DE2944157C2 - Verfahren und Einrichtung zum Messen des Pulses einer Person - Google Patents

Description

P.*, = MF₄ + -^- (M_Al - MP_A)

berechnet, wobei MPa, einen anzuzeigenden Pseudomittelwert, MPa den zuvor angezeigten, auf eine Stelle nach dem Komma abgerundeten Ps'.udomittelwert, C einen Gewichtsfaktor, der den Wert 3, 2 oder 1 hat, Ma, den neu ermittelten Zwischenwert und MPa den zuvor angezeigten, auf die ganze Zahl abgerundeten Pseudomittelwert bezeichnen.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

daß die Anzeigevorrichtung (5) zumindest einen Anzeigepunkt aufweist,

daß zumindest einer der dem zumindest einen Anzeigepunkt zugeordneten Anschlüsse mit einem der Ausgangsanschlüsse des Mikroprozessors verbunden ist und

daß der Mikroprozessor bei jedem Eintreffen eines Nadelimpulses die visuelle Anzeige zumindest eines Anzeigepunkts steuert.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen des Pulses einer Person gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei dem in der DE-PS 26 37 6C9 beschriebenen Verfahren zum Messen des Pulses einer Person wird z. B. das Zeitintervall zwischen dem Auftreten eines ersten und des sechsten nachfolgenden Pulsschlages über die Anzahl von v. ehrend dieses Zeitintervalls auftretenden Taktimpulsen ermittelt, wobei das gewünschte M^ßergebnis, d. h. die Anzahl der Pulsschläge pro Minute, anschließend über eine mittels eines Rechners durchgeführte Division einer vorgegebenen Zahl, die von der Frequenz der Taktimpulse abhängt, durch die ermittelte Anzahl von Taktimpulsen erhalten wird. Tritt jedoch während der Messung z. B. ein Artefakt auf, so geht dieser als Störung in die Berechnung des Meßergebnisses ein, und zwar mit einem prozentualen Anteil, der von der Anzahl der bei der Messung jeweils berücksichtigten Pulsschläge abhängt und beim beschriebenen Verfahren z. B. 20% beträgt. Als Folge hiervon kann die Anzeige der Pulsfrequenz in manchen Fällen unruhig, d,h. sprunghaft sein und z. B, dip Werte 72,85,68,73... usw. haben, was eine Irritierung und Beunruhigung des Benutzers bzw. Patienten zur Folge 'laben kann. Dieser Nachteil ließe sich zwar durch Erhöhung der Anzahl der Pulsschlagintervalle, über die jeweils gemittelt wird, verringern, somit sich jedoch die bereits relativ großen Meßzeitintei-valle und damit auch das Zeitintervall bis zu einer ersten Anzeige nachteilhafterweise noch wetter vergrößern würden.

Weiterhin ist aus der DE-OS 25 09 660 ein Gerät zur Überwachung der Herz- und Pulsfrequenz bekannt, mit dem die Pulsfrequenz gemessen und über ein längeres

IQ Zeitintervall hinweg gemittelt wird, um Veränderungen der Pulsfrequenz bzw. den sogenannten »Steady state«-Zustand klar erkennbar zu machen. Der ermittelte Frequenzmittelwert wird abgespeichert und mit einem während eines gleichlangen Zeitintervalls gewonnenen zweiten Frequenzmittelwert verglichen. Die Differenz zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Frequenzmittelwerten wird angezeigt, so daß der Benutzer die Veränderungsgeschwindigkeit der Pulsfrequenz oder auch das Vorliegen des »steady state«-Zustands auf einfache Weise erkennen kann. Da jedoch ein Auswertezeicintervall zwischen 10 b><; 30 Sekunden betragen kann und mindestens zwei Auswertezeitintervalle bis zu einer ersten Anzeige verstreichen müssen, erfolgt die erste Anzeige somit erst längere Zeit nach Inbetriebnahme des Geräts. Diese erste Anzeige '--arm zudem noch relativ ungenau sein, da die bei Inbetriebnahme des Geräts anfänglich gewonnenen Meßwerte aufgrund von Einschaltveränderungen, wie sie :z. B. durch einen anfänglichen Temperaturgang bis zum Erreichen des stabilen Arbeitspunkts bedingt sein können, nicht korrekt verarbeitet werden, so daß der aus ihnen gebildete Frequenzmittelwert einem falschen Wert entspricht. Weiterhin können die gebildeten Mittelwerte durch Artefakte erheblich verfälscht werden, so daß der jeweils angezeigte Wert auch bei stabilem Betrieb des Geräts relativ ungenau sein kann.

Darüber hinaus ist bei dem bekannten Gerät keine direkte Anzeige der effektiven Pulsfrequenz möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, mit dem eine zuverlässige und rasche Anzeige der Pulsfrequenz möglich ist und Artefakte oder andere Störungen weitgehend unterdrückt werden, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. 6 genannten Merkmalen gelöst.

