Q 21, Q 22 und einer Zener-Diode Q 23, wodurch eine regulierte Spannung ausgebildet wird. Ein Paar Elektroden 101 und 103 werden auf den Körper des Benutzers aufgebracht, und dieselben erstrecken sich zu dem Feldeffekttransistor Q 1. Ein Anschluß führt zu dem Tor von Q 1, während die Kathode von Q 1 mit der positiven Anschlußklemme der Energiequelle

und ebenfalls CR 1 verbunden ist. CR 1 ist die in Sperrichtung gepolte Vorspannung und wirkt als ein Ansprechwiderstand hoher Impedanz, wodurch FET Q 1 leitend wird sobald die Elektroden nicht auf einen Körper aufgebracht sind. Sobald die Elektroden 101 und 103 mit dem Körper eines Benutzers verbunden sind, wird der Widerstand zwischen diesen Anschlüssen erheblich verkleinert, wodurch der FET Q 1 teilweise abgeschaltet wird, wodurch sodann ein Transistor Q 24 angeschaltet wird und ebenfalls das Signal auf FET Q 2 beaufschlagt wird. Sobald der Transistor Q 24 angeschaltet ist, werden hierdurch die Transistoren Q 25 und Q 26 in Funktion gesetzt, die als ein elektronischer Schalter

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wirken, wodurch der restliche Teil des Schaltkreises angeschaltet wird. In dieser Weise kommt die Benutzung eines An-Abschalters in Fortfall, und da die Batterieentladung außerordentlich geringfügig ist wenn die Elektroden nicht an einem Patienten angebracht sind, entspricht die Dauerhaftigkeit der Batterie praktisch der Lagerbeständigkeit derselben. Die Transistoren Q 27 und Q 28 stellen einen aktiven Kreis mit Mittelabgriff dar, ähnlich dem weiter oben beschriebenen, wobei Spannungen über und unter der Kreiserdung für die Arbeitsverstärker vorliegen, wie weiter unten erläutert.

Das Signal vom FET Q 2 wird über die Transistoren Q 3 und Q 4 verstärkt, und der Spannungsabweichungswert für die Eingangsstufe wird durch das Potentiometer R 2 eingestellt. Das Signal wird sodann dem invertierenden Eingang des Arbeitsverstärkers A 1 zugeführt.

Die Bauelemente R7, R9, C 1, C 2, R 11, R 14 führen zusammen mit dem Verstärker A 1 zu einer Verstärkungsveränderung und Phasenverschiebung dergestalt, daß bei Kombinieren des Signals von A 1 mit dem direkten Signal durch R 8 und R 10 jedes auf die elektrischen Haushaltsleitungen zurückzuführendes Frequenzsignal ausgeschaltet wird.

Das Eingangssignal befindet sich nun an der Stelle Z und wird durch den Kondensator C 5 und Widerstand R 22 für die hier interessierende niedere Frequenz selektiv differentiert. Der obere Grenzwert des Bandes wird durch die Werte von C 10 und R 26 gesteuert. Das Signal wird äodann durch einen Verstärker A 3, der eine hohe negative Verstärkung aufweist und unter Vorspannung vermitteis des Widerstandes R 28 steht, verstärkt. Ein Teil der von dem Verstärker A 3 abgegebenen Leistung wird dem Eingang über einen Kreis rückgekoppelt, der aus dem Transistor Q 7, Widerstand 36 und Kondensator c 10 besteht. Der Transistor

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Q 7 führt eine mittlere Verlagerungsspannung in die von A abgegebene Leistung ein, so daß Q 9 und Q 10 unter Vorspannung stehen. Die durch R 26 und C 10 ausgebildete Zeitkonstante ermöglicht einen Dämpfungspunkt für den gesamten negativen Rückkopplungskreis, wodurch die Gesamtverstärkung oberhalb des interessierenden Frequenzpunktes verringert wird. Ein Verstärker A 5 mit hoher positiver Verstärkung stellt die Polarität des EKG-Signals bei Z fest und bedingt zusammen mit Q 8 eine Erdung der Basen der Transistoren Q

und Q 9, so daß dann kein Signal transportiert wird, wenn das Eingangssignal bei Z negativ ist. Der Widerstand R 31 begrenzt den durch den Verstärker A 3 zugeführten Strom während der Periode wenn die Basen der Transistoren Q 8 und Q 9 geerdet sind, wodurch die Rückkopplungsdynamik des Verstärkers A 3 in Funktion treten kann.

