DE3222279C2 - - Google Patents

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DE3222279C2
DE3222279C2 DE19823222279 DE3222279A DE3222279C2 DE 3222279 C2 DE3222279 C2 DE 3222279C2 DE 19823222279 DE19823222279 DE 19823222279 DE 3222279 A DE3222279 A DE 3222279A DE 3222279 C2 DE3222279 C2 DE 3222279C2
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Edwin Dr.-Ing. 7410 Reutlingen De Muz
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Nicolay 7312 Kirchheim De GmbH
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Nicolay 7312 Kirchheim De GmbH
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Detecting, measuring or recording for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02416Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infra-red radiation
    • A61B5/02427Details of sensor

Description

Die Erfindung geht aus von einem Pulsfrequenz-Meßgerät nach der Gattung des Hauptanspruchs. The invention relates to a pulse rate meter according to the preamble of the main claim.

Ein solches Meßgerät ist aus der DE-OS 28 24 899 bekannt. Such a measuring device is known from DE-OS 28 24 899th Dieses Meßgerät ist jedoch an einem Träger angeordnet, der um das Handge lenk gelegt werden muß. This instrument is, however, arranged on a carrier, which must be placed around the steering Handge. Ein anderer Meßort ist nicht vorgesehen. Another measurement location is not provided. Bei dem bekannten Meßgerät kann als Lichtsender eine Lumineszenzdiode vorgesehen sein, die über einen Verstärker pulsierend angesteuert wird. In the known instrument a light emitting diode can be provided as a light transmitter, which is driven in a pulsating via an amplifier. Dadurch ist ein hoher Aufwand an Schaltmitteln mit einer erhöhten Störanfälligkeit erforder lich. This achieves a high expenditure of switching means with an increased susceptibility is erforder Lich.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Pulsfrequenz-Meßgerät zu schaffen, das keinen hohen Aufwand an Schaltmitteln benötigt und das störunanfällig ist. Starting from this prior art, the invention disclosed in claim 1 has the object to provide a pulse rate meter, which does not require a high expenditure of switching means and that is not susceptible to interference.

Zum Bestimmen der Herzpulsfrequenz wird die periodische Füllung peripherer Blutgefäße herangezogen. For determining the heart pulse rate, the periodic filling of peripheral blood vessels is used. Als Meßgröße dient die Absorption von Strahlen geeigneter Wellenlänge im Durchlicht oder in der Reflexion. the absorption of radiation of suitable wavelength in transmitted light or in reflection is used as a measured variable.

Ein photoelektrisches Meßgerät kann in der Diagnostik nicht ohne weiteres universell eingesetzt werden. A photoelectric measuring device can not be universally used readily in diagnostics.

Abhängig von der Meßstelle, beispielsweise dem Ohrläppchen, der Fingerkuppe oder der Stirn, ergeben sich bei einem bestimmten Lichtstrom, also einem bestimmten Senderstrom durch die Lumineszenzdiode, unterschiedliche Photo ströme, also Arbeitsströme für das Meßgerät. Depending result of the measurement point, for example, the earlobe, fingertip or end at a specific luminous flux, so a particular transmitter current through the light-emitting diode, streams different photo, that work flows for the meter. Außerdem weist die Reflexion oder die Durchlässigkeit des Gewebes bei verschiedenen Patienten stark unter schiedliche Werte auf. In addition, the reflection or the permeability of the fabric in different patients strongly to below schiedliche values.

Das vom als Pulsaufnehmer dienende Meßgerät abgegebene Signal muß zunächst verstärkt werden, bevor es einem Anzeige- oder Registriergerät zugeführt wird. The signal output from serving as Pulsaufnehmer measuring device has to be first amplified before it is supplied to a display or recording device. Verstärker arbeiten aber bekanntermaßen nur dann zufriedenstellend oder optimal, wenn die jeweiligen Stufen aneinander angepaßt sind. but amplifiers are known to be only satisfactory or optimal when the respective stages are matched. Es sind deshalb Schaltungen entwickelt worden, bei denen die Größe des Arbeitswiderstands in Abhängigkeit vom Arbeitspunkt des als Empfänger dienenden Verstärkers ge steuert wird. There have therefore been developed circuits in which the size of the working resistance is controlled in dependence on the operating point of serving as a receiver amplifier ge. Bei einem Feldeffekttransistor beispielsweise kann die Steuer leistung von der Kollektor-Emitter-Spannung eines Phototransistors so abhängig gemacht werden, daß der Widerstand der Arbeitsstrecke des Feldeffekt transistors größer wird, wenn sich der Arbeitsstrom des Phototransistors ver kleinert. In a field effect transistor, for example, the control can be made so dependent performance of the collector-emitter voltage of a phototransistor that the resistance of the working path of the field effect transistor becomes larger as the operating current of the phototransistor kleinert ver.

Derartige Nachführungssysteme regeln allerdings stets auch das Meßsignal aus. However, such tracking systems regulate always also the measurement signal. Es muß deshalb durch eine Filterkombination sichergestellt werden, daß die Nachführung im Bereich der erwarteten Meßfrequenz nicht wirksam ist. It must be ensured through a filter combination so that the tracking in the range of expected measurement frequency is not effective. Dies ist besonders schwierig deshalb, weil die Pulsfrequenz des Menschen nicht sehr hoch ist. This is particularly difficult because the pulse frequency of the people is not very high.

Das erfindungsgemäße Meßgerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat den Vorteil, daß die Messung der Pulsfrequenz auf opto elektronischem Weg erfolgt und durch die Steuerung des Sendestroms vom Empfänger her der Sender auf den Empfänger abgestimmt wird. The measuring instrument according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the measurement of the pulse frequency is at opto-electronic means and is tuned by the control of the transmission current from the receiver forth the transmitter to the receiver. Auf diese Weise wird ein Arbeitsstrom erzielt, der an den Arbeitswiderstand des nach folgenden Meßverstärkers angepaßt ist, und zwar unabhängig vom Ort der Messung, von den Eigenschaften des Körpers des Patienten und von der Streuung der Daten der Bauteile. In this manner, an operating current is achieved, which is of the matched to the load resistor according to the following measuring amplifier, regardless of the location of the measurement, on the characteristics of the patient's body and of the dispersion of the data of the components.

Das Meßgerät verbraucht in nicht angelegtem Zustand nur sehr wenig Strom, wenn das vom Sender ausgestrahlte Licht in den Empfänger zurückgespiegelt wird (DE-GM 79 10 225). The meter uses very little power in not fastened state when the light emitted by the transmitter is reflected back into the receiver (DE-GM 79 10 225). Dies ist besonders wichtig für tragbare Geräte, deren Stromversorgung aus einer Batterie erfolgt. This is especially important for portable devices, carried their power from a battery.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unter ansprüchen. Advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims. Als Verstärkerstufe hat sich ein Darlington-Transistor wegen seiner Kompaktheit und seiner hohen Verstärkung besonders bewährt. As amplifier stage a Darlington transistor has proven particularly because of its compactness and its high gain. Durch das Einschalten eines Tiefpasses wird die Messung durch die niedrige Puls frequenz nicht beeinträchtigt. By turning on a low-pass filter the measurement by the low pulse frequency is not affected. Bei voll durchgeschaltetem Volltransistor be grenzt ein Begrenzungswiderstand den Senderstrom. With fully switched through full transistor be a limiting resistor limits the transmitter power.

Die einzige Zeichnungsfigur zeigt einen Stromlaufplan eines Ausführungsbei spieles. The only drawing shows a circuit diagram of an exemplary embodiment game.

Eine Lumineszenzdiode liegt mit ihrer Kathode an einem Minusanschluß 8 und mit ihrer Anode am Emitter eines als Verstärkerstufe dienenden Darlington-Transistors 3 . A light emitting diode is its cathode connected to a negative terminal 8 and with its anode to the emitter of a serving as the amplifier stage Darlington transistor. 3 Zwischen dem Kollektor des Darlington-Transistors 3 und einem Pulsanschluß 9 ist ein Begrenzungswiderstand 6 vorgesehen. Between the collector of the Darlington transistor 3 and a pulse terminal 9, a limiting resistor 6 is provided. Ein Phototransistor 2 ist mit seinem Emitter an den Minusanschluß 8 gelegt. A photo-transistor 2 is placed with its emitter connected to the minus terminal. 8 Zwischen dem Kollektor des Phototransistors 2 und dem Plusanschluß 9 ist ein Arbeitswiderstand 7 vorgesehen. Between the collector of the phototransistor 2 and the positive terminal 9, a load resistor 7 is provided. Der Steueranschluß des Darlington-Transistors 3 ist über einen Widerstand 4 mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Ar beitswiderstand 7 und dem Kollektor des Phototransistors 2 verbunden. The control terminal of the Darlington transistor 3 is beitswiderstand via a resistor 4 to the connection point between the Ar 7 and the collector of the phototransistor. 2 Zwischen dem Steueranschluß des Darlington-Transistors 3 und dem Minus anschluß 8 liegt ein Kondensator 5 . Between the control terminal of the Darlington transistor 3 and the negative terminal 8 is a capacitor. 5 Der Verbindungspunkt zwischen dem Arbeitswiderstand 7 und dem Kollektor des Phototransistors 2 dient als Signalausgang 10 . The connection point between the load resistor 7 and the collector of the phototransistor 2 serves as a signal output 10th

Wird eine Betriebsspannung an die Anschlüsse 8 und 9 angelegt, fließt über den Begrenzungswiderstand 6 und die Arbeitsstrecke des Darlington-Transistors 3 ein Sendestrom durch die Lumineszenzdiode 1 . When a drive voltage to the terminals 8 and 9 applied flows through the limiting resistor 6 and the operating path of the Darlington transistor 3, a transmission current through the light emitting diode. 1 Die Lumineszenzdiode 1 emittiert Licht. The light emitting diode 1 emits light. Das emittierte Licht wird vom Phototransistor 2 empfangen. The emitted light is received by the phototransistor. 2 Der Phototransistor 2 führt nun einen Arbeitsstrom, der am Arbeitswiderstand 7 einen Spannungsabfall verursacht. The phototransistor 2 leads a working current, which causes a voltage drop at the load resistor. 7 Dieser Spannungsabfall gilt als Meßgröße am Signalausgang 10 . This voltage drop is considered as a measurement at the signal output 10th Je größer der Spannungsabfall am Arbeitswiderstand 7 ist, desto niedriger wird die Steuerspannung am Steuereingang des Darlington-Transistors 3 und desto niedriger wird der Sendestrom durch die Lumineszenzdiode 1 . The greater the voltage drop at the load resistor 7, the lower the control voltage at the control input of the Darlington transistor 3 and the lower is the transmission current through the light emitting diode 1 is. Kurzfristige Änderungen des Spannungsabfalls am Ar beitswiderstand 7 werden durch den Tiefpaß, der aus dem Widerstand 4 und dem Kondensator 5 gebildet ist, aufgefangen. Short-term changes in the voltage drop across the beitswiderstand Ar 7 are absorbed by the low-pass filter formed of the capacitor 5 of the resistor 4 and. Mit Hilfe dieser Schaltungsan ordnung wird ein für den Phototransistor 2 optimaler Arbeitspunkt unabhängig vom Wert des Arbeitswiderstandes 7 , vom Wert der Betriebsspannung zwischen den Anschlüssen 8 und 9 und von der Streuung der Werte der Bauteile einge stellt. Using this Schaltungsan trim an optimum for the photo-transistor 2 is operating regardless of the value of the load resistor 7 represents the value of the operating voltage between the terminals 8 and 9 and of the dispersion of the values of the components incorporated.

Claims (6)

  1. 1. Pulsfrequenz-Meßgerät mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger zum Abtasten einer periodischen Füllung peripherer Blutgefäße, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtsender ( 1 ) eine Lumineszenzdiode und als Lichtempfänger ( 2 ) ein Phototransistor verwendet sind und daß der Sendestrom der Lumineszenzdiode ( 1 ) mit Hilfe der Kollek tor-Emitter-Spannung des Phototransistors ( 2 ) steuerbar ist. 1. pulse rate measuring device with a light emitter and a light receiver for sensing a periodic filling of peripheral blood vessels, characterized in that the light transmitter (1) a light emitting diode and a light receiver (2) are used, a phototransistor, and in that the transmitting power of the LED (1) with using the collector-gate-emitter voltage of the phototransistor (2) is controllable.
  2. 2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendestrom der Lumineszenzdiode ( 1 ) über eine Verstärkerstufe ( 3 ) steuerbar ist. 2. Measuring instrument according to claim 1, characterized in that the transmitting power of the LED (1) is controllable via an amplifier stage (3).
  3. 3. Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie mit der Arbeitsstrecke des Phototransistors ( 2 ) ein Arbeitswider stand ( 7 ) liegt und daß der Steuereingang der Verstärkerstufe ( 3 ) an den Arbeitswiderstand ( 7 ) angeschlossen ist. 3. Measuring instrument according to claim 2, characterized in that in series with the operating path of the phototransistor (2) a working Wider stand (7) and that the control input of the amplifier stage (3) to the load resistor (7) is connected.
  4. 4. Meßgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Arbeitswiderstand ( 7 ) und den Steuereingang der Ver stärkerstufe ( 3 ) ein Tiefpaß ( 4, 5 ) geschaltet ist. 4. Measuring instrument according to claim 2 or 3, characterized in that between the load resistor (7) and the control input of the amplifier stage Ver (3) a low-pass filter (4, 5) is connected.
  5. 5. Meßgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß als Verstärkerstufe ( 3 ) ein Darlington-Transistor verwendet ist. 5. Measuring instrument according to one of claims 2 to 4, characterized in that a Darlington transistor is used as the amplifier stage (3).
  6. 6. Meßgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des Sendestroms der Lumineszenzdiode ( 1 ) in Serie zur Arbeitsstrecke des Darlington-Transistors ( 3 ) ein Begrenzungswiderstand ( 6 ) geschaltet ist. 6. The meter in claim 5, characterized in that the limitation of the transmitter current of the light emitting diode (1) in series with the operating path of the Darlington transistor (3), a limiting resistor (6) is connected.
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