Erfindungsgemäß wird somit in der ersten Arbeitsphase lediglich ermittelt, ob die Differenz zwischen zwei direkt aufeinanderfolgend gewonnenen Werten für den jeweiligen Pulsschlag.'Min. einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, ohne daß diese Werte weiterverai beitet werden. Damit ist sichergestellt, daß die erste Anzeige nicht durch Störungen verfälscht werden kann, die z. B. während der Einschaltphase nach Inbetriebnahme der Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens, etwa bis zum Erreichen eines stabilen Arbeitspunkts, auftreten können. Da derartige Störungen jedoch normalerweise rela'^;v rasch abklingen und die ermktel ten Werte für den jeweiligen Pulsschlag/Min, somit bereits nach relativ kurzer Zeit hinsichtlich ihrer Differenz unterhalb des vorbestimmten Grenzwerts liegen, wird dementsprechend auch relativ rasch auf die zweite Arbeitsphase umgeschaltet. Damit wird jedoch auch schon nach sel.r kurzer Zeit nach Beginn des Verfahrens ein erster Anzeigewert mit großer Genauigkeit angezeigt

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Einrichtung zum Messen des Pulses einer Person,

Fig.2 eine teilweise im Schnitt gezeigte Seitenansicht der Einrichtung gemäß der Fig. 1,

Fig.3 die graphische Darstellung einer ersten Meßreihe,

Fig. 4 einen Ausschnitt aus dem Blockschaltbild gemäß F i g. 1 in detaillierterer Darstellung und

F i g. 5 die graphische Darstellung einer zweiten Meßreihe.

F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Einrichtung zum Messen des Pulses einer Person, während in F i g. 2 ein möglicher konstruktiver Aufbau dieses Ausführungsbeispiels, teilweise geschnitten, därgcsicili iäi.

Die Einrichtung weist einen Wandler 1 zum Umformen der Pulsschläge einer Person in elektrische Signale auf. Der Wandler 1 kann beispielsweise als druckempfindliche Zelle, die an eine Stelle des menschlichen Körpers unter welcher eine Schlagader verläuft, anlegbar ist, oder, wie in F i g. 2 dargestellt, als auf den Puls ansprechende, elektrooptische Vorrichtung 2 ausgeführt sein, auf die ein Finger derjenigen Person aufgelegt wird, deren Puls gemessen werden soll.

Die vom Wandler t erzeugten elektrischen Signale werden einem Signalformer 3 zugeführt, der die elektrischen analogen Signale in Impulse umformt, wobei bei jedem Auftreten einer charakteristischen Größe, z. B. bei Überschreiten eines Schwellenwertes, pro Pulsschlag ein elektrischer Impuls am Ausgang des Signalformers erscheint. Die elektrischen Impulse werden einem Mikroprozessor 4 zugeführt, der die elektrischen Impulse in nachstehend näher beschriebener Weise verarbeitet und die verarbeiteten Werte an eine Anzeigevorrichtung 5 abgibt.

Weiter ist ein Taktgenerator 6 vorhanden, der für die Messung der Zeit zwischen zwei direkt aufeinanderfolgenden Pulsschlägen notwendige Zeittaktimpulse erzeugt. Die Zeittaktimpulse mit einer Frequenz von beispielsweise 100 Hz werden dem Mikroprozessor 4 zugeführt, der zusätzlich einen internen, nicht dargestellten Oszillator zum Erzeugen der zum Betrieb des Mikroprozessors notwendigen Taktsignale besitzt. Diese Taktsignale besitzen eine wesentlich höhere Frequenz als die vorgenannten Zeittaktsignale, und zwar in der Größenordnung von 100 kHz.

Zur Versorgurg des Signalformers 3, des Mikroprozessors 4 und des Taktgenerators 6 ist eine Batterie 7 vorhanden, deren Spannung über einen Schalter 9 an die ingenannten Vorrichtungen angelegt werden kann.

F i g. 2 zeigt den konstruktiven Aufbau des in F i g. 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles in Seitenansicht und teilweise im Schnitt In einem aus zwei Teilen 10 und II bestehenden Gehäuse erstreckt sich eine Leiterplatte 12, die zwischen Vorsprüngen 13 des oberen Gehäuseteils 10 und Vorsprüngen 14 des unteren Gehäuseteiles 11, von denen jeweils nur einer gezeigt ist gehalten wird.

Gemäß der Darstellung in Fig.2 ist die rechte Seite des Gehäuses allseitig abgesetzt Auf dem abgesetzten Bereich des Gehäuses ist eine Schutzkappe 15 aufgesetzt, die bis zu einem nicht dargestellten Anschlag nach rechts ausgezogen werden kann.

