DE3118740C2 - Gerät zum laufenden Überwachen einer Reihe von Körperwerten eines Patienten - Google Patents

Abstract

Es wird ein programmierbarer Mehrkanal-Bandkomparator für Apparate angegeben, die in der Herzchirurgie eingesetzt werden. Eine Mehrzahl von Meßwertwandlern liefern Signale, die der Blutströmung, der Arterien- und dem Venendruck, der Körpertemperatur, dem Säure-Basen-Gleichgewicht und anderen Parametern zugeordnet sind, an einen Multiplexer (1). Der Multiplexer bedient einen Analog/Digital-Umsetzer (2), der an einen Komparator (4) angeschlossen ist. Der Komparator empfängt obere und untere Grenzwerte, die in dem Speicher (S) voreingestellt werden, und löst über einen Demultiplexer (7) einen visuellen und akustischen Alarm aus, wenn irgendein Parameter sich außerhalb des Bandes bewegt, das von dem zugeordneten oberen und unteren Grenzwert bestimmt ist. Ein derartiger Mehrkanal-Komparator kann während der Operation am offenen Herzen eingesetzt werden, wenn die Kreislauf- und die Atemfunktionen eines Patienten von komplizierten Apparaturen übernommen sind, damit sich die verschiedenen physiologischen Parameter innerhalb zuträglicher Grenzen halten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum !aufenden Überwachen einer Reihe von Körperwerten eines Patienten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Während der Chirurgie am offenen Herzen ist es erforderlich, während einer gewissen Zeit die Kreislaufund Atemfunktion des Patienten durch eine mechanische Einrichtung aufrechtzuerhalten. Wenn eine solche komplizierte Herzoperation, die für den Patienteii lebensrettend sein kann, erfolgreich durchgeführt werden soll, muß die kompliziert aufgebaute »Maschine«, die das Herz und die Lungen ersetzen soll, einwandfrei arbeiten, indem sie Bedingungen herstellt, die den tatsächlichen physiologischen Bedingungen weitestgehend entsprechen. Es ist daher gleichermaßen wichtig, daß empfindliche Parameter, etwa Blutströmung, Arterien- und Venendruck, Körpertemperatur und Säure-Basen-Gleichgewicht, ständig überwacht werden.

Diese Funktionen sind bisher normalerweise von den ärztlichen Assistenten und dem medizinischen Hilfspersonal, das für diesen Bereich zuständig war, unmittelbar kontrolliert worden, indem eine gewissen Zahl von Instrumenten überwacht wurde, die dafür sorgen, daß die Werte der verschiedenen in Betracht kommenden Parameter keine Abweichungen von den Optimalwerten zeigen.

Aus»Medizinal-Markt«Nr. 6,1979,Seite 187-189 ist ein Gerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, das zur Überwachung von Patienten in Intensivstationen eingesetzt wird. Eine digitale Rechenanlage speichert laufend die von mehreren Patienten genommenen Daten und druckt ggf. Trendberichte aus. Ein Vergleich mit oberen und unteren Grenzwerten und eine Alarmauslösung bei Überschreiten derartiger Grenzwerte ist nicht vorgesehen.

Die DE-OS 25 35 858 beschreibt ein Patientenüberwachungssystem, bei dem jedoch nur ein einziger Parameter vom Patienten direkt abgenommen und auf Grenzwerte überprüft wird, wobei bei Überschreitung der Grenzwerte ein Alarm ausgelöst wird. Der Alarm gibt jedoch lediglich eine Grenzwci [Überschreitung an und läßt nicht erkennen, ob eine Überschreitung des oberen oder unteren Grenzwertes vorliegt und wie gravierend die Überschreitung ist.

Die DE-OS 28 16 494 offenbart ein Gerät zum Erfassen von Körperwerten, wobei ein Multiplexer mit nachgeschaltetem Analog/Digitalwandler und einem Speicher verwendet wird, in den die empfangenen Werte digital abgespeichert werden. Ein Vergleich mit Grenzwerten und eine Alarmauslösung findet nicht statt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zum laufenden Überwachen einer Reihe von Körperwerten eines Patienten anzugeben, das bei Über- bzw. Unterschreiten eines oberen bzw. eines unteren Grenzwertes auch nur eines einzigen Körperwertes einen aussagekräftigen Alarm gibt, der die unverzügliche Einleitung der zutreffenden Maßnahmen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Gerät mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs 1.

Das erfindungsgemäße Gerät läßt deutlich erkennen, welcher Grenzwert für welchen Körperwert in was für einem Ausmaß über- bzw. unterschritten wurde. Es kann somit überall dort eingesetzt werden, wo, wie beispielsweise in der Herzchirurgie ein richtiges Reagieren innerhalb weniger Sekunden lebenswichtig sein kann.

Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gerätes sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung darstellenden Geräts;

Fig. 2 ein Schema der Anzeigevorrichtung des Geräts nach Fig. 1;

Fig. 3 die Anschlüsse des in Fig. 1 gszeicnneten Multiplexers;

Fig. 4 die Anschlüsse des in Fig. 1 gezeichneten Demultiplexers;

Fig. 5 die Schaltung des Differenzkomparators, der den Taktsignalgenerator nach Fig. 1 darstellt;

Fig. 6a bis 6c den zeitlichen Verlauf der Eingangsund Ausgangsspannungen des Differenzkomparators nach Fig. 5;

Fig. 7 ein Schaltschema mit dem Analog/Digital-Umsetzer nach Fig. 1;

Fig. 8 ein Blockschaltbild der gesamten Umsetzeranordnung, die in Fig. 1 schematisch gezeichnet ist;

F i g. 9 ein Logikschema der D-Flipflops und ihrer Verbindungen;

Fig. 10 ein Logikschema der monostabil^ Verzögerungskreise nach Fig. 8;

Fig. 11 ein spezielles Beispiel für die richtige Synchronisation der Abtastimpulse für die Werte;

Fig. 12 die Anzeige von drei weniger wichtigen Ziffern mit den Treibern und den Anzeigevorrichtungen; Fig. 13 das Anzeigesystem für die vierte Ziffer;

Fig. 14 ein Schema der Codierzeiten für das Ende des Umsetzungssignals EOC;

Fig. 15 ein Betriebsdiagramm des Komparatorblocks nach Fig. 1;

Fig. 16 ein Schaubild der Kaskadenschaltung zweier Komparatoren der in Fig. 15 gezeichneten Art für den Erhalt der Ausgangsinformation bezüglich des vorgenommenen Vergleichs;

Fig. 17 ein Betriebsdiagramm der in Fig. 1 gezeichneten Einrichtung für akustische und Leuchtsignale;

Fig. 18 die in Fig. 17 als Blockdiagramm gezeichnete Einrichtung für akustische und Leuchtsignale im einzelnen;

Fig. 19 die Steuereinheit für die Vorrichtung zur Abgabe von akustischen und Leuchtsignalen für das Fehlersignal;

Fig. 20 das Betriebsdiagramm der Steuerlogikgruppe;

Fig. 21 das Schaltbild des sequentiell arbeitenden Freigabe-Kreises;

Fig. 22 die Teilung des Taktsignals durch einen zweiten Binärzähler;

Fig. 23 das Zeitdiagramm des sequentiell arbeitenden Freigabe-Kreises nach Fig. 21;

Fig. 24 das Verbindungsschema zwischen dem Lese-Schreib-Schalter und dem Schreib-Impulsgeber;

Fig. 25 den Algorithmus für die Wahl der Betriebsweise des Geräts;

F i g. 26 ein Schema des inneren Aufbaus von Block C r> nach Fig. 1;

F i g. 27 ein Schema des inneren Aufbaus von Block D; F i g. 28 ein Schema des inneren Aufbaus von Block E; Fig. 29 ein Betriebsdiagramm von Block F;

Fig. 30 ein Betriebsdiagramm des Zeitsteuerungsblocks;

Fig. 31 ein Betriebsdiagramm des Kanalabtastblocks;

Fig. 32 ein inneres Schema des Anfangs und des Endes des Abtastblocks B;

Fig. 33 ein Betriebsdagramm des Blocks, zu dem der Vergleichszähler gehört;

Fig. 34 ein Betriebsdiagramm des Voreinstell- und Speicherblocks für die SchwarAungsgrenzen;

F ig. 35 den Algorithmus für die Wertevoreinstellung;

Fig. 36 ein Schema für die Verbindungsn zwischen den Wählern und dem Speicher;

Fig. 37 ein Schema der Schwankungsgrenzenanzeige;

Fig. 38 den Aufbau der Steuerung der Anzeigeeinrichtung für Zeichen und den zu der vierten Ziffer gehörigen Bit der oberen und unteren Bezugsgrößen;

Fig. 39a bis 39d Schema des gesamten elektrischen Betriebsablaufs des Geräts nach Fig. 1.

Blockschaltbild

Die von den Meßwertumwandlern gelieferten acht Signale werden im Multiplexer 1 (Fig. 1) mit einer Frequenz multiplext, die durch den Kanalabtastzähler bestimmt wird.

Dis Ausgangssignale des Blocks 1 werden nacheinander in den Analog/Digital-Umsetzerblock 2 gegeben, der für seinen Betrieb ein äußeres Taktsignal benötigt, das von dem Generator 3 erzeugt wird.

Der Ausgang des A/D-Umsetzers, bestehend aus dreieinhalb Ziffern und BCD-(binärverschlüsselte Dezimale) codiert, gelangt in den Komparatorblock 3 und wird außerdem in der Anzeige angezeigt. Das umgesetzte Signal wird außerdem mit den von dem Speicherblock 5 gelieferten zugehörigen oberen und unteren Grenzwerten verglichen.

Der Komparatorvorgang führt zu einem möglichen Fehlersignal, das eine Signallampe aufleuchten läßt und zu einem akustischen Warnsignal führt. Wie in Verbindung mit Block 6 gezeigt, liefert ein erster, weiter unten genauer beschriebener Zähler die Adresse des untersuchten Kanals sowohl an den Multiplexer 1 als auch an den Speicherblock 5, wodurch die Entsprechung zwischen dem umgesetzten Signal und den Vergleichswerten hergestellt wird, und anschließend an einen Demultiplexer 7, der das Fehlersignal an die Signallampe sendet, die dem fraglichen Kanal zugeordnet ist.

Ein passendes Signal EOC für das Ende der Umsetzung wird dem Umsetzerblock 2 entnommen; dieses Signal wird zusammen mit dem Taktsignal in dem Steuerlogikblock 8 verarbeitet. In diesem Block werden wichtige Zeitsteuerungssignale erzeugt, unter anderem die Signale (DEN) für die Freigabe des Betriebs des Demultiplexers 7, die Freigabe des Speicherzugriffs und die Signale zum Weiterschalten der beiden Zähler.

Die Adresse des ersten Zählers wird zur Anzeige abgetastet, damit die Kanalnummer in jedem Augenblick zusammen mit den oben beschriebenen Anwendungen angezeigt wird.

Der zweite Zähler steuert die Anzeige der Schwankungsgrenzen und des Kanals, auf den Bezug genommen wird, mit einer Frequenz von einem Zweiunddreißigstel derjenigen des ersten Zählers, so daß eine geeignete zeitliche Dauer der Anzeige der Bezugswerte auf der Relativanzeige erzielt wird.

