DE2364312C2 - Vorrichtung zum Verarbeiten von EKG-Signalen - Google Patents

Description

Bei gebräuchlichen Vorrichtungen der genannten Art sind die Auf- und Entladezeiten des Kippstufen-Kondensators so gewählt, daß sich unabhängig von der vorliegenden Herzfrequenz der Kippstufen-Kondensator jeweils nach Anfall einer fl-Zacke immer in einer in etwa der Herzrefraktärzeit bei sehr hohen Herzfrequenzen, z. B. 200/min, entsprechenden Entladezeitdauer von einem vorgegebenen maximalen Spitzenspannungswert (volle Aufladung) auf den Abschaltspannungswert für die Kippstufe entlädt und sich anschließend mit einer demgegenüber noch sehr viel kürzeren Aufladezeit wieder auf seinen Spitzenspannungswert auflädt. Die Wahl einer unabhängig von der jeweils vorliegenden Herzfrequenz immer gleichbleibend der Herzrefraktärzeit bei sehr hohen Herzfrequenzen entsprechenden Entladezeit für den Kippstufen-Kondensator ist jedoch nachteilig, weil bekanntlich die Herzrefraktärzeit für unterschiedliche Herzfrequenzen nicht konstant ist, sondern sich mit der Abnahme der Herzfrequenz entsprechend von kurzen zu längeren Zeitspannen verschiebt (bei einer Herzfrequenz von 200/min beträgt beispielsweise erfahrungsgemäß die Herzrefraktärzeit in etwa 120 msec, bei einer Herzfrequenz von 80/min hingegen bereits ^;n etwa 160 msec). Dies bedeutet, daß z. B. bei Frequenzen im Normalbereich (etwa 60 bis 120/min) sowie auch bei abnorm tiefen Herzfrequenzen (z. B. 30/min) der Kippstufen-Kondensator jeweils immer schon vor Ende der eigentlichen Refraktärzeit entladen ist und somit auch in unerwünschter Weise die Kippstufe bereits vor Beendigung der jeweiligen für diese Herzfrequenzen signifikanten Refraktärzeit umgeschaltet wird. Dies kann dann zur Folge haben, daß Anteile des QRS-Komplexes, z. B. überhöhte 5-Zackenspitzen, wegen des zu kurzen Unterdrückerzeitintervalles in unerwünschter Weise den Schwellenglied-Transistor betätigen und somit als echte Ä-Zacken gewertet werden. Die beschriebene Wahl der Entladezeitdauer wirkt sich aber ferner auch im umgekehrten Fall, d. h. bei extrem hohen Herzfrequenzen, z. B. bei Herzfrequenzen, die weit über 200/min liegen, nachteilig aus. Hier kann es vorkommen, daß auf Grund dieser hohen Herzfrequenzen die <?Ä5-Komplexe so dicht aufeinanderfolgen, daß bereits eine Λ-Zacke auftritt, wenn der Kippstufen-Kondensator noch nicht vollständig entladen ist. Da diese Ä-Zacke dann jeweils in das Unterdrückerzeitintervall fällt, wird sie vom Schwellenglied-Transistor 'nicht erfaßt. Ein eventuell nachgeschalteter Herzfre-

nzmesser zeigt damit also fälschlicherweise eine Herzfrequenz an, die gegenüber der tatsächlich vorlieeenden Herzfrequenz halbiert ist.