Auf dem rechten Ende der Leiterplatte 12 ist die Anzeigevorrichtung 5 angeordnet. Sie umfaßt drei jeweils sieben Segmente aufweisende Anzeigeelemenle zur Anzeige von drei Ziffern, Was zur Anzeige der Pulsfrequenz ausreicht. Oberhalb der Anzeigevorrichtung 5 befindet sich im abgesetzten Bereich des Gehäuses eine Öffnung 16, die durch ein transparentes Plättchen 17 abgedeckt ist.
Auf der unteren Seite" des abgesetzten Bereiches des

ίο Gehäuses und gegenüber der Anzeigevorrichtung 5 versetzt, befindet sich eine Mulde 18, auf deren Rückseite sich ein Ansatz 19 in den abgesetzten Bereich des Gehäuses erstreckt. Der Ansatz 19 besitzt zwei Ausnehmungen 20. von denen nur eine sichtbar ist. In der einen Aussparung ist eine Leuchtdiode und in der anderen ein lichtempfindliches Element untergebracht, die zusammen die elektrooptische Vorrichtung 2 bzw. den Wandler 1 bilden. Wenn der Leuchtdiode über nicht dargestellte Anschlußdrähte elektrischer Strom züge-

2v lUiiri Wifu, MUu ein r mgcT in uic iviüiuc iS eingelegt isi.

nachdem die Kappe 15 ausgezogen wurde, so dringt Licht η den Finger ein. und ein Teil davon wird zum lichtempfindlichen Element reflektiert. Die Intensität des auf das lichtempfindliche Element auftreffenden Lichtes ist von der durch den Puls beeinflußten Durchblutung des in der Mulde eingelegten Fingers abhängig. Der in den nicht dargestellten Anschlußdrähten des lichtempfindlichen Elementes fließende Strom schwa t.it somit im Rhythmus des Pulses und wird, wie unter Bezugnahme auf F i g. 1 bereits erläutert, dem SignalFormer 3 zugeführt.

In cer Oberseite der Schutzkoppe 15 befindet sich eine Aussparung 21. welche sich im ausgezogenen Zustand der Schutzkappe über der Anzeigevorrichtung 5 befindet, so daß diese sichtbar ist. Unterhalb des rechten Endes der Leiterplatte 12, bezogen auf Fig. 2. ist ein als Schalter 9 wirkender Schutzrohrkontakt 22 angeordnet. Auf der Innenseite der Schutzkappe 15 ist ein Dauermagnet 23 befestigt, der in einer in der VerscHeberichtung der Schutzkappe 15 verlaufenden Nut 24 in dem abgesetzten Bereich des Gehäuses verschiebbar ist. Wird die Schutzkappe 15 in die Offenstellung verbracht so gelangt der Dauermagnet 23 in die Nähe des Schutzrohrkontaktes 22, wobei dieser betätij[t wird. Der Kontakt des Schutzrohrkontaktes 22 verbindet die Batterie 7 mit der elektronischen Schaltung der Einrichtungan, so daß diese betriebsbereit ist, sobald die Schutzkappe bis zum obengenannten nicht dargestellten Anschlag ausgezogen ist

so Untsr Bezugnahme auf F i g. 3 wird nachstehend das Verfahren beschrieben, nach dem die Einrichtung gemäü' den F i g. 1 und 2 arbeitet Wie erwähnt, v, ^rden durch den Signalformer 3 die vom Wandler 1 erzeugten, analogen Signale in elektrische Impulse umgewandelt

55Sd. h, am Ausgang des Sigrialformers 3 erscheint pro Pulsschlag ein kurzer Impuls, dessen Dauer wenigstens 25 Mikrosekunden, vorzugsweise 30 Mikrosekunden, beträgt Diese Impulsfolge wird dem Mikroprozessor 4 zugeführt Im Einschaltzustand der Einrichtung mißt der Mikroprozessor mit Hilfe der vom Taktgenerator 6 erzeugten Taktimpulse den zeitlichen Abstand zwischen je zwei aufeinanderfolgenden, vom Signalformer 3 erzeugten Impulse. Dabei werden die zwischen dem Auftreten von zwei direkt aufeinanderfolgenden Impulse erzeugten Zeittaktimpulse gezählt und kurzzeitig .gespeichert Die Anzahl der geählten Zeittaktimpulse ist eine zar Pulsperiode proportionale Größe Z₇-. Aus der Größe Zt kann der Puls M, d. h, die Pulsschläge/Min.

berechnet Werden, indem die Zahl 6000 durch die Größe Zr dividiert wird. Die Zahl 6000 ist gegeben durch die Frequenz der Zeittaktimpulse, welche beispielsweise zu 100 Hz angenommen ist.

Während einer tirsten Arbeitsphase der Einschaltphasej erfolgt auf der Anzeigevorrichtung 5 keine Anzeige des Pulses, Statt dessen kann von jedem der drei Anzeigeelemente das Zeichen » —« angezeigt werden. Der ^kröprozessor 4 ist so programmiert, daß er zuerst feststellt, ob die ermittelte Größe Zt im Bereich von 33—200 liegt, was einem Puls von 30—180 entspricht. Ist dies der Fall, so wird die?*· Größe Zt gespeichert und die oben erwähnte Division zur Ermittlung des Pulses Mdurchgeführt und dieser Wert M gespeichert. Liegt die Größe Z_T außerhalb des genannten Bereiches, so wird die nächstfolgende Größe Zrder vorgenannten Prüfung unterzogen.

Die auf die oben beschriebene Weise ermittelten, aufeinanderfolgenden Pulse M werden miteinander VPrErlirhpn um fPSiZySieüen. ob d!6S£ bcidsfi WertS Λ/ weniger als beispielsweise um eine Pulsdifferenz von ZlM=IO voneinander abweichen. Ist die Differenz /JMilO. so ist die erste Arbeitsphase abgeschlossen, und es wird zur zweiten Arbeitsphase, der Betriebsphase, übergegangen. Falls die Bedingung <d/V/<10 nicht erfüllt ist, wird die erste Phase so lange fortgesetzt, bis die Bedingung A MS 10 von zwei aufeinanderfolgenden Pulsen erfüllt ist.

