DE2807094A1 - Vorrichtung zur darstellung von auf magnetband gespeicherter signalinformation - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Darstell-Rvon auf Magnetband gespei-
• cherter Signalinformation Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den dort angegebenen Merkmalen ist Gegenstand des Hauptpatentes (deutsche Patentanmeldung P 26 58 530.8-53).
• Das Gerät nach dem Hauptpatent eignet sich insbesondere zur Wiedergabe von Langzeit-EKG's,. die mittels am Körper des Patienten tragbarer Batteriegeräte aufgenommen und später vom Arzt patientenunabhängig mit zeitgeraffter Wiedergabegeschwindigkeit (z.B. 30-fach oder 60-fach) ausgewertet werden können. Neben der Breitenvermessung eines QRS-Komplexes und Überwachung der im wesentlichen periodisch anfallenden Signalinformation auf außergewöhnliche Signalereignisse soll auch die Frequenz von periodischen Signalfolgen in der Signalinformation, d.h. die Herzschlagfrequenz beim EKG, bestimmt werden. Verfahren und Schaltungen zur Abstands- und Frequenzmessung von zeitlich nacheinander anfallenden Signalen sind in vielerlei Ausführungen bekannt Bei Verwendung der Analogtechnik werden dabei beispielsweise Speicher vom periodischen Meßsignal gesteuert aufgeladen und das über eine Signalperiode aufsummierte Spannungssignal festgehalten Durch derartige Sample & Hold-Technik läßt sich darm eine der Periode bzw Frequenz der periodischen Signalfolge proportionale Neßspannung erzeugen. Ein spezielles Problem liegt nun bei der Verarbeitung von Signalinformations die von einem Magnetband mit gegenüber der Aufnahmegeschwindigkeit unterschiedlicher Wiedergabegeschwindigkeit abgespielt wird und hinsichtlich des Abstandes signifikanter Signalereignisse ausgewertet werden soll. Wird beispielsweise ein Magnetband mit doppelter Wiedergabegeschwindigkeit ausgewertet, würde bei üblicher Auswertung die doppelte Frequenz angezeigtswenn nicht die Zeitkonstante entsprechend umgeschaltet wird. Die durch Gleichlaufschwankungen des Magnetbandes bei Aufnahme und Wiedergabe und weiterhin notwendige Umschaltung von Zeitkonstanten bei den verschiedenen Bandlaufgeschwindigkeiten verursachten Fehler werden im Prinzip durch das Verfahren und das Gerät nach dem Hauptpatent beseitigt. Für den Frew quenzmesser in der Auswerteschaltung wird dabei allein von den Normtaktimpulsen ein Zeitnormal definiert, aus dem eine Bezugszeit für die in der Auswerteschaltung gemessene Signalperiode bzw. -frequenz abgeleitet werden kann.
• Aufgabe der Erfindung ist es nun, bei einem Gerät nach dem Hauptpatent die Auswerteschaltung mit dem Frequenzmesser in der Weise weiterzubilden, daß möglichst einfach aus periodischen Signalfolgen der auf Magnetband gespeicherten Signalinformation unter Verwendung der Normtaktimpulse ein korrekter Frequenzmeßwert abgeleitet werden kann.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Auswerteschaltung zur Abstandsmessung von signifikanten Signalereignissen der auf Magnetband gespeicherten Signalinformation in an sich bekannter Weise zwei aufladbare Speicher enthält, von denen der erste durch Ladeimpulse aufladbar und mit Auftreten von signifikanten Signalereignissen unter gleichzeitiger Übernahme der Speicherspannung auf den zweiten Speicher wieder entladbar ist, wobei jedoch speziell der erste Speicher von diskreten Rechteckimpulsen konstanter Ladungsmenge, die von den Normtaktimpulsen abgeleitet, vorzugsweise getriggert, sind, aufgeladen wird und lediglich die Übernahme und Entladung der Speicherspannung nach der Signalperiode vom signifikanten Signalereignis gesteuert ist.
• Mit der Erfindung ist nun eine Kombination des bekannten Frequenzmeßprinzips mit den Vorteilen des Hauptpatents gegeben. Die Normtaktimpulse des Magnetbandes werden also unmittelbar zur Bildung der periodensynchronen Spannung herangezogen, aus der gegebenenfalls der Frequenzmeßwert berechnet wird. Es kann also alternativ ein beat-to-beat-Menwert für eine Signalperiode oder auch nach üblicher Art ein Mittelwert über geeignete Zeitintervalle abgeleitet werden. Dabei können bekannte Perioden- bzw. Frequenzmesser leicht im Sinne vorliegender Erfindung modifiziert werden.
