DE2751031A1 - Handgeraet zur messung der pulsfrequenz - Google Patents

Description

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Dipl.-!ng. C. Wallach
Dipl.-Ing. G. Koch

Dr. T. Haibach

DipL-lng. R. Feidkamp

8 München 2

foufmgersir. 8, Tel. (C8S) 240275 1 fi Π 7 7

Willy Müller, 8702 Zollikon , Schweiz

Handgerät zur Messung der Pulsfrequenz

Zur Bestimmung der Frequenz der Pulsschläge eines Patienten ist es immer noch üblich, an einer Stelle des Körpers, vorzugsweise am distalen Radiusende an der Volarseite des Unterarms, durch Anlegen zweier Finger den Puls zu fühlen, die Pulsschläge während einer vorgegebenen Zeit zu zählen und aus dem Zählergebnis und der genannten Zeit durch Umrechnung die Anzahl Pulsschläge pro Minute zu ermitteln. Wenn auch Zeitmesser mit speziellen Skalen, welche das Umrechnen erleichtern oder unnötig machen, bekannt sind, ist das geschilderte übliche Verfahren doch umständlich, zeitraubend und wenig zuverlässig. Es ist auch bekannt geworden, elektronische Digital-Armbanduhren in Verbindung mit einer Messung der Pulsfrequenz zu bringen. Bis anhin

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ist damit aber eine rasche, einwändfreie Bestimmung der Pulsfrequenz mit einfachen, mittragbaren Mitteln nicht möglich geworden.

Aufgabe der Erfindung ist, ein kostengünstiges Handgerät zur Messung der Pulsfrequenz zu schaffen, das die Anzahl der Pulsschläge pro Minute des Patienten nach einer kurzen Messzeit genau anzeigt, das klein und handlich ist und das von ungeübten Personen ohne weiteres gehandhabt werden kann.

Erfindungsgemäss ist das Handgerät zur Messung der Pulsfrequenz gekennzeichnet durch einen eine Lichtquelle und einen elektrischen Lichtempfänger enthaltenden, auf eine Körperstelle mit vom Licht erreichbaren Blutgefässen anlegbaren Fühler, durch eine mit dem Lichtempfänger verbundene Schaltungsanordnung, die zur Messung der Länge des zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pulsschlägen liegenden Zeitintervalls einen Generator zur Erzeugung von Zählimpulsen höherer Frequenz als der Pulsfrequenz und eine digitale Zähl- und Rechenschaltung zur Bildung eines dem Kehrwert der Anzahl der im Zeitintervall gezählten Zählimpulse proportionalen Messwertes enthält, und durch eine an die Schaltungsanordnung angeschlossene Anzeigevorrichtung zur laufenden ziffernmässigen Anzeige der gebildeten Messwerte.

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Im Gegensatz zur üblichen Zählung der Pulsschläge während einer vorgegebenen Zeit und zur entsprechenden Umrechnung in Pulsschläge pro Minute wird beim erfindungsgemässen Gerät das Zeitintervall zwischen zwei Pulsschlägen gemessen und hieraus der reziprok-proportionale Wert gebildet, der somit der Anzahl Pulsschläge pro Minute entspricht. Dies ermöglicht es, den Fühler an eine geeignete Körperstelle, z.B. eine Fingerkuppe, anzulegen und innert Sekunden den vom Gerät angezeigten Messwert der Pulsfrequenz abzulesen. Da die Messwerte im erfindungsgemässen Gerät fortlaufend durch Messung der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pulsschlägen liegenden Zeit gebildet und angezeigt werden, so lange der Fühler mit der betreffenden Körperstelle in Berührung steht, kann die Messung der Pulsfrequenz ohne nennenswerten Zeitverlust wiederholt werden, was nicht nur das sichere Feststellen der tatsächlichen Pulsfrequenz, sondern auch die Beobachtung einer kurzzeitigen Veränderung der Pulsfrequenz erlaubt. Es ist auch einzusehen, dass zufolge der nicht übermässig grossen Anforderungen an die benötigten elektronischen Schaltungsmittel und der jeweils nur kurzzeitigen Inbetriebsetzung für die Messung, die eine Batterie als Stromquelle zulässt, das Gerät klein und leicht sein kann.