Auf die Prüfung, ob sich die Größen Zr innerhalb des Bereiches 33 - 200 befinden, kann bei einer einfacheren Ausführung der Einrichtung verzichtet werden.

Ein erster Anzeigewert erscheint erst, wenn die folgende Bedingung erfüllt ist.

to

15

berechnete Wert kurzzeitig gespeichert und erst beim Auftreten des nächstfolgenden Pulsschlages *+l angezeigt.

Unmittelbar nach der Berechnung des Wertes M,\u d.h. Vor der Anzeige dieses Wertes, bestimmt der Mikroprozessor 4 ein sogenanntes Meßfenstef, das durch die treppenförmigen Linien 25 und 26 in Fig.3 dargestellt ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird dieses Meßfenstär mit jedem weiteren Pulsschlag enger. Gemäß einem weiteren AusführUhgsbeispiel kann das Fenster nach jedem zweiten weiteren Pulsschlag enger werden

Die Anzeigewerte Ma, die auf den vorangehenden, berechneten Anzeigewert Ma folgen, werden wie folgt berechnet

M₄, = M₄

, + AMUaUsM₄- M'Z A M) >-AMUaUsM₄-M'Z-AM)

-± \M₄ -M'\ (falls \M₄ -M'\ <Α,\Ί)

M₁ -M, ,

für

zfA4_t(fails30<A/,<100)
2 Δ M_m (falls 100 <M_t< 180)

N aufeinanderfolgende Meßwerte, wobei = 10, N= 2 und M, der Pulsfrequenz aufeinanderfolgender Perioden entspricht.

Ist die obengenannte Bedingung (1) erfüllt, so wird der Mittelwert der zwei aufeinanderfolgenden Pulsfrequenzen berechnet und an die Anzeigevorrichtung 5 weitergeleitet und auf die zweite Arbeitsphase die Betriebsphase, übergegangen.

Erst nach dem Übergang zur zweiten Arbeitsphase wird der berechnete Mittelwert M durch die Anzeigevorrichtung 5 angezeigt Dieser zuerst angezeigte Wert ist mit Ma\ bezeichnet und in F i g. 3 durch ein Kreuz dargestellt Der Wert Max ist dem Pulsschlag χ zugeordnet wobei die Anzahl der Pulsschläge in der graphischen Darstellung gemäß F i g. 3 auf der Abszisse aufgetragen ist. Auf der Ordinate ist die Pulsfrequenz, d. h. die Pulsschläge/Min, aufgetragen. Im dargestellten Beispiel beträgt die Pulsfrequenz für den berechneten Wert M^i =79. Der nicht angezeigte Wert M₀ des vorausgegangenen Pulsschlages x— 1 beträgt 83. Die Differenz AM zwischen den beiden Werten Mo und Mi beträgt 8. Die weiter obengenannte Bedingung ist somit erfüllt, so daß der aus den Werten Mo und M\ berechnete Mittelwert Mai angezeigt wird. Der dem Pulsschlag x— 1 vorangehende Pulsschlag Ar—2 mit dem Wert Moi=68 wird nicht berücksichtigt, da die obengenannte Bedingung (1) nicht erfüllt ist (AM= 15).

Weil der Mittelwert M erst nach dem Auftreten des Pulsschlages χ berechnet werden kann und der Mikroprozessor 4 hierfür einige Zeit benötigt, wird der wobei Ma der vorangehende Anzeigewert, M' der effektiv berechnete, nachfolgende Pulswert und ΔΜdie maximale Änderung von aufeinanderfolgenden Anzeigewerten Mαϊ ist. Die maximale Änderung AM, bzw. die genannte Fensterbreite, wird bei jedem eintreffenden Puls um den Wert 1 dekrementiert, bis der Minimalwert von AM= 1 erreicht ist.

Der ermittelte Wert Mj des nächstfolgenden Pulses x+1 befindet sich nicht innerhalb des Meßfensters, daher wird der gemäß Bedingung (2) neu berechnete Wert MA2 beim Auftreten des Pulsschlages x+2 durch die Anzeigevorrichtung 5 angezeigt. Liegt der nächste (1) ermittelte Wert M₃ des Pulses x+2 innerhalb des bereits

eingeengten Meßfensters, so erscheint der neue Wert Mai beim Auftreten des Pulsschlages *+3 auf der Anzeigevorrichtung 5. Gleichzeitig wird das Meßfenster symmetrisch um den neuen Anzeigewert M_A3 weiter eingeengt.