Ein verbesserte Ausführungsfrom dieser Vorrichtung verwendet eine Verbindung von dem Punkt χ nach Fig. 3A - der Kollektor von Q 30 und Q 31 - durch R 32 zu der Basis von Q 8 der Fig. 3B. Bei dieser Ausführungsform werden die Bauelemente zwischen R 24 und C 12 nicht benutzt und sind abgeschaltet.

Diese Zwischenverbindung inhibiert jede negative Ausgangsleistung von dem Verstärker A 3 bis Q 9 und Q 11 während der Zeitspanne der negativen Neigung in dem R-S-Teil des EKG. Hierdurch wird ein normaler R-Komplex daran gehindert., Ausgangssignale auszubilden, die gegebenenfalls mit den gesuchten ektopischen Signalen verwechselt werden können.

Der Transistor Q 9 lädt den Kondensator C 13 auf den höchsten negativen Wert auf, der an dem Ausgang des Verstärkers A 3 während der Periode erzielt wird wenn das Signal bei Z positiv ist. Der Kondensator C 13 entlädt sich durch den Widerstand R 34 zu dem Eingang des Verstärkers A 4. Die Werte des Kondensators C 13 und des Widerstandes C 34

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werden so gewählt, daß der durchschnittliche Strom durch den Widerstand R 34 proportional den Maximalwerten der Ladung an dem Kondensator C 13 während der letzten verschiedenen Impulse ist. Der Verstärker A 4 weist eine negative Verstärkung auf und ist mit einem Rückkopplungskreis versehen, der die Kondensatoren C 7, C 14 und den Widerstand R 36 aufweist, und hier arbeiten die Kondensatoren als ein Gedächtnis für das Speichern der Durchschnittswerte der Maximalspannungen, die an dem Ausgang des Transistors Q 5 auftreten. Diese Spannung stellt einen positiven Bezugs-Schwellenwert (E. ) dar, der für die späteren Vergleiche angewandt wird. Diese Bezugs-Schwellenwertspannung wird sodann mit der Ausgangsleistung des Transistors Q 10 in den Widerständen R 39 und R 40 summiert und dem invertierenden Eingang des Verstärkers A 6 zugeführt. Beide zugeführte Leistungen werden durch Widerstände R und R 40 relativ hohen Widerstandes geführt und weisen entgegengesetzte Polarität auf. Somit wird von dem Verstärker A 6 keine Leistung abgegeben wenn der Momentane Signalimpuls durch den Verstärker A 5 hindurch nicht über dem Gleichstrom-Durchschnittswert liegt, der, siehe Fig. 2, in dem Verstärker A 4 ausgebildet ist. Wenn jedoch eine wesentliche Diskrepanz zwischen den Momentan- und Durchschnittswerten vorliegt, wird auf die Basis eines Transistors Q 11 eine Spannung beaufschlagt. Ein Kondensator C 16 wird normalerweise durch einen Widerstand R 44 aufgeladen, da derselbe parallel zu der Stromleitung liegt, wenn jedoch der Transistor Q 11 durch einen von dem Verstärker A 6 kommenden Impuls leitend gemacht wird, wird der PUT Q 12 leitend gemacht, wodurch der Kondensator C aufgeladen wird. Wenn diese Ladung ausreichend hoch ist, wird der PUT Q 13 leitend, wodurch wiederum ein Transistor Q 15 ausgelöst wird, der seinerseits den Alarm auslöst,

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wie weiter oben in Zusammenhang mit der Fig. 1 erläutert. Wenn auch der Alarm vorzugsweise akustisch ist, kann derselbe auch visuell.oder taktil sein.

