DE3249490C2 - Vorrichtung zum Erfassen der Herzaktion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen der Herz­ aktion. Vorzugsweise dient diese Vorrichtung zur Verwendung in einem automatischen Defibrillator zum Defibrillieren des Herzens eines Patienten.

In den letzten Jahren wurden in der Entwick­ lung von Defibrillationstechniken zur wirksamen medizi­ nischen Behandlung von verschiedenen Krankheiten oder Rhythmusstörungen des Herzens beträchtliche Fortschrit­ te erzielt. Frühere Arbeiten haben zur Entwicklung eines elektronischen Bereitschafts-Defibrillators geführt, der auf Grund der Erfassung eines abnormalen Herzrhythmus so­ viel Energie über mit dem Herzen verbundene Elektroden ab­ gibt, daß das Herz depolarisiert und auf den normalen Herz­ rhythmus zurückgeführt wird. Ausführungsbeispiele derarti­ ger elektronischer Bereitschafts-Defibrillatoren sind in der US-PS 36 14 954 und der US-PS 36 14 955 angegeben.

Die bisherigen Arbeiten auf diesem Gebiet haben ferner zur Entwicklung von implantierbaren Elektroden für die Kammerdefibrillation (und für andere Abhilfemaßnahmen) geführt. Bei diesen Maßnahmen wird beispielsweise gemäß der US-PS 40 30 509 an die äußere Intra­ perikardialfläche oder die Extraperikardialfläche des Her­ zens eine Spitzenelektrode angelegt, die mit einer Basis­ elektrode zusammenwirkt, die entweder ebenso wie die Spit­ zenelektrode dem Herzen angepaßt sein oder aus einem intra­ vaskulären Katheter bestehen kann. In derartigen bekannten Elektrodenanordnungen, wie sie beispielsweise in der vorge­ nannten US-PS 40 30 509 angegeben sind, können unabhängige Herzschrittmacherelektroden verwendet werden, die der Ba­ sis- und/oder der Spitzenelektrode zugeordnet sein können.

Neuere Arbeiten haben ferner zur Entwicklung von Techniken für die Überwachung der Herztätigkeit zwecks Fest­ stellung der Notwendigkeit einer Defibrillation oder Kardio­ version geführt. In diesen Techniken wird ein Kammerflimmern mit Hilfe einer Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion festge­ stellt. Ein derartiges unter Verwendung der Wahrscheinlich­ keitsdichtefunktion durchgeführtes Verfahren ist in der US- PS 41 84 493 und der US-PS 42 02 340 angegeben.

In dem zuletztgenannten bekannten Verfahren wird ein Herzflimmern dadurch angezeigt, daß das Kriterium der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion erfüllt ist. Neuere Er­ fahrungen haben jedoch gezeigt, daß bei bestimmten, selten vorkommenden EKG-Formen der bekannte Detektor für die Er­ fassung der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion, wenn er nicht optimal eingestellt ist, nicht nur durch ein tatsächlich vorhandenes Kammerflimmern ausgelöst werden kann, sondern besonders bei abnormaler Kammerleitung auch durch einige Formen von starker Kammertachykardie und von schwacher Kammertachykardie. Eine derartige Auslösung bei Vorhan­ densein einer starken Tachykardie ist zulässig, weil eine starke Tachykardie häufig tödlich sein kann, wenn ihre Fre­ quenz so hoch ist, daß nicht mehr genügend Blut gepumpt wird. Dagegen ist die Auslösung beim Vorhandensein einer schwachen, nicht lebensgefährlichen Tachykardie proble­ matisch. Daher besteht ein Bedürfnis nach einem System und einem Verfahren zur Unterscheidung zwischen einem Kammerflimmern und einer starken Tachykardie einerseits und einer schwachen Tachykardie andererseits.

Ein Vorschlag zur Befriedigung dieses Bedürf­ nisses ist in der bri­ tischen Patentanmeldung 20 83 363 A beschrieben. Danach wird zusammen mit einer Herzfrequenz-Meßschaltung eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionsschaltung (WDF-Schal­ tung) verwendet, die auf von den Herzelektroden kommen­ de und differenzierte EKG-Signale derart anspricht, daß die WDF-Schaltung einen Defibrillationsimpulsgeber nur aktiviert, wenn die WDF-Schaltung durch die Herzfre­ quenz-Meßschaltung steuerungsfähig gemacht worden ist. Dies ist der Fall, wenn eine Tachykardie mit gefährlich hoher Frequenz dadurch angezeigt wird, daß die Herzfre­ quenz über einem vorherbestimmten Wert liegt.

Der Erfolg des zuletzt beschriebenen Systems ist sehr stark von der Zuverlässigkeit und Funktionsge­ nauigkeit der Herzfrequenz-Meßschaltung abhängig. Herz­ frequenzmesser sind bekannt und sprechen gewöhnlich auf an sie angelegte EKG-Signale mit vorherbestimmten Wel­ lenformen an. Beispielsweise ist es bekannt, die Herz­ frequenz mit Hilfe eines Nulldurchgangsdetektors zu erfassen. In derartigen Detktoren zeigen die Nulldurchgänge der EKG-Signale im Herzrhythmus periodisch wiederkehrende Ereignisse an. Wenn das EKG-Signal jedoch ziemlich steile Flanken hat, beispielsweise wenn die Welle R steilflankig oder zahnförmig ist, kann ein derartiges System zum Erfas­ sen der Nulldurchgänge nicht mehr genau arbeiten. Wenn der aus der Welle R und den sie begleitenden Wellen Q und S be­ stehende Komplex steile Flanken hat, werden pro Herzzyklus mehrere Zählschritte durchgeführt, so daß eine höhere als die tatsächlich vorhandene Herzfrequenz angezeigt wird, was in bestimmten Fällen von Bedeutung sein kann.

Es ist ferner ein Herzfrequenzmesser bekannt, der auf EKG-Signale mit steilen Flanken oder zahnförmigen Wel­ lenformen anspricht. Einige dieser Frequenzmesser sprechen auf die EKG-Signale an und geben bei EKG-Signalen mit stei­ len Flanken ein Ausgangssignal ab. Ein derartiges Ausgangs­ signal kann durch einen Flankensteilheitsdetektor erzeugt werden, der die Flankensteilheit mit einem Schwellwert für die Flankensteilheit vergleicht und dessen Ausgangs­ signal angibt, wie viele Signale mit hoher Flankensteil­ heit erfaßt worden sind. Mit einem derartigen System kann aber die Herzfrequenz nicht ohne weiteres erfaßt werden, wenn die EKG-Signale keine zahnförmigen, sondern sinus­ förmige Wellenform haben. In diesen Fällen ist die Flan­ kensteilheit der EKG-Signale, d. h. die Geschwindigkeit der Spannungsveränderung, nur gering und können derartige Signa­ le von dem Detektor unter Umständen nicht erfaßt werden, so daß die angezeigte Herzfrequenz niedriger ist als die tat­ sächliche Herzfrequenz.