Die nächste Ermittlung ergibt für den Puls χ+3 einen Wert von Mt = 73. Zur Beruhigung der Anzeige wird dieser Wert M₄ nicht angezeigt, sondern an dessen Stelle der Wert Ma«, der dem unteren Randwert des Meßfensters entspricht Gleichzeitig wird das Meßfenster weiter beidseitig eingeengt und um den neuen Anzeigewert Ma₄ zentriert
Der ermittelte Wert Ms = 77, der zum nächsten Puls

so λγ+4 gehört, liegt innerhalb des bereits mehrfach eingeengten Meßfensters und wird beim Auftreten des Pulsschlages x+5 durch die Anzeigevorrichtung 5 angezeigt Der ermittelte Wert Me=80, der zum nachfolgenden Puls x+5 gehört, liegt wieder außerhalb des eingeengten Bereiches des Meßfensters* und es wird der Wert Mas beim Auftreten des Pulsschlages x+6 durch die Anzeigevorrichtung5 angezeigt.

Der nächste ermittelte Wert M₇=74 des darauffolgenden Pulses x+6 liegt unterhalb des bereits auf die geringste Breite verwengten Bereiches des Meßfensters. Angezeigt wird beim Auftreten des Pulsschlages x+ T aber lediglich der Wert Mai an der unteren Grenze des Meßfensters. Da der engste Bereich des Meßfensters, nämlich +1 bereits erreicht ist hat der ermittelte Wert Mj zur Folge, daß das Meßfenster um eine Stufe nach unten geschoben wird.

Da der ermittelte Wert Mg=74 des darauffoidenden Pulses x+7 unterhalb des engsten Bereiches des

Meßfensters liegt, wird der Wert Mas von der Anzeigevorrichtung 5 angezeigt und das Meßfenster nochmals nach unten verschoben.

Der nächste ermittelte Wert M₉=78 liegt an der oberen Grenze des Meßfensters, weshalb der Anzeigewert Mas beim Auftreten des Pulssehiages x+9 angezeigt und d?.s Meßfenster um eine Stufe nach oben verschoben wird,

Für die nachfolgenden Werte Mw-M₁₃ gelten ebenfalls die obengenannten Bedingungen, nach denen die zugeordneten Anzeigewerte Maio bis Mau bestimmt werden.

Bei dem in Fig. 3 graphisch dargestellten Meßbeispiel zeigt die Anzeigevorrichtung 5 somit der Reihe nach der folgenden Werte von Ma\ - Ma₁M an: 79, 73,78, 74, 77, 79. 78, 77, 78, 80 und 80. Ohne die Wirkung des Meßfensters 25, 26 würde die Anzeigevorrichtung 5 die folgenden Werte anzeigen: 75.72.78,73.77.80,74.76,80. 82, 80 und 77. Eine derartige unruhige Anzeige könnte den Benutzer der Einrichtung verunsichern und zu falschen Schlüssen veranlassen. Entweder würden ängstliche Benutzer glauben, daß ihr Puls über Gebühr unregelmäßig sei, wodurch der Puls durch die Angstgefühle noch erhöht würde, oder kaltblütigere Benutzer bekämen Zweifel an der Meßgenauigkeit der Einrichtung. Dies kann bei Verwendung des vorstehend beschriebenen Meßfensters nicht vorkommen.

Falls sich — in Abweichung von dem in Fig. 3 dargestellten Meßbeispiel — die an den ermittelten Wert M\o anschließenden Werte längere Zeit auf einem Wert um 85 befänden, so würde bei jedem auf den Puls x+9 folgenden Puls das Meßfenster um den Betrag »1« nach oben verschoben, wobei die Anzeigevorrichtung 5 bei jedem nachfolgenden Pulsschlag einen um »1« höheren Puls anzeigen würde, bis der wirkliche Wert erreicht wäre.

Die »Breite« des Anzeigefensters gemäß der F i g. 3 beträgt zu Beginn ±6 Einheiten und wird danach bei jedem nachfolgenden Puls zuerst auf ±5 Einheiten und anschließend auf ±4, ±3 und ±2 Einheiten und schließlich auf ± 1 Einheit verringert. Die Anzeige des Pulses und/oder die Verringerung der Breite des Meßfensters können anstatt nach jedem Pulsschlag auch nach jeweils zwei oder mehr Pulsschlägen erfolgen.

Wird am Ende der Messung der Finger vom Wandler 1 abgehoben, so werden zuviele Taktimpulse gezählt, und die obere Grenze der weiter oben genannten Größe Zt von 200 wird nach zwei Sekunden nach der Wegnahme des Fingers überschritten. Sobald dies der Fall ist, schaltet der Mikroprozessor 4 die Anzeigevorrichtung 5 ab, d. h., es erscheinen die Zeichen »— « auf jedem Anzeigeelement Wird erneut ein Finger auf den Wandler 1 aufgelegt, so beginnt das oben beschriebene Verfahren von neuem.