Der Kondensator C 17 weist einen auswählbaren Entladungsweg durch einen der Widerstände R 47, R 48, R 49 und R 89 auf, und hierdurch wird die Entladungszeit des Kondensators C 17 bestimmt, wodurch wiederum die Zeitspanne festgelegt wird über die der Alarm ausgelöst wird. Der Entladungsweg des Kondensators C 17 verläuft ebenfalls durch die Seriendioden CR 3, 4 und 5, so daß der Kondensator C 17 nicht vollständig entladen wird, sondern lediglich bis herunter zu etwa 1 Volt entlädt. Der Grund hierfür besteht darin, daß PUT Q 13 bis herunter zu etwa 1 Volt leitet und es für den sekundären Entladungsweg durch einen der ausgewählten Widerstände nicht zweckmäßig ist, eine vollständigere Entladung zu bewirken. In seinem niedrigen Ladungszustand ist die Ladung an dem Kondensator C 17 gleich, unabhängig davon, ob gerade ein Alarm gegeben wurde, d.h. der Kondensator C hat durch einen der ausgebildeten Widerstände entladen, oder ob eine lange Zeit seit Auslösen des Alarms vergangen ist, d.h. die Entladung lediglich durch den Transistor Q 13 erfolgt ist. Mit anderen Worten, dieser Schaltkreis sorgt dafür, daß die zugeführte Leistung jederzeit den gleichen Zustand hat.

Es wurde weiter oben erwähnt? daß der Schaltkreis wahlweise eine Anordnung aufweisen kann, die dafür sorgt, daß der Alarm unter den Bedingungen der Bradykardie und Tachykardie ausgelöst wird. Für diesen Zweck wird das eintretende Signal bei Z abgenommen und in dem Transistor Q 29 verstärkt. Die Transistoren Q 30, Q 31 und Q 32 stellen einen monostabilen Multivibrator dar, und jeweils bei Auslösen des Multivibrators durch eine positive oder R-Welle wird ein einheitlicher Impuls, und dies gilt sowohl bezüglich seiner Höhe als auch seiner Breite, einem Transistor Q 33 zugeführt. Nach Empfang eines derartigen Impulses leitet der Transistor Q

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während eines genauen Intervalls des Impulses unter Aufladen eines Kondensators C 26. Es ist ein Widerstand R 85 parallel zu dem Kondensator C 26 geschaltet und führt dazu, daß die Ladung an dem Kondensator C 26 abklingt. Ein Transistor Q 34 stellt den Zustand dieser Ladung fest. Es versteht sich, daß bei Vorliegen eines regelmäßigen Herzschlages die Ladung an dem Kondensator C 26 in Form einer dreieckigen Welle vorliegt _f da derselbe während der Impulsdauer von dem Transistor Q 33 aufgeladen und jederzeit durch den Widerstand R 85 entladen wird. Die Zeitkonstanten sind so ausgewählt, daß die Ladung an dem Kondensator C 26 niemals auf 0 geht und auch niemals die größtmögliche Ladung während einer Reihe normaler Herzschläge erreicht. Wenn jedoch die Herzschläge zu häufig auftreten, wird der Multivibrator schneller ausgelöst, wodurch die Ladung an dem Kondensator C 26 auf einen höheren als norm&Ien Wert gebracht wird, während bei Auftreten der Impulse mit langsameren Intervallen die Ladung an dem Kondensator auf einen niedrigen Wert abfallen wird.

Wie weiter oben erwähnt, stellt der Transistor Q 34 den Ladungswert fest und beaufschlagt denselben auf die Basen der Transistoren Q 35 und Q 36 _f die kcaplemeircäre Symmetrie aufweisen« Wenn die Ladung zu ΆοζΙι. ist,- wodurch Tachykardie angezeigt wird, wird der Transitor Q 53 angeschaltet, wodurch wiederum der Transistor Q 42 eingeschaltet wird. Andererseits wird bei Bradykardie öle Ladüiig an dem Kondensator C 26 unter der vorgesehenen L-icrm iia-jsn.,, wodurch der Transistor Q 36 angeschaltet -wir-i, Dies« Sigri?:! wird einem Transistor Q 3? zugeführt, ri-ar: dieselbe in"sr«iert und dem Transistor Q 42 suftihrt, Somit :-ird dsr ^rs:~»istor Q 42 immar dann eingeschaltet,- v-rsr.".i ii.v- I ^dtm■■? ~™ dir- ::cndensator C 26 über oder unter ά~;η I:^:^e2·^::·': Ii^c. ϊ:ϊ jedem Fall wird bei■ Anscnalten des; Trc.nslei::/? Q 42 iar Signal auf die Basis des Transistors 5 16 c^iufscJiIa^:,

