DE3249966C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Erfassen der Herz­ aktion in einem automatischen Defibrillator zur Defibrillation des Herzens eines Patienten, bei dem ein abnormaler Herz­ rhythmus auftritt, und einen derartigen automatischen Defi­ brillator.

In den letzten Jahren wurden in der Entwick­ lung von Defibrillationstechniken zur wirksamen medizi­ nischen Behandlung von verschiedenen Krankheiten oder Rhythmusstörungen des Herzens beträchtliche Fortschritte erzielt. Frühere Arbeiten haben zur Entwicklung eines elektronischen Bereitschafts-Defibrillators geführt, der auf Grund der Erfassung eines abnormalen Herzrhythmus soviel Energie über mit dem Herzen verbundene Elektroden abgibt, daß das Herz depolarisiert und auf den normalen Herz­ rhythmus zurückgeführt wird. Ausführungsbeispiele derartiger 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 Herzens eine Spitzenelektrode angelegt, die mit einer Basis­ elektrode zusammenwirkt, die entweder ebenso wie die Spitzen­ elektrode 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 Basis- 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 Erfahrungen haben jedoch gezeigt, daß bei bestimmten, selten vorkommenden EKG-Formen der bekannte Detektor für die Erfassung 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 Frequenz 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 britischen Patentanmeldung 20 83 363 A beschrieben. Danach wird zusammen mit einer Herzfrequenz-Meßschaltung eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionsschaltung (WDF- Schaltung) verwendet, die auf von den Herzelektroden kommende und differenzierte EKG-Signale derart anspricht, daß die WDF-Schaltung einen Defibrillationsimpulsgeber nur aktiviert, wenn die WDF-Schaltung durch die Herz­ frequenz-Meßschaltung steuerungsfähig gemacht worden ist. Dies ist der Fall, wenn eine Tachykardie mit gefährlich hoher Frequenz dadurch angezeigt wird, daß die Herz­ frequenz 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 Wellenformen an. Beispielsweise ist es bekannt, die Herz­ frequenz mit Hilfe eines Nulldurchgangsdetektors zu erfassen. In derartigen Detektoren 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 Erfassen der Nulldurchgänge nicht mehr genau arbeiten. Wenn der aus der Welle R und den sie begleitenden Wellen Q und S bestehende Komplex steile Flanken hat, werden pro Herzzyklus mehrere Zählschritte durchgeführt, so daß eine höhere als die tatsächliche 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 Wellenformen anspricht. Einige dieser Frequenzmesser sprechen auf die EKG-Signale an und geben bei EKG-Signalen mit steilen Flanken ein Ausgangssignla ab. Ein derartiges Ausgangs­ signal kann durch einen Flankensteilheitsdetektor erzeugt werden, der die Flankensteilheit mit einem Schwellenwert 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, sonders sinus­ förmigen Wellenformen haben. In diesen Fällen ist die Flankensteilheit der EKG-Signale, d. h. die Geschwindigkeit der Spannungsveränderung, nur gering und können derartige Signale 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 EKG-Signal 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 beschriebenen Art sind nicht so flexibel, daß sie EKG-Signale mit beiden Wellenformarten einwandfrei erfassen können.

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 bekannten Herzfrequenzmesser können so ausgelegt werden, daß sie bei Wellenformen der einen oder der anderen der beiden genannten Arten sehr gut arbeiten, aber nicht bei Wellenformen 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 verschiedensten 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 freigegeben wird. Das von der Logik ermittelte Signal dient dann zur Bestimmung der Herzfrequenz. Weiterhin ist ein Amplitudendiskrimi­ nator vorgesehen, der über eine Torschaltung die Weiterleitung 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 in einem automatischen Defibrillator zur Defibrillation des Herzens eines Patienten, bei dem ein abnormaler Herz­ rhythmus auftritt, anzugeben, die bei verschiedenen EKG-Signal­ formen genau und zuverlässig die Herzaktion erfaßt und die gewährleistet, daß ein Defibrillationsimpuls nur bei einem Flimmern und/oder bei einer starken Kammertachykardie abgegeben wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Kombination der im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Herzaktion auch bei verschiedenen EKG- Signalformen sehr genau und zuverlässig erfaßt werden. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zum sehr genauen Messen der Herzfrequenz aufgrund der Erfassung von EKG-Signalen mit verschiedenen Wellenformen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine als solche beispielsweise aus der US-PS 42 02 340 bekannte Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionsschaltung zum Erfassen der EKG-Signale, zum Ermitteln der durchschnittlichen an­ teiligen Verweilzeit der Signalamplitude der EKG-Signale zwischen zwei Grenzwerten und zum Erzeugen eines Wahrscheinlich­ keitsdichtefunktions-Ausgangssignals auf.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung spricht auf ein an ihn angelegtes EKG-Signal an, daß in an sich bekannter 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- Sinale mit unterschiedlichen Wellenformen ansprechen und an eine Ausgangsschaltung 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 ausschließenden Detektoren gemäß der Erfindung bestehen aus einem Flankensteilheitsdetektor und einem Amplitudenschwellen­ wertdetektor. Wenn die angelegten EKG-Signale zahn­ förmige Wellenformen mit steilen Flanken habe, wird der Flankensteilheitsdetektor an die Ausgangsschaltung angekoppelt. Wenn die Wellenformen der angelegten EKG- Signale weniger steile Flanken haben und angenähert sinusförmig sind, wird der Amplitudenschwellenwertdetektor an die Ausgangsschaltung angekoppelt.