Um allenfalls störende schnelle Aenderungen der angezeigten Messwerte, hervorgerufen durch etwaige Messungenauigkeiten oder durch unregelmässige Pulsintervalle, zu reduzieren, kann die Zähl- und Rechenschaltung derart ausgebildet sein, dass sie den

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arithmetischen Mittelwert der Messwerte mehrerer aufeinanderfolgender Zeitintervalle bildet und zur Anzeige bringt, wobei zur Einstellung der Zahl der Zeitintervalle ein Schaltorgan vorhanden sein kann.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Handgerätes zur Messung der Pulsfrequenz,

Fig. 2 eine Ansicht des Handgerätes der Fig. 1 bei dessen Benützung,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Fühler des Handgerätes der Fig. 1,

Fig. 4 ein Blockschaltbild des Handgerätes.

Das in Fig. 1 dargestellte Handgerät, das auch als Taschengerät bezeichnet werden kann, da es etwa die Grosse einer Zigarettenpackung oder wenig mehr aufweist und keine externen Anschlüsse benötigt, weist ein leicht greifbares Gehäuse 1 aus einem Kunststoff auf, das an seiner Vorderseite mit einer Anzeigevorrichtung 2 zur Anzeige von Messwerten mittels elektro-optischer An-

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zeigeelemente 3 versehen ist. Die Vorderseite des dargestellten Gehäuses 1 weist zudem einen Stufenschalter 4 zur Wahl verschiedener Messintervalle und eine Signallampe 5, z.B. eine Leuchtdiode, auf zur Anzeige einer ausreichenden Kapazität einer im Gehäuseinneren untergebrachten Batterie oder zur Anzeige, ob die Batterie erschöpft ist.

An der einen Längsschmalseite des Gehäuses 1 ist ein Schalter 6 angeordnet, der ein Kipp-, Druck- oder Schiebeschalter sein kann oder der als Drucktastenschalter ausgebildet ist. Vorteilhaft ist vor allem ein an sich bekannter Schalter 6, der gemäss Fig. 1 einen Knopf als Betätigungsorgan aufweist und der einerseits als Drucktastenschalter und andererseits, durch Drücken und Drehen des Knopfes, als verriegelbarer Schalter benutzbar ist. An derselben Schmalseite des Gehäuses 1 ist eine Buchse 7 für einen koaxialen Klinkenstecker angeordnet. Die Buchse 7 dient dazu, einen externen Fühler, dessen Aufbau anschliessend noch erläutert wird, mittels eines mehradrigen Kabels mit dem vorliegenden Gerät elektrisch zu verbinden.

Die obere Schmalseite des Gehäuses 1 ist mit einer Mulde 8 versehen, deren Abmessungen das Auflegen eines Fingers, z.B. des Zeigefingers, erlauben. Im Innern der Mulde 8 ist eine abgedeckte Oeffnung 9 ersichtlich, hinter welcher ein nachfolgend erläuterter Fühler im Gehäuseinneren angeordnet ist.

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Die normale Gebrauchsweise des Gerätes der Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt. Das Gehäuse 1 wird mit der Hand umfasst, wobei vorzugsweise der Zeigefinger 10 in die Mulde 8 der Fig. 1 gelegt wird, derart., dass die Fingerkuppe mit leichtem Druck auf der Abdeckung der Oeffnung 9 (Fig. 1) liegt. Gleichzeitig wird der Schalter 6 betätigt, wodurch das Gerät in den Betriebszustand versetzt wird. Nach einer Zeit von der Grössenordnung einer Sekunde erscheint auf der Anzeigevorrichtung 2 .mittels der Anzeigeelemente 3 der Messwert der Pulsfrequenz, wobei sich die Anzeige, solange der Schalter 6 eingeschaltet ist, stetig wiederholt und den Messwert der jeweiligen, also momentanen Pulsfrequenz wiedergibt. Mittels des Stufenschalters 4 kann die Messgenauigkeit erhöht werden: In der Stellung 1 ermittelt das Gerät die Pulsfrequenz anhand der Messung der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pulsschlägen und zeigt die ermittelte Pulsfrequenz. Diese Messung und Anzeige können demnach durch Zufallerscheinungen wie Störimpulse, unregelmässige Pulsintervalle, usw. beeinträchtigt sein, so dass aufeinanderfolgende Anzeigen unter Umständen ab und zu in grösserem Ausmass voneinander abweichen können. In der Stellung 2 wird der arithmetische Mittelwert der Messwerte zweier aufeinanderfolgender Pulsintervalle gebildet und die entsprechende gemittelte Pulsfrequenz angezeigt, und in der Stellung 4 wird der Mittelwert der Messwerte von vier aufeinanderfolgenden Pulsintervallen gebildet. Dadurch beeinflussen Messungenauigkeiten die im übrigen fortlaufend auf-

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grund neuer Ermittlung erfolgende Anzeige der Pulsfrequenz weit weniger.