Demgegenüber ist nun durch die US-PS 35 54 188 bereits eine Kippstufenanordnung vorb:kannt, die eine wenigstens teilweise Anpassung des ümerarückerzeit-'ntervalls an kürzere Herzrefraktärzeiten bei höheren Herzfrequenzen erlaubt Zu diesem Zweck enthält diese rinnstufenanordnung ein zusätzliches Steuerglied (50),

nicht einstellen, weil der aus Dimensionierungsgründen immer im niedrigen kQ-Bereich liegende Kollektorwiderstand des Schwellenglied-Transistors automatisch zu einer solch kleinen Aufladezeitkonstante für den dortigen Kippstufen-Konder.sator führt, daß dieser bereits schon in einer Zeitdauer auf den maximal möglichen Spannungsspitzenwert aufgeladen wird, die erheblich kleiner ist als die Zeitdifferenz zwischen Ä-Zackenabstand und Refraktärzeit des Herzens bei

i l dß der

^^PPvo^Un^Waußen"dIe°Rückkippzeit des Multivibrator's >° der ausgewählten Herzfrequenz. Es ist also so, daß der , ,ert in Abhängigkeit von der Herzfrequenz durch Kippstufen-Kondensator nach der US-PS unabhängig fnSeneiier Vorspannung an die Basis des Multivi- vom jeweiligen Herzfrequenzwert immer auf de

Anlegen emci ^ ^_ ^ _Qta„„„_liaA ■—„ maximal mögliche Spannung aufgeladen wird. Damit

wird jedoch eine interne Steuerung der Rückkippzeit

Anlegen einer Vorspg

brator-Transistors Q2, wobei das Steuerglied immer denn sprunghaft aktiviert wird, wenn die Herzfrequenz Wrt von beispielsweise 150 Schlägen pro Minute

de Erfindung erlaubt hingegen eine kontinuierliche An-

Überschreitet (Spalte 4, e )

derartiges Verfahren ist jedoch nicht nur technisch sehr aufwendig; es erlaubt auch nicht, wie eigentlich wünschenswert, eine kontinuierliche Anpassung der dükgszeitdauer an die sich mit der Herzfre

de Erfindung erlaubt hingegen eine kont passung der Unterdrückerzeit an die mit steigender klid Hfraktärzeit

wönschenswert, eine kont.nu.eri.cne Anpassung der >£-* -■ ~£-~_kM ^ Herzrefraktärzeit, Unterdrückungsze.tdauer an die sich m, der Herzfre- » £'*;?£«« ^ZdZl Effektes benötigte tech-

Unterdrückungsz

quenz ändernde Refraktärzeit des Herzens.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß bei geringstem technischem Aufwand eine kontinuierliche Anpassung der Unterdrückungszeitdauer an die sich mit der Herzfrequenz ändernde Refraktärzeit des Herzens ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Aufladeweg für den Kippstufen-Kondensator in di ätlih i egenüber dem

Herzfrequenz sich verkleinernde Her wobei der zur Erzielung dieses Effektes benötigte technische Aufwand überraschend klein ist.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen.

Im Prinzipschaltbild nach der Figur werden die z. B. mittels Elektroden am Körper eines Patienten abgenommenen EKG-Signale an den Eingang feiner Voriiih 1 lt Die Vorverarbei-

^widerstand des . Schwel.eng.ied-Transistors -^-h,^ 1 enth,, da -^-n Vorve,,.

Kollektorwiderstand des Schweleg hochohmiger Widerstand eingeschaltet ist, der die Auf ladezeitkonstante für den Kippstufen-Kondensator auf einen solchen Wert erhöht, daß bei Herzfrequenzen, die einen mittleren normalen Herzfrequenzwert, z. B. 80/ min, nicht überschreiten, die Aufladezeitdauer für eine volle Kondeiisatoraufladung im wesentlichn der Zeitdifferenz zwischen R-Zackenabstand und Refraktärzeit des Herzens bei der ausgewählten Herzfrequenz d dß Eld d Kondensators in

UCl i\wi·»·«·-

eine Diode überbrückbar ist.

Bei vorliegender Erfindung dient der zusätzlich zum Kollektorwiderstand des Schwellenglied-Transistors in

kerYür die EKG-Signale, einen Bandpaß zur Selektion der ζ B für die QKS-Komplexe signifikanten Frequen-

einen solchen Wert erhöht, da» be, Herzfrequenzen, a.e zcn und gegebenenfalls auch eine Ampjjtudenause nen mittleren normalen Herzfrequenzwert, z. B. 80/ 35 gleichsregelungsschaltung tür die Λ-^ackenarjip.itucien SÄt überschreite, die Auf.adezeitdauerfür «ne ^ ^ξ^^^^^^

mi, dem nachgeschalteien ohmschen Widerstand 3 auf den Eingang Emk einer monostabilen Kippstufe 4 gegc-

entspricht und daß zur Entladung des Kondensators in ₄o bea ; _{dabei zwei Tran}.

der Refraktärzeit der hochohm.ge W.derstand durch ^^^^ auf I-Tr Transistor 5 ist hierbei basisseilig einerseits über den ohmschen Widerstand 7 an

Kollektorwiderstand des Scnwellengliea-1 rans.stors in die negative Betriebsspannung; - Uo (z. B. -^5 V anden Aufladeweg für den Kondensator eingeschaltete 45 geschalte, und anuererseus über den ohmschen Wider hochohmige Widerstand zur Erhöhung der Aufladezeit- stand 8 mil den, KoI lektor de s Transis Xo ^g,^PP^^ konstante für den Kippstufen-Kondensator auf einen Be.de Transistoren 5 und 6 sind ferner über je^e.nen Sen Wert, daß bei Herzfrequenzen, die einen min- Kollektorwidersland 9 bzw 10 m, ^' " * eren normalen Herzfrequenzwert, z. B. 80/min, nicht tneosspannung + Uo (z B. + 1 5 V) χ ^blinden Ln ^P überschreken, die Aufladezeitdauer für eine volle so chendes gilt auch für den über ^e^JJJ^ Kondensatoraufladung im wesentlichen der Zeit- B;₃sis des Trans.stors 6 angekoppelter' Bas._sw|dej-stand differenz zwischen /?-Zackenabstand und Refraktärzeit
des Herzens bei der ausgewählten Herzfrequenz ent-

von 80/min hinaus der Kippstufen-Kondensator mit einen hochohnv.gen Yo«chaltwiderstana i^, ^^^ steigender Herzfrequenz auf immer niedrigere Spannungswerte aufgeladen wird, so daß bei der
anschließenden Entladung des Kippstufen-Kondensa-

tors über die Überbrückungsdiode für den hochohmi- 6° sistors5dai. u-_mn*\»t_P 4 nach der Figur

gen Widerstand die Ent.adezeit und damit auch das JJ-* SÄgJedTüI SR-Av-Signalunterdrückungsze.tintervall - den kürzeren ™ ^Ut «;^^dns;^s^_e ^e _{rarbeitu e}i_richlung kommen-Herzrefraktärzeiten bei diesen höheren Herzfrequen- ^i. der vor.der von eraroe S ^

zen entsprechend - verkürzt wird. Beim astabilen den EKG-S.gna e da,. De, rra s stör 5 wird meroe Multivibrator nach der US-PS 35 54 188, der weder 6₅ jewels beim Anfallen e.ner derart gen ^d eineh solchen zusätzlichen hochohmigen Widerstand leitenden Zustand gesteuert. Be, le.tendem Transistors

Basis des Transistors 6 angekoppelten Basiswiders It. Am Eingang der Diode 12 ist ferner der Kippkondensator 13 der monostabilen Kippstufe 4 angekoppelt·. Die Anschaltung dieses Kippkondensators 13 an den Kollektor des Transistors 5 geschieht einerseits über einen hochohmigen Vorschaltwiderstand 14, sowie andererseits über eine dazu parallelgeschaltete Zenerdiode 15 Das Glied 16 stellt ein Anzeige- oder Verarbeitungsgerät für die Kollektorausgangsimpulse des Trand

noch eine Überbrückungsdiode für diesen Widerstand aufweist, kann sich dieser Effekt dagegen deswegen

leitenden Zustand gesteuert. Bei

entlädt sich nun der Kondensator 13 über den Basn-

widersland 11 des Transistors 6 sowie die Diode 15 und

die leitende Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 5 von einem bestimmten Anfangsspannungswert so lange, bis die Schleusenspannung der Diode 12. sowie der Basis-Emitterdiode des Transistors 6 erreicht wird. Der Transistor wird hierdurch leitend und der Transistor 5 gesperrt. In der Zeitdauer bis zum Auftreten der nächstfolgenden /?-Zacke am Engang des Transistors 5 lädt sich der Kondensator 13 nunmehr über den Kollektorwiderstand 9, sowie den Vorschaltwiderstand 14 auf einen neuen Spannungswert auf.

In der monostabilen Kippstufe 4 sind nun der Kondensator 13 in seinem Kapazitätswert sowie die Widerstände 9, Il und 14 in ihren Widerstandswerten so bemessen, daß bei einer Herzfrequenz von etwa 80/min der Kondensator 13 während der Sperrphase des Transistors 5 gerade etwa auf die Spannung +Uo (Spannungsspitzenwert) aufgeladen wird und bei leitendem Transistor 5 entsprechend wieder vollständig von diesem Wert entladen wird. Die Entladezeitdauer beträgt dabei bei dieser Frequenz etwa 160 msec und die Aufladezeitdauer etwa 590 msec. Diese Entladezeitdauer von etwa 160 msec entspricht dabei im wesentlichen der für diesen Herzfrequenzwert von 80/min signifikanten Refraktärzeit des Herzens. Erhöht sich nun die Herzfrequenz, so wird der Kondensator 13 nich¹. mehr auf seinen vollen Spannungswert aufgeladen. Die Aufladespannung des Kondensators 13 wird vielmehr mit zunehmender Herzfrequenz immer geringer. Entsprechend verkürzen sich auch die Auf- und Entladezeiten des Kondensators 13. Dies bedeutet, daß auch die Zeitdauer der instabilen Phase der monostabilen Kippstufe 4 mit zunehmender Herzfrequenz zu kleineren Werten verschoben wird. Weist /. B. der Kondensator 13 einen Kapazitätswert von etwa 0,5 nF auf und ist der Widerstand 9 zu etwa 15 kQ, o^r Widerstand 11 zu etwa 470 kQ und der Widerstand 14 zu etwa 350 kQ gewählt, so ergibt sich beispielsweise bei einer Herzfrequenz von 200/min die Zeitdauer der instabilen Phase der

•° Kippstufe 4 zu etwa 120 msec. Dies entspricht in etwa der Relraktärzeit des Herzens bei dieser hohen Frequenz. Bei der Vorrichtung nach der Figur paßt sich somit — wie erwünscht — die Dauer der instabilen Phase der Kippstufe 4 selbsttätig an die für die ver-

'5 schiedenen Herzfrequenzen signifikanten Herzrefraktärzeiten an. Frequenzverdoppelungen auf Grund zu kurzer Unterdrückungsziitintervalle bei niedrigen Frequenzen sowie Frequenzhalbierungen auf Grund zu langer Unterdrückungszeitintervalle bei sehr hohen

ίο Herzfrequenzen können damit von vornherein nicht auftreten. Die Diode 15 im Entladekreis des Kondensators 13 stellt deswegen bevorzugt eine Zenerdiode dar. damit bei sehr hohen Herzfrequenzen zu Meßbeginn der Kondensator 13 wenigstens einmal sehr rasch aul

*5 seinen Maximalwert aufgeladen wird. Die Zcnerspan· nung der Zenerdiode 15 liegt hierbei bei etwa 9 bi; 10 V und kann damit durch die zu Meßbeginn erstmalig angelegte positive Betriebsspannung der monostabil^ Kippstufe von +15V leicht überschritten werden

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verarbeiten von EKG-Signalen, mit einem Schwellenglied zum Erfassen der /f-Zacken im EKG und mit einem Signal-Unterdrückerglied, das nach jeder vom Schwellenglied erfaßten Ä-Zacke das EKG-Signal im Signalweg für eine bestimmte Zeitdauer unterdrückt, wobei das Signalunterdrückerglied eine monostabile Kippstufe ist, die zwei kapazitiv rückgekoppelte «° Transistoren aufweist, von denen einer als schwellenglied für die Ä-Zacken der EKG-Signale dient, und wobei· die Unterdrückungszeitdauer durch die Zeitspanne festgelegt ist, in der sich der vor dem Anfallen der jeweiligen Ä-Zacke über den Kollektorwiderstand des gesperrten Schwellenglied-Trcnsistors auf einen bestimmten Anfangsspannungswert aufgeladene Kippstufen-Kondensator über den Basiswiderstand des zweiten Kippstufentransistors sowie die Kollektor-Ernitterstrecke des mit dem Anfallen der Ä-Zacke in den leitenden Zustand gesteuerten Schwellenglied Transistors auf einen niedrigeren Rückkippspannungswert für die Kippstufe entlädt, dadurch gekennzeichnet, daß im Aufladeweg für den Kippstufen-Kondensator (13) in Reihe zu diesem zusätzlich ein gegenüber dem Kollektorwideirstand (9) des Schwellenglied-Transistors (5) hochohmiger Widerstand (14) eingeschaltet ist, der die Aufladezeitkonstante für den Kippstufen-Kondensator (13) auf einen solchen Wert erhöht, daß bei Herzfrequenzen, die einen mittleren normalen Herzfrequenzwert, z. B. 80/min, nicht überschreiten, die Aufladezeitdauer für die volle Kondensatoraufladung im wesentlichen der Zeitdifferenz zwischen R-Zackenabstand und Refraktärzeit des Herzens bei der ausgewählten Herzfrequenz entspricht und daß zur Entladung des Kondensators (13) in der Refraktärzeit der hochohmige Widerstand (14) durch eine Diode (15) überbrückbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (15) eine Zenerdiode ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Herzfrequenz von etwa 80/min die Entladezeitkonstante für den Kippstufen-Kondensator (13) etwa 160 msec und die Aufladezeitkonstante etwa 590 msec beträgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschaltspannungswert für das Signalunterdrückerglied (4) nahe bei Null und der Spannungswert bei Vollaufladung des Kondensators (13) betragsmäßig vorzugsweise bei 15 V liegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Kapazität des Kondensators (13) bei etwa 0,5 μΡ sowie einer Kippstufenbetriebsspannung von betragsmäßig etwa 15 V, der Gesamtaufladewiderstand (9, 14) vorzugsweise zu etwa 370 kQ und der Entiadewiderstand (11) vorzugsweise zu etwa 47OkO gewählt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in Reihe mit dem Kippstufen-Kondensator (13) liegende hochohmige Widerstand (14) einen Widerstandswert bei etwa 350 kü. auf- ⁶S weist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verarbeiten von EKG-Signalen, mit einem Schwellenglied zum Erfassen der Ä-Zacken im EKG und mit einem Signalunterdrückerglied, das nach jeder vom Schwellenglied erfaßten κ-z-acke das EKG-Signa' im Signalweg für eine bestimmte Zeitdauer unterdrückt, wobei das Signaluni:erdrückerglied eine monostabile Kippstufe ist, die zwei kapazitiv rückgekoppelte Transistoren aufweist, von denen einer als Schwellenglied für die Ä-Zacken der EKG-Signale dient, und wobei die Unterdrückungszcitdauer durch die Zeitspanne festgelegt ist, in der sich der vor dem Anfallen der jeweiligen /?-Zacke über den Kollektorwiderstand des gesperrten Schwellengiied-Transistors auf einen bestimmten Anfangsspannungswert aufgeladene Kippstufen-Kondensator über den Basiswiderstand des zweiten Kippstufentransistors sowie die Kollektor-Emitterstrecke des mit dem Anfallen der Ä-Zacke in den leitenden Zustand gesteuerten Schwellenglied-Transistors auf einen niedrigeren Rückkippspannungswert für die Kippstufe entlädt.