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Der Transistor Q 15 und der Transistor Q 16 arbeiten als ein Oder-Tor, so daß das Signal durch den Transistor Q 14 hindurchgeführt wird, der wiederum in der oben beschriebenen Weise den Alarm auslöst. Somit wird vermittels dieses Schaltkreises der Patient nicht nur bezüglich ekoptischer Herzschläge, sondern ebenfalls bezüglich des Auftretens von Bradykardie und Tachykardie gewarnt und kann sich sofort um Hilfe bemühen.

Der Schaltkreis bedingt ebenfalls ein Verfahren, vermittels dessen der Patient selber den Alarm durch Berühren einer Platte auslösen kann. Da der Patient aufgrund seiner Berührung mit der "Elektrode 103 bei Berühren der gezeigten Platte geerdet ist, bedingt dies eine wirksame Erdung der Basis des Transistors Q 38. Hierdurch werden die Kondensatoren C 30 und C 31 geladen und ebenfalls" ein Transistor Q 40 angeschaltet, der seinerseits die Transistoren Q 39 und Q 42 anschaltet. Die Kondensatoren C 30 und C 31 entladen nun langsam durch den Transistor Q 39, und nachdem die Ladung um einen ausreichenden Betrag abgeklungen ist, wird der Transistor Q 41 und somit der Transistor Q 42 abgeschaltet. Jeweils bei Berühren der Berührungsplatte wird somit der Alarm einen Zeitintervall lang ausgelöst, dervon der Zeitkonstante abhängt und zweckmäßigerweise etwa 45 Sekunden betragen kann. Während der Alarm gegeben wird, wird das Elektrokardiogrammsignal, wie es bei Z auftritt - dasselbe ist, wie weiter oben ausgeführt, nicht verarbeitet worden mit der Ausnahme, daß der Brummton der Frequenz der elektrischen Haushaltsleitung entfernt worden ist - auf die Basis des Transistors Q 17 beaufschlagt, der dazu dient, das Signal zu modulieren. Somit kann ein Patient seinen Arzt anrufen und sodann die Berührungsplatte berühren, sowie dem Arzt die modulierten Elektrokardiogrammsignale übersenden. Der Arzt kann natürlich dieselben an einer entfernten Stelle auf eine geeignete Vorrichtung auf-

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zeichnen. Nach einem geeigneten Zeitintervall wird der Transistor Q 38 abgeschaltet, wodurch das System wieder in seinen normalen Zustand zurückgeführt wird.

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Claims

Patentansprüche

.) Detektor für die Herzfunktion mit einem Paar Elektroden für das Anbringen an einen Körper, einen elektrischen Schaltkreis, der an das Paar der Elektroden angekoppelt ist und eine Alarmvorrichtung, z.B. eine akustische Alarmvorrichtung, die durch ein Signal ausgehend von einem elektrischen Schaltkreis betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Schaltkreis einen Verstärkerkreis (25 bis 83 oder A 1 bis Q 9) gekoppelt an die Elektroden (9, 11 oder 101, 103) aufweist, der Verstärkerkreis ( 25 bis 33 oder A 1 bis Q 9) einen ersten Zweig ( 41 bis 65 oder A 3 bis Q 9) mit einem Speicherkreis (67, 69 oder A4, C 7, C 14) aufweist, in dem negative Impulse gespeichert werden für das Ausbilden eines Normalwertes negativer Impulse, und einen zweiten Zweig (55, 57, 59 oder A 5 ,■ Q 8, Q 1O) für das Verstärken aller negativen Impulse, einen Komparatorkreis (73, 79, 83 oder R 39, R 40, A 6) für das Vergleichen des Normalwertes von dem ersten Zweig mit der Amplitude der Impulse in dem zweiten Zweig, und einen Ausgangskreis (84 bis 98 oder Q 11 bis Q 15) gekoppelt mit dem Komparatorkreis (73, 79, 83 oder R 39, R 40, A 6) für das Ausbilden von Ausgangssignalen aufgrund der Amplitude der negativen Impulse, die über den festgelegten Normalwert hinausgehen, aufweist.
2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Berührungsplatte vorgesehen ist, die so mit der Alarmvorrichtung (99) verbunden ist, daß dieselbe aufgrund eines Berührens der Berührungsplatte in Tätigkeit gesetzt wird, sowie der Verstärkerkreis ( Al bis <2 9) einen Modulationskreis (Q 17) für das Modulieren der Alarmvorrichtung (99) mit den durch die Elektroden (9, 11 oder 101, 103) empfangenen Signalen aufweist.