Beim dargestellten Gerät erfolgt die Anzeige zwei- bzw. dreistellig für Pulsfrequenzen zwischen etwa 20 und 299 Pulsschlägen pro Minute. Für die zweistellige Anzeige der Pulsfrequenzen zwischen 20 und 99 Pulsschlägen pro Minute kann die in Fig. 1 und 2 dargestellte Anzeige der Ziffer "0" unterdrückt sein. In an sich bekannter Weise kann eine Anzeige mit lichtemittierenden Dioden oder Flüssigkristallen vorgesehen sein, letztere allenfalls mit einer Beleuchtungsvorrichtung für das Ablesen bei Dunkelheit.

Der Schalter 6 ist mit Vorteil als Drucktastenschalter ausgebildet, um zu vermeiden, dass das Gerät unbeabsichtigt eingeschaltet bleibt. Eine mit dem Auflegen des Zeigefingers in die Mulde 8 gleichzeitige Betätigung eines solchen Drucktastenschalters mit der gleichen Hand ist bei entsprechender Anordnung des Schalters im Gehäuse ohne jede Mühe möglich. Für eine Verwendung des Gerätes mit einem externen Fühler ist es jedoch vorteilhafter, wenn der Schalter 6 arretierbar ist, so dass das Gehäuse 1 unabhängig vom Standort des Benutzers plaziert werden kann. Aus diesen Gründen ist es zweckmässig, entweder zwei unterschiedliche Schalter oder einen sowohl auf momentanen Druck

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ansprechenden als auch arretierbaren Schalter im Gehäuse 1 anzuordnen. Weitere Schaltervarianten werden nachfolgend noch erwähnt.

Der im Gehäuse 1 der Fig. 1 unter der abgedeckten Oeffnung 9 angeordnete Fühler ist dazu ausgebildet, Pulsschläge an dem auf die Oeffnung gelegten Körperteil festzustellen und in entsprechende elektrische Signale umzuwandeln. Der nachstehend anhand der Fig. 3 beschriebene Fühler macht davon Gebrauch, dass mit konstanter Intensität auf den Körperteil abgestrahltes Licht, insbesondere Infrarotlicht, entsprechend der Kontraktion bzw. Expansion der nahe der Oberfläche des Körperteils gelegenen Blutgefässe beeinflusst wird, so dass mit einem Lichtempfänger reflektiertes Licht aufgenommen werden kann, das entsprechend dem Takt dieser Durchblutungsänderungen in der Intensität moduliert ist.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform des gesamthaft mit 12 bezeichneten Fühlers weist einen in der Mulde 8 des Gehäuses 1 nach Fig. 1 angeordneten Hohlknopf 13 auf, der im Gehäuse 1 axial verschiebbar gelagert ist und durch eine Feder 14 mit einem vorstehenden Rand 15 gegen eine entsprechende Anschlagfläche des Gehäuses 1 gedrückt wird. Am stirnseitigen Ende des Hohlknopfes 13 ist eine Infrarotlichtquelle 16, z.B. eine lichtemittierende Diode, schräg zur Längsachse des Hohlknopfes 13 angeordnet. Diametral zur Lichtquelle 16 ist unter dem gleichen