Wenn die Flankensteilheit der angelegten EKG- Signale einen vorbestimmten 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 der Herzfrequenz von dem Flankensteilheitsdetektor genau bestimmt. Wenn die angelegten EKG-Signale dagegen eine geringe Flankensteilheit besitzen und Signale mit einer geringen Flankensteilheit mit einer vorherbestimmten Frequenz auftreten, wird die Herzfrequenz von dem Amplitudenschwellenwertdetektor genau bestimmt.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Eingang vorhanden, an den ein EKG-Sinal angelegt wird. An den Eingang ist ein Flankensteilheitsdetektor angekoppelt, der die EKG-Signale erfaßte, deren Flankensteil­ heit einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. Dieser Detektor erzeugt ein Ausgangssignal für jedes von ihm erfaßte EKG-Signal. An den Eingang ist ferner ein Amplituden­ schwellenwertdetektor angekoppelt, der EKG-Signale erfaßt, die eine vorherbestimmte Amplitude haben. Dieser Detektor 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 Ausgangssinale mindestens während eines zweiten vorherbestimmten Zeitraums auftreten. In allen anderen Zeitpunkten ist die Ausgangs­ schaltung mit dem Amplitudenschwellenwertdetektor verbunden.

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

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockschema des Herzfrequenz­ messers gemäß der Erfindung in einer Defibrillatorschaltung;

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

Beste Ausführungsform der Erfindung

Der Herzfrequenzmesser 2 gemäß der Erfindung spricht auf an ihn angelegte, verstärkte EKG-Signale an und besitzt einen Flankensteilheitsdetektor 4 und einen Amplitudenschwellenwertdetaktor 6, die beide an eine die verstärkten EKG-Signale abgebende Eingangsschaltung 8 angekoppelt sind. Durch eine Kopplungsschaltung 10 ist je nach den Eigenschaften der EKG-Signale der eine oder andere dieser Detektoren 4 und 6 an eine frequenzvergleichende 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 messerausgangssginal abgibt, wenn die Herzfrequenz während eines vorherbestimmten Zeitraums einen vorherbe­ stimmten oder vorprogrammierten Wert übersteigt.

Der Herfrequenzmesser 2 kann für die verschieden­ artigsten Zwecke, beispielsweise zusammen mit implantier­ baren Defibrillatoren oder Herzschrittmachern oder mit externen 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 Logikschaltung 18 mit dem Ausgang des Herzfrequenzmessers derart verbunden, daß die WDF-Schaltung 16 mit dem nicht gezeigten Defibrillationsimpulsgeber nur gekoppelt ist, wenn das Ausgangssignal des Herzfrequenzmessers eine starke Tachykardie anzeigt. Nachstehend wird die Schaltungsanordnung ausführlicher beschrieben.

Der EKG-Signaleingang 20 ist für den Empfang eines EKG-Eingangssignals mit nicht gezeigten, geeigneten Herzelektroden über eine nicht gezeigte Schnittstelle gekoppelt. Die Herzelektroden können eine in der oberen Hohlvene angeordnete Elektrode oder eine Basiselek­ trode und eine becherförmige oder flächige Spitzenelek­ trode umfassen, die dem Herzen eines Patienten zugeordnet ist. Derartige Elektroden sind in der schwebenden Patentanmeldung Langer und Mitarbeiter, auf die hier ausdrück­ lich bezug genommen wird, schematisch dargestellt.