• Spezielle Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
• Die Erfindung wird in nachfolgender Figurenbeschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Die Figur zeigt ein Schaltbild zur Erzeugung einer aus dem EKG abgeleiteten perioden-bzw. frequenzproportionalen Spannung unter Verwendung der dem Magnetband abgenommenen Normtaktimpulse. Im zugehörigen Impulsdiagramm sind die an den Schaltungspunkten auftretenden Spannungen dargestellt.
• In der Figur sind mit 1 und 2 Signaleingänge bezeichnet.
• Über den Signaleingang 1 werden der Zeitmeßschaltung die von einer separaten Spur des Magnetbandes ausgelesenen Normtaktimpulse, die das Zeitnormal für die Auswerteschaltung definieren sollen, eingespeist; der Eingang 2 nimmt das mit dem EKG korrespondierende Eingangssignal auf. Durch einen R-Zackendiskriminator 3 wird bei Auftreten eines QRS-Komplexes ein Rechteckimpuls erzeugt. Die Normtaktimpulse steuern über Eingang 1 einen ersten monostabilen Multivibrator 4 an, der mit Rechteckimpulsen gleicher Breite (also mit konstanter Ladungsmenge pro Impuls) über einen pnp-Transistor 5 in Emitterschaltung stromkonstant einen mit Massepotential verbundenen Kondensator 6 auflädt. Die Emitterseite des Transistors 5 ist über einen Widerstand 14 auf positives Potential angeschaltet.
• Dabei ist der Multivibrator 4 so gewählt, daß die erzeugten Ladeimpulse kürzer sind als die bei höchstmöglicher Bandgeschwindigkeit kürzeste Folgedauer der Normtaktimpulse. Geht man beispielsweise von einem Normtakt mit 500 Hz aus, so muß für 60-fache Wiedergabegeschwindigkeit der Ladeimpuls kürzer als ca. 30/us sein.
• Im Gegensatz zur üblichen stromkonstanten Aufladung wird der Kondensator 6 also ~quantisiert11 durch den Normtakt getriggert aufgeladen. Die geglättete Anstiegssteilheit der Speicherspannung des Kondensators 6 hängt nun von der Anzahl der Rechteckimpulse des Monoflops 4 pro Zeiteinheit - also nur von der definierten Normtaktimpulsfolge - ab. Vom Triggersignal des R-Zacken-Diskriminators 3 wird über einen zweiten monostabilen Multivibrator 7 ein Feldeffekttransistor 8 angesteuert, der die Funktion eines Schalters hat. Bei geöffnetem Feldeffekttransistor 8 wird die augenblickliche Speicherspannung vom Kondensator 6 auf einen zweiten Kondensator 9 umgeladen. Die Kapazität von Kondensator 6 ist dabei groß gegen die Kapazität von Kondensator 9 (C2 « C1), so daß eine wirksame Umladung lediglich in eine Richtung erfolgen kann. Gegebenenfalls ist noch ein Trennverstärker zwischen die Kondensatoren geschaltet. Nach erneuter Sperrung des Feldeffekttransistors 8 wird über einen dritten monostabilen Multivibrator 10, der hinter den zweiten monostabilen Multivibrator 7 geschaltet ist und von diesem getriggert wird, ein npn-Transistor 11 in Emitterschaltung, dessen Emitterseite mit Massepotential verbunden ist, durchgesteuert. Über den leitend gemachten Transistor 11 kann dann der erste Kondensator 6 auf Null entladen werden, um mit anschließender Sperrung des Transistors 11 wieder von den diskreten Normtaktimpulsen getriggert durch Impulse konstanter Ladungsmenge neu aufgeladen zu werden.
• Es wird also am Kondensator 6 eine anlog zur Signalfolge von der R-Zacke getriggerte (diskontinuierlich ansteigende) Sägezahnspannung erzeugt, deren Amplitude dem RR-Abstand proportional ist. Die Endspannung ist allein von der Anzahl der im Periodenintervall auftretenden Normtaktimpulse abhängig und daher von der Band- geschwindigkeit beim Auslesen des Magnetbandes unabhängig. Die Ladespannung wird nach Umladung auf Kondensator 9 von diesem auf einen hochohmigen Verstärker 12 gegeben, der am Ausgang 13 eine dem Signalabstand proportionale Spannung liefert Über ein Rechenglied 15 wird gegebenenfalls am Ausgang 16 daraus ein Frequenzmeßwert angezeigt.