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Winkel zur Längsachse des Hohlknopfes 13 ein Infrarotlichtempfänger 17, z.B. ein Phototransistor, angeordnet, derart, dass sich die optischen Achsen der Lichtquelle 16 und des Lichtempfängers 17 nahe der stirnseitigen Oberfläche des Hohlknopfes 13 schneiden. Durch diese Anordnung von Lichtquelle und Lichtempfänger wird erzielt, dass beide mindestens angenähert auf ein vom Licht erreichbares, z.B. oberflächennahes Blutgefäss des auf den Hohlknopf 13 gelegten Körperteils, z.B. einer Fingerkuppe nach Fig. 2, gerichtet sind, wodurch die vom Lichtempfänger 17 aufgenommene Intensität des reflektierten Lichtes so gross wird, dass der durch die zufolge des Pulsschlages eintretende Veränderung des Blutgefässes modulierte Strahlungsanteil eindeutig feststellbar ist. Die Lichtquelle 16 und der Lichtempfänger 17 sind über angedeutete Verbindungsleitungen 18 bzw. 19 an Schaltungselemente angeschlossen, die anhand der Fig. 4 noch erläutert werden. Es ist aber auch möglich, die Lichtquelle 16 und den Lichtempfänger 17 mit zueinander parallelen Achsen anzuordnen.

Die federnde Lagerung des Hohlknopfes 13 bezweckt, auf den aufgelegten Körperteil einen bestimmten, insbesondere begrenzten Druck auszuüben. Einerseits soll durch einen leichten Druck das zu erfassende Blutgefäss möglichst nahe zur Oberfläche des aufgelegten Körperteils gebracht werden. Anderseits verhindert ein zu hoher Druck Kontraktionen bzw. Expansionen des Blutgefässes und damit eine Teststellung des Pulsschlages.

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Anstelle des gemäss Fig. 1 und 2 an der Längsschmalseite des Gehäuses 1 angeordneten Schalters 6 ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ein in einfacher Form dargestellter Schalter vorgesehen, der beim Auflegen des Körperteils auf den Hohlknopf 13 und Drücken desselben betätigt wird. Der Schalter 21 weist ein am Gehäuse 1 befestigtes federndes Kontaktstück 22 und ein ebenfalls am Gehäuse 1 angebrachtes festes Kontaktstück 23 auf, welche beide über eine Verbindungsleitung 24 im Speisestromkreis des Gerätes liegen. Beim Drücken des Hohlknopfes 13 wird das federnde Kontaktstück 22 durch den vorstehenden Rand 15 des Hohlknopfes 13 auf das feste Kontaktstück 23 gedrückt, so dass sich der Speisestromkreis schliesst. Somit wird bei der Benützung des Gerätes ein getrenntes Einschalten des Gerätes überflüssig bzw. wird das Gerät nach dessen Benützung automatisch ausgeschaltet.

Statt der Feder 14 und des separat im Gehäuse 1 angeordneten Schalters 21 kann auch ein vom Hohlknopf 13 betätigter Mikroschal ter im Gehäuse 1 angeordnet werden, dessen Rückstellfeder die Funktion der Feder 14 übernimmt.

Der Fühler 12 der Fig. 3 kann auch als getrenntes Bauteil mit einer entsprechenden Umhüllung ausgebildet sein, das über die Buchse 7 der Fig. 1 anschliessbar ist. Unter zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten sei hier auf die Pulsfrequenzmessung und

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-überwachung beim Gebrauch von Heimtrainern oder -Übungsgeräten, z.B. Radübungsgeräten, Ruderübungsgeräten usw. hingewiesen. Für solche Zwecke kann der Sensor 12 z.B. als Ohrclip ausgebildet sein, während das Gehäuse 1 der Fig. 1 mit Mitteln zu seiner Befestigung am Uebungsgerät versehen sein kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung zur Messung der Länge des zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pulsschlägen liegenden Zeitintervalls und zur Anzeige der entsprechenden Pulsfrequenz ist im Blockschaltbild der Fig. 4 dargestellt. Hierin ist die Infrarotlichtquelle 16 der Fig. 3, eine lichtemittierende Diode, über die Verbindungsleitungen 18 einerseits an die gemeinsame Massenverbindung und andererseits über einen Vorwiderstand 26 an eine positive Speisespannungsklemme +V angeschlossen. Als Energiequelle für das ganze Gerät kann eine im Gehäuse 1 (Fig. 1) untergebrachte, handelsübliche 9V-Batterie vorgesehen werden. Damit ein guter Wirkungsgrad erreicht wird und eine vom Zustand der Batterie unabhängige Speisespannung zur Verfügung steht, wird mit Vorteil ein geschalteter, von der Batterie gespeister Spannungserzeugungsteil vorgesehen, der an sich in zahlreichen Ausführungsformen bekannt ist und in Fig. 4 nicht dargestellt ist.