Bei schwerkranken Patienten kann die Wellenform der EKG-Signale mit der Zeit verändert werden. Die Wellen­ formen der EKG-Signale könnten in einem Zeitpunkt zahnförmig und in einem späteren Zeitpunkt sinusförmig sein oder umgekehrt. Die Frequenzmesser der vorstehend beschrie­ benen Arten sind nicht so flexibel, daß sie EKG-Signa­ le mit beiden Wellenformaten einwandfrei erfassen kön­ nen.

Daher sind die bekannten Herzfrequenzmesser für die Überwachung von EKG-Signalen, in denen sowohl zahnförmige als auch angenähert sinusförmige Wellen­ formen auftreten, nicht genügend flexibel. Die bekann­ ten Herzfrequenzmesser können so ausgelegt werden, daß sie bei Wellenformen der einen oder der anderen der bei­ den genannten Arten sehr gut arbeiten, aber nicht bei Wel­ lenformen der beiden genannten Arten. Es wurde daher fest­ gestellt, daß ein Bedürfnis nach einem flexiblen, genau und zuverlässig arbeitenden Herzfrequenzmesser besteht, der zum Erfassen von EKG-Signalen mit Wellenformen der verschieden­ sten Arten geeignet ist.

Aus der DE-OS 25 24 829 ist eine Vorrichtung zur Erkennung der Herzaktion unter extremen Bedingungen bekannt, die mehrere Band­ paßfilter und je eine an den Ausgang jedes Bandpaßfilters ange­ schlossene Triggerstufe besitzt. Die getriggerten Signale werden einer Logik zugeführt, in der nur der spektral jeweils höchste Triggerimpuls ausgesiebt und zur weiteren Verarbeitung frei­ gegeben wird. Das von der Logik ermittelte Signal dient dann zur Bestimmung der Herzfrequenz. Weiterhin ist ein Amplitudendis­ kriminator vorgesehen, der über eine Torschaltung die Weiter­ leitung der von der Logik kommenden Signale verhindert, wenn die Amplitude unter einen vorgegebenen Wert absinkt.

Aus der US-PS 38 78 833 ist es als solches bekannt, EKG-Signale zu differenzieren und anschließend den Absolutwert des differen­ zierten Signals zu erzeugen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Erfassen der Herzaktion anzugeben, die bei verschiedenen EKG-Signalformen genau und zuverlässig die Herzaktion erfaßt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Kombination der im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Mit der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung kann die Herzaktion auch bei verschiedenen EKG-Signalformen sehr genau und zuverlässig erfaßt werden. Insbe­ sondere eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zum sehr genauen Messen der Herzfrequenz aufgrund der Erfassung von EKG- Signalen mit verschiedenen Wellenformen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit besonderem Vorteil in einem implantierbaren automatischen Defibrillator verwendet werden. Die Vorrichtung gemäß der Erfin­ dung ist jedoch mit Vorteil auch in einem Herzschritt­ macher oder in jeder anderen Anordnung verwendbar, in der eine zuverlässige, genaue und mit hohem Wirkungs­ grad erfolgende Messung der Herzfrequenz erforderlich ist.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung spricht auf ein an ihn angelegtes EKG-Signal an, das in an sich be­ kannter Weise aus einer Folge von Wellengruppen besteht, von denen jede aus den Wellen P, Q, R, S und T besteht. Der Herzfrequenzmesser besitzt zwei im Betrieb einander aus­ schließende Detektoren, die auf an sie angelegte EKG-Si­ gnale mit unterschiedlichen Wellenformen ansprechen und an eine Ausgangschaltung angekoppelt sind. Je nach der Wellenform des angelegten EKG-Signals bewirkt die Koppe­ lungsschaltung automatisch die Ankopplung des einen oder anderen der beiden Detektoren an die Ausgangsschaltung derart, daß die Herzfrequenz genau gemessen wird.

Die beiden im Betrieb einander ausschließen­ den Detektoren gemäß der Erfindung bestehen aus einem Flankensteilheitsdetektor und einem Amplitudenschwel­ lenwertdetektor. Wenn die angelegten EKG-Signale zahn­ förmige Wellenformen mit steilen Flanken haben, wird der Flankensteilheitsdetektor an die Ausgangsschaltung angekoppelt. Wenn die Wellenformen der angelegten EKG- Signale weniger steile Flanken haben und angenähert si­ nusförmig sind, wird der Amplitudenschwellenwertdetek­ tor an die Ausgangsschaltung angekoppelt.

Wenn die Flankensteilheit der angelegten EKG- Signale einen vorherbestimmten Wert übersteigt und der­ artige Signale mit steilen Flanken während eines vorher­ bestimmten Zeitraums mit einer vorherbestimmten Frequenz auftreten, wie dies nachstehend beschrieben wird, wird die Herzfrequenz von dem Flankensteilheitsdetektor ge­ nau bestimmt. Wenn die angelegten EKG-Signale dagegen eine geringe Flankensteilheit besitzen und Signale mit einer geringen Flankensteilheit mit einer vorherbestimm­ ten Frequenz auftreten, wird die Herzfrequenz von dem Amplitudenschwellenwertdetektor genau bestimmt.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Eingang vorhanden, an den ein EKG-Signal angelegt wird. An den Eingang ist ein Flankensteilheitsdetektor an­ gekoppelt, der die EKG-Signale erfaßt, deren Flankensteil­ heit einen vorherbestimmten Schwellenwert übersteigt. Die­ ser Detektor erzeugt ein Ausgangssignal für jedes von ihm erfaßte EKG-Signal. An den Eingang ist ferner ein Amplitu­ denschwellenwertdetektor angekoppelt, der EKG-Signale er­ faßt, die eine vorherbestimmte Amplitude haben. Dieser De­ tektor erzeugt für jedes von ihm erfaßte EKG-Signal ein Aus­ gangssignal. Für den Empfang der Ausgangssignale der beiden Detektoren ist eine Ausgangsschaltung vorgesehen. Durch eine Kopplungsschaltung wird wahlweise der eine oder der andere Detektor an die Ausgangsschaltung angekoppelt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen beschrieben. Vorzugsweise wird der Flankensteilheits­ detektor mit der Ausgangsschaltung verbunden, wenn der Flanken­ steilheitsdetektor während eines ersten vorherbestimmten Zeit­ raums eine vorherbestimmte Anzahl von ersten Ausgangssignalen abgibt. In diesem Fall bleibt der Flankensteilheitsdetektor mit der Ausgangsschaltung verbunden, solange erste Ausgangssignale mindestens während eines zweiten vorherbestimmten Zeitraums auftreten. In allen anderen Zeitpunkten ist der Ausgangs­ schaltung mit dem Amplitudenschwellenwertdetektor verbunden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen im einzelnen beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockschema der Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer Defibrillatorschaltung.

Fig. 2 ist ein Blockschema der in der Fig. 1 dargestellten Verzögerungsschaltung.