• Mit der beschriebenen Schaltung ist also eine bandgeschwindigkeitsunabhängige Perioden- bzw. Frequenzmessung von im wesentlichen periodischen Impulsfolgen der auf Magnetband gespeicherten Signalinformation in einfacher Weise möglich. Dabei erfolgt die Auswertung zunächst als beat-to-beat"-Mess#ang, wobei bei der EKG-Auswertung in vorteilhafter Weise auch einzeln auftretende Arrhythmien erfaßt werden können.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung wurde speziell für die Auswertung von EKG-Signalfolgen beschrieben. Natürlich sind auch andere periodische Signalfolgen, beispielsweise EEG, Blutdruck oder Atemsignale, die auf Magnetband aufgenommen wurden, mit dieser Vorrichtung auswertbar.

Claims (10)

1. Patentansprüche O Vorrichtung zur Darstellung von auf Magnetband gespeicherter Signalinformation mit Aufnahmegerät sowie Wiedergabegerät mit Auswerteschaltung zur Analyse der Signalinformation, wobei dem Magnetband im Aufnahmeverfahren des Aufnahmegerätes neben der Signalinformation zusätzlich Normtaktimpulse eines Normtaktimpuisgenerators aufgesprochen werden, die speziell im Wiedergabeverfahren des Wiedergabegerätes zusammen mit der Signalinformation der Auswerteschaltung zugeführt werden und für die Signalinformation ein Zeitnormal definieren, derart, daß die Signalanalyse unabhängig von der Wiedergabegeschwindigkeit des Wiedergabegerätes zeitgenau durchführbar ist, nach Hauptpatent ...

   (P 26 58 530.8-53), d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Auswerteschaltung (1 bis 14) zur Abstandsmessung von signifikanten Signalereignissen der auf Magnetband gespeicherten Signalinformation in an sich bekannter Weise zwei aufladbare Speicher (6, 9) enthält, von denen der erste (6) durch Ladeimpulse aufladbar und mit Auftreten von signifikanten Signalereignissen unter gleichzeitiger Übernahme der Speicherspannung auf den zweiten Speicher (9) wieder entladbar ist, wobei jedoch speziell der erste Speicher (6) von diskreten Rechteckimpulsen konstanter Ladungsmenge, die von den Normtaktimpulsen abgleitet, vorzugsweise getriggert sind, aufgeladen wird und lediglich die Übernahme und Entladung der Speicherspannung nach der Signalperiode vom signifikanten Signalereignis gesteuert ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die diskreten Rechteckimpulse konstanter Ladungsmenge zur Aufladung des ersten Speichers (6) von einem von den Normtaktimpulsen angesteuerten ersten monostabilen Multivibrator (4) erzeugt werden.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die vom ersten Multivibrator (4) erzeugten Rechteckimpulse kürzer sind als die bei höchstmöglicher Bandgeschwindigkeit auftretende kürzeste Folgezeit der Normtaktimpulse.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die aufladbaren Speicher Kondensatoren (6, 9) sind, die über eine vom signifikanten Signalereignis gesteuerte Schaltstufe (8) zur Umladung der Speicherspannung verbindbar sind und von denen der erste Kondensator (6) separat entladbar ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kapazität des zweiten Kondensators (9) klein gegen die des ersten Kondensators (6) ist (c2« C1), so daß eine Umladung des zweiten (9) auf den ersten Kondensator (6) keine merkliche Ladungsänderung des ersten Kondensators (6) bewirkt.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen erstem (6) und zweitem Kondensator (9) ein Trennverstärker geschaltet ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schaltstufe durch einen Feldeffekttransistor (8) gebildet ist, der von einem Diskriminator (3) für das signifikante Signalereignis über einen zweiten monostabilen Multivibrator (7) zur Spannungsübernahme kurzzeitig durchgeschaltet wird.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der zweite monostabile Multivibrator (7) mit seiner Rückflanke einen dritten monostabilen Multivibrator (10) triggert, der einen mit dem ersten Kondensator (6) verschalteten Transistor (11) durchschaltet, so daß der erste Kondensator (6) entladen wird.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die vom zweiten Kondensator (9) gespeicherte Ladespannung über einen hochohmigen Verstärker (12) als periodenproportionales Analogsignal anzeigbar ist.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das periodenproportionale Signal über ein Rechenglied (15) als Frequenz anzeigbar ist.