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3. Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signalspeicherkreis (86 bis 88 oder Q 12, C 16, C 17) für das Speichern des Ausgangssignals aus dem Kompraratorkreis (73, 79, 83 oder R 39, R 40, A 6) so vorgesehen ist, daß eine Aufeinanderfolge der Signale erforderlich ist, um die Signalvorrichtung (99) auszulösen.
4. Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalspeichervorrichtung (Q 12, C 16, C 17) einen Kondensator (C 17) mit einer Mehrzahl auswählbarer Entladungswege (R 47, R 48, R 49, R 89, S 1, CR 3 bis 5) aufweist.
5. Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalspeicherkreis (86 bis 88 oder Q 12, C 16, C 17)einen ersten Kondensator (87 oder C 16), der normalerweise voll aufgeladen ist, sowie einen zweiten Kondensator (88 oder C 17), der so geschaltet ist, daß derselbe einen Teil der Ladung aufnimmt sobald der erste Kondensator (87 oder C 16) einen Signalirapuls empfängt, aufweist, da der zweite Kondensator (88 oder C 17) einen auswählbaren Entladungsweg aufweist, sowie ein den Alarm auslösender Kreis (89, 90, 98 oder Q 13, Q 15) vorgesehen ist für das Betätigen der Alarmvorrichtung ( 99) sobald der zweite Kondensator (88 oder C 17) auf einen vorherbestimmten Wert durch eine Aufeinanderfolge von Signalen aufgeladen wird.
6. Detektor nach einem der vorangehenden Ansprüche/ dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkerkreis (A 1 bis Q 9) zusätzlich an einen Verstärker (A 5) angekoppelt ist für positive oder R-Signale, sowie ein; Schaltkreis (A 6) vorgesehen ist für das Peststellen ob die R-Signale übermäßig von einer festgelegten Norm abweichen und ein Ausgangssignal ausgebildet wird sobald eine Abweichung gegenüber der Norm erfolgt.

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232Λ001
7. Detektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (A5) für positive oder R-Signale einen Schaltkreis (Q 30, R 32, Q 8) aufweist für das Desaktivieren des Ausgangs des Verstärkers (A 5) während der negativen Neigung der R-Phase, so daß der Verstärker (A 5) während der negativen Neigungszeit nicht anspricht, wodurch die negative Neigung eines normalen R-Komplexes daran gehindert wird, ein Ausgangssignal auszubilden, dessen Charakteristika ähnlich einem ektopischen Signal sind.
8. Detektor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Multivibrator (Q 30, Q 31, Q 32) vorgesehen und so angeordnet ist, daß ein Ausgangsimpuls konstanter Breite und Höhe aufgrund des Empfangens jedes R-Signals ausgebildet wird, wobei ein Kondensator (C 26) an den Multivibrator (Q 30, Q 31, Q 32) angekoppelt ist für das Speichern der Impulse, der Kondensator (C 26) einen konstanten Entladungsweg (R 85) aufweist, sowie eine Vorrichtung (Q 34, Q 35, Q 36) vorgesehen ist für das Ausbilden des Ausgangssignals, wenn der Kondensator (C 26) unter einen bestimmten Wert entladen oder über einen bestimmten Wert aufgeladen wird.
9. Detektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (101, 103) zusätzlich an einen Anschalt-Abschaltkreis (Ql, Q 2, Q 24, Q 25, Q 26) angekoppelt sind, wodurch das Anbringen der Elektroden (101, 103) an den Körper eines Benutzers zu einer Betätigung des Schaltkreises führt.

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