Diese von den Speicherblöcken 5 gelieferten Werte werden, wenn das Instrument betätigt wird, mit Hilfe geeigneter BCD-kodierter (binär-dezimal) Wähler voreingestellt, die sich in dem Werte-Voreinstellblock befinden, der weiter unten im einzelnen beschrieben wird.

Arbeitsweise der einzelnen Blöcke

Einleitung

Die Arbeitsweise der einzelnen Blöcke wird in den folgenden Abschnitten beschrieben. Diese Beschreibung ist so abgefaßt, daß keine Einzelheiten angegeben

werden, die sich genau auf Schaltungsanordnungen beziehen, ausgenommen solche Bauelemente, die im Hinblick auf äußere, für den Aufbau wichtige Verbindungen besonderes Interesse haben, oder bei denen die Bauelemente selbst besonders kompliziert aufgebaut sind. Wegen weiterer Schaltkreiseinzelheiten wird auf die Fig. 39a bis 39d des zugehörigen elektrischen Schaltschemas verwiesen. Die Gesamtschaltung wurde unter weitgehender Verwendung von Metalloxid-Silizium-Bauelementen (MOS-Elementen) aufgebaut.

Wie üblich wird in der gesamten Darstellung die mit dem Pegel »1« verbundene positive Logik oder die Logik »wahr« mit der hohen Spannung verbunden.

Multiplexen und Demultiplexen

15

Die acht Analogsignale Pi aus den Meßwertwandlern sollten den Umsetzerblock 2 (Fig. 1) in geordneter Reihenfolge erreichen. Die Spannungspegel dieser Signale variieren zwischen +2 V und -2 V.

Für diesen Anfangsvorgang wurde ein Bauelement CMOS F 4051 (FAIRCHILD) verwendet. Diese integrierte Schaltung, die sowohl als Multiplexer wie auch als Demultiplexer eingesetzt werden kann, hat acht unabhängige Analog- oder Digital-Eingänge (Ausgänge) Y₀ - Y₁, einen Ausgang (Eingang) Z, drei Adreßeingänge A₂A₁ A₀ sowie einen Freigabeeingang E, der mit dem niedrigen Logikpegel »0« arbeitet.

Auf diese Weise wurde der Multiplexer an den Eingang der Schaltung gelegt mit V_DD = +5 V und V_EE = -5 V (vgl. Fig. 3). Das Freigabesignal E liegt unmittelbar an Erde, weil niemals die Notwendigkeit besteht, die Kanalabtastung zu unterbrechen; unter diesen Umständen ist der Ausgang Z immer an einen der acht Eingänge geschaltet. Das Ausgangssignal liegt aber in Reihe mit einem Widerstand A₃₁ zur Weiterverarbeitung an dem Umsetzerblock; der Widerstand A₃₁, der zusammen mit der Kapazität C₃₂ den Ausgang mit Erde verbindet, hat die Wirkung eines Eingangs-Schutzes für den A/D-Umsetzer 2 und verhindert außerdem Übergangsschwingungen beim Öffnen und Schließen der Schalter.

Das gleiche Bauelement F 4051 wurde auch für die abschließende Demultiplex-Operation des Fehlersignals (ERROR) verwendet. Die über einen Widerstand von 6 kOhmanErdejelegten Ausgänge werden deraufleuchtenden Warnlampe beim Auftreten eines Parameters zugeleitet, dessen Wert nicht innerhalb der zugehörigen Schwankungsgrenzen liegt. Der Fehler (ERROR)-Eingang und die Ausgänge AP₀ bis AP₁ sind im vorliegenden Beispiel Logiksignale, und daher ist V_EE an V_ss = 0 V angeschlossen. Das Freigabesignal DEN aus dem Steiierlogikhloc-k 8 (Fig. 1) hat eine solche Wellenform, daß die Fehler (ERROR)-Information zu dem zugeordneten Signallicht nur während eines zeitlichen Gates gelangen kann, währenddessen der ERROR-Code sicherlich richtig ist, wie weiter unten noch erläutert wird.

Die Art der benutzten Verbindungen ist in Fig. 4 dargestellt.

Erzeugung des Taktsignals

Das Taktsignal der Schaltung wird durch den Generator 3 erzeugt (Fig. 1), der aus einem Differentialkomparator μ A 760 (FAIRCHILD) besteht, der so geschaltet ist, daß er als Rechteckgenerator arbeitet und mit der verlangten Frequenz schwingt. Die Art der gewählten Verbindungen ist in Fig. 5 wiedergegeben.

Das Taktsignal wird in dem A/D-Umsetzer 2 nach Fig. 1 und in dem Steuerlogikblock 8 nach Fig. 1 benutzt.

Die Wahl der Taktfrequenz f,„_kl wurde aufgrund von Überlegungen getroffen, die sich mit der Optimierung des Umsetzerbetriebs beschäftigten. Einzelheiten dieser Überlegungen sind in dem mit der Umsetzung befaßten Abschnitt nachzulesen.

Die Schwingung der Anlage hat eine Taktfrequenz von/,,*, = 102,40OkHz.

Der Differenzkomparator 3 verlangt zwei Versorgungsspannungen V⁺ und V~, die beispielsweise ±4,5 bis ±6,5 V betragen, auf jeden Fall nicht höher als ±8 V sind.

Bei dem fraglichen Beispiel wurde mit V⁺ = +5 V und V~ = -5 V gearbeitet.

Die Spannung V_H an den Klemmen der Kapazität C₁ wird an den Umkehreingang (-) geführt und bildet somit das Eingangssignal des Komparator μΑ760. Jeder der beiden Bezugsspannungspegel V_A (Nichtumkehreingang) nimmt einen Wert an, der von der Ausgangsbedingung abhängt. Die Spitze der Spannung V₈ ist von einer Art, daß sie auf den Pegel von V_A gelangt; in diesem Augenblick kommutiert der Komparator μ A 760, und der Logikpegel der Ausgangsspannung V_c wird umgekehrt.

Die qualitative Gestalt der drei Spannungen ist in Fig. 6 wiedergegeben.

Die für die Widerstände /?„ bis R₃ und für den Trimmer T₁ und die Kapazität C₁ gewählten Werte gestatten durch Verstellen des Trimmers Λ₅ die Einstellung des Generators auf die geforderte Taktfrequenz 102,4 kHz.

Aus F i g. 6c ist weiter zu entnehmen, daß die Entladezeit der Kapazität C₅₁ größer ist als ihre Ladezeit, wodurch die Verweilzeiten von V_c bei dem logischen Zustand »1« oder »0« aus dem Gleichgewicht gebracht werden; dieser Vorgang führt aber zu keinem größeren Ungleichgewicht als sie von dem A/D-Umsetzer toleriert wird, und daher besteht einer der beiden Zustände während 70% der Zeitdauer.

Analog/Digital-Umsetzung und Messungsanzeige

Das von dem Multiplexer gewählte Drucksignal wird in dem Umsetzerblock von »analog« in »digital« umgesetzt.

Es wurde ein neuartiger Umsetzertyp von Siliconix eingesetzt, der aus zwei passend zusammengeschalteten integrierten Bauelementen LD 110 und LD 111 A besteht (vgl. Fig. 7).

Der Synchron-Digitalprozessor PMOS LD 110 besorgt das Zählen, das Halten und das Multiplexen der Werte und die Steuerung der quantitativen Belastungsausgleichsfunktion, die von dem Analogprozessor ausgeführt ist. Er enthält außerdem siebzehn statische bistabile Schalter, um die dreieinhalb in BCD codierten Ziffern die MESSBEREICHSÜBERSCHREITUNGS- und ÜBERSCHREITUNGS-Signale und die Polarität des Eingangssignals SIGN A zu speichern. Neun Ausgabepufferspeicher liefern das Vorzeichen, die in BCD (binär-digital) codierten Werte (A₃, A₂, A _u A₀), die multiplex sind, und die Abtastimpulse (5 4, S 3, S 2, S 1), die zu den Ziffern gehören, die nacheinander am Ausgang erscheinen. Alle diese Signale liegen im logischen Zustand »1« vor.

Das von dem Differenzkomparator μ A 760 (Fig. 5) erzeugte externe Taktsignal wird innerhalb der integrierten Digitalkomponente benutzt.

Das externe Taktisgnal muß mit einer der von dem Datenblatt vorgesehen 51 Frequenzen schwingen, die

sich aus der Gleichung

ftakl -

2048

mit /; = 1,2 51 ergibt.

Um die maximale Umsetzungsgeschwindigkeit zu erhalten, wurde η = 1 gewählt, so daß bei einer Netzfrequenz von 50 Hz sich ein Taktsignal mit der Frequenz 102,4 kHz ergab. Der Umsetzer führt demnach alle 60 msec eine Umsetzung aus. Jeder der acht Drücke wird alle 480 msec abgetastet und umgesetzt.

Die äußere Schaltung des A/D-Umsetzers ergibt sich aus Fig. 7. Die Bezugsspannung V_ref von 2 V, die dem Pin 10 des integrierten Bauelements LD 111 A zügeführt werden mußte, ergab sich, indem man einen Strombegrenzer mit einem JFET-Transistor mit einem Widerstand vorsah, der Quelle und Tor verbindet.

Das Fließschema des gesamten Umsetzerblocks ist in Fig. 8 widergegeben.

Dem Nachteil, daß die BCD (binär-digital)-codierten Daten sequentiell und nicht parallel ausgegeben wurden, konnte man dadurch begegnen, daß die Bits, die den zweiten und dritten Ziffern D 2: A₂)A₁₂An A₂₀ und Z)3: A_nA₃₂A₃₁A₃₀ zugeordnet waren, mit zwei TTL-Quad D-Flipflops (LS 175) gespeichert wurden (vgl. Fig. 9), die die Daten aufnehmen, wenn sie das Abtastsignal (5 2 oder 53) als Taktsignal empfangen.

Diese Flipflops sind »kantengesteuert«, d. h. sie können an der Flanke durch einen Impuls kommutiert werden.

Die vierte Ziffer D 4 wird durch einen Einzelbit A_)a = AMAX gesteuert und wird von einem CMOS D-Flipflop (4013) gespeichert.

Nur die zweite Ziffer/) 2, die dritte Z) 3 und die vierte D 4, die indemKomparatorblock4(Fig. 1) benutzt werden, werden an diesen Schaltern gehalten und sind daher parallel verfügbar (Fig. 9). Während der Herstellung dieser Verbindungen wurde eine unrichtige Synchronisation zwischen dem Erscheinen der zu einer Ziffer (A,₃A_l2A_nA_lO, 1'· = 1, 2, 3,4) gehörigen Bits an den Ausgängen und dem zugeordneten Abtastimpulssignal festgestellt.

Um zu einer richtigen Datenerfassung zu gelangen, wurde es nötig, die Abtastsignale um mindestens 35 μ5 unter Verwendung von monostabilen Kippschaltungen MC 14528 (MOTOROLA) zu verzögern, die außen mit geeigneten Widerständen und Kapazitäten zusammengeschaltet wurden (vgl. Fig. 10).

Auf diese Weise erscheint die Vorderflanke der Abtaslimpulse mit Sicherheit innerhalb des Zeitraums, der acht Taktimpulsen (78, 125 us) entspricht, während welcher der Umsetzer die entsprechenden Bits vorzeigt. Ein Beispiel für eine einwandfreie Synchronisation zeigt Fig. U.