Der Infrarotlichtempfänger 17 der Fig. 3, ein Phototransistor, ist über die Verbindungsleitungen 19 einerseits ebenfalls an

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die Masse und andererseits an den positiven Eingang eines Operationsverstärkers 27 angeschlossen. Das lineare Gebiet der meisten Operationsverstärker liegt in der Mitte der Speisespannung. Damit eine einzige Speisespannung ausreicht, wird an den negativen Eingang des Operationsverstärkers 27 die halbe Speisespannung als künstlicher Nullpunkt gelegt. Zur Erzielung eines sehr niedrigen Innenwiderstandes dieses künstlichen Nullpunkts ist an den negativen Eingang des Operationsverstärkers 27 der Ausgang eines weiteren Operationsverstärkers 28 angeschlossen, dessen positiver Eingang mit der Mitte eines aus zwei gleichen Widerständen 29 bestehenden Spannungsteilers verbunden ist und der zudem eine negative Rückkopplung 30 von seinem Ausgang auf seinen negativen Eingang aufweist.

Um die beim Betrieb des Fühlers 12 das vom Lichtempfänger 17 abgegebene Signal beeinflussenden individuellen Pigmentierungen des aufgelegten Körperteils bzw. dessen Gewebebeschaffenheit, Transmissions- und Reflexionsgrade zu normalisieren, wird in der vorliegenden Schaltungsanordnung der Gleichstromanteil der mittleren Helligkeit im Signal des Lichtempfängers 17 kompensiert und gleichzeitig der Wechselstromanteil, hervorgerufen durch die Lichtintensitätsmodulation, zur weiteren Auswertung abgetrennt. Hierzu ist der Operationsverstärker mit einer negativen Gleichstromrückkopplung 31 vom Ausgang auf den positiven Eingang versehen, die zur Abtrennung des genannten Wechselstromanteils ein Tiefpassglied 32 mit sehr niedriger Grenzfrequenz von

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1 Hz enthält. Das Tiefpassglied 32 ist mit dem Lichtempfänger 17 am positiven Eingang des Operationsverstärkers mittels weiterer, nicht dargestellter Schaltungselemente, z.B. mittels Widerstände, so zusammengeschaltet, dass im Ausgangssignal des Operationsverstärkers der Gleichstromanteil praktisch eliminiert ist.

Das den verstärkten Wechselstromanteil des Signals des Lichtempfängers 17 enthaltende Ausgangssignal des Operationsverstärkers 27 ist über ein weiteres Tiefpassglied 33 einem Verstärker 34 zugeführt. Das Tiefpassglied 33 hat eine Grenzfrequenz von etwa 10 Hz, so dass nur Signale mit Frequenzen im Bereich der Pulsfrequenz an den Verstärker 34 gelangen, Störsignale mit höheren Frequenzen, z.B. der Netzfrequenz, ausgesiebt werden. An den Ausgang des Verstärkers 34 ist ein Schmitt-Trigger 35 angeschlossen, der das frequenzabhängig verstärkte Signal bezüglich Amplitudenhöhe und Flankensteilheit normalisiert. Auf einer Ausgangsleitung 36 des Schmitt-Triggers erscheint demnach für jeden vom Lichtempfänger 17 detektierten Pulsschlag ein Impuls einheitlicher Form, wobei der zeitliche Abstand aufeinanderfolgender Impulse dem zeitlichen Abstand der durch den Lichtempfänger 17 detektierten Pulsschläge entspricht.

Zur Messung der Länge des Zeitintervalles zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Impulsen auf der Leitung 36, ferner zur Umwandlung des Wertes der gemessenen Intervallänge in einen Mess-

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wert, der die Anzahl Pulsschläge pro Minute darstellt, und schliesslich zur Umwandlung dieses Messwertes in Signale, mit welchen an sich bekannte elektro-optische Anzeigevorrichtungen steuerbar sind, ist als integrierte, digitale Zähl- und Rechenschaltung ein Mikroprozessor 37 vorgesehen, der auch einen Programmspeicher enthält. Dem Mikroprozessor 37 ist ein Quarzgenerator 38 zugeordnet, der zur Erzeugung von Zählimpulsen mit einer konstanten Frequenz dient, die wesentlich höher als die höchste Pulsfrequenz ist.