Das angelegte EKG-Signal enthält in bekannter Weise eine Folge von Wellengruppen, die je einem Herz­ schlag entsprechen und Wellen P, Q, R, S und T umfassen. Jede Wellengruppe entspricht einem 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 automatischen Verstärkungsregelung (AGC-Schaltung) besitzt, so daß in der Schaltungsanordnung Eingangssignale mit verschiedenen 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 Differenzier- 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 Montage­ geschwindigkeit 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 Schwellen­ wert für die Flankensteilheit verglichen. Wenn die Flanken­ steilheit höher ist als der Schwellenwert für die Flanken­ steilheit, gibt der Vergleicher über seine Ausgangs­ leistung 30 ein Flankensteilheitssignal ab. Der Schwellenwert für die Flankensteilheit wird vor dem Implantieren des Geräts 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 Techniken eingestellt oder programmiert werden.) Die Wahl des Schwellenwertes für die Flankensteilheit kann in Abhängig­ keit von dem EKG des betreffenden Patienten erfolgen. Gewöhnlich wird dieser Schwellenwert so gewählt, daß ein Flankensteilheitssignal nur bei eine relativ hohen Flanken­ steilheit erzeugt wird, wie sie bei EKG-Signalen mit relativ zahnförmigen Wellenformen und relativ steilen Flanken auftritt.

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

Für einen einwandfreien Betrieb des Systems ist es zweckmäßig, in jedem Herzzyklus nur ein einziges Ausgangs­ signal des Wellenformdetektors zu erzeugen, damit dessen Aus­ gangssignale die Anzahl der Herzschläge darstellen. Wie vor­ stehend angegeben wurde, tritt in jedem Herzzyklus eine Wellengruppe 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 Schwellen­ wert 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 vermieden wird, stellt man über Eingangsklemmen 40 den mono­ stabilen Multivibrator 36 auf eine solche Dauer der refrak­ tären Phase ein, daß nach dem Auslösen des monostabilen Multivibrators 36 durch ein von dem Vergleicher 28 kommendes Flankensteilheitssignal der Multivibrator durch danach innerhalb einer refraktären Phase von vorherbe­ stimmter Dauer auftretende Flankensteilheitssignale nicht erneut umgetastet werden kann. Diese Dauer der refraktären Phase wird so gewählt, daß während einer Wellengruppe bzw. während eines Herzzyklus der Multivibrator 36 nur durch ein einziges Flankensteilheitssignal umgetastet werden kann. Nach dem Umtasten des Multivibrators wird dessen erneutes Umtasten während einer refraktären Phase 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 relativ langsam schlagendem Herzen muß daher eine längere refraktäre Phase eingestellt werden als bei einem Patienten mit schnell schlagendem Herzen. Bei einem Patienten mit schnell schlagendem Herzen wird durch die kürzere refraktäre Phase gewährleistet, daß jedes von dem Flanken­ steilheits-Schwellenwertvergleicher 28 abgegebene Flanken­ steilheitssignal gezählt wird.

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

Der gemäß der Erfindung verwendete monostabile Multivibrator 36 ist eine übliche Schaltung, deren Aus­ legung dem Durchschnittsfachmann bekannt ist. Der Multivi­ brator 36 gibt an die Leitung 38 einheitliche Ausgangs­ impulse ab, die als das Ausgangssignal oder die Ausgangs­ impulse des Wellenformdetektors 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 Multivibrator beim Empfang eines weiteren Flankensteilheitssignals während derselben Wellengruppe erneut umgetastet wird.

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

Der zweite im Rahmen der Erfindung verwendete Detektor ist der Amplitudenschwellenwertdetektor 6. Der Detektor 6 besitzt einen üblichen Verstärker 44 mit hohem Verstärkungsfaktor. Der eine Eingang 46 des Verstärkers 44 ist geerdet. Der andere Eingang 48 ist über einen Tiefpaß 47 mit dem EKG-Signalverstärker verbunden. Der Tießpaß 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 Erdpotential bestimmten Schwellenwert überschreitet, erzeugt der Verstärker 44 ein Nulldurchgangssignal, das an das UND-Glied 50 der Kopplungsschaltung 10 angelegt wird. Infolgedessen arbeitet der Schwellenwertdetektor 6, in dem der Minuseingang des Verstärkers 44 geerdet ist, als Nulldurchgangsdetektor.

Nachstehend wird die Kopplungsschaltung 10 beschrieben. Sie besteht aus einer Logikschaltung mit UND- Gliedern 42 und 50, ODER-Gliedern 52 und 54, einer Zwei­ zweck-Verzögerungsschaltung 56 und Invertern 58 und 60. Diese Bauelemente sind so miteinander verbunden, daß die Ausgangssignale des Flankensteilheitsdetektors 4