Fig.4 zeigt einen Teil des Blockschaltbilds gemäß Fig. 1 in detaillierterer Darstellung. Als Mikroprozessor kann beispielsweise der Typ Rockwell MM 76 L verwendet werden, dem die vom nicht dargestellten Signalformer erzeugten Impulse P zugeführt werden. Der Taktgenerator 6, der die Zeittaktimpulse für die Messung der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen P erzeugt, ist in bekannter Weise mit Hilfe eines IC-Bausteines 74 LS 221 realisiert

Die Steuerung der Anzeigevorrichtung 5 erfolgt durch den Mikroprozessor 4 im Zeitmultiplexbetrieb. Die Anzeigevorrichtung 5 umfaßt drei nicht dargestellte Anzeigeelemente zum Anzeigen von zwei oder drei Ziffern. Die Anzeigeelemente weisen in üblicher Weise je sieben Segmente auf, wobei jeweils gleich angeordnete Segmente de· drei Anzeigelemente parallel geschaltet sind. Die sieben Gruppen aus jeweils drei parallel geschalteten Segmenten sind über Leiter 27 und Schutzwiderstände 28 an die Multiplexausgärtge des Mikroprozessors 4 angeschlossen. Der gemeinsame Anschluß jedes Anzeigeelementes der Anzeigevorrichtung 5 kann über jeweils einen Schalttransistor 29, 30 ίο bzw. 31 mit Masse verbunden werden, wenn der Basis des betreffenden Schalttransisto.-s über einen Leiter 32, 33 bzw. 34 und einen Schutzwiderstand 35; 36 bzw. 37 Steuerstrom vom Mikroprozessor 4 zugeführt wird.

Wenn die Anzeigeelemente der Anzeigevorrichtung 5 Dezimalpunkte aufweisen, so können die betreffenden drei Elektroden ebenfalls parallel geschaltet und über einen Schutzwiderstand 38 und einen Leiter 39 mit einem anderen Ausgang des Mikroprozessors 4 verbunden sein. Der Mikroprozessor ist so programmiert, daß er bei Erscheinen eines jeden Impulses P einen Steuerimpuls von etwa 100 ms Dauer an den Leiter 39 abgibt, damit der Rhythmus des Pulses optisch auf der Anzeigevorrichtung 5 angezeigt wird. Das genannte Steuersignal kann auch über einen Leiter 40 einem Tongenerator 41 zugeführt werden, an dessen Ausgang ein elektroakustischer Wandler 42 angeschlossen ist. Auf diese Weise ist auch eine hörbare Kontrolle der eintreffenden Impulse Pmöglich.

Die Programmierung des Mikroprozessors 4 läßt die Veränderung von verschiedenen Parametern zu. So kann beispielsweise die Anzahl M\ aufeinanderfolgender Meßwerte, für deren Anzahl die Anfangsbedingung zutreffen soll, mittels Umschalter 43 und 44 auf M, = 2,3. 4 oder 5 eingestellt werden.

Mit Hilfe von zwei weiteren Umschaltern 45 und 46 kann die maximale Breite des Meßfensters auf ±6, 10, 16 oder 24 Einheiten eingestellt werden. Die maximale Breite des in F i g. 3 dargestellten Meßfensters 25, 26 beträgt beispielsweise 12 Einheiten, d. h„ ±6 Einheiten. Die minimale Breite des Meßfensters kann je nach Stellung eines Schalters 47 auf eine oder zwei Einheiten vorgewählt werden. Wenn der Schalter offen ist, so wird dem betreffenden Eingang des Mikropi ozessors 4 negative Spannung über einen Vorwiderstand 48 zugeführt Ist der Schalter 47 geschlossen, so wird dem genannten Eingang positive Spannung zugeführt. Wenn ein Schalter 49 geschlossen ist, so wird die Breite des Meßfensters, wie in F i g. 3 dargestellt, nach jedem oder wahlweise auch nach jedem zweiten nachfolgenden so Pulsschlag von einer maximalen Breite stufenweise bis zu einer minimalen Breite eingeengt Ist der Schalter 49 offen, so daß über einen Vorwiderstand 50 eine negative Spannung an dem betreffenden Eingang des Mikroprozessors 4 anliegt, so bleibt die Breite des Meßfensters während der ganzen Meßphase konstant, wobei die Breite beispielsweise sechs Einheiten entspricht Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren und der

beschriebenen Einrichtung ist somit der Einfluß von Störungen bei der Pulsfrequenzermittlung wesentlich reduziert und eine für den Benutzer angenehme . Ansteuerung der Anzeige gewährleistet, wobei die erste zuverlässige Anzeige relativ rasch erfolgt

Eine noch ruhigere Anzeige kann dadurch erreicht werden, daß die oben beschriebenen Anzeigewerte Mm r"it Ausnahme des ersten Anzeigewertes Mai nicht angezeigt, sondern noch einer weiteren Verarbeitung unterworfen werden. Der Mikroprozessor 4 ist so programmiert, daß er den genannten Anzeigewert Mai,

wie wisher obe.r beschrieben, berechnet und aus dem so ermittelten Wert Mm gemäß der nachstehenden Gleichung einen anzuzeigenden Pst-udomittelwert MPa, berechnet

F_A + -^- {Μ_λι - MP_A)

(3)

wobei MPa' den unmittelbar zuvor angezeigten und auf eine Stelle nach dem Komma abgerundeten Pseudomittelwert, M^/den auf die weiter oben beschriebene Weise ermittelten Anzeigewert, C einen Gewichtungsfaktor, der, solange das Meßfenster noch nicht auf ΔΜ— ±1 eingeengt ist, den Wert 2 oder 3 und, wenn das Meßfenstef auf ΔΜ= ± 1 eingeengt ist, den Wert 1 hat, und MPa den zuvor angezeigten, auf eine ganze Zahl abgerundeten Pseudomittelwert bezeichnen.