An den Mikroprozessor 37 ist die Anzeigevorrichtung 2 mit den elektro-optischen Anzeigeelementen 3 über Leiterstränge 39 und 40 angeschlossen. Bei der dargestellten Anzeigevorrichtung 2 bestehen die Anzeigeelemente 3 aus lichtemittierenden Dioden. Die vom Mikroprozessor 37 im Siebensegmentformat aufbereiteten Messwertsignale werden hierbei in bekannter Weise gepuffert und zeitlich gestaffelt zur Anzeige gebracht. Wenn als Anzeigeelemente Flüssig-Kristalle vorgesehen werden, werden die vom Mikroprozessor 37 im Siebensegmentformat aufbereiteten Messwertsignale ebenfalls in bekannter Weise zerhackt, und es werden die einzelnen Ziffern ohne Zwischenglieder zur Anzeige gebrächt. Wie bei Mikroprozessoren bekannt, erfolgt die Abgabe der Signale für die Anzeigeelemente ohne besondere Bauteile oder Bauteilegruppen aufgrund des Programmes für den Mikroprozessor.

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Als Eingangsvariable ist ausser Jem Ausgang des Schmitt-Triggers 35 über einen Leitungsstrang 41 noch der Stufenschalter 4 mit den drei Schaltstellungen angeschlossen, der wie erwähnt dazu dient, die Messung der Pulsfrequenz über ein Pulsschlagintervall oder gemittelt über zwei oder vier Pulsschlagintervalle vorzunehmen.

Zur Ermittlung der anzuzeigenden Pulsfrequenz aus den den einzelnen' Pulsschlägen entsprechenden normalisierten Impulsen des Schmitt-Triggers 35 enthält der Mikroprozessor 37 in bekannter Weise eine Anzahl von Zählregistern, logischen Schaltungen und anderen digitalen Schaltungselementen, die aufgrund der nachfolgend erläuterten Funktionsweise des Mikroprozessors 37 integriert zusammengeschaltet und programmiert sind.

Das beim vorliegenden Gerät verwendete Mess- und Rechenprinzip beruht darauf, dass in jedem zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pulsschlägen liegenden Zeitintervall die yXnzahl bestimmter Subintervalle konstanter zeitlicher Länge, die in ein solches Zeitintervall fallen, gemessen wird, und dass hierauf eine solche feste Zahl durch die gemessene Anzahl der SubintcrvalIe geteilt wird, dass das Resultat der Teilung direkt die Anzahl der Pulsschläge pro Minute darstellt.

Hierzu enthält der Mikroprozessor 37 einen Teiler, welcher die Frequenz des Quarzgenerators 38 auf eine Zählimpulsfrequenz von

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im vorliegenden Beispiel 5#;Q Hz hiaunterteilt, d.h. es tritt alle zwei Millisekunden ein Zälil impuls auf. In einesi ersten Register des Mikroprozessors 37 werden die Zählirapulse gezählt, wobei die Zählung durch einen ersten Pulsschlag, d.h. durch einen ersten Ausgangs impuls des Schmitt-Triggers 35 ausgelöst und durch den darauffolgenden Pulsschlag bzw. Ausgangs impuls unterbrochen wird- Somit enthält nach dieser Zählung dieses Register die Anzahl Zweimillisekundenintervalle im Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pulsschlägen. Gleichzeitig mit der Unterbrechung der Zählung wird der Zählinhalt des Registers in ein anderes Register des Mikroprozessors abgespeichert, das erstgenannte Register gelöscht und ein neuer Zählvorgang bis zum folgenden Pulsschlag begonnen.

Vom Zählinhalt eines weiteren Registers des Mikroprozessors, welcher Zählinhalt im vorliegenden Beispiel die feste Zahl 3O¹OOO ist, wird das abgespeicherte Zählresultat wiederholt subtrahiert, bis das weitere Register null bzw. einen Wert kleiner als null erreicht, wobei die Anzahl der benötigten Subtraktionsschritte im Mikroprozessor gezählt wird. Die Anzahl der Subtraktionsschritte, die das Resultat einer Division von 30¹OOO durch das gespeicherte Zählresultat der Zweimillisekundenintervalle darstellt, liefert den gewünschten Messwert der Pulsfrequenz in Pulsschlägen pro Minute, der nach digitalanzeigekonformer Umformung in der Anzeigevorrichtung 2 angezeigt wird.