Um das Ergebnis der Umsetzung anzuzeigen, werden die vier Signale A₃A₂A₁A₀, die die drei weniger wichtigen Ziffern in der durch die Abtastimpulse regulierten Folge Z) 1, Z) 3, Z) 2 und D 4 darstellen, an drei »BCD-To-Seven-Segments«-Treiber geschaltet, im vorliegenden t>o Falle F 4511, die die an dem Anzeigepult wiedergegebene Anzeige betrieben.

Diese integrierten Bauteile verlangen ein Signal EL, das auf dem Pegel »0« arbeitet, wenn die Eingangsdaten angenommen werden sollen. Gemäß der Erfindung werden diese Freigabesignale von den ersten drei Abtastimpulsen 51,52 und 53 in geeigneter Umkehrung gebildet. Der Vorgang ist in Fig. 12 wiedergegeben.

Die Anzeige, die die vierte Ziffer D 4 = AMAX, in einem selbsthaltenden Schalter gespeichert, und die Polarität des umgekehrten Signals SIGN A zeigt, wird jedoch über zwei Transistoren getrieben, die so geschaltet sind, daß sie in Sättigung oder in der Ausschaltzone arbeiten und den Durchgang des Stroms freigeben, mit dem die leuchtenden Teile der Anzeige zum Aufleuchten gebracht werden, wie Fig. 13 erkennen läßt.

Zu diesem Zweck wurde das LITRONIX-Bauelement DL-701 mit gemeinsamer Anode benutzt, während für die verbleibenden Ziffern das Element D 1-702 mit gemeinsamer Kathode verwendet wurde.

Um die Werte unmittelbar in Druckeinheiten lesen zu können und unter Berücksichtigung der Tatsache, daß 1 mm H₂O oder 1 mm Hg 10 mV in Übereinstimmung mit den angewandten Meßeinheiten entspricht, wird die erste, die Millivolt der gemessenen Spannung wiedergebende Ziffer D 1 durch einen Punkt von den wichtigeren Ziffern abgetrennt.

An dem A/D-Umsetzer wurde gezeigt, daß der Analogeingang von LD 111 A (Fig. 7) normalerweise keinen über+12 V (oder unter-12 V) liegenden Spannungen ausgesetzt werden sollte. Um eine solche Situation nicht eintreten zu lassen, wird ein Widerstand R₅₁ in Reihe mit dem Eingang Pin geschaltet, um den Eingangsstrom zu begrenzen, der ein Maximum von 1 mA erreichen kann. Der gewählte Wert von 1 mOhm bewirkt einen Schutz des Eingangs bis zu einer Spannung von 1000 V.

Die Größe des durch den Widerstand eingeführten Fehlers ist in Anbetracht der hohen impedanz des Eingangs, die bei etwa ΙΟ¹² Ohm liegt, ohne Einfluß auf das Eingangssignal, weil es maximal etwa 10~⁶ mißt, was bei der Auflösung des Geräts von 10~³ zu vernachlässigen ist.

Im Falle der Eingang Pi (/ = 0,1,.. .,7) den zulässigen Bereich von ±2 V überschreitet, ermöglicht das Verschwinden den Spitzen auf den Abtastimpulsleitungen das Codieren eines Überlaufsignals OW, das dann an dem Steuerpult durch eine Leuchtdiode angezeigt wird, wobei ein NOR-Gatter eingesetzt wird, das die Beziehung

OW = (51 +52 + 53 + 54)

herstellt.

In entsprechender Weise ist es möglich, ein Signal »Ende der Umsetzung« EOC zu erzielen, indem die Signale M/Z (Null-Logik-Messung), U/D (vorwärts/ rückwärts) und COMP (Komparatorausgang) gemäß der Beziehung

tue = (M/z. + υ/υ + LOMf)

benutzt werden. Um diesen Vorgang auszuüben, muß man das COA/P-Signal, das zwischen -12 V und +6 V schwankt, auf die Pegel der MOS-Logik heben, auf denen sich die Binärausgänge U/D und M/Z bereits befinden. Das wird erreicht, indem der Ausgang COMP mit dem Umkehrausgang des Spannungskomparators μ A 311 (vgl. Fig. 39) verbunden wird; dieser Komparator führt einen Vergleich mit dem nicht-umkehrenden Eingang aus, der an Erde liegt.

Nun sollen die Kurven in Fig. 14 betrachtet werden.

Das Signal »Umsetzungsende« EOC wird in dem Steuerlogikblock in Fig. 8 benutzt, um fehlerhafte Signale auszusondern, die auf den Durchgang solcher Daten durch die selbsthaltenden Schalter zurückzu-

führen sind, die von dem Umsetzer ausgeführten Zwischennäherungen entsprechen.

Das Signal M/Z wird als Bedienungsindex des Umsetzers benutzt und treibt ein warnendes Lichtsignal (UMSETZUNG LÄUFT) an dem Steuerpult des Geräts, wodurch der richtige Wechsel zwischen Meßintervallen und Selbstnullstellung angezeigt werden soll.

Vergleich

Die jedem Kanal zugeordneten Signale (geliefert von dem A/D-Umsetzungsblock 2 aus Fig. 1), die die Vorzeicheninformation (SIGN A = »1« für positives, SIGN A - »0« für negatives Vorzeichen) und BCD-codiert die zweieinhalb weiteren Zeichen D 4, D 3, D 2 (bzw./4₄₀ = AMAX für das vierte, A ₃₃ A₃₂Aj] Λ30 für das dritte und A₂yA_2Y A₂]A₂^ *ü^T «^aä zweite Zeichen enthalten, gelangen an den Komparatorblock 4. Die Codierung der oberen und unteren Bezugswerte (bzw.:

UA: U3: Ul:

Β«

I U^ai0 Ui
I U B20 U

für die obere Grenze,

LA: B_WL,

L3: S33ιΒ-ηιBt

Ll: B₂₁₁I

^lB₂,

für die untere Grenze) und die zugehörigen Vorzeichen SU und SL erreichen den Block gleichzeitig.

Der Komparatorblock vergleicht zwei Teile, die in Kaskade geschaltet sind und als Block A und Block B bezeichnet werden.

Block A - Komparatoren

Wie Fig. 15 zeigt, gelangen nur die Informationen, die sich auf die zweite und die dritte Ziffer des Signals und der Bezugswerte beziehen, in den Block A.

Die Unterblöcke A 1, A 2, A 3 und A 4 sind gegenständlich aus vier 4-Bit-Binärkomparatoren gebildet, in diesem Falle F 40085, die paarweise kaskadengeschaltet sind.

ίο

Jedes der beiden Paare liefert als Ausgang das Ergebnis des Vergleichs, der zwischen den zweiten und dritten Ziffern der Druckmessung und den oberen (A 1 und A 2) und unteren (A 3 und A 4) Bezugswerten vorgenommen ist.

Durch getrennte Untersuchung des Verhaltens jedes Vergleichspaares zeigt Fig. 16, wie die Kaskadenschaltung der beiden F 40085 zu der Information führt, die den an dem Ausgang vorzunehmenden Vergleich betrifft.

Block B - Kombinationsschaltung für den
Vergleich von Vorzeichen und vierter Ziffer

Unter Bezugnahme auf Fig. 15 läßt sich zeigen, daß acht informationsbits an den Block B gehen, und zwar:

1 und 2:

5 und 6:

7 und 8:

Die Signale D3D2 i/3 Ul und D3DI L 3 L 2, Ausgang von den Blöcken A 2 und A 4, die das Ergebnis des Vergleichs zwischen den zweiten und dritten Ziffern von Messung und Bezugswert angeben.
Der wichtigste Bit AMAX, der die vierte Ziffer von Messung und Bezugswert darstellt.
Das Vorzeichen, unmittelbar dem A/D-Umsetzer 2 nach Fig. 1 entnommen.
Der wichtigste Bit U 4 und das Vorzeichen SU des oberen Bezugswerts, zugeführt von dem Speicherblock 5 nach Fig. 1.
Der wichtigste Bit L 4 und das Vorzeichen SL der unteren Grenze jedes Kanals, die ebenfalls von dem Speicherblock 5 nach Fig. 1 zugeführt werden.

Die Synthese des Kombinationsnetzwerks, das der Block B nach Fig. 15 darstellt, wurde nach dem Verfahren mit Karnaugh-Tafeln einzeln für die Codierung des Fehlersignals ERRORL, das sich auf den Vergleich der Messung mit dem unteren Grenzwert bezieht, und für die Codierung des Fehlersignals ERRORU. das sich aus dem Vergleich der Messung mit dem oberen Grenzwert ergibt, ausgeführt.

Tafel 1: Kunktionstafel für das Codieren des £/?/?OÄZ.-Signals

SiCNA

SU

AMAX

DlDl

> Ul Ul

ERRORU

0	0	0	0	0	1
0	0	η	Q	1	Q
0	0	0	1	X	1
0	0	1	0	X	0
0	0	1	1	0	1
0	0	1	1	1	0
0	1	X	X	X	0
1	0	X	X	X	1
1	1	0	0	0	0
1	1	0	0	1	i
1	1	0	I	X	0
1	1	1	0	X	1
1	1	1	1	0	0
1	1	1	1	1	1

	11	D3D2	>t/3 Ul	31	18 740	t/4.	12	ί/3 ί/2	1
		01	11			01		10	1
1-oriseUung	t/4.	0	1			1	D3D2>	1	0
SU, AMAX	00	0	0		SU. AMAX	1	11	1	0
	1	0	0	10	00	1	1	1
OO	0	0	0	1	00	0	1	0
01	0		1	01		1
11	0		0	11	1
10			0	10

ERRORU = SIGNA ■ SU [AMAX (U4 + (D3D2>U3U2)) + U4(D3D2>U3U2)] + SIGNA [SV + AMAX Ü~4 + (D3 D2> t/3 Ul) ■ (AMAX + Ui)]

Tafel 2: Funktionstafe! fur das Codieren des ERRORL'-Signais

SIGNA

SL

AMAX

D3 Dl <L3 Ll

ERRORL

0	0	0	0	0	1
0	0	0	0	1	0
0	0	0	1	X	0
0	0	1	0	X	1
0	0	1	1	0	1
0	0	1	1	1	0
0	1	X	X	X	1
1	0	X	X	X	0
1	1	0	0	0	0
1	1	0	0	1	1
1	1	0	1	X	1
1	1	1	0	X	0
1	1	1	1	0	0
1	1	1	1	1	1

SL, AMAX L 4, 03 DK L3 Ll

00 01 11 10

SLAMAX Z. 4, D3 D2< L3 Ll

00 01 11 10

00	1	0	0	0	00	0	0	0	0
01	1	1	0	1	01	0	0	0	0
11	1	1	1	1	11	0	0	1	0
10	1	1	1	1	10	0	1	1	1

ERRORL = SIGNA ■ (SL + L4) (D3 D2 < L3 Ll) + AMAX ■ [L4 + (D3 DK L3 L2)] + SIGNA ■ SL [AMAX(D3 DKL3 L2) + AMAX ■ L4]

Bei der Codierung der Signale ERRORL und ERRORUv/M angezeigt, daß das fragliche Drucksignal sich außerhalb seines Schwankungsbereichs befindet, sofern eines der Signale den logischen Zustand »1« zeigt.

Um das Gesamt-ERROR-Signal bei der ausgeführten &o Überwachung zu erhalten, werden die Ausgangsgrößen ERRORL und ERRORU einem ODER-Gatter zugeführt.

Das Gesamt-Kombinationsnetzwerk ist in Fig. 39 A dargestellt.

Für den Fall, daß der fragliche Parameter das Intervall L U (FEHLER - ERROR = »1«) überschritten hat, wird das Ausgangssignal dazu benutzt, eine FEHLER-Leuchtdiode aufleuchten zu lassen und gleichzeitig ein akustisches Signal auszulösen; dieser Vorgang wird unten beschrieben.

Es kann passieren, daß dieses FEHLER-Signal eine fehlerhafte Information überträgt; das liegt daran, daß die von den Schaltern D 4, D 3, Dl herkommende Parametermessung das Ergebnis einer Zwischennäherung des A/D-Umsetzers sein kann. Um derartige Irrtümer auszuschalten, wird in dem Steuerlogikblock 8 (Fig. 1) ein geeignetes Signal verarbeitet, durch das der Demultiplexer und damit das Aufleuchten der Signallampe, die zu den einzelnen Kanälen gehört, nur dann freigegebenen werden, wenn es sich bei den verglichenen Daten um richtige Daten handelt.

Akustisches und Licht-Signal

Der Endzweck der Erfindung außer der Erlangung der Werte der Parameter Pi (oder der Strömungen), die überwacht werden, ist eine Warnung des Benutzers mittels eines akustischen Alarms dahingehend, daß mindestens einer der Parameter im Zusammenhang mit der extrakorporalen Perfusion sich unnormal und nichtphysiologisch verhält. Die Beziehung zwischen dem akustischen Alarm und dem Parameter, den der Alarm betrifft, wird durch das mit jedem Kanal verbundene Lichtsignal hergestellt.

Der diese Funktionen ausübende Block ist nach dem Schema in Fig. 17 aufgebaut.

Ein Zustand »1« der Signal APi-Ausgänge an dem Demultiplexer 7 stellt die endgültige Codierung des unrichtigen Verhaltens des Parameters in dem gerade betrachteten Kanal dar. Jedes derartige Signal wird in einem D-Flipflop F 4013 gespeichert und steuert, immer im Falle des eingehaltenen Zustands »1«, das Aufleuchten eines warnenden Lichtsignals, das beispielsweise als Leuchtdiode ausgeführt sein kann. Fig. 18 zeigt die in diesem Zusammenhang ausgeführte Schaltung. Die Transistoren sind so geschaltet, daß sie in Sättigung oder in Kurzschluß arbeiten, wobei der Durchgang des Stroms freigegeben ist, der zum Versorgen der zugeordneten Leuchtdiode LED für die Lichtaussendung erforderlich ist. Zu diesem Zweck sind Matrizen aus sieben Transistoren (NPN TRANSISTOR ARRAY CA 3081 - RCA) anstelle von Einzelbauteilen eingesetzt worden.

Das Rückstell-Signal, das die Ausgänge der Flipflops auf Null zurückstellt, wird von dem äußeren Rückstelllmpulsgeber geliefert; ohne manuelle Betätigung des Impulsgebers setzen die Leuchtdioden die Lichtaussendung fort, auch dann wenn der Parameter spontan in den Bereich innerhalb der voreingestellten Schwankungsgrenzen zurückkehrt. Dadurch sollte der Benutzer in die Lage versetzt werden festzustellen, daß der Parameter, wenn auch vielleicht nur einen Augenblick, seinen festgesetzten Bereich überschritten hatte, woraus angesichts der geringen Dynamik der fraglichen Signale auf das Auftreten eines kritischen Zeitraums im Verlauf des Parameters zu schließen ist.

Die vondemKonvHratorblock4(Fig. 1) herrührende Fehler-Information wird ebenfalls dem D-Flipflop ALA 191 zugeführt. In diesem Fall wird sie aber als Datenwert D eingeführt, während der Takt der integrierten Komponente durch das Signal DEN gebildet wird, das in dem Steuerlogikblock 8 (Fig. 1) erzeugt wird.

Diese Schaltung wurde benutzt, um fehlerhaft«- Fehler-Codierungen daran zu hindern, den akustischen Alarm auszulösen.

Der positive Übergang von DEN von »0« zu »1« überträgt den logischen Pegel FEHLER, der in diesem Augenblick zweifellos richtig ist, an den Ausgang Q. Die zugehörigen Schaltverbindungen ieigt die Fig. 19.

Der von dem Pegel von Q polarisierte Transistor T\ gibt die Sirene S frei, wenn derTransistor im Sättigungsgebiet arbeitet. Das von dem Rückstell-Impulsgeber abgegebene Signal, das schon benutzt wurde, um die Signallampen, d. h. die aufleuchtenden Fehler-Dioden, zu löschen, wird außerdem benutzt, um den Flipflop 191 zurückzustellen, der mit dem Alarmklingel-System zusammenhängt.

Ein Schalter GLOCKE (EIN-AUS) pibt die Möglichkeit, das Läuten der Alarmglocke zu unterbrechen. Es ist zu beachten, daß die Sirene augenblicklich stillgesetzt wird, wenn der fehlerhafte Zustand oerichtigt ist, während die Lichtzeichen die Information festhalten, bis sie von Hand abgeschaltet werden.

Befindet sich der GLOCKE-Schalter in AUS-Stellung, so ist eine aufleuchtende Wamlampe (FEHLER-SL) vorgesehen, die den Zustand des Flipflops ALA191 angibt. Die optische FEHLER-Information ersetzt die akustische Information und dient dazu, die Richtigkeit oder die Unrichtigkeit der fraglichen Parameter ständig

ίο zu überwachen. Wenn beispielsweise eine Situation eintritt, bei der eine oder mehrere Alarm-LEDs aufleuchten, die Fehler-LED aber abgeschaltet ist, so zeigt das an, daß eine Bedingung eingetreten ist, in der mindestens ein Parameter vorübergehend über die vorgegebenen Grenzen hinausgewandert ist, aber bereits in den Bereich normaler Bedingungen, d. h. in den Bereich zwischen den normalen Grenzen zurückgekehrt ist.

Steuerlogik

Der Steuerlogikblock 8 nach Fig. 1 dient dazu, alle jene Tätigkeiten auszuüben, die dazu dienen, die Zähl- und Betriebsmoden der Schaltung zu bestimmen und die Hauptz.eitsteuerungssignale zu erzeugen, die die Aktivität der Zähler, der Speicher, derUnzeigevorrichtungen und des Demultiplexers regulieren.

Viele der lefehle, die die innerhalb dieses Blocks getroffenen Entscheidungen bestimmen, werden außerhalb durch Schalter und Impulsgeber eingeleitet. Die speziellen Funktionen dieser entscheidenden Instrumente wurden so ausgebildet, daß dem Operateur während der eine extrakorporale Perfusion erfordernden Operation alle nur denkbaren Bedürfnisse erfüllt werden.
Besondere Aufmerksamkeit wurde der Überlegung gewidmet, daß während einer Operation dieser Art möglicherweise die Notwendigkeit eintreten könnte, einen der Meßparameter genauer überwachen zu können. Das wurde berücksichtigt, entweder indem eine Möglichkeit zur Veränderung der Grenzen gegenüber

■»ο den ursprünglich voreingestellten (beispielsweise engere Grenzen) geschaffen wurde oder indem nach Wunsch auf dem fraglichen Kanal pausiert wird, um eine ständige Überwachung mittels eines direkt ablesbaren, an dem Gerät angebrachten Instruments zu

•t5 ermöglichen.

Um die Beschreibung der im Inneren des logischen Steuerblocks ablaufenden Vorgänge zu vereinfachen, wurden die verschiedenen darin vorkommenden Abläufe in Unter-Blöcke zusammengefaßt.

Eine Gesamtübersicht gibt die Fig. 20.

Block A - Sequentielle Freigabe-Steuerschaltung

Es wurde bereits nachgewiesen, daß eine falsche Codierung des Fehler-Signalausgangs durch den Komparatorblock 4 nach F i g. 1 möglich ist, weil das von den selbsthaltenden Schaltern gelieferte Parametersignal DADiDl das Ergebnis einer Zwischennäherung sein kann, die von dem A/D-Konverter ausgeführt wurde, Um zu verhindern, daß diese Falschinformation die

bo visuellen und akustischen Warnanlagen, die in dem Gerät vorgesehen sind, beeinflussen kann, muß ein Freigabesignal für den Demultiplexer 7 erzeugt werden aufgrund dessen die Information nur dann zu dem akustisch und visuell signalgebenden Block weiterlaufer kann, wenn es sicher ist, daß der Vergleich mit den richtigen Daten vorgenommen worden ist.

Dieses Ziel wurde erreicht mit Hilfe einer Folgesteue rung, deren schematischer Aufbau in Fig. 21 gezeieh

net ist.

Die gleiche Schaltung gab die Erzeugung eines geeigneten Signals N_x für die Freigabe des Lesens der Speicher frei.

Das in dem Umsetzerblock (Fig. 14) codierte Signal EOC hat eine Form der untenstehenden Art:

Vorausgesetzt, daß der genaue Augenblick , in dem die Umsetzung abgeschlossen ist, einem ersten Übergang »0« »1« entspricht, wirkt dis Signal EOC als Takt für einen Flipfiop F 4013 (vgl. F i g. 21), um zu bewirken, daß der Ausgang die Information (der Umsetzungsbeendigung) während des gesamten Selbstrückstellintervalls des Umsetzers aufrechterhält. Die erhaltene Wellenform hat dann folgende Gestalt:

Das auf diese Weise erhaltene Signal EOCF und das mittels eines Doppelbinärzählers F 4250 in der Schaltung nach Fig. 22 durch 32 dividierte Taktsignal bilden die Eingänge für den sequentiellen Block A. Das zeitliche Ablaufschema der in der Schaltung erzeugten Signale ist in Fig. 23 wiedergegeben.

31ock B - Freigabe der Lese- und
Schreibvorgänge am Speicher

Der Speicherblock für die Vergleichsgrenzwerte zur Kontrolle der Parameter wird im Hinblick auf die beiden Funktionen des Datenlesens und -Schreibens durch zwei Freigabebefehle WREN (Schreibfreigabe) und MEN (Speicherfreigabe) reguliert. Der Vorgang des Schreibens von voreingestellten Werten auf die äußeren Wähler, etwa von Schwankungsgrenzwerten, findet nur statt, wenn die beiden Signale WREN und MEN sich im logischen Zustand »0« befinden.

Um aber gespeicherte Daten zu lesen und damit den Vergleichsvorgang vornehmen zu können, muß sich das Freigabesignal WREN im logischen Zustand »1« befinden, während das Signal MEN noch im logischen Zustand »0« sein muß. Tabelle 3 stellt eine Verknüpfungstabelle dar, in der das Obengesagte zusammengestellt ist.

MEN geht.

Wenn aber vorgesehen ist, einen Datenschreibvorgang auszuführen, muß der Schalter 5Η^211 von dem Bedienenden in die Stellung SCHREIBEN gebracht werden. Eine in dem Steuerpult vorgesehene Leuchtdiode zeigt an, daß der Schalter sich in dieser Position befindet

Die WREN-Freigabe bleibt in diesem Falle unveränderlich im Zustand »0«, während das Signal MEN von

ίο dem Impulsgeber SCHREIBEN aus dem Zustand »1« in den Zustand »0« überführt wird. Die Speicher nehmen die von dem Wählerblock gelieferten Daten nur auf, wenn der Impulsgeber niedergedrückt ist. Offensichtlich ist der Impulsgeber dann nicht in Betrieb, wenn der Schalter sich in der Position LESEN befindet, weil dieser Vorgang automatisch durch die Änderung der Zustände »1« und »0« des Signals ΛΊ reguliert wird.

Die Anzeige der in die Speicher voreingestellten

Daten wird durch die Adresse derBezugswertabtastzähler reguliert.

Die Frequenz, mit der die Bezugswerte jedes Kanals abgetastet werden, hängt von der Frequenz des mit CON_xCICSl bezeichneten Signals ab, das den Zähler weiterschaltet. Zu diesem Zweck wurde von dem Signal MEN Gebrauch gemacht, das von dem Schalter LESEN-SCHREIBEN übernommen und passend in Intervalle von 32 Schwingungen unterteilt wird mit Hilfe des Bauteils DU AL-4-Bit-Binary Counter (Binärzähler) F 4520 (FAlRCHILD), dem Teil vergleichbar, das zum gleichen Zweck bei dem sequentiellen Schaltungsblock A (Fig. 22) eingesetzt wurde.

Die auf diese Weise erhaltene Frequenz von CON_xCK 32 beträgt 0,52 Hz. Die jedem Kanal zugehörigen Grenzwerte verbleiben demnach 1,92 see lang in der Anzeige, wodurch der Operateur die gewünschte visuelle Information erhalten kann.

Es ist zu beachten, daß während des automatischen Arbeitens des Geräts die Abtastgeschwindigkeit der Bezugswerte (0,52 Hz) gleich einem Zweiunddreißig-

stel der Änderungsgeschwindigkeit der Parametersignale am Umsetzereingang ist.

Einleitung zu Block C und Block D - Betriebsarten

Tabelle 3	WREX	Vorgänge
MEN	0 1 X	Schreiben Lesen Information halten
0 0 1

Tabelle 3 zeigt auch, daß das Halten der eingeschriebenen Daten mit einem Wert »1« für MEN einhergeht, während der Zustand von WREN unerheblich ist.

Die Lese- oder Schreibbefehle, die durch diese Freigabesignale ausgeführt werden, werden durch den Benutzer von außen mit Hilfe des Schalters LESENSCHREIBEN und einem Impulsgeber SCHREIBEN erteilt, die gemäß Fig. 24 geschaltet sind.

Wenn der Schalter SW2U (LESEN-SCHREIBEN) sich in der Position LESEN befindet, bleibt das Signal WREN unveränderlich im Zustand »1«, während das Signal N_u das Tür diesen speziellen Zweck von dem Block A geliefert wird, an die Speicherfreigabeleitung Es wurde bereits festgestellt, daß die Konstruktion des Geräts dazu dienen sollte, den Anforderungen zu genügen, die bei extrakorporalen Kreisläufen im Verlauf von Operationen auftreten könnten. Die Vielseitigkeit des Geräts erlaubt in der Tat zwei unterschiedliche

so Zählarten: Das Abtasten der acht Kanäle, das in jedem Augenblick unterbrochen werden kann, oder das Programmieren von vollständigen Abtastabschnitten.

Die von dem Gerätebetreiber zur Auswahl der gewünschten Betriebsart zu benutzenden Bauelemente führen die folgenden externen Steuerungen aus:

1. Wähler für die Zählweise

(Schaltern AUTOMATIK/MANUELL - Fig. 2)

2. Wähler für fortlaufendes oder unterbrochenes Abtasten

(Schalter 22 EINZELDURCHLAUF - FORTLAUFEND - Fig. 3)

3. Impulsgeber Tür die Zählungsfreigabe
(START 23 - Fig. 2)

4. Impulsgeber für das Unterbrechen des Zählens

(STOP 24 - Fig. 2)

5. Manueller Impulsgeber zum Weiterschalten
(SCHRITT-Schalter 25 - Fig. 2)

Die verschiedenen Kombinationen der Stellungen der Schalter ermöglichen vier Betriebsarten unterschiedlicher Art, bei denen der Impulsgeber entweder zusätzlich betätigt werden muß oder nicht betätigt werden muß.

In Fig. 25 sind schematisch die Bedingungen erkennbar, unter denen das Gerät in den verschiedenen Betriebsarten arbeitet.

Block C - Zahlungsarten

Der erste Entscheidungspegel ist die Wahl der Zahlungsart und daher die Einstellung des Schalters 21 AUTOMATIK/MANUELL aus Fig. 2.

Befindet sich der Wähler in der Stellung AUTOMATIK (vgl. Fig. 26), wird das zuvor von der^sequentiellen Schaltung aus Block A erzeugte Signa! N-, dem Zählerblock zugeleitet. Dieses Signal wird mit CON\CK bezeichnet, um anzudeuten, daß es von dem Zähler als Taktsignal benutzt wird, das die Abtastung der Kanäle reguliert, und weil es in aktivem Zustand mit jV, zusammenfallt. Jeder positive Übergang des Signals N₁ = CONjCK von »0« zu »1« schaltet die Adresse des Zählers weiter, der daher dann mit der gleichen Frequenz arbeitet, mit der die Analog/Digital-Umsetzungen stattfinden.

Befindet sich der Schalter aber in der Position MANUELL, was durch Leuchten einer Leuchtdiode angezeigt wird, so wird die Abhängigkeit zwischen Zähler und A/D-Umsetzer unterbrochen. In diesem Falle liefert das Signal CON₁CK nur dann Übergänge, wenn der SCHRITT-Impulsgeber gedrückt wird. Der Benutzer des Geräts kann daher nach Wunsch die Überprüfung eines einzelnen Parametersignals unterbrechen und durch manuelle Betätigung auf den nächsten Kanal übergehen.

Das Rückprallen in dem SCHRITT-Impulsgeber aus mechanischen Gründen könnte dazu fuhren, daß auf ein einziges Drücken des Impulsgebers mehr Übergänge auf das erzeugte Signal MA N erfolgen. Um diesen Nachteil zu vermeiden, bei dem der Zählerum mehrals einen Schritt weitergeschaltet werden würde, sind zwei monostabile Kippstufen F 4028 in Kaskadenschaltung angeordnet, die das Signal MAN in einen Rechteckimpuls MANU von solcher Dauer umwandeln, daß das Intervall überdeckt wird, in dem die mechanischen Schwingungen auftreten.

Block D - Abtastarten

Die zweite Entscheidungsstufe für die Wahl der Betriebsart des Geräts ist die Einstellung des Schalters FORTLAUFEND-EINZELDURCHLAUF (vgl. Fig. 25). Mit diesem Schalter wird die Sperrung des Zählers programmiert, wenn seine Adresse den letzten Abtastkanal erreicht hat. Zu diesem Zweck benutzt der Schalter, wenn er sich in der Position EINZELDURCHLAUF befindet, ein Signal »Abtastende« C>i/, das von dem Zählerblock geliefert wird, und führt dieses dem Block E zu, in dem das Zählungssperrsignal CEN erzeugt wird.

In der Position FORTLAUFEND wird von dem Wähler ein auf dem Pegel »0« festliegendes Signal an den Block E übermittelt.

Fig. 27 zeigt die Schaltungsverbindungen für den Schalter.

Block E - STOP- UND START-Steuerungen

Die beiden Impulsgeber STOP und START werden in der in Fig. 28 gezeichneten Weise mit der übrigen Schaltung verbunden.

Durch diese Steuerungen sollen die Zähler gesperrt oder freigegeben werden; die Steuerungen schließen sich daher gegenseitig aus.

Die Bedingung für die Ausgänge der D-Flipflops FFlAi für die Speicherung der Daten von den Impulsgebern wird durch zwei Leuchtdioden angezeigt, wobei START grün leuchtet (Ausgang Q des Flipflüps) und STOP rot leuchtet (Ausgang Q). Die durch Drücken des ίο zugehörigen Impulsgebers erzeugten STOP-Impulse werden einem ODER-Gatter 242 zugeführt, wobei derartige Impulse aus dem Block D kommen. Durch Rückstellung des Flipflops 241 bringen daher beide Signale den Ausgang ~Q = CEN in den logischen Zustand »1«, wodurch in diesem Falle die Arbeit der Zähler unterbrochen wird.

Das Signal ZÄHLERFREIGABE (CEN) hat den Zustand »0« und gibt die Zählung erst frei, wenn der Flipflop /7241 einen Taktimpuls erhalten hat, der durch Drücken des Impulsgebers START erzeugt wird; er bleibt in diesem Zustand, bis eine weitere Rückstellung programmiert wird.

Der STOP-Ausgang der monostabilen Kippstufe M 243 in Reihe mit dem Impulsgeber START wird in dem Zählerblock benutzt.

Man beachte, daß diese beiden Impulsgeber im Unterschied zu dem SCHRITT-Impulsgeber während dieser Betriebsart des Geräts aktiv sind.

Nachdem jetzt die Entscheidungselemente, die von dem Gerätebenutzer betätigt werden können, beschrieben sind, müssen die zu erhaltenden Kombinationen dargestellt werden, sowie die Zähl- und Abtastarten, die sich daraus ergeben. Fig. 25 läßt erkennen, daß es vier unterschiedliche Situationen gibt:

1. Automatische fortlaufende Abtastung

Stellung der Schalter: AUTOMATIK und FORTLAUFEND. Der Impulsgeber SCHRITT ist außer Betrieb.

2. Automatische Einzelabtastung

Stellung der Schalter: AUTOMATIK und EINZELDURCHLAUF. Der Impulsgeber SCHRITT ist außer Betrieb. Am Ende der Abtastung der Kanäle kehren die Zähler in den STOP-Zustand zurück, und man muß zum Ausüben weiterer automatischer Abtastungsvorgänge den Impulsgeber START betätigen.

3. Manuelle fortlaufende Abtastung

so Stellung der Schalter: MANUELL und FORTLAUFEND. Das Weiterschalten des Kanalzählers wird durch den Impulsgeber SCHRITT entschieden.

4. Manuelle Einzelabtastung

Stellung der Schalter: MANUELL und EINZELDURCHLAUF. Das Weiterschalten des Kanalzählers wird durch den Impulsgeber SCHRITT entschieden.

Am Ende der Abtastung der Kanäle bewegen sich die Zähler in die STOP-Position und zum Ausüben weiterer manueller Abtastvorgänge muß der Impulsgeber START betätigt werden.

Block F- Vergleich der Zähleradresse

Es wurde bereits festgestellt (Block B), daß der Kanalzähler, der den Durchlauf der Bezugswerte von den Speichern zu dem Komparatorblock reguliert, und der Bezugszähler, der im Gegensatz dazu die Abtastung dieser Werte auf der geeigneten Anzeige ermöglicht.

unterschiedliche Zählgeschwindigkeiten haben. Vor allem während des automatischen Betriebes ist die Kanalfrequenz gleich dem Zweiunddreißigfachen der Bezugsfrequenz, d. h. die Frequenz des Weiterschaltschritts CONjCK 31 des Bezugszählers beträgt V₃₂ der Frequenz des Kanalzählers. Die Schwankungsgrenzwerte, die an der Anzeige abgelesen werden, müssen mit der ebenfalls angezeigten Nummti des Kanals, auf den Bezug genommen wird, zusammenpassen. Es ist daher erforderlich, daß das Freigabesignal für die Treiber und die Schalter, die die Beleuchtung der genannten Anzeigen beueiben, geliefert wird, wenn die Adressen seiner Zähler C₃ C₂ C, C₀ und AT₃ Af₂ K₁K₀ zusammenfallen, außerdem in ihrer natürlichen Koinzidenz während des Freigabezeitintervhlls der Speicher.

Das wird erreicht, indem ein Vergleich zwischen den laufenden Adressen der beiden Zähler vorgenommen wird, und indem der Ausgang K = C zusammen mit dem Signal DEN (Block A), das zuvor umgekehrt wurde, auf ein UND-Gatter gegeben wird.

Die Verwirklichung des Ausdrucks DEN + (K = C) erlaubt somit die Codierung des Taktsignals UMLEGEN der Schalter (F 4013), die die Information bezüglich des Vorzeichens und des wichtigsten Bits der Bezugsgrößen (U 4, SU, S 4, SL) enthalten, bevor sie an die Anzeige zur Angabe der wichtigsten OBEREN und UNTEREN Ziffern gegeben werden. Das Signal wird als UMLEGEN (FLICK) bezeichnet, und in geeigneter Umkehrung gibt es die Treiber frei, die unter der Bezeichnung DREN zu U₃, U₂, L₃ und L₂ gehören. jo

Die Gesamtschaltung von Block Fist in Fig. 29 enthalten.

Zeitsteuerung

Die Gesamtschaltung des Zeitsteuerungsblocks ist in is Fig. 30 enthalten.

Kanalabtastzähler

Die Wahl zur Überwachung einiger Kanäle, die sich w auf die physikalischen Parameter des Perfusionskreises beziehen, die zu den Aufgaben der Erfindung gehört, führte zu einigen Schwierigkeiten hinsichtlich des Aufbaus des Zeitsteuerungsblocks, der alle von der Schaltung selbst ausgeübten Funktionen reguliert. «

Offensichtlich würde es nur geringen Nutzen gebracht haben und außerdem außerordentlich kostspielig hinsichtlich des Zeit-, Platz- und Kostenaufwands geworden sein, acht getrennte Blöcke für die Umkehrung und den Vergleich der einzelnen Signale so mit den zugehörigen Bezugswerten vorzusehen.

Daher wurden von der Anfangs-Mehrfachausnützung von Kanälen Gebrauch gemacht, wozu es bekanntlich erforderlich ist, als Eingabe die Bezeichnung der Nummer des im jeweiligen Zeitpunkt zu wählenden Kanals anzugeben. Eine zweite Schwierigkeit ergab sich aus der Notwendigkeit, die Lieferung der zu der umgesetzten Messung gehörigen Codes mit dem Komparatorblock und deren Codes der Größen der feststehenden Grenzwerte (die für jeden Parameter anders sind und von den Speichern geliefert werden) zu synchronisieren.

Das gleiche Zeitsteuerungssignal gibt nacheinander Demultiplexer frei, um einen Schalter in der Kanalleitung zu schließen, die derjenigen des verglichenen Parameters entspricht, um das Ergebnis der Überwachung anzuzeigen.

Die Adresse, die diese Synchronisation verursacht, wird von einem Vorwärts/Rückwärts-Dekadenzähler F 4510 (als Kanalabtastzähler bekannt) geliefert. Ein Betriebsdiagramm des Blocks, zu dem der Zähler gehört,' ist in Fig. 31 wiedergegeben.

Block A - Kanalabtastzähler

Der F 4510 ist ein flankengesteuerter, programmierbarer Synchronzähler mit BCD (binär-dezimal)-Ausgang, bestehend aus einem sequentiellen Netzwerk.

Dieser Zähler wurde bevorzugt, weil er ein programmierbares Bauelement enthält, d. h. er kann neben dem Zählen weitere Funktionen ausüben, etwa einen Eingangscode (P₃P₂PjP₀) in den Ausgang (O₃O₂GiQo) nach Maßgabe eines Asynchronbefehls auf hohem Pegel (PL) eingeben, wobei die Nulleinstellung des Ausgangs dem hohen Pegel des Hauptrückstellsignals (MR) entspricht.

Wenn das Freigabesignal CE den Zustand »0« und gleichzeitig PL hat, schaltet der Zähler seinen Ausgang bei einem positiven Übergang des Takts CP um Eins weiter.

Im Hinblick auf die Erfindung muß der Zähler:

1. entsprechend den Zählmoden (gesteuerte schrittweise Zunahme - MANUELL, SCHRITT - oder automatische Zunahme - AUTOMATIK -) zählen,

2. das Zählen in jedem, von der Bedienungsperson durch STOP-Steuerung verlangten Zeitpunkt, unabhängig von den Weiterschaltbefehlen anhalten,

3. die Möglichkeit bieten, von außen den Anfang und das Ende der Abtastung nach Maßgabe besondere Erfordernisse einer Operation steuern zu können.

Diese Erfordernisse erfüllt der F 4510 durch geeignete Einwirkung auf seine Eingänge.

Zu Ziffer 1: das Zählen wird reguliert durch das von dem AUTOMATIK/MANUELL-Schalter kommende Taktsignal CONiCK. Steht dieser Schalter in der Stellung MANUELL, so wird auf die Taktleitung immer dann ein Impuls gegeben, wenn der SCHRITT-Impulsgeber gedrückt wird. Steht der ^schalter jedoch in AUTOMATIK-Stejlung, so wird Λ/, geschlossen bei CCWi CA^-, wobei Λ⁷, von dem sequentiellen FREI-GABE-Netzwerk geliefert wird, das Impulse der Frequenz

Λ, =

= !6,67Hz

überträgt. Der Ausgang C₃ C₂ C, C₀ wird bei jedem positiven Übergang von CON₁CK weitergeschaltet.

Im Falle einer vollständigen Acht-Kanal-Abtastung wird jedes Parametersignal alle 0,52 see umgesetzt und mit seinen Grenzwerten verglichen; diese Abtastfolge ist mehr als ausreichend, weil die zu überwachenden Parameter eher gleichbleibend sind.

Im Hinblick auf Ziffer 2 veranlaßt der C£7V-Befehlsausgang durch den Steuerlogikblock £den Zähler zum Anhalten, indem auf den Zählfreigabeeingang eingewirkt wird.

Block B - Anfang und Ende des Abtastens

Wi° in Ziffer 2 veranlaßt der C£7V-Befehlsausgang durch den Steuerlogikblock E den Zähler zum Anhalten, indem auf den Zählfreigabeeingang eingewirkt wird.

Block B - Anfang und Ende des Abtastens

Wie in Ziffer 3 erwähnt, ist es möglich, die Überwachung bestimmter Kanäle der acht Kanäle zu wählen.

Die Vielseitigkeit des Geräts hinsichtlich der Zahl der Kanäle, die abzutasten sind, beruht auf dem Aufbau des Blocks B nach Fig. 31.

Für die Wahl der unteren Abtastgrenze, UNTERER KANAL (ABGEHEND), wurde ein Wähler der Firma CONTRAVES, der mit positiver Logik arbeitet, benutzt. Dadurch ergibt sich als Ausgang der Code L₂ L_x L₀, der die Parallelladung P₂ P_xP₀ des Kanalzählers bildet. Der Ausgang L₃ ist nicht angeschlossen, und der vierte Ladebit P₃ ist auf dem Pegel »0« festgehalten, da die Zählung nicht über sieben hinausgehen soll (vinärcodiert Olli). Für die Wahl der oberen Abtastgrenze, OBERER KANAL (ANKOMMEND), liefert ein weiterer CONTRAVES-Wähler den erforderlichen Code U₂ U₁ U₀ ^auf einem Komparator F 40085 vorgesehen; technische Einzelheiten sind im Komparatorblock beschrieben.

Die Nummer des Kanals am Abtastende wird mit der augenblicklichen Abtastadresse C₃ C₂ C₁ C₀ verglichen, die von dem Pufferkreis (Block C, Fig. 31) geliefert wird.

Das Ausgangssignal OU des Komparator zeigt beim Pegel »1« an, daß die Abtastung die festgelegte obere Grenze überschritten hat; C> U bedeutet daher das Ende der Abtastsignifikanz.

Nach der Überführung auf ein ODER-Gatter verursacht dieses Signal die Anhebung des Ausgangs Q einer als LADUNG bezeichneten monostabilen Kippstufe F 4528, die den Ladeeingang PE des Zählers darstellt, auf den Pegel »1«; diese Anhebung hat eine Dauer von 13 μ see (Mindestintervall, das für einen Impuls von PL t„PL = 60 nsec erforderlich ist) und reicht daher aus, auf die Ausgänge Q₃ Q₂ Q_xQ₀ ■ C₃ C₂ C₁C₀ den Anfang des Kanalabtastcodes Pj P₂ P_x P₀^L₃L₂L_x L₀ zu laden. Wegen des am Eingang der monostabilen Kippstufe LADUNG liegenden ODER-Gatters erhält die Kippstufe zusätzlich zu dem Signal ABTASTENDE den möglichen STOP-Impuls, der von dem Steuerblock START und STOP geliefert wird, wodurch jedes Mal, unabhängig von dem Zustand des Abtastendesigncls, die Ladung mit dem Code Abtastbeginn erfolgt.

Ein Schaltschema des Blocks C für den Abtastbeginn und das Abtastende ist in Fig. 32 wiedergegeben.

Block C - Pufferkreis

Die Leitungen C₃C₂C_xC₀ sind an die Pufferkreise F 4950 sp^csclilosssn urn die Α.ιΐ5^σ2.η^β5ΐϊ£ΐΗ5ίιΐπ^σ des

50

55

Zählers zu erhöhen, weil sie die Eingänge einer großen Zahl integrierter Bauelemente darstellen.

1. Multiplexer und Demultiplexer,

2. Die Speicher,

3. Komparator für den Vergleich der Adressen der beiden Zähler (vgl. Block F),

4. Komparator für den Anfang und das Ende des Abtastblocks,

5. Anzeigeanordnung zu dem Kanal, der jeder umgesetzten Messung entspricht (vgl. Fig. 31, Block D).

hierfür erforderlichen Verbindungen ergeben sich aus Fig. 12. Bei dieser Anwendung werden nur drei Leitungen C₂ C₁C₀ an die Eingänge des Treibers geführt, welche Leitungen es ermöglichen, die Kanalnummer von 0 bis 7 anzuzeigen. Das Freigabesignal ist immer wirksam (Pegel »0«).

Vergleichsabtastzähler

Es wurde bereits gezeigt, daß es für den Benutzer erforderlich ist, während einer Operation ständig die oberen und unteren Grenzwerte für jeden Kanal zur Verfügung zu haben. Die Anwendung der alternativen Lösung, bei der die zu jedem Kanal gehörigen Bezugswerte auf vierundsechzig Kommutatoren der Firma CONTRAVES voreingestellt werden, machte es nötig, eine andere Lösung zu finden, die die Forderungen erfüllt.

Das Problem wurde gelöst, indem ein zweiter Zähler benutzt wurde, um auf einer Anzeige die OBEREN (MAX) und UNTEREN (MIN) Werte mit einer Frequenz abzutasten, die die Verfolgung mit dem menschlichen Auge erlaubt.

Man hat_sich entschieden, für diesen Zweck einen Takt (CON_x CK 32) zu benutzen, der von dem Signal MEN stammt, dessen Frequenz in geeigneter Weise durch 32 geteilt wird, um die Weiterschaltung des neuen Bezugszählers zu steuern. Auf diese Weise wird

fcoN, CK ⁼ ■

Das gewählte Bauelement stimmte überein mit dem für den Kanalabtastzähler, d. h. ein F 4510 (vgl. F i g. 30, Block A); die parallelen Ladeeingänge der dem Beginn des Abtastkanals entsprechenden Codes wurden mit dem Beginn der Abtastwähler (L₂L_x L₀) zusammengeschaltet (vgl. Block C im vorhergehenden Abschnitt). Der Befehl zum Laden an den Ausgängen (Q) Ö2 öi Go ⁼ K₃K₂K_x K₀) des Codes am Eingang wird von dem Pegel »1« des Ausgangs K >U eines Komparators F 40085 geliefert, der die laufende Adresse des Vergleichszahlers mit dem Code vergleicht, der der Zahl des Abtastendkanals entspricht (vgl. Fig. 30, Block C).

Die Zählungsfreigabesteuerung stimmt mit derjenigen der Kanalzählersteuerung überein, d. h. dem Signal C~EN, geliefert von dem Block E der Steuerlogik. Der Ausgang K₂K_x K₀ wird nicht nur auf einer geeigneten Anzeige neben den Anzeigen wiedergegeben, die sich auf die Vergleichsdaten beziehen, sondern außerdem mit Hilfe eines Komparators F 40085 verglichen, aber in diesem Falle mit der laufenden Adresse des Kanalzählers. Darüber wird im einzelnen in dem Abschnitt berichtet, der sich mit der Steuerlogik beschäftigt, die von dem Block F gebildet wird.

Ein Betriebsdiagramm des Blocks, zu dem der Vergleichszähler gehört, ist in Fig. 33 wiedergegeben.

Voreinstellung der Schwankungsgrenzen
und ihre Speicherung

Block D - Anzeige der augenblicklichen Adresse

Die Adresse des abgetasteten Kanals wird fortlaufend auf einer LITRONIX LD-702 Anzeigeeinrichtung angezeigt, die von einem Treiber F 4511 betrieben wird. Die

65 Die Bereichsgrenzen der Parameter, die die physiologische Funktion des Perfusionskreises bestimmen, müssen von dem Operateur nach Maßgabe der besonderen Bedürfnisse der vorgesehenen Operation, der erforderlichen Genauigkeit und der verschiedenen Phasenänderungen während einer Operation der fraglichen Art festgesetzt werden.

Hinsichtlich der Zahl der an der Alarmvorrichtung

verfügbaren Kanäle führt die Einstellung der gewählten Werte zum Auftreten einer beträchtlichen Zahl von Varianten. Das getrennte Programmieren der Bezugswerte jedes Kanals würde die Verwendung von vierundsechzig Wählern vorausgesetzt haben, um eine Parallellieferung der Information (160 bits) zu ermöglichen, die für den Vergleichsvorgang erforderlich sind. Eine Ausführung in dieser Form würde Schwierigkeiten beim Gebrauch der Vorrichtung zur Folge gehabt haben; dadurch wäre die Effizienz des Geräts gefährdet worden; daneben wären hohe Kosten entstanden.

Diese Nachteile wurden vermieden, indem man sich für die Bereithaltung der Daten in Speichern mit direktem Zugriff entschied und vorsah, sie der Reihe nach in nur acht Kommutatoren der Firma CONTRAVES voreinzustellen. Letztere wurden zu jedem Schreib vorgang dem von dem Benutzer vorgewählten Kanal zugeordnet (vgl. Fig. 34).

Ein Diagramm des Blocks für das Voreinstellen und Speichern der Daten ist in Fig. 34 gezeichnet, während die Logik, mit der der Vorgang der Wahl der Bezugswerte vorgenommen wird, in Fig. 35 gezeigt ist.

Um die von den acht Wählern voreingestellten Werte in die acht Speicher zu übertragen, muß die Vorrichtung entweder mit dem Betriebszustand Manuelle Fortlaufende Abtastung oder Manuelle Einzelabtastung betrieben werden.

Als esters ist also die Entscheidung für manuelles Zählen erforderlich (Schalter AUTOMATIKMANUELL in Position MANUELL).

Die Wahl des Abtastvorgangs, einzeln oder fortlaufend, hängt normalerweise von der Zahl der Kanäle ab, in denen Daten voreingestellt werden sollen; die Betätigung des Impulsgebers START am Ende eines Abtastvorgangs bedeutet jedoch die gleiche Vorgehensweise.

Nachdem der geforderte Kanal mit Hilfe des SCHRITT-lmpulsgebers erreicht ist, was auf der Relativanzeige überwacht werden kann, muß der Lese- und Schreibschalter verstellt werden, der sich während des normalen Arbeitens immer in der LESE-Stellung befinden sollte, d. h. zu der SCHREIB-Position entgegengesetzt. Der Übergang von Daten von den Wählern in die Speicher kann nur durch Drücken des SCHREIB-lmpulsgebers erfolgen.

Nachdem der Schreibvorgang so oft wie nötig wiederholt worden ist, soll der Benutzer den Schalter in die LESE-Stellung zurückstellen. Um den Benutzer an diese Maßnahme zu erinnern, leuchtet eine oberhalb der Schreibsteuerung vorgesehene Leuchtdiode während des gesamten Voreinstellvorgangs.

Die acht Kommutatoren der Firma CONTRAVES verschlüsseln jeweils eine Dezimalzahl mit Hilfe einer Wahlscheibe in Binärcode. Die auf der Scheibe (Code) angebrachte gedruckte Schaltung streift feststehende Kontaktfedern, die die entsprechende Bit-Anordnung an den Außenanschluß übertragen.

Die Binärdaten werden auf fünf Speicher MM 74 C 89 64-Bit TRI-STATE Random Access Read-Write Memory (NATIONAL) vom Typ »Komplementär-MOS« gegeben.

Die fünf verwendeten Speicher werden gemäß F i g. 36 mit den Wählern verbunden.

Anzeige der Schwankungsgrenzen

Die Verwendung eines Blocks von Speichern für die Aufnahme und Speicherung der von außen von dem Benutzer voreingestellten Daten hat den einzigen Nachteil bei der Benutzung des Geräts, daß keine visuelle Überwachung der zurvor gewählten Werte möglich ist. Es wurde bereits erwähnt, daß eine mögliche Alternative die Verwendung von vierundsechzig parallelgeschalteten Wählern als Schnittstelle zwischen Benutzer und Alarmsystem wäre. Diese Lösung würde die gleichzeitige visuelle Kontrolle der Daten in Bezug auf die acht Kanäle erlauben. Die getroffene Wahl, einen Aufbau dieser Art zu ersetzen, erfüllt die Notwendigkeit einer visuellen Prüfung durch Anzeigen der aufgenommenen Daten in fortlaufender zyklischer Reihenfolge.

Die Größen der Bezugsgrenzwerte werden daher dem Benutzer in ihrer Reihenfolge zusammen mit der Information über den Kanal, in dem der betreffende physikalische Parameter verarbeitet wird, dargeboten.

Wenn die Vorrichtung so programmiert ist, daß die fortlaufende Überwachung eines einzelnen Signals erfolgt, wird die Abtastung aller Kanäle der Bezugsgrenzwerte unterbrochen, und die Bezugswerte des fraglichen einzigen Kanals werden ständig angezeigt.

Alle diese Vorgänge werden von dem Anzeigeblock mit Hilfe der von dem Steuerlogik-Block F verarbeiteten Zeitsteuerungs- und Freigabesignale nach dem Schemadiagramm in Fig. 37 ausgeführt.

Die Frequenz, mit der die Daten abgetastet werden, wird durch den Bezugszähler bestimmt; sie beträgt 0,51 Hz.

Jedes OBERE (MAX) und UNTERE (MIN) Bezugswertepaar bleibt 1,96 see lang in der Anzeige, so daß eine einwandfreie Ablesung möglich ist.

Das Problem der Zeitsteuerung dieses Blocks wurde, wie obenerwähnt, dadurch gelöst, daß ein Bezugszähler verwendet und dessen Adresse Af₃, AT₂, AT₁, K₀ mit der Adresse C₃, C₂, C₁, C₀ des Kanalzählers verglichen wurde.

Das Auslesen der in die Speicher eingeschriebenen Daten erfolgt mit dessen tatsächlicher Frequenz, während es sich für den Benutzer empfiehlt, sie mit einer niedrigeren Wechselrate anzuzeigen. Das in dem Steuerlogik-Block in geeigneter Weise erzeugte Signal DREN gibt den Übergang frei für die von den Speichern an die Treiber, die die Anzeigen entsprechend B 2 U, BiU, BlL und B3 L betreiben, gelieferten Daten zusätzlich zu der Kanalanzeige.

Die Treiber F 4051 halten an inneren Schaltern die Daten an den Adreßeingängen nach Maßgabe des Zustands »0« des Freigabesignals DREN. Wegen der Verbindungen zwischen diesem integrierten Bauelement und der gewöhnlichen Kathodenanzeige LITRO-NIX DL-702 ist auf Fig. 12 zu verweisen.

Die angezeigte Kanalnummer entspricht der Adresse X₂, Af₁ und Af₀ des Bezugszahlers.

Um die Anzeigen entsprechend dem Vorzeichen und Bit, die zu der vierten Ziffer der OBEREN (MAX) und UNTEREN (MIN) Bezugswerte (SU, B_iQU, SL, B₄₀₁) gehören, zu treiben, wurden Transistoren eingesetzt, die durch die Ausgänge von vier D-Flipfiops F 4013 (Fig. 38) polarisiert wurden.

Die (flankengetriggerten) bistabilen Kippstufen empfangen die Taktimpulse von dem Signal UMLEGEN, das in dem Steuerlogikblock verarbeitet ist, und speichern die Daten am Eingang D im Augenblick des UMLEGEN-Übergangs.
Um die für eine richtige Anzeige erforderlichen Daten zu erhalten, werden die B_{40 υ} und SL entsprechenden Ausgänge Q der Flipflops in der Weise benutzt, daß der Anzeige für positive Polaritäten der OBEREN (MAX) und UNTEREN (MIN) Bezugswerte

25

(5Z7 und ST) und den richtigen positiven Logikcode für die vierten Ziffern BAU und BAL (S_{40 υ} und A_{40 L}) ein positives Pegel »0« geboten wird.

Die gemeinsamen LITRONIX DL-701-Anodenanzeigen werden benutzt, um diese vier Signale zu zeigen.

Ohne die Erfindung auf diese Werte beschränken zu wollen, wird anschließend eine Aufstellung der Einzelkomponenten gegeben, die nach den Diagrammen Fig. 39A bis 39D verwendet werden.

pF, nF, μ F

Kapazitäten

Werte in kOhm

0.1 0.16

0.22

0.3 0.82

1.5 2.2 2.7 3.3 4.7

Werte in kOhm

8.5 10 15

100 150 680 1000

kOhm

0.1

100

pF, nF, μ F

22 pF 68 pF 20OpF 50OpF 8,2 nF 22 nF

Widerstände

«44> ^₄₆, /?₄₈

Ra> Rb- Rg Rc* R Ei Rj

Ra-, ftts, A₄₇, Rf,]

R₉, R_n, A₁₈, /J₃₄, A₃₅, /J₃₆

«37> ^38> ^39> «40> R«\i «64> «66

Λ₆₇

«70

«4

A₂

«21. «23

«53t «55t Ä₇i

«20> ^22> ^24i ^₄2

^i, ^8, A]O. A₁₇, Λ₆₃, A₆₅

Widerstände

u* Rhi RLi Rm> Rl·/' Ru*

R₅, /?_4S, /?49, R₅₀, Ä_Jgs /?_JSl Ri

«57

Trimmer

Kapazitäten

i 3, C₁₄, C₁₅

₅, Cj, C₇

C₂

C₁₆ 0,1 μΐ

0,847 μ F
6.4 μ F
22 _μΡ
220 μ F

C₁₈
C₁₂
C9,
C₁₇
C₄,

₀, C₁₁

Abkürzung und Funktion

Entsprechung in dem

Schema

Fig. 39A-39D

_μΑ760

LD 110
LD 111

Differential-Komparator

A/D-Umsetzer

LF 311 Spannungs-Komparator

MC 14050 Puffer

MC 14002 NOR-Gatter

MC 14013 CD-Flipflop

MC 14520

MC 14011

MC 14027

F 4528

F 9 LS 175
MM 74089

F 40085

MC 14081
MC 14071
MC 14049
,3 F 4051
MC 14010

F4511

Vorwärtszähler
NAND-Gatter
JK-Flipflop

monostabile
Kippstufe
Quad D-Flipflop

Speicher m. dir.

Zugriff

Größenkomparator

AND-Gatter

OR-Gatter

Umkehrstufe

Demultiplexer

Vorwärts-Rück-

wärts zähler

Treiber

LD-702 Anzeige-Litronix

LD-701
CA 3081

Anzeige-Litronix

npn-Transistor-

anord.

1.1

1.2 1.3 1.4

3.7

1.6

1.7, 1.11.2.15,2.16.

3.7. 4.22, 4.23. 4.24,

4.25

1.8,3.11

1.9

1.10

1.12, 1.13,3.1,3.2

1.14, 1.15

2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5

2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.8, 3.9,3.10 2.10,2.12,3.12 2.1L 2.13.3.4 2.14, 1.5 2.17,3.13

3.5, 3.6

4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5,

4.6, 4.7, 4.8, 4.9 4.10,4.12,4.13, 4.14,4.15,4.17, 4.18,4.20.4.21

4.11,4.16,4.19 4.26,4.27, 1.16

Ein besonderes Beipiel für die Anwendung des vorgeschlagenen Geräts wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 2 gegeben, in der ein Schema des Steuerpults des Geräts gezeigt ist.

Beim Drücken des Impulsgebers SPEICHERN werden die Grenzwerte der Schwankungsbereiche in die statischen Speicher mit direktem Zugriff voreingestellt; dieser Vorgang wird ausgeführt, während die Schalter LESEN-SCHREIBEN sich in der Stellung SCHREIBEN befindet. Es ist zu beachten, daß diese Werte während des Betriebs des Geräts geändert werden können.

Dadurch ist beispielsweise eine Einengung des Wertebereichs und damit eine genauere Überwachung von Signalen möglich, die, je nach den Umständen, besonders kritisch oder wichtig zu sein scheinen. Zwei Wähler sind vorgesehen, die die Kanalnummern wählen, in denen eine Abtastung stattfinden soll, um eine Teilbenutzung des Geräts zu ermöglichen.

Die jeden Kanal betreffenden Operationen werden in zyklischer Reihenfolge ausgeführt.

M it dem Schalter AUTOMATIK-MANUELL ist eine ι ο Steuerung der Abtastung möglich; steht der Schalter auf AUTOMATIK, so wird ein interner Taktgeber freigegeben, der für jedes Signal 60 msec zur Verfugung stellt; steht der Schalter auf MANUELL, erfolgt die Steuerung durch äußere Einwirkung seitens des Benutzers. Wird der Impulsgeber SCHRITT gedrückt, wird die fragliche Kanalnummer weitergeschaltet.

Mit dem Schalter FORTLAUFEND-EINZELAB-TASTUNG wird entweder fortlaufende Abtastung der gewählten Kanäle (FORTLAUFEND) geschaltet, und diese Abtastung kann nur durch den Impulsgeber STOP unterbrochen werden, oder eine Einzelabtastung (EINZELABTASTUNG) wird durch den Impulsgeber START gesteuert.

Durch die Kombination der Verwendungsmöglichkeiten der Schalter und Impulsgeber ergibt sich eine große Vielseitigkeit beim Gebrauch, wobei vier Betriebsweisen eingehalten werden können:

1. Automatische und fortlaufende Abtastung

Schalter in den Positionen AUTOMATIK und FORTLAUFENDE ABTASTUNG. Der Impulsgeber SCHRITT ist nicht betätigt.

2. Automatische Einzelabtastung

Schalter in den Positionen AUTOMATIK und ΕΓΝ-ZELABTASTUNG. Der Impulsgeber SCHRITT ist nicht betätigt. Am Ende der Abtastung begibt das Gerät sich in die STOP-Position. Wenn die Abtastung fortgesetzt werden soll, ist der Impulsgeber START zu drücken.

3. Fortlaufende manuelle Abtastung

Schalter in den Positionen MANUELL und FORTLAUFEND. Die fragliche Kuialnummer kann durch Drücken des Impulsgebers SCHRITT erreicht werden.

30

35

4. Manuelle Einzelabtastung

Schalter in den Positionen MANUELL und EINZELABTASTUNG. Die fragliche Kanalnummer kann durch Drücken des Impulsgebers SCHRITT erreicht werden. Am Ende der Abtastung einer Gruppe

von Kanälen begibt das Gerät sich in die Position STOP. kopplung« angewandt wird. Soll die Abtastung fortgesetzt werden, ist der Impuls

geber START zu drücken.

Außer dem qualitativen Alarm liefert das Gerät auch quantitative Daten mit Hilfe einer Anzeigevorrichtung, die den Augenblickswert der einzelnen Variablen zusammen mit der zugehörigen Kanalnummer anzeigt.

Der Aufbau des Geräts erfolgt mit Digitaltechnik und integrierten Schaltungen vom Typ Komplementär-MOS.

Das Blockschaltbild nach Fig. 1 zeigt in vereinfachter Form den Datenfluß zwischen den verschiedenen Blöcken und den inneren Aufbau des Geräts.

Die von den Meßwertwandiern gelieferten Signale werden mit einer Frequenz abgetastet, die von dem KANALABTASTZÄHLER bestimmt wird, und werden dann dem UMSETZER-Block zugeführt. Der Ausgang des A/D-Umsetzers wird in BCD (binär-dezimal)-codicrt und umfaßt dreieinhalb Ziffern.

Eine Anzeige zeigt das Ergebnis der Umsetzung. Die Binärwerte der wichtigsten zweieinhalb Ziffern werden dem KOMPARATOR-Block zugeleitet. In diesem Block wird der Wert des Parameters verglichen mit den oberen und unteren Grenzwerten, die in den Speichern mit direktem Zugriff enthalten sind. Dieser Vorgang führt zu einem FEHLER-Signal in Verbindung mit dem gerade untersuchten Kanal. Wenn dieses Signal den logischen Zustand WAHR hat, gibt das Gerät einen akustischen und sichtbaren Alarm.

Der Kanalabtastzähler liefert die richtige Adresse an den Multiplexer, die Anzeige und den Speicherblock, wodurch bewirkt wird, daß das umgesetzte Signal und die Bandgrenzwerte einander entsprechen. Dann wird die gleiche Adresse dem End-Demultiplexer zugeführt, der dann das Signal FEHLER an die entsprechende Warnsignallampe sendet.

Das Signal UMSETZUNGSENDE EOC, von dem Umsetzerblock 2 herrührend, wird durch das TAKT-Signal innerhalb des Steuerlogik-Blocks verarbeitet. In diesem Block erzeugt ein sequentielles Netzwerk 8 starke Freigabesignale, die von dem Demultiplexer S, den Speichern und den beiden Zählern benutzt wejden. Der als Begrenzungsabtastzähler bezeichnete zweite Zähler steuert die Frequenz, mit der die Werte der Grenzen der Schwankungsbänder und die zugehörige Kanalnummer in einer geeigneten Anzeige erscheinen. Diese Frequenz entspricht einem Zweiunddreißigstel der Frequenz des ersten Zählers, so daß die Werte während einer passenden Zeitdauer in der Anzeige verbleiben. Die A/D-Umsetzung erfolgt mittels zweier Festkörperprozessoren; jede Umsetzung ist das Ergebnis einer festgesetzten Zahl aufeinanderfolgender Näherungen, die die Genauigkeit der Messung verbessern, wobei die Technik der »quantitativen Belastungs-Rück-

Hierzu 33 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Gerät zum laufenden Überwachen einer Reihe von körperwerien eines Patienten, die laufend über Meßwertwandler an einen Multiplexer gelegt werden, der die Körperwerte nacheinander abfragt und über einen Analog/Digital-Umsetzer einer Auswertevorrichtung zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung einen Speicher (S) aufweist, in den über eine handgesteuerte Vorrichtung obere und untere Grenzwerte für die Körperwerte einspeicherbar sind, daß ein Komparatorkreis (4) vorgesehen ist, der die Ausgangssignale des Analog/Digital-Umsetzers (2) mit den zugeordneten unteren und oberen Grenzwerten aus dem Speicher (5) für die jeweiligen Körperwerte vergleicht, daß eine Adressiervorrichtung (1. Zähler) vorgesehen ist, die die Adressierung des Multiplexers (1) und des Speichers (S) sowie eines Demultiplexers (7) synchronisiert, der bei Überbzw. Unterschreiten des jeweiligen Grenzwertes ein Fehlersignal an eine dem jeweiligen Körperwert entsprechenden Warnvorrichtung anlegt, und daß eine Anzeigevorrichtung für den oberen und unteren Grenzwert sowie den Istwert vorgesehen ist, die mit einer bruchteiligen Frequenz der Adressiervorrichtung synchron zu dieser angesteuert wird.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen und unteren Grenzwerte während des Betriebs veränderbar sind.

3. Gerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der mittels des Komparatorkreises (4) geprüften Körperwerte selektiv wählbar ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Automatik/ Manuell-Schalter (21) vorgesehen ist, in dessen einer Stellung die verschiedenen Körperwerte laufend nacheinander abgetastet werden, während in seiner Manuell-Stellung die Abtastung eines Körperwertes von der Bedienungsperson von außen steuerbar ist.

5. Gerät nach :inem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stoppschalter (24) vorgesehen ist, der das laufende Abtasten unterbricht, und daß ein Startschalter (23) angeordnet ist, mit dem eine jeweilige Einzelabtastung ausgelöst werden kann.

6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schritt-Schalter (25) vorgesehen ist, mit dem das Gerät auf Einzeldurchlauf oder fortlaufende Abtastung einstellbar ist.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für Automatikbetrieb und Einzelabtastung der Schrittschalter (25) unwirksam gemacht wird.

8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Nummer des jeweiligen Körperwertes angezeigt t>o wird.