F i g. 5 zeigt in graphischer Darstellung die gemäß Gleichung (3) berechneten Anzeigewerte MPai und die ermittelten Pulse M. Die Pulse M haben dieselben Werte wie d^;e in Fig.3 dargestellten Pulse M. Ein Vergleich d(~ F i g. 3 und 5 ergibt, daß sich die Anzeige der Pseudomittelwerte MPm gegenüber der Anzeige der Werte Mαϊ wesentlich beruhigt hat.

Die erste Arbeitsphase ist bei dem abgeänderten Verfahren gleich wie bei dem vorangehend beschriebenen Verfahren. Es müssen ebenfalls die Bedingung, daß die Größe Z_T im Bereich von 33-200 liegt, und die Gleichung (1) erfüllt sein. Erst wenn dies der Fall ist, wird der erste Wert MPa\ angezeigt, der der Mittelwert aus den festgestellten Pulse M₀ und M\ ist. Daran anschließend werden die folgenden Pseudomittelwerte MPai-MPmi gemäß der Gleichung (3) berechnet und jeweils beim Auftreten des nächstfolgenden Pulsschlages angezeigt.

Insbesondere erscheint bei dem abgeänderten Verfahren bereits nach kurzer Zeit, d. h. nach Aufnahme von 3 bis 4 Pulsschlägen, eine sehr zuverlässige Ankeige des Pulses, und die daran anschließenden Werte sind nur einer geringen Streuung unterworfen. Wegen des

ίο Faktor C/10 in der Gleichung (3) werden durch Artefakt verfälschte Pulse nur mit einem geringen Gewicht bewertet, wodurch die Anzeige beruhigt wird.

Wird beispielsweise bei dem in Fig.4 dargestellten Ausführungsbeispiel auf die Umschaltungs-Anfangsbedingung verzichtet, so können die Eingänge des Mikroprozessors 4, die an die Umschalter 43 und 44 angeschlossen sind, mit gestrichelt gezeichneten Umschaltern 51 bzw. 52 verbunden sein. Der Umschalter 31 dient dann zum Wählen des Wertes der Gewichtslkonstante C, d. h. ob sie während der Zeit, in der das Meßfenster noch nicht die geringste Breite aufweist, 2 oder 3 ist. Der Umschalter 52 kann zum Wählen der Betriebsart benützt werden. In der in Fi g. 4 dargestellten Lage werden die Anzeigewerte MAi gemäß F i g. 3 und in der anderen nicht dargestellten Lage werden di.; Anzeigewerte /V/P/wgemäß F i g. 5 dargestellt.

Wird anstelle der in Fig.4 dargestellten Leuchtdioden-Anzeigevorricrrrung 5 eine Anzeigevorrichtung mit Flüssigkristallanzeigelementen verwendet, so kann auf oben beschriebenen Multiplexansteuerung der Anzeigevorrichtung verzichtet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Messen des Pulses einer Person, bei dem mittels eines Wandlers vom Pulsschlag der s Person abhängige analoge elektrische Signale erzeugt und diese elektrischen Signale derart verarbeitet werden, daß pro Pulsschlag ein Nadelimpuls gebildet wird, und bei dem der zeitliche Abstand zwischen je zwei benachbarten Nadelimpulsen mit Hilfe von Zeittaktsignalen ermittelt und aus dem ermittelten zeitlichen Abstand der Wert für den zugehörigen Pulsschlag/Min, berechnet wird, dadurch gekennzeichnet,

daß in einer ersten Arbeitsphase festgestellt wird, ob die Differenz zwischen zwei direkt aufeinanderfolgenden Werten für den jeweiligen Pulsschlag/Min, einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet,"
daß eine zweite Arbeitsphase eingeleitet wird, wenn die Differenz kleiner oder gleich dem vorbestiramten Grenzwert ist,

daß in der zweiten Arbeitsphase der Mittelwert zwischen den beiden direkt aufeinanderfolgenden Werten für den jeweiligen Puisschlag/Min. gebildet wird, deren Differenz höchstens dem vorbestimmten Grenzwert entspricht, und

daß der Mittelwert als erster Anzeigewert angezeigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nachfolgenden Pulsschläge/Min. (M2 — M„) nur dann direkt als Anzeigewerte (Ma) angezeigt werden, wenn sie innerhalb eines Meßfensters liegen, aas symmetrisch um den unmittelbar vorangehenden Anzeiyewert ^Ma,-t) angeordnet wird, und daß anstelle eines außerhalb des Meßfensters liegenden, festges ^llten Pulsschlag/ Min. (Mi) ein dem nächstliegenden Randwert des Meßfensters entsprechender Anzeigewert (Ma 2) angezeigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßfenster nach der Anzeige des ersten Anzeigewertes (M_A 1) bei jedem oder jedem zweiten Auftreten eines Nadelimpulses um wenigstens eine Einheit so lange eingeengt wird, bis die Breite des Meßfensters ±1 Einheit beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet.

daß aus den nachfolgenden Pulsschlägen/Min. (Mi-N_n) Zwischenwerte (Mai) gebildet werden, wobei, wenn sich die nachfolgenden Pulsschläge/ Min. innerhalb eines symmetrisch zum ersten Anzeigewert (MΆι) angeordneten Meßfensters befinden, diese als Zwischenwerte verwendet werden und. wenn sich die Pulsschläge/Min. (M₂) außerhalb des Meßfensters befinden, der nächstlie- 5> gende Wert des Randbereiches des Meßfensters als ZAischenwert verwende* wird,und
daß die auf den ersten Anzeigewert folgenden An/eigewerte (MPa,) aus den Zwischenwerten (Mλ j) gemäß der Formel

MP,,= MP^+ -^-(M_M-MP,,)

berechnet werden, wobei MP_Ai einen anzuzeigenden Pseudomittelwert, MP_A' den zuvor angezeigten, auf eine Stelle nach dem Komma abgerundeten Pseudomittelwert, C einen Gewichtungsfaktor, der den Wert 3, 2 oder 1 hat, M 4/ den neu ermittelten Zwischenwert und MPa den zuvor angezeigten, auf eine ganze Zahl abgerundeten Pseudomittelwert bezeichnen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß das Meßfenster nach der Anzeige des ersten Anzeigewertes (M_A 1) nach jedem oder nach jedem zweiten Auftreten eines Nadelimpulses beidseitig um je eine Einheit so lange eingeengt wird, bis die Breite des Meßfensters ± 1 Einheit beträgt, und
daß der Gewichtungsfaktor (C) zu Beginn der zweiten Arbeitsphase den Wert zwei oder drei und nach erfolgter Einengung des Meßfensters auf ± 1 Einheit den Wert eins aufweist

6. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Wandler zum Umsetzen der Pulsschläge in elektrische Signale, einem Signalformer zum Erzeugen eines Nadelimpulses pro Pulsschlag, einem Taktgenerator zum Erzeugen von Zeittaktsignalen und einer Anzeigevorrichtung, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Mikroprozessor (4) vorhanden ist, der die Nadelimpulse und die Zeittaktsignale empfängt,
daß ein erster Dateneingang des Mikroprozessors (4) mit dem Ausgangsanschluß des Signalformers (3) und ein zweiter Dateneingang mit dem Ausgangsanschluß des Taktge-rerators (6) verbunden ist und
daß die Anzeigevorrichtung (5) mit mehreren Ausgängen des Mikroprozessors verbunden ist,
daß der Mikroprozessor mit Hilfe der Zeittaktsignale die zeitlichen Abstände zwischen zwei direkt aufeinanderfolgenden Nadelimpulsen bestimmt und daraus die zugehörigen Pulsschläge/Min. (M) berechnet, weiterhin in der ersten Arbeitsphase die Differenz zwischen zwei direkt aufeinanderfolgenden Pulsschlägen/Min. (M M-M') ermittelt, feststellt, ob die Differenz einen Grenzwert überschreitet, und die zweite Arbeitsphase einleitet, wenn die Differenz kleiner oder gleich den? Grenzwert ist, und ferner in der zweiten Arbeitsphase den Mittelwert zwischen den beiden Pulsschläge;i/Min. bildet, deren Differenz kleiner oder gleich dem genannten Grenzwert ist, wobei dieser Mittelwert als erster Anzeigewert (Ma t) auf der Anzeigevorrichtung (5) erscheint.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (4) ein symmetrisch um den ersten Anzeigewert (Ma i) liegendes Meßfenster (25, Ϊ6) vorgibt und lediglich dann einen nachfolgenden Wert der ermittelten Pulsschläge/ Min. (Mi-M_n) direkt zur Anzeigevorrichtung (5) weiterleitet, wenn dieser Wert innerhalb des Meßfensters liegt, während er anstelle eines Wertes der Pulsschläge/Min., der außerhalb des Meßfensters liegt, einen dem nächstliegenden Randwert des Meßfensters entsprechenden Anzeigewert (Mat) an die Anzeigevorrichtung abgibt, wobei das Meßfenster zum Erreichen einer Zentrierung jeweils symmetrisch um den jeweils letzten Anzeigewert angelegt wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dei Mikroprozessor die Breite des Meßfensters flach dßr Anzeige des ersten Anzeigewertes (Mn) bei jedem oder jedem zweiten Auftreten eines Nadelimpulses um zumindest eine Einheit solange verringert, bis die Breite des Meßfensters nur noch ±1 Einheit beträgt

9. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor aus nachfolgend ermittelten Pulsschlägen/Min. {Mi—M_n) Zwischenwerte {Mai) bildet, wobei, wenn sich die Werte der nachfolgend ermittelten Pulsschläge/Min, innerhalb eines symmetrisch um den unmittelbar vorangehenden Anzeigewert (Μαϊ-\) angeordneten Meßfensters befinden, diese als Zwischenwerte verwendet werden und, wenn die Werte der nachfolgenden Pulsschläge/Min. (M₂) außerhalb des Meßfensters liegen, der jeweils nächstliegende Randwert des Meßfensters als Zwischenwert verwendet wird, und weiterhin die auf den ersten Anzeigewert folgenden Anzeigewerte (MPAi) aus den Zwischenwerten (Ma) gemäß der Formel