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Das obige Mess- und Rechenprinzip sei an einem Beispiel illustriert. Die Pulsfrequenz betrage 72 Pulsschläge pro Minute, wie in den Fig. 1, 2 und 4 dargestellt. Somit beträgt die Länge des Zeitintervalls zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pulsschlägen 5/6 Sekunden. In dieser Zählperiode werden im erstgenannten Register 416 Zweimillisekundenintervalle gezählt. Dieses Zählresultat wird nun wiederholt vom festen Anfangs-Zählinhalt von 30'0OO des weiteren Registers abgezogen, was insgesamt 72 mal möglich ist, bis das weitere Register den kleinstmöglichen Inhalt von 28 aufweist. Die Zahl 72 ist somit der anzuzeigende Messwert der momentanen Pulsfrequenz in Pulsschlägen pro Minute.

Wie bereits erwähnt, wiederholen sich die beschriebenen Mess- und Rechenvorgänge fortlaufend mit jedem Pulsschlag, so dass in kurzen Zeitabständen die jeweilige, allenfalls sich ändernde Pulsfrequenz angezeigt wird, so lange das Gerät eingeschaltet ist und der Pulsschlag vom Fühler erfasst wird.

Um in den Stellungen "2" und "4" des Schalters 6 (Fig. 1,2,4) eine Durchschnittsbildung über zwei bzw. vier aufeinanderfolgende Pulsschlagintervalle zu erhalten, ist der Mikroprozessor 37 mit mehreren Registern zur Zählung von Zweimillisekundenintervallen ausgebildet, wobei dann in zwei bzw. vier dieser Register der Reihe nach die Anzahl der in ein erstes Pulsschlagintervall und das nachfolgende zweite Pulsschlagintervall bzw. das erste

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bis vierte Pulsschlagintervall fallenden Zweimillisekundenintervalle gezählt werden. Für die Zählung der in das fünfte Pulsschlagintervall fallenden Zweimillisekundenintervalle wird das erste Register wieder gelöscht usw. Die Messwertbildung in Pulsschlägen pro Minute erfolgt hierauf bei jedem Pulsschlag zum Beispiel in der Weise über die zwei bzw. vier Register, deren Zählinhalte wiederum abgespeichert werden, dass im Mikroprozessor die Zählinhalte der zwei bzw. vier Register addiert werden und die durch zwei bzw. vier geteilte Summe vom Ausgangszählinhalt von 30'0OO des weiteren Registers in der erwähnten Weise wiederholt subtrahiert wird unter Zählung der Subtraktionsschritte, was sich digital besonders einfach durchführen lässt.

Die anhand der beschriebenen Programmierung und Funktionsweise des Mikroprozessors erforderliche integrierte Struktur lässt sich mit bekannten Entwurf- und Herstellungsverfahren ohne Schwierigkeiten realisieren.

Das vorliegende Handgerät erlaubt eine rasche, einfache, genaue und ohne Zeitverlust wiederholbare bzw. automatisch wiederholte Messung der Pulsfrequenz mit geringem Apparateaufwand und ohne Bindung an externe Anschlüsse oder Hilfsmittel. Wegen seiner vergleichsweise geringen Herstellungskosten, seiner unproblematischen Handhabung und seiner grossen Handlichkeit ist das Gerät dazu geeignet, von jedermann benützt und mitgenommen zu werden.

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Claims (15)

1. Patentansprüche

   y/Handgerät zur Messung der Pulsfrequenz, gekennzeichnet durch einen eine Lichtquelle (16) und einen elektrischen Lichtempfänger (17) enthaltenden, auf eine Körperstelle (10) mit vom Licht erreichbaren Blutgefässen anlegbaren Fühler (12) , durch eine mit dem Lichtempfänger (17) verbundene Schaltungsanordnung (27 bis 35), die zur Messung der Länge des zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pulsschlägen liegenden Zeitintervalls einen Generator (38) zur Erzeugung von Zählimpulsen höherer Frequenz als der Pulsfrequenz und eine digitale Zähl- und Rechenschaltung (37) zur Bildung eines dem Kehrwert der Anzahl der im Zeitintervall gezählten Zählimpulse proportionalen Messwertes enthält, und durch eine an die Schaltungsanordnung (27 bis 35) angeschlossene Anzeigevorrichtung (2) zur laufenden ziffernmässigen Anzeige der gebildeten Messwerte.
2. 2. Handgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fühler (12) in einem gemeinsamen, eine Auflagefläche für die Körperstelle aufweisenden Träger (13) eine Infrarotlicht emittierende Diode (16) und einen Phototransistor (17) enthält.