Beste Ausführungsform der Erfindung

Die Vorrichtung 2 gemäß der Erfindung spricht auf an sie angelegte, verstärkte EKG-Signale an und besitzt einen Flankensteilheitsdetektor 4 und einen Amplitudenschwellenwertdetektor 6, die beide an eine die verstärkten EKG-Signale abgebende Eingangsschaltung 8 an­ gekoppelt sind. Durch eine Kopplungsschaltung 10 ist je nach den Eigenschaften der EKG-Signale der eine oder an­ dere dieser Detektoren 4 und 6 an eine frequenzverglei­ chende digitale Ausgangsschaltung 12 angekoppelt, in der alle von dem Flankensteilheitsdetektor 4 und dem Ampli­ tudenschwellenwertdetektor 6 abgegebenen Signale, deren Gesamtzahl der Anzahl der Herzschläge entspricht, verar­ beitet werden und die über die Leitung 14 ein Frequenz­ messerausgangssignal abgibt, wenn die Herzfrequenz wäh­ rend eines vorherbestimmten Zeitraums einen vorherbe­ stimmten oder vorprogrammierten Wert übersteigt.

Der Herzfrequenzmesser 2 kann für die verschieden­ artigsten Zwecke, beispielsweise zusammen mit implantierba­ ren Defibrillatoren oder Herzschrittmachern oder mit exter­ nen Überwachungsgeräten verwendet werden. In den Zeichnungen ist ein Herzfrequenzmesser in einer Defibrillatorschaltung gezeigt. Es ist eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktions­ schaltung (WDF-Schaltung) 16 vorgesehen, deren Eingang auf ein verstärktes und differenziertes EKG-Signal anspricht. Der Ausgang der WDF-Schaltung ist durch eine Logikschal­ tung 18 mit dem Ausgang des Herzfrequenzmessers derart verbunden, daß die WDF-Schaltung 16 mit dem nicht ge­ zeigten Defibrillationsimpulsgeber nur gekoppelt ist, wenn das Ausgangssignal des Herzfrequenzmessers eine starke Tachykardie anzeigt. Nachstehend wird die Schal­ tungsanordnung ausführlicher beschrieben.

Der EKG-Signaleingang 20 ist für den Empfang eines EKG-Eingangssignals mit nicht gezeigten, geeigne­ ten Herzelektroden über eine nicht gezeigte Schnittstel­ le gekoppelt. Die Herzelektroden können eine in der obe­ ren Hohlvene angeordnete Elektrode oder eine Basiselek­ trode und eine becherförmige oder flächige Spitzenelek­ trode umfassen, die dem Herzen eines Patienten zugeord­ net ist. Derartige Elektroden sind in der schwebenden Pa­ tentanmeldung Langer und Mitarb., auf die hier ausdrück­ lich Bezug genommen wird, schematisch dargestellt.

Das angelegte EKG-Signal enthält in bekannter Weise eine Folge von Wellengruppen, die insgesamt einem Herz­ schlag entsprechen und Wellen P, Q, R, S und T umfas­ sen. Jede Wellengruppe entspricht einem Teil eines Herzzyklus in dem Sinne, in dem dieser Ausdruck hier verwendet wird.

Der Eingang 20 ist mit einem üblichen EKG-Signal­ verstärker 22 verbunden, der eine Schaltung 24 zur automati­ schen Verstärkungsregelung (AGC-Schaltung) besitzt, so daß in der Schaltungsanordnung Eingangssignale mit verschiede­ nen Amplituden verarbeitet werden können, wie dies in der Technik bekannt ist.

Mit dem EKG-Signalverstärker 22 sind die beiden gemäß der Erfindung vorgesehenen Detektoren 4 und 6 ver­ bunden. Der Flankensteilheitsdetektor 4 enthält eine Dif­ ferenzier- und Absolutwertschaltung 26, die den Absolut­ wert der ersten Ableitung des angelegten verstärkten EKG- Signals erfaßt. Dieser Absolutwert der ersten Ableitung ist ein Maß der Flankensteilheit, d. h. der Momentange­ schwindigkeit der Spannungsveränderung. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann man die Flankensteilheit zweckmäßig in Mikrovolt/ms angeben. Die Differenzier- und Absolutwertschaltung 26 ist von üblicher Art und dem Durchschnittsfachmann bekannt.

Das die Flankensteilheit darstellende Aus­ gangssignal der Differenzierschaltung 26 wird an den Eingang eines üblichen Schwellenwertvergleichers 28 angelegt und in diesem mit einem vorherbestimmten Schwel­ lenwert für die Flankensteilheit verglichen. Wenn die Flan­ kensteilheit höher ist als der Schwellenwert für die Flan­ kensteilheit, gibt der Vergleicher über seine Ausgangslei­ tung 30 ein Flankensteilheitssignal ab. Der Schwellenwert für die Flankensteilheit wird vor dem Implantieren des Ge­ räts vorherbestimmt und wird durch Einstellen des veränder­ baren Widerstandes 32 eingestellt, der mit dem Minusein­ gang 34 des Vergleichers 28 verbunden ist. (Dieser Wert für die Flankensteilheit kann aber auch von der Außenseite des Körpers durch Fernmeßtechnik oder andere geeignete Tech­ niken eingestellt oder programmiert werden.) Die Wahl des Schwellenwertes für die Flankensteilheit kann in Abhängig­ keit von dem EKG des betreffenden Patienten erfolgen. Ge­ wöhnlich wird dieser Schwellenwert so gewählt, daß ein Flan­ kensteilheitssignal nur bei einer relativ hohen Flanken­ steilheit erzeugt wird, wie sie bei EKG-Signalen mit re­ lativ zahnförmigen Wellenformen und relativ steilen Flan­ ken auftritt.

Die Flankensteilheitssignale werden über die Lei­ tung 30 an den Eingang eines monostabilen Multivibrators 36 angelegt, dessen Tastzeit in ihrer Dauer veränder­ bar ist. Der monostabile Multivibrator 36 gibt über die Lei­ tung 38 in an sich bekannter Weise einen einheitlichen Aus­ gangsimpuls ab, der hier als Ausgangssignal oder Ausgangs­ impuls des Flankensteilheitsdetek­ tors bezeichnet wird.

Für einen einwandfreien Betrieb des Systems ist es zweckmäßig, in jedem Herzzyklus nur ein einziges Ausgangssi­ gnal des Flankensteilheitsdetektors zu erzeugen, damit dessen Aus­ gangssignale die Anzahl der Herzschläge darstellen. Wie vor­ stehend angegeben wurde, tritt in jedem Herzzyklus eine Wel­ lengruppe auf, die aus den Wellen P, Q, R, S und T besteht. Im allgemeinen hat nur die Welle R eine so hohe Flanken­ steilheit, daß der Vergleicher 28 ein Flankensteilheits­ signal an den monostabilen Multivibrator 36 abgibt. Bei bestimmten Patienten kann jedoch auch eine der anderen Wellen der Wellengruppe, insbesondere die Welle P oder T, eine Flankensteilheit haben, die höher ist als der an dem veränderbaren Widerstand 32 eingestellte Schwel­ lenwert für die Flankensteilheit. In diesem Fall kann es vorkommen, daß in jedem Herzzyklus mehr als ein Flanken­ steilheitssignal an den Ausgang des monostabilen Multivi­ brators angelegt wird, so daß dieser pro Herzschlag mehr als ein Ausgangssignal an die Leitung 38 abgibt.

Damit das vorstehend erläuterte Problem vermie­ den wird, stellt man über Eingangsklemmen 40 den monosta­ bilen Multivibrator 36 auf eine solche Dauer der Testzeit ein, daß nach dem Auslösen des monostabilen Multivibrators 36 durch ein von dem Vergleicher 28 kom­ mendes Flankensteilheitssignal der Multivibrator durch danach innerhalb einer Zeit von vorherbe­ stimmter Dauer auftretende Flankensteilheitssignale nicht erneut umgetastet werden kann. Diese Dauer der Tastzeit wird so gewählt, daß während einer Wellengrup­ pe bzw. während eines Herzzyklus der Multivibrator 36 nur durch ein einziges Flankensteilheitssignal umgetastet wer­ den kann. Nach dem Umtasten des Multivibrators wird dessen erneutes Umtasten während einer Zeit von vor­ herbestimmter Dauer von gewöhnlich 100 bis 200 ms verhin­ dert. Diese Dauer kann in Abhängigkeit von der normalen Herzfrequenz gewählt werden. Bei einem Patienten mit re­ lativ langsam schlagendem Herzen muß daher eine längere Testzeit eingestellt werden als bei einem Patien­ ten mit schnell schlagendem Herzen. Bei einem Patienten mit schnell schlagendem Herzen wird durch die kürzere Testzeit gewährleistet, daß jedes von dem Vergleicher 28 abgegebene Flan­ kensteilheitssignal gezählt wird.

Bei einem bestimmten Patienten wird die Dauer der Tastzeit gewöhnlich vor dem Implantieren voreingestellt. Man kann jedoch auch eine Einrichtung zum automatischen Verstellen der Dauer der Tastzeit vorsehen und implantieren, so daß bei Veränderungen der Herzfrequenz auch die Dauer der Tastzeit ver­ ändert wird.

Der gemäß der Erfindung verwendete monostabile Multivibrator 36 ist eine übliche Schaltung, deren Ausle­ gung dem Durchschnittsfachmann bekannt ist. Der Multivi­ brator 36 gibt an die Leitung 38 einheitliche Ausgangsim­ pulse ab, die als das Ausgangssignal oder die Ausgangsim­ pulse des Flankensteilheitsdetektors bezeichnet werden und deren Impulsdauer nicht so groß sein soll, daß der monostabile Multivibrator 36 nicht rechtzeitig für den Empfang von darauffolgenden Flankensteilheitssignalen von dem Ver­ gleicher 28 zurückkippt. Andererseits soll die Impuls­ dauer nicht so kurz sein, daß der Mulitivibrator beim Empfang eines weiteren Flankensteilheitssignals wäh­ rend derselben Wellengruppe erneut umgetastet wird.

Das Ausgangssignal des Flankensteilheitsdetektors wird von dem monostabilen Multivibrator 36 über die Leitung 38 an ein UND-Glied 42 der nachstehend beschrie­ benen Kopplungsschaltung 10 abgegeben.

Der zweite im Rahmen der Erfindung verwendete Detektor ist der Amplitudenschwellenwertdetektor 6. Der Detektor 6 besitzt einen üblichen Verstärker 44 mit ho­ hem Verstärkungsfaktor. Der eine Eingang 46 des Verstär­ kers 44 ist an Masse gelegt. Der andere Eingang 48 ist über einen Tiefpaß 47 mit dem EKG-Signalverstärker verbunden. Der Tiefpaß 47 siebt EKG-Signale mit zahnförmigen Wellen­ formen aus und gibt nur EKG-Signale mit sinusförmigen Wellenformen weiter. Der Verstärker 44 spricht auf ver­ stärkte EKG-Signale an, deren Welle R eine Amplitude hat, die einen vorherbestimmten Wert übersteigt. Wenn das verstärkte EKG-Signal den willkürlich als das Massepotential bestimmten Schwellenwert überschreitet, erzeugt der Verstär­ ker 44 ein Nulldurchgangssignal, das an das UND-Glied 50 der Kopplungsschaltung 10 angelegt wird. Infolgedessen arbeitet der Schwellwertdetektor 6, in dem der Minuseingang des Verstärkers 44 an Masse gelegt ist, als Nulldurchgangsdetektor.

Nachstehend wird die Kopplungsschaltung 10 be­ schrieben. Sie besteht aus einer Logikschaltung mit UND- Gliedern 42 und 50, ODER-Gliedern 52 und 54, einer Verzögerungsschaltung 56 und Invertern 58 und 60. Diese Bauelemente sind so miteinander verbunden, daß die Ausgangssignale des Flankensteilheitsdetektors 4 und des Amplitudenschwellenwertdetektors 6 an den Digitalfrequenzvergleicher 12 angelegt werden. An das UND-Glied 42 wird über die Leitung 38 das Ausgangs­ signal des Flankensteilheitsdetektors angelegt. Die Ausgangs­ leitung 62 des UND-Gliedes 42 führt zu dem Eingang des ODER-Gliedes 54. Der Ausgang des Amplitudenschwellen­ wertdetektors 6 ist durch die Lei­ tung 64 mit dem Eingang des UND-Gliedes 50 verbunden. Von diesem führt die Ausgangsleitung 66 zu dem ODER- Glied 54. Wie nachstehend beschrieben wird, ist jeweils nur eines der UND-Glieder 42 und 50 steuerungsfähig, so daß das ODER-Glied 54 entweder über die Leitung 66 das Ausgangssignal des Amplitudenschwellenwertdetektors oder über die Leitung 62 das Ausgangssignal des Flankensteilheitdetektors empfängt, je nachdem, welches der UND-Glieder 42 und 50 steuerungsfä­ hig ist. Das die erfaßten Herzschläge darstellen­ de Ausgangssignal des ODER-Gliedes 54 wird über die Lei­ tung 68 an den digitalen Frequenzvergleicher 12 angelegt.

Das UND-Glied 42 hat drei Eingänge 70, 72, 74. An den Eingang 72 legt der monostabile Multivibrator 36 über die Ausgangsleitung 38 die Ausgangssignale des Flankensteilheitsdetektors an. Der Ein­ gang 70 des UND-Gliedes 42 ist mit einer Sperrleitung 76 für den Flankensteilheitsdetektor verbunden. Wenn es un­ ter bestimmten Bedingungen erwünscht ist, die EKG-Signa­ le nur mit Hilfe des Nulldurchgangsdetetors 6 zu über­ wachen, kann über die Leitung 76 an das UND-Glied 42 ein dieses sperrendes Nullsignal angelegt werden. Diese Sper­ rung des Flankensteilheitsdetektors kann angesichts der Wel­ lenform der EKG-Signale eines bestimmten Patienten angezeigt sein. Wenn der Flankensteilheitsdetektor 4 in dem System verwendet werden soll, liegt an dem Eingang 70 des UND- Gliedes 42 der Pegel H oder "1". Der dritte Eingang 74 des UND-Gliedes 42 ist durch einen Inverter 60 mit der Verzögerungsschaltung 56 verbunden.

Die Verzögerungsschaltung 56 ist so ausgelegt, daß an ihrem Ausgang 80 normalerweise der Pe­ gel H oder "1" liegt. Der Pegel "1" wird mittels des In­ verters 60 invertiert, so daß an dem Eingang 74 des UND- Gliedes 42 der Pegel L oder "0" liegt und daher das UND- Glied 42 nicht steuerungsfähig ist. Der Ausgang der Ver­ zögerungsschaltung 56 ist ferner mit einem ODER-Glied 52 verbunden, dessen Ausgang über die Leitung 78 mit dem UND- Glied 50 verbunden ist. Wenn an dem Ausgang 80 der Verzögerungsschaltung 56 der Pegel H oder "1" liegt, wird dieser Pegel "1" über das ODER-Glied 52 und die Lei­ tung 78 an den Eingang 82 des UND-Gliedes 50 angelegt, so daß dieses steuerungsfähig ist und von dem Amplitudenschwellwert­ detektor 6 kommende Signale über das ODER- Glied 54 an die frequenzvergleichende digitale Ausgangs­ schaltung 12 anlegen kann. Wenn dagegen an dem Ausgang 80 der Verzögerungsschaltung der Pegel L oder "0" liegt, ist der dritte Eingang 74 des UND-Gliedes 42 steue­ rungsfähig und der Eingang 82 des UND-Gliedes 50 steuerungs­ unfähig. Jetzt werden von dem monostabilen Multivibrator 36 kommende Ausgangssignale des Flankensteil­ heitsdetektors über das UND-Glied 42 und das ODER-Glied 54 an die frequenzvergleichende digitale Ausgangsschaltung 12 angelegt. Die Verzögerungsschaltung 56 macht da­ her das eine oder andere der UND-Glieder 42 und 50 steue­ rungsfähig, so daß entweder der Amplitudenschwellenwertdetektor 6 oder der Flankensteilheitsdetektor 4 an die frequenzver­ gleichende digitale Ausgangsschaltung 12 angekoppelt ist.

Die Verzögerungsschaltung 56 ist in der Fig. 2 ausführlicher dargestellt. An den Eingang 84 der Schaltung ist die Ausgangsleitung 38 des monostabi­ len Multivibrators 36 angeschlossen, so daß die Ausgangs­ impulse des Flankensteilheitsdetektors 4 an diesen Eingang 84 angelegt werden. Von dort gelangen diese Ausgangsimpulse des Flankensteilheitsdetektors an den Ein­ gang 202 eines üblichen Digitalzählers 200. Dieser hat einen zweiten Eingang 204 für den Empfang von Taktim­ pulsen von beispielsweise 32 Hz. Der Zähler 200 zählt die Taktimpulse. Wenn er eine vorherbestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Taktimpulsen gezählt hat, legt er an seine Ausgangsleitung 206 den Pegel H oder "1" an. Wenn beispielsweise an den Eingang 204 angelegte Taktim­ pulse während eines vorherbestimmten Zeitraums von z. B. 2 Sekunden gezählt worden sind, geht der Ausgang des Zäh­ lers 200 auf den Pegel H oder "1". Durch jeden an den Ein­ gang 202 angelegten Ausgangsimpuls des Flankensteilheitsdetektors wird der Zähler 200 zurückgesetzt, wodurch sein Ausgang auf den Pegel L oder "0" geht. Wenn daher innerhalb eines vorherbestimmten Zeitraums von beispielsweise 2 Sekunden der Flankensteilheitsdetektor 4 Ausgangssignale abgibt, liegt am Aus­ gang des Zählers 200 der Pegel "0". Wenn dagegen während dieses Zeitraums von beispielsweise 2 Sekunden der Flankensteilheitsdetektor kein Ausgangssignal abgegeben hat, liegt am Ausgang des Zählers 200 der Pegel "1".

Die Ausgangsleitung 206 des Zählers führt zu dem Eingang 208 eines üblichen RS-Flipflops 210, d. h. eines Flipflops mit einem Setz- und einem Rücksetzeingang. Das Flipflop 210 hat einen zweiten Eingang 212 und einen Aus­ gang 80. Dieser ist mit dem Inverter 60 und dem ODER- Glied 52 gekoppelt, wie anhand der Fig. 1 beschrieben wurde.

Das Flipflop 210 hat folgende Funktion. Bei einem Pegel H oder "1" am Eingang 208 liegt am Ausgang 80 der Pegel H oder "1". Bei einem in der nachstehend be­ schriebenen Weise an den Eingang 212 angelegten Pegel H oder "1", liegt an dem Ausgang 80 der Pegel L oder "0". Das Flipflop 210 wird nur durch Anlegen des Pegels "1" an seinen Eingang 208 oder 212 umgetastet.

Der Ausgang 80 ist ferner mit dem Eingang 214 eines UND-Gliedes 216 verbunden. Der andere Eingang 218 des UND-Gliedes 216 ist mit dem Eingang 84 verbunden und empfängt daher die Ausgangsimpulse des Flankensteilheits­ detektors 4. Bei einem Pegel "1" an dem Ausgang 80 ist da­ her das UND-Glied 216 steuerungsfähig, so daß es die Aus­ gangsimpulse des Flankensteilheitsdetek­ tors 4 über das UND-Glied 216 an ein RC-Glied 220 weiter­ geben kann.

In dem RC-Glied 220 sind ein Kondensator 222 und ein Widerstand 224 parallelgeschaltet. Der Ausgang des RC- Gliedes 220 ist mit einem Inverter 226 und dessen Ausgang ist mit einem Rücksetzeingang 228 eines Zählers 230 ver­ bunden, der im wesentlichen dieselbe Wirkungsweise hat wie der vorstehend beschriebene Zähler 200. Ein zweiter Ein­ gang 232 des Zählers 230 ist mit einem Taktgeber verbun­ den, der Taktimpulse mit einer vorherbestimmten Frequenz von beispielsweise 32 Hz abgibt.

Wenn das UND-Glied 216 einen Ausgangsimpuls des Flankensteilheitsdetektors 4 an das RC- Glied 220 abgibt, wird der Kondensator 222 sofort geladen und beginnt in an sich bekannter Weise ein nach einer Ex­ ponentialfunktion allmählich abfallender Abklingvorgang. Die Abklingzeit ist von der Zeitkonstante des RC-Gliedes abhängig. In dem vorliegenden Fall ist das RC-Glied so ausgelegt, daß beim Empfang eines Ausgangsimpulses des Flankensteilheitsdetektors der Kondensator 222 im wesentlichen augenblicklich auf eine Spannung geladen wird, die hö­ her ist als der für das Umtasten des Inverters 226 er­ forderliche Schwellenwert. Danach wird der Kondensator allmählich entladen, bis seine Spannung unter dem Schwel­ lenwert liegt. Wenn das RC-Glied von dem Flankensteilheitsdetek­ tor einen zweiten Ausgangsimpuls empfängt, ehe die Span­ nung unter den Schwellenwert abgefallen ist, bleibt der Inverter 226 in seinem umgetasteten Zustand, bis die Span­ nung unter den Schwellenwert gesunken ist. Wenn daher das RC-Glied 220 von dem Flankensteilheitsdetektor eine vorherbestimm­ te Anzahl von Ausgangsimpulsen empfängt und zwischen diesen Ausgangsimpulsen ein vorherbestimmtes Intervall vorhanden ist, liegt die an den Inverter 226 angelegte Spannung stän­ dig über dem zum Umtasten des Inverters erforderlichen Schwellenwert. Die Auslegung des RC-Gliedes steht in einer Beziehung mit der vorherbestimmten Zählzeit des Zählers 230; dies wird nachstehend beschrieben.

Wenn an dem Ausgang 80 der Pegel "1" liegt, so daß der Amplitudenschwellenwertdetektor 6 an die frequenzvergleichende digitale Ausgangsschaltung 12 angekoppelt ist, wie dies an­ hand der Fig. 1 beschrieben wurde, ist das UND-Glied 216 steuerungsfähig und es leitet jeden Ausgangsimpuls des Flankensteilheitsdetektors 4 weiter. Wenn der Flankensteilheitsdetektor keine Ausgangsimpulse abgibt, weil die Flankensteilheit des an ihn angelegten EKG-Signals gering ist, wird an den Inverter 226 keine Spannung angelegt, so daß an seinem Eingang der Pegel L oder "0" liegt, der nie­ driger ist als der Schwellenwert. Durch die Inversion die­ es Pegels "0" wird am Ausgang des Inverters 226 der Pe­ gel "1" erhalten, der an den Rücksetzeingang 228 des Zäh­ lers 230 angelegt wird. Infolgedessen liegt am Ausgang des Zählers 230 und damit auch am Eingang 212 des Flipflops 210 der Pegel "0", so daß dieses Flipflop nicht umgetastet wird, wie vorstehend erläutert wurde.

Wenn nun dem Flankensteilheitsdetektor ein Signal mit hoher Flankensteilheit zugeführt wird und daher der Mul­ tivibrator 36 (Fig. 1) an den Eingang 84 einen Ausgangsim­ puls abgibt, leitet das UND-Glied 216 dieses Signal an das RC-Glied 220 weiter. (Dieses Signal wird ferner an den Rück­ setzeingang 202 des Zählers 200 angelegt, der daraufhin über die Leitung 206 den Pegel "0" an den Flipflop-Eingang 208 anlegt. Wie vorstehend erläutert wurde, wird das Flip­ flop 210 durch einen an seinen Eingang 208 angelegten Pegel "0" jedoch nicht umgetastet, so daß an dem Aus­ gang 80 weiterhin der Pegel "0" verbleibt.) Der Kon­ densator 222 wird augenblicklich über die Schwellenspannung des Inverters 226 geladen, so daß an dessen Eingang jetzt der Pegel "1" liegt, der in dem Inverter 226 zu dem Pe­ gel "0" invertiert wird. Dieser wird an den Rücksetzein­ gang 228 des Zählers 230 angelegt und macht diesen steue­ rungsfähig, so daß er mit der Zählung der an seinen ande­ ren Eingang 232 angelegten Signale von 32 Hz beginnt.

Wenn das an den Eingang 84 angelegte Ausgangs­ signal des Flankensteilheitsdetektors eine Anomalie darstellte und während des Zeitraums von etwa 2 Sekunden, in dem der Kondensator 222 unter die Schwellenspannung entladen wird, kein weiteres Ausgangssignal auftritt, d. h., daß vor dem Entladen des Kondensators 222 auf eine unter dem Schwel­ lenwert liegende Spannung kein weiterer Impuls über das UND-Glied 216 an das RC-Glied 220 angelegt wird, dann fällt die Spannung am Eingang des Inverters 226 unter den Schwellenwert auf den Pegel "0" ab und geht der Ausgang des Inverters 226 wieder auf den Pegel "1", der an den Eingang 228 des Zählers angelegt wird und diesen zurücksetzt, bevor der Zähler die vorherbestimm­ te Anzahl von Taktimpulsen gezählt hat, d. h., bevor der vorherbestimmte Zeitraum von 2 Sekunden verstrichen ist. Infolgedessen war der Ausgang des Zählers 230 noch nicht auf den Pegel "1" umgetastet worden und bleibt dieser Aus­ gang auf dem Pegel "0" und wird das Flipflop 210 nicht zu­ rückgesetzt. Am Flipflop-Ausgang 80 wird der Pegel "1" auf­ rechterhalten.

Wenn nun der Flankensteilheitsdetektor 4 an das UND-Glied 216 einen zweiten Impuls abgibt, ehe der Konden­ sator 222 unter die Schwellenspannung entladen worden ist, wird durch diesen zweiten Impuls der Kondensator 222 sofort wieder voll aufgeladen, so daß die an dem Kondensator liegende Spannung während eines Zeitraums, der länger ist als die vorherbestimmte Zählzeit des Zählers 230, über der Schwellenspannung des Inverters liegt. Infolgedessen bleibt der Zähler 230 steuerungsfähig für die Zählung von so vie­ len Taktimpulsen, daß der Ausgang des Zählers 230 auf den Zustand "1" umgetastet wird. Vorstehend wurde erläutert, daß dieser Ausgangspegel "1" des Zählers 230 an den Ein­ gang 212 des Flipflops 210 angelegt wird und den Flipflop- Ausgang 80 auf den Pegel "0" umtastet. Jetzt ist das UND- Glied 216 steuerungsunfähig. Infolge des Pegels "0" am Aus­ gang 80 ist der Flankensteilheitsdetektor 4 an die frequenz­ vergleichende digitale Ausgangsschaltung 12 (Fig. 1) ange­ koppelt. Solange mindestens alle 2 Sekunden mindestens ein Flankensteilheitssignal auftritt, wird am Ausgang 80 der Pe­ gel "0" aufrechterhalten.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß zum Aufrechterhalten einer über dem Schwellenwert liegenden Spannung am Eingang des Inverters 226 und damit zum Auf­ rechterhalten des Pegels H am Ausgang des Zählers 230 (so daß der Amplitudenschwellenwertdetektor 6 von der frequenzverglei­ chenden digitalen Ausgangsschaltung 12 abgekoppelt und der Flankensteilheitsdetektor 4 an sie angekoppelt ist) die Fre­ quenz der Ausgangsimpulse des Flankensteil­ heitsdetektors 4 über einem bestimmten Wert liegen muß und diese Impulse in im wesentlichen gleichmäßigen Intervallen auftreten müssen. Es sei beispielsweise angenommen, daß die vorherbestimmte Zählzeit des Zählers 230 zwei Sekunden be­ trägt und daß eine Umschaltung auf den Flankensteilheitsde­ tektor 4 erfolgen soll, wenn zwei aufeinanderfolgende Aus­ gangsimpulse des Flankensteilheitsdetektors empfangen worden sind. Durch den ersten an das RC-Glied 220 angelegten Ausgangsim­ puls des Flankensteilheitsdetektors wird der Kondensator im wesentlichen augenblicklich über die Schwellenspannung des Inverters 226 aufgeladen, und danach beginnt das Entladen des Kondensators. Wenn der Flankensteilheitsdetektor seinen näch­ sten Ausgangsimpuls eine halbe Sekunde später abgibt und innerhalb des Fensters von 2 Sekunden keinen weiteren Im­ puls mehr abgibt, fällt die Spannung am Eingang des Inver­ ters 226 vor dem Ablauf der 2 Sekunden betragenden Zählzeit des Zählers 230 unter den Schwellenwert ab. Wenn die Konden­ satorspannung unter den Schwellenwert des Inverters 226 ab­ fällt, wird der Zähler 230 augenblicklich zurückgesetzt, so daß an seinem Ausgang der Pegel "0" und am Ausgang 80 der Pegel "1" aufrechterhalten wird und keine Umschaltung auf den Flankensteilheitsdetektor 4 stattfindet.

Wenn der zweite Ausgangsimpuls des Flankensteilheitsde­ tektors 1¹/₂ Sekunden nach dem ersten auftritt, ist vor dem Empfang des zweiten Impulses die Eingangsspannung des Inverters 226 unter den Schwellenwert abgefallen. Auch in diesem Fall wird der durch den ersten Impuls steuerungs­ fähig gemachte Zähler 230 augenblicklich zurückgesetzt, wenn vor dem Ablauf der 2 Sekunden betragenden Zählzeit des Zählers 230 die Kondensatorspannung unter den Schwel­ lenwert des Inverters 226 abfällt, so daß in diesem Fall der Ausgangspegel "0" des Zählers 230 nicht umgetastet wird.

Nun sei anhand der Fig. 1 die Wirkungsweise der Verzögerungsschaltung 56 erläutert. Es sei angenommen, daß zunächst der Nulldurchgangsdetektor 6 an die frequenzvergleichende digitale Ausgangsschaltung 12 angekoppelt ist und am Ausgang 80 der Verzöge­ rungsschaltung der Pegel "1" liegt. Jetzt werden von dem Flankensteilheitsdetektor 4 abgegebene Ausgangssignale empfangen. Während eines ersten vorherbe­ stimmten Zeitraums zählt die Verzögerungsschal­ tung 56 die relativ frequenzkonstanten Ausgangssignale des Flankensteilheitsdetektors. Wenn die Anzahl der in dem ersten vor­ herbestimmten Zeitraum empfangenen, frequenzkonstanten, d. h. in im wesentlichen gleichen Intervallen auftretenden Im­ pulse eine vorherbestimmte Zahl übersteigt, wird der Aus­ gang 80 der Verzögerungsschaltung von dem norma­ len Pegel H auf den Pegel L oder "0" umgetastet und bleibt dieser Ausgang mindestens während eines zweiten vorherbe­ stimmten Zeitraums auf diesem Pegel "0". Der zweite vor­ herbestimmte Zeitraum kann ebenso lang sein wie der erste vorherbestimmte Zeitraum. Wenn in dem zweiten vorherbe­ stimmten Zeitraum weitere Ausgangssignale des Flankensteilheits­ detektors auftreten, wird der Pegel "0" an der Ausgangs­ leitung der Verzögerungsschaltung aufrechterhalten. Wenn jedoch das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Aus­ gangsimpulsen des Flankensteilheitsdetektors zunimmt, so daß in dem zweiten vorherbestimmten Zeitraum keine Ausgangsim­ pulse des Flankensteilheitsdetektors auftreten, wird der Aus­ gang 80 der Verzögerungsschaltung 56 von dem Pegel "0" auf den Pegel H oder "1" umgetastet.

Solange die Verzögerungsschaltung 56 Flanken­ steilheitsimpulse in einer vorherbestimmten Anzahl und mit einer vorherbestimmten Frequenz empfängt, bleibt da­ her der Amplitudenschwellenwertdetektor 6 von der frequenzverglei­ chenden digitalen Ausgangsschaltung 12 abgekoppelt und der Flankensteilheitsdetektor 4 an sie angekoppelt. Wenn die Anzahl der während eines vorherbestimmten Zeitraums auf­ tretenden Flankensteilheitssignale unter einem vorherbe­ stimmten Wert liegt, bewirkt die Kopplungsschaltung 10, daß der Amplitudenschwellenwertdetektor 6 an die frequenzvergleichen­ de digitale Ausgangsschaltung 12 angekoppelt wird. Danach bleibt der Amplitudenschwellenwertdetektor 6 an die Ausgangsschal­ tung 12 angekoppelt, bis die Verzögerungsschal­ tung 56 erneut umgetastet wird, wie vorstehend beschrieben wurde.

Durch die gemäß der Erfindung verwendete Kopp­ lungsschaltung 10 wird daher gewährleistet, daß EKG-Si­ gnale mit zahnförmigen Wellenformen und hoher Flanken­ steilheit von dem Flankensteilheitsdetektor 4 überwacht werden. Wenn dagegen die EKG-Signle angenähert sinus­ förmig sind, koppelt die Kopplungsschaltung 10 den Amplitudenschwellenwertdetektor 6 an die Ausgangsschaltung 12 an. Durch diese Umschaltung zwischen den Detektoren 4 und 6 wird eine zuverlässige und genaue Zählung der Herzschläge gewährlei­ stet.

Es kann natürlich vorkommen, daß manche Herschlä­ ge unberücksichtigt bleiben. Beispielsweise kann es vorkom­ men, daß die ersten von dem Multivibrator 36 an die Verzögerungsschaltung 56 angelegten Ausgangsimpulse des Flankensteilheitsdetektors von dem UND-Glied 42 nicht an das ODER-Glied 54 weitergeleitet werden, weil das UND-Glied 42 erst nach dem ersten vorherbestimmten Zeitraum steuerungs­ fähig ist. Dieser beträgt im allgemeine 1 bis 5 Sekunden, vorzugsweise 2 bis 5 Sekunden. (Wenn in diesem Fall derar­ tige Signale mit hoher Flankensteilheit nicht auf Grund ih­ rer Erfassung durch den Flankensteilheitsdetektor 4 gezählt werden, ist es möglich, daß sie auf Grund ihrer Erfassung durch den Amplitudenschwellwertdetektor 6 gezählt werden, wenn sie von dem Tiefpaß 47 durchgelassen werden.) Ferner kann es vorkommen, daß das UND-Glied 42 nach dem ersten vorherbe­ stimmten Zeitraum steuerungsfähig gemacht wird und danach keine weiteren Flankensteilheitssignale mehr empfangen werden. In diesem Fall bleibt der Amplitudenschwellwertdetek­ tor mindestens während eines zweiten vorherbestimmten Zeitraums steuerungsunfähig und werden etwaige Herz­ schläge mit geringer Flankensteilheit nicht berücksich­ tigt. In der Praxis ist jedoch die Anzahl der gegebenen­ falls von der Vorrichtung 2 nicht berücksichtig­ ten Herzschläge nur relativ klein, weil die Verzögerungsschaltung 56 so ausgelegt ist, daß der er­ ste und der zweite vorherbestimmte Zeitraum nicht so lange andauern, daß die nicht berücksichtigten Herz­ schläge von Bedeutung wären. Ferner ist es in der Pra­ xis unwahrscheinlich, daß die EKG-Signale eines Patien­ ten so stark zwischen Wellenformen mit hoher und gerin­ ger Flankensteilheit schwanken, daß eine ins Gewicht fal­ lende Anzahl von Herzschlägen unberücksichtigt bleibt.

In der Ausgangsschaltung 12 ist ein digitaler Frequenzvergleicher 86 angeordnet, der in üblicher Wei­ se ausgelegt ist und beispielsweise einen Digitalgrößen­ vergleicher, einen Signalspeicher und einen Zähler umfaßt und dessen Eingang 88 über die Leitung 68 mit dem Ausgang des ODER-Gliedes 54 der Kopplungsschaltung 10 verbunden ist. Die an den Eingang 88 angelegten Signale stellen die Anzahl der von dem Amplitudenschwellenwertdetektor 6 oder dem Flan­ kensteilheitsdetektor 4 erfaßten Herzschläge dar. Der di­ gitale Frequenzvergleicher 86 besitzt Bezugsfrequenzeinga­ beanschlüsse 90, über die in den digitalen Frequenzverglei­ cher eine vorherbestimmte oder vorprogrammierte Frequenz eingelesen wird. Der digitale Frequenzvergleicher 86 em­ pfängt die Herzschlagsignale und bestimmt Herzschlag für Herzschlag den Istwert der Herzfrequenz. Dieser Istwert wird mit dem programmierten Wert verglichen. Wenn der Istwert den programmierten Wert übersteigt, gibt der Vergleicher über seine Ausgangsleitung 92 ein Ausgangs­ signal ab. In der Verzögerungsschaltung 93, die ein an sich bekannter Integrator ist, werden die Ausgangssi­ gnale des Vergleichers während eines vorherbestimmten Zeitraums integriert. Wenn die Anzahl der innerhalb eines vorherbestimmten Zeitraums von dem Vergleicher abgegebenen Ausgangssignale einen vorherbestimmten Wert übersteigt, gibt die Verzögerungsschaltung über die Lei­ tung 14 ein Frequenzmesser-Ausgangssignal ab. Die Verzö­ gerungsschaltung 93 hat eine Sicherheitsfunktion, indem sie verhindert, daß der Defibrillationsimpulsgeber durch Störsignale ausgelöst wird. Die Verzögerungsschaltung 93 kann beispielsweise ein Ausgangssignal abgeben, wenn sie in einem Zeitraum von 4 Sekunden zwei Ausgangssignale des Vergleichers empfängt.

Der digitale Frequenzvergleicher 86 besitzt fer­ ner Abfrageanschlüsse 94 zum Abfragen des Istwertes der Herz­ frequenz. Ein derartiges Abfragen des Istwerts der Herzfre­ quenz ist für die Steuerung eines Defibrillators oder Herz­ schrittmachers u. U. nicht notwendig, doch können Umstände eintreten, unter denen die Kenntnis des Istwerts der Herz­ frequenz erwünscht ist. Bei einem in den menschlichen Kör­ per implantierten Gerät kann das Abfragen durch Fernmeßtech­ nik oder ähnliche Maßnahmen erfolgen.

Wenn die Vorrichtung 2 in einem Defibrilla­ tor verwendet wird, wie dies in der Fig. 1 dargestellt ist, wird das Ausgangssignal der Vorrichtung über die Lei­ tung 14 an die Eingänge von zwei UND-Gliedern 96 und 98 an­ gelegt. An dem anderen Eingang des UND-Gliedes 96 liegt der Ausgang der WDF-Schaltung 16. Der Ausgang des UND-Gliedes 96 ist an ein ODER-Glied 100 angekoppelt, das seinerseits an einen nicht gezeigten Defibrillationsimpulsgeber zum Ein­ leiten eines Defibrillationsimpulses angekoppelt ist. Wenn daher das Kriterium der WDF-Schaltung erfüllt ist und die Herzfrequenz einen vorherbestimmten Wert übersteigt, wird das UND-Glied 96 steuerungsfähig und die WDF-Schaltung an den Defibrillationsimpulsgeber angekoppelt.

Unter bestimmten Umständen kann es erwünscht sein, einen Defibrillationsimpuls nur auf Grund einer abnormalen Herzfrequenz abzugeben. In diesem Fall wird an den Eingang 102 des UND-Gliedes 98 der Pegel H oder "1" angelegt, so daß der Defibrillationsimpulsgeber nur über die Ausgangslei­ tung 14 des Herzfrequenzmessers aktivierbar ist. Wenn die­ se Funktion nicht erwünscht ist, liegt an dem Eingang 102 des UND-Gliedes 98 der Sperrpegel "0".

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Erfassen der Herzaktion, bestehend aus
einem Eingang (29) für den Empfang von EKG-Signalen,
einem mit dem Eingang (20) verbundenen Flankensteilheits­ detektor (4) zum Erfassen der EKG-Signale, deren Flanken­ steilheit einen vorherbestimmten Schwellenwert übersteigt und zum Erzeugen eines ersten Ausgangssignals bei Über­ steigen dieses Schwellenwertes,
einem mit dem Eingang (20) verbundenen Amplitudenschwellen­ wertdetektor (6) zum Erfassen von EKG-Signalen mit einer vorherbestimmten Amplitude und zum Erzeugen eines zweiten Ausgangssignals bei Übersteigen dieser Amplitude
und einer Kopplungsschaltung (10), die mit dem Flankensteil­ heitsdetektor (4) und dem Amplitudenschwellenwertdetektor (6) verbunden ist und die wahlweise den Flankensteilheits­ detektor (4) oder den Amplitudenschwellenwertdetektor (6) mit einer Ausgangsschaltung (12) verbindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kopplungsschaltung (10) in Abhängigkeit von der Frequenz der von dem Flanken­ steilheitsdetektor (4) erzeugten ersten Ausgangssignale entweder den Flankensteilheitsdetektor (7) oder den Ampli­ tudenschwellenwertdetektor (6) mit der Ausgangsschaltung (12) verbindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Kopplungsschaltung (10) den Flankensteilheitsdetektor (4) mit der Ausgangs­ schaltung (12) verbindet, wenn die Frequenz des ersten Ausgangssignals einen vorherbestimmten Wert übersteigt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kopplungsschaltung (10) den Flankensteilheitsdetektor (4) mit der Ausgangsschaltung (12) verbindet, wenn die Anzahl der ersten Ausgangssignale während eines ersten vorherbestimmten Zeitraums einen vorherbestimmten Wert über­ steigt und die Intervalle zwischen diesen ersten Ausgangs­ signalen im wesentlichen konstant sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Kopplungsschaltung (10) die Verbindung des Flankensteilheitsdetektors (4) mit der Ausgangsschaltung (12) mindestens während eines zweiten vorherbestimmten Zeitraums aufrechterhält.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Flankensteilheitsdetektor (4) eine Einrichtung (26) zum Differenzieren des EKG-Signals und zum Erfassen des Absolut­ werts des differenzierten Signals als eines Maßes für die Flankensteilheit besitzt, sowie eine Vergleichseinrichtung (28) zum Vergleich der Flankensteilheit mit einem vorherbe­ stimmten Schwellenwert für die Flankensteilheit und zum Erzeugen eines Flankensteilheitssignals, wenn die erfaßte Flankensteilheit den Schwellenwert für die Flankensteilheit übersteigt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Flankensteilheitsdetektor (4) einen monostabilen Multi­ vibrator (36) besitzt, der aufgrund jedes EKG-Signals, dessen Flankensteilheit einen vorherbestimmten Schwellenwert übersteigt, ein einziges, einheitliches erstes Ausgangs­ signal erzeugt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der monostabile Multi­ vibrator (36) in jedem Herzzyklus auf nicht mehr als eine EKG-Signal, dessen Flankensteilheit einen vorherbestimmten Schwellenwert übersteigt, anspricht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei der monostabile Multivibrator (36) während jeder refraktären Phase von vorherbestimmter Dauer auf nicht mehr als ein EKG-Signal, dessen Flankensteilheit einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, anspricht.