DE2658530C3 - Vorrichtung zur Verarbeitung von auf einem Magnetband gespeicherter Signalinformation - Google Patents

Description

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40 Antriebsmotor (47) vom Bandlaufwerk (29) des Wiedergabegerätes (28) regelbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Wiedergabegerät (28) steuerbare Schalter (35a, 36aj aufweist, die durch die Normtaktimpulse zum Einschalten eines Frequenzmessers (35) und der elektronischen Auswerteschaltung (36) zur Signalstrukturanalyse betätigbar sind.

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65 Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verarbeitung von auf einem Magnetband gespeicherter Si?nalinformation zwecks Zeitvermessung von im wesentlichen periodischen Signalkomplexen, z. B. EKG, bestehend aus einem Aufnahmegerät zum Aufsprechen der Signalinformation auf Magnetband sowie einen Wiedergabegerät zum Auslesen der Signalinformation vom Magnetband mit einer Ausweneschaltung zur Analyse der Signalinformation, wobei das Aufnahmegerät einen Normtaktimpulsgeber zum gleichzeitigen Aufsprechen von Normtaktimpulsen aufweisL

In der modernen Medizintechnik wird zur Langzeilüberwachung die von einem Patienten abgenommene Signalinformation, wie beispielsweise das EKG, mittels eines Aufnahmegerätes auf Magnetband gespeichert. Dem Arzt ist dann jederzeit die Möglichkeit gegeben, mittels eines Wiedergabegerätes die gespeicherte Information abzurufen und bezüglich signafikanter Ereignisse auszuwerten. Dafür sind auch spezielle elektronische Vorrichtungen bekannt, die das im wesentlichen periodisch anfallende Signal hinsichtlich Amplitude und Breite charakteristischer Signalteile sowie Signalperiode (Frequenz) analysieren. Zur Aufnähme finden neuerdings am Körper des Patienten tragbare Aufnahmegeräte Verwendung, die mit Magnetband-Normkassetten arbeiten. Derartige, am Körper des Patienten tragbare Aufnahmegeräte haben den Vorteil, daß die Signalabnahme vom Patienten kontinuierlich sowie ortsunabhängig erfolgen und daß der Patient sogar seinem normalen Tagesablauf nachgehen kann. Um ein möglichst lange Aufnahmezeit mit einer Bandkassette zu erreichen, ist man nun inzwischen dazu übergegangen, mit sehr geringen Bandaufnahmegeschwindigkeiten zu arbeiten. Die Wiedergabe und Auswertung ist dann wahlweise mit zeitgeraffter oder aufnahmesynchroner Wiedergabegeschwindigkeit möglich.

Speziell für die Möglichkeit der Aufnahme mit sehr geringen Aufnahmegeschwindigkeiten (< 3.5 mm/sec) und einer elektronischen Auswertung mit gegenüber der Aufnahmegeschwindigkeit sehr viel höheren Wiedergabegeschwindigkeiten wird die Forderung erhoben, die gespeicherte Signalinformation kohärent und ohne Verzerrung wiederzugeben. Aus der Unterhaltungselektronik (z. B. Photo-Technik und -Wirtschaf: 24 (1973), 3, Seiten 62 bis 65) sind zwar Kopplungsver fahren für verschiedene Magnetträger bekannt, bei denen im Aufnahmeverfahren gleichzeitig mittels Taktgenerator auf die verschiedenen Informationsträ- -ger Taktsignale aufgezeichnet werden, aus denen im Wiedergabeverfahren mittels Koinzidenzvergleich Steuersignale für synchrone Wiedergabegeschwindigkeit abgeleitet werden. Aus der DE-AS 19 49 167 ist weiterhin eine Einrichtung zur Zeitbasisfehlerkorrektur bei Magnetbandaufnahmegeräten bekannt, bei dem durch Phasenvergleich eines zum Informationssignal zusätzlich aufgesprochenen Normtaktsignals mit dem

Frequenzstandard eine Verzögerung für die das Informationssignal tragende Leitung gesteuert wird. Beim Stand der Technik haben die Normtaktsignale also im wesentlichen Steuer- bzw. Regelfunktionen für die Bandlaufgeschwindigkeit

Speziell bei der Analyse von auf Magnetband gespeicherter EKG-Ableitungen als im wesentlichen periodischer Signalinformation machen sich aber schon geringste Zeilfehler bei Aufnahme und/oder Wiedergabe der physiologischen Signale unmittelbar bei der Zeitvermessuing bemerkbar und können so bei der weiteren Auswertung, beispielsweise im Sinne einer Impulsbreitenvermessung oder -abstandsmessung, im Ergebnis zu Fehldiagnosen führen. Derartige Zeitfehler lassen sich allerdings bei den bekannten Magnetbandgeräten nicht vollständig vermeiden. Sie werden durch die unvermeidbaren Gleichlaufschwankungen (»wow«) des Magnetbandes bei der Aufnahme, die beispielsweise durch Erschütterungen,Temperaturschwankungen, Änderung der Betriebsspannung und weiteren Unzulänglichkeiten der Mechanik hervorgerufen werden, verursacht. Auch bei der bekannten Steuerung des Wieüergabegerätes mittels im Aufnahmeverfahren aufgesprochener Markierungsimpulse werden diese momentanen Gleichlaufschwankungen nicht eliminiert, sondern nur ausgeregelt. Zudem müssen speziell bei der zeitgerafflen Wiedergabe und Auswertung mit gegenüber der Aufnahmegeschwindigkeit sehr viel höheren Geschwindigkeiten verschiedene elektronische Einheiten auf entsprechend kürzere Zeitkonstanten umgeschaltet und abgeglichen werden, wodurch erfahrungsgemäß weitere Fehler auftreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verarbeitung von auf Magnetband gespeicherter Signalinformation zwecks Zeitvermessung von im wesentlichen periodischen Signalkompiexen zu schaffen, bei der die bei Aufnahme und Wiedergabe aufgrund von Gleichlaufschwankungen des Magnetbandes nicht völlig vermeidbaren Zeitfehler eliminiert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Wiedergabegerät zur Abnahme und Aufbereitung der auf dem Magnetband aufgesprochenen Normtaktimpulse eine separate Einheit aufweist, von welcher der \uswerUf.chaItung zur S^:gnalanalyse die Normtaktimpulse als mitlaufendes Zeitnormal für die dargestellte, im wesentlichen periodische Signalinformation einspeisbar sind, so daß unabhängig von sich oei Aufnahme und/oder Wiec>rgabe ändernden Laufgeschwindigkeiten des Magnetbandes die Signalanalyse allein durch "ergleich mit dem durch die Normtaktimpulse definierten Zeitnormal zeitgenau durchführbar ist.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung werden also in der Auswerttdchaltung die bisher unvermeidbaren Fehler durch Gleichlaufschwankungen des Magnetbandes dadurch völlig beseitigt, daß die Normtaktimpul-SC. die im Aufnahmeverfahren derselben Gleichlaufschwankung wie die Signalinformation unterliegen, in der Auswerteschaltung als mitlaufendes Zeitnorm-Referenzsignal zur Verfugung stehen. Durch die direkte Steuerung der Auswerteschaltung mittels der Normtaktimpulse wird weiterhin bei der zeitgerafften Wiedergabe die Umschaltung der Zeitkonstanten verschiedener elektronischer Bauteile überflüssig, da die Frequenz- und Breitenvermessung direkt durch Vergleich mit den Normtaklsipjialen erfolgen. Mit derartigen erfindungsgemäßen Vorrichtungen ist eine Auswertung alternativ zeitecht oder mit verschiedenen zeitgerafften Wiedergabegeschwindigkeiten (z. B. 30fach oder 60^fach) möglich. Zusätzliche Abgieichfehler bei der Umschaltung sind dadurch also von vornherein ausgeschlossen. Normtaktimpulse und Signalinforma-■» tionen können wahlweise auf der gleichen Magnetspur oder bei Mehrspurbändern auf verschiedenen Spuren aufgenommen werden.

Die Aufzeichnungsart der Signalinformation (beispielsweise direkte (DR), frequenzmodulierte (FM) oder in pulscodemodulierte Aufzeichnung (PCM)) ist im Rahmen der Erfindung nicht von Bedeutung. Vorzugsweise werden aber die Signalinformation frequenzmoduliert und die Normtaktimpulse direkt aufgezeichnet. In der Auswerteschaltung werden dann in vorteilhafter Weise die durch die Gleichlaufschwankungen der Bandlaufwerke modulierten Normtaktimpulse auf einen zusätzlichen Demodulator gegeben und das so demodulierte Signal als Nachsteuersignal gegenphasig in einem FM-Demodula*.or für die Signalinformation eingespeist.

Dadurch wird zusätzlich eine Amplitu.\nfehleri(»flutter«)-K.ompensation bewirkt.

Die Normtaktimpulse können gleichzeitig auch in der vom Stand der Technik bekannten Art zu weiteren Steuer- und Regelfunktionen des Wiedergabegerätes, wie beispielsweise zur Regelung des Motors für das Bandlaufwerk oder Einschaltung der elektronischen Signalauswerteeinheiten, herangezogen werden.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

in Nachfolgend die Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung: Es zeigt

F i g. 1 das Prinzip der Erfindung anhand des Blockschaltbildes eines ersten Ausführungsbeispieles,
F i g. 2 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels unter Verwendung eines Vier-Spur-Magnetbandes.

In der F i g. 1 ist mit 1 ein Aufnahmegerät bezeichnet, das ein Bandlaufwerk 2 mit Magnetband 3. eb.sn Magnetkopf 4, einen Aufnahmeverstärker 5 und einen

_4n Normtaktimpulsgeber 6 für die Normtaktimpulse umfaßt. Der Magnetkopf 4 ist als mehrspuriger Aufnahmekopf für das zweispurige Magnetband 3 ausgebildet. Eine von einem Patienten 7 abgenommene Signalinformation wird über den Aufnahmeverstärker 5 als Signal dem Aufnahmekopf 4 und von diesem der ersten Spur des Magnetbandes 3 zugeführt. Gleichzeitig wird auf die zweite Spur das Normtaktsignal des Normtaktimpulsgebers 6 aufgesprochen. Das zugehörige Wiedergabegerät ist mit 8 bezeichnet. Dieses umfaßt wiederum ein

<„ Bandlaufwerk 9 für ein Magnetband 10 sowie einen entsprechend dem Aufnahmekopf 4 ausgebildeten mehrspurigen Wiedergabekopf 11. Die Signalinformation wii J «lurch den Wiedergabekopf 11 vom Magnetband 10 ausgelesen, einer elektronischen Einheit 12

„ zur Aufbereitung, Wiedergabe bzw. Darstellung (beispielsweise einem Oszilloskop) zugeführt und anschließend einer Auswerteschaltung 13 zur Auswertung der Signalinformation eingespeist. Gleichzeitig werden vom Wiedergabekopf 11 die Normtaktimpulse ausgelesen

_(lü und nach Aufbereitung in der separaten Einheit 14 ebenfalls der Auswerteschaltung 13 eingespeist. In jeder Äuswerteperiode steht dann der Auswerteschaltung 13 ein entsprechendes Zeit-Bezugssignal zur Verfügung, das relativ entsprechend den Gleichlaufschwankungen

₆· im Aufnahmegerät 1 verändert ist, aber jeweils ein Zeitnormal für die elektronische Auswerteschaltung 13 definiert. Nach Auswertung des Signals bezüglich der signifikanten Größen werden diese einer Anzeigenein-

heit 15 angezeigt.

Das in der Fig,2 dargestellte Aufnahmegerät 16 besteht wiederum aus Bandlaufwerk 17, Magnetband 18 und Aufnahmekopf B. Magnetband 18 und Aufnahmekopf 19 sind in diesem Ausführungsbeispiel vierspurig ausgebildet. Zwei Spuren dienen zur Aufnahme der Signalinformation, wie zweier EGK's, die wiederum über Signalverstärker 20 und 21 vom schematisch ijargestellten Patienten 22 dem Tonkopf 19 zugeführt werden. Die Aufnahme der Signalinformation erfolgt in diesem Fall im Frequerizmodulationsverfahren (FM). Weiterhin weist das Aulnahmegerät als Normtaktimpulsgeber 23 einen Quarzgenerator auf. dessen Oszillationsfrequenz (z.B. F< 10kHz) nach entsprechender Teilung in der Einheit 24 als Normtaktimpulse auf der dritten Spur des Magnetbandes 18 dienen. Gleichzeitig wird vom Quarzgenerator ein Uhrzeitgeber 25 angesteuert, der ein Ührzeit-Code-Signal auf die vierte Spur des Magnetbandes 18 gibt. Der Quarzgenerator hat daher zweckmäßigerweise eine solche Frequenz, die bei binärer Teilung Sekundenpulse ergibt. Die Normtaktimpulse haben dabei zweckmäßigerweise eine Frequenz von 512 Hz. Taktsignale und Uhrzeitcode werden im Direktverfahren auf das Magnetband aufgenommen. Die vom Quarzgenerator zur Erzeugung der Normtaktimpulse in der Einheit 24 heruntergeteilte Frequenz kann über die Einheit 26 über den Schalter 27 auch direkt in die Informationsspuren des Magnetbandes 18 als Eichsignal eingeblendet werden. Das Eichsignal hat für die EKG-Auswertung zweckmäßigerweise eine Frequenz von 46 Hz mit einer Spannungsamplitude von 1 mV«. Dabei ist die Eichfrequenz derart gewählt, daß sie die Auswerteschaltung des zugehörigen Wiedergabegerätes 18 nicht beeinflußt und bei zeitgeraffter Wiedergabe auch als akustisches Signal wahrnehmbar ist. Bei einer solchen Frequenz ist die Breite der Halbperiode des Eichsignals einerseits schmaler als das zu vermessende Signal, andererseits liegt die Eichfrequenz etwa in der Mitte des Übertragungsbereiches der Signalinformation.

Das Wiedergabegerät 28 enthalt wiederum das korrespondierende Bandlaufwerk 29 mit Magnetband 30 und Wiedergabekopf 31. Die modulierte Signalinformation der beiden ersten Bandspuren wird zunächst auf die FM-Demodulatoren 32 bzw. 33 gegeben und dann alternativ über einen Schalter 34 den elektronischen Einheiten 35 bis 38 zur Verarbeitung und Darstellung der Signalinformation zugeführt Dabei stellt 35 einen Frequenzmesser mit nachgeschaltetem Anzeigegerät 39, 36 eine elektronische Auswerteschaltung zur Signaistrukturana'yse mit nachgeschaltetem Anzeigegerät 40, 37 ein Oszilloskop und 38 einen Registrierer dar. Gleichzeitig wird nun der von der dritten Spur ausgelesene Normtaktimpuls über einen als Verstärker ausgebildete separate Einheit 41 auf den Frequenzmesser 35 und die elektronische Auswerteschaltung 36 zur Definition des kontinuierlichen Zeitnorm-Referenzsignals gegeben. Zusätzlich wird der von der vierten Spur abgelesene Uhrzeitcode über einen Verstärker 42 auf eine elektronische Uhr 43 mit nachfolgender Anzeige 44 gegeben, in die gleichzeitig auch die Normtatksignale von der dritten Spur eingespeist werden. Weiterhin wird das Taktsignal auf einen Demodulator 45 gegeben, der mit der. FM-Demodulatoren 32 und 33 für die Signalinformation verbunden ist Es wird also von den mit der Gleichlaufschwankung der Bandlaufwerke frequenzmodulierten Normtaktsignalen das demodulierte Signal (Störsignal) abgeleitet, welches gegenphasig in die FM-Demodulatoren 32 und 33 der Signalinformationsleitungen eingespeist wird. Mit die ser Schaltmaßnahme werden gleichzeitig mögliciic Ampiitudenfehler (»flutter«) in der Signalinformatioi. kompensiert.

Neben der Fehlereliminierung durch Steuerung del elektronischen Auswerteschaltung 36, des Frequenzmessers 35 und der elektronischen Uhr 43 werden nur die Normtaktsignale auch zur Regelung der Bandlauf in geschwindigkeit des Bandlaufwerkes 29 verwendet Dazu werden die Normtaktsignale in bekannter Weis( einer Regeleinheit 46 mit Regelstrecke zugeführt, di< den Antriebsmotor 47 des Bandlaufwerkes 29 ansteuer und diesen auf Sollwert regelt.

Da auch bei nicht bespieltem Magnetband durcl. Untergrundrauschen die Auswerteschaltung aktivier werden und durch zufällige Ergebnisse Fehldiagnosei bewirken könnte, werdert die Norn-.takiimpsilse weiter hin zur Einschaltung der Auswerteschaltungen herange zogen. Der Frequenzmesser 35 und die elektronische Auswerteschaltung 36 weisen daher die Steuerbarett Schalter 35a bzw. 36a auf, die von der Normtaktsignal leitung in dem Sinne angesteuert werden, daß nur bei Vorliegen von Normtaktsignalen der Frequenzmessers 35 und die elektronische Auswerteschaltung 36 zu· Signalstrukturanalyse eingeschaltet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Verarbeitung von auf einem Magnetband gespeicherter Signalinformation zwecks Zeitvermessung von im wesentlichen periodischen Signalkomplexen, z. B. EKG, bestehend aus einem Aufnahmegerät zum Aufsprechen der Signalinformation auf Magnetband sowie einem Wiedergabegerät zum Auslesen der Signalinformation vom Magnetband mit einer Auswerteschaltung zur Analyse der Signalinformation, wobei das Aufnahmegerät einen Normtaktimpulsgeber zum gleichzeitigen Aufsprechen von Normtaktimpulsen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Wiedergabegerät (8; 28) zur Abnahme und Aufbereitung der auf dem Magnetband (3,10; 18, 30) aufgesprochenen Normtaktimpulse eine separate Einheit (i4; 41) aufweist, von welcher der Auswerteschaltung (13; 3S) zur bigralsnalyse die Normtaktimpulse als mitlaufendes Zeitnormal für die dargestellte, im wesentlichen periodische Signalinformation einspeisbar sind, so daß unabhängig von sich bei Aufnahme und/oder Wiedergabe ändernden Laufgeschwindigkeiten des Magnetbandes (3,10; 18,30) die Signalanalyse allein durch Vergleich mit dem durch die Normtaktimpulse definierten Zeitnormal zeitgenau durchführbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daf¹ die Normtaktimpulse auf einer separaten Spur des Magnetbandes (3, 10; 18, 30) aufgenommen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Signalinformaoon im Frequenz-Modulationsverfahren (FM) und die Normtaktimpuise im Direktverfahren (DR) aufgenommen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Gleichlauf Schwankungen der Bandlaufwerke (17, 29) modulierten Normtaktimpulse im Wiedergabegerät (28) auf einen Demodulator (45) gegeben werden und daß das so demodulierte Signal als Nachsteuersignal gegenphasig in FM-Demodulatoren (32, 33) für die Signalinformation eingespeist wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Takt des Normtaktimpulsgebers (23) im Aufnahmegerät (16) ein Uhrzeitcode ableitbar ist. der dem Magnetband (18) auf einer separaten Magnetspur aufsprechbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß von dem Normtaktimpulsgeber (23) im Aufnahmegerät (16) aus den Normtaktimpulsen Eichsignale mit definierter Amplitude, z. B. I mV_ss. und Frequenz, ι. B. 46 Hz, ableitbar sind, die im Aufnahmegerat (16) zu der Magnetspur für die Signalinforniation aufsprechbar sind, wobei die Frequenz der Eichsignale so bemessen ist, daß die Breite einer Eichsignalhalbperiode einerseits schmaler ist als das zu vermessende Signal, die Frequenz

«!andererseits in der, Mitte des Übertragungsbereiches der Signalinformation liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wiedergabegerät (28) eine Regeleinrichtung (46) aufweist, die bei gegenüber der Aufnahmegeschwindigkeit geänderter Wiedergabegeschwindigkeit durch die Normtaktimpulse ansteuerbar ist, wobei mittels Regelstrecke der

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