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3. 3. Handgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ein mit der Hand umgreifbares Gehäuse (1) aufweist, dessen obere Schmalseite mit einer muldenförmigen Vertiefung (8) versehen ist, in deren Boden sich die Auflagefläche des Trägers (13) des Fühlers (12) befindet und die zum Auflegen eines Fingers (10) der das Gehäuse (1) umgreifenden Hand ausgebildet ist,
4. 4. Handgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (13) knopfförmig ist, über den Boden der muldenförmigen Vertiefung (8) vorsteht und gegen die Kraft einer Feder (14) in das Innere des Gehäuses (1) drückbar ist, bis die als Auflagefläche dienende Stirnfläche des knopfförmigen Trägers (13) bündig mit dem Boden der muldenförmigen Vertiefung (8) ist.
5. 5. Handgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) mit einem von der das Gehäuse umgreifenden Hand betätigbaren Schalter (6) der Speisespannung für den Fühler (12) , die Schaltungsanordnung (27 bis 35) und die Anzeigevorrichtung (2) versehen ist.
6. 6. Handgerät nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (6) ein durch den knopfförmigen Träger (13) bewegbares Kontaktstück (22) aufweist.

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7. 7. Handgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fühler von einem Gehäuse (1) des Gerätes örtlich getrennt ist und mit der im Gehäuse befindlichen Schaltungsanordnung (27 bis 35) mittels eines Kabels und eines Steckers verbindbar ist.
8. 8. Handgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schalter (4) mit mehreren Stellungen zur Wahl einer bestimmten Anzahl aufeinanderfolgender Zeitintervalle zwischen je zwei von mehreren Pulsschlägen und zur Bildung eines über diese Zeitintervalle arithmetisch gemittelten Messwertes aufweist.
9. 9. Handgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Zähl- und Rechenschaltung (37), mindestens ein Teil der Schaltungsmittel des Generators (38) zur Erzeugung der Zählimpulse sowie Schaltungsmittel zur Steuerung der Anzeigevorrichtung (2) in einem Mikroprozessor integriert sind.
10. 10. Handgerät nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähl- und Rechenschaltung (37) mindestens ein erstes Register zur Zählung der Zählimpulse in dem zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pulsschlägen liegenden Zeitintervall, mindestens ein zweites Register zur wiederholten Subtraktion der im Zeitintervall gezählten Zählimpulse von einem festen Anfangszählinhalt des zweiten Registers, und einen den Messwert liefernden Zähler zur Zählung der bis zur Erreichung des kleinsten Zählinhaltes des zweiten Registers erfolgenden Subtraktionsschritte

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11. 11. Handgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähl- und Rechenschaltung (37) mehrere erste Register zur getrennten Zählung der Zählimpulse in mehreren aufeinanderfolgenden Zeitintervallen der Pulsschläge sowie Schaltungsmittel zur wiederholten Subtraktion des arithmetischen Mittelwertes der Zählinhalte aller ersten Register vom festen Anfangszählinhalt des zweiten Registers enthält.
12. 12. Handgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die konstante Frequenz der Zählimpulse und der feste Wert des Anfangszählinhaltes des zweiten Registers derart gewählt sind, dass der Wert des Anfangszählinhaltes dividiert durch die Frequenz der Zählimpulse den Wert 60 ergibt, so dass der Messwert die Anzahl der Pulsschläge pro Minute darstellt.
13. 13. Handgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtempfänger (17) des Fühlers (12) mit einem frequenzabhängigen Verstärker (27,31,32) verbunden ist, welcher den von den Pulsschlägen herrührenden Wechselstromanteil im Signal des Lichtempfängers (17) von dem von der Grundhelligkeit herrührenden Gleichstromanteil abtrennt.

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14. 14. Handgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (27 bis 35) einen Impulsformer (35), z.B. einen Schmitt-Trigger, enthält, um die durch die Pulsschläge erzeugten elektrischen Signale in Impulse konstanter Flankensteilheit und Amplitude umzuwandeln.
15. 15. Handgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung (2) elektro-optische Anzeigeelemente (3) enthält.

    Der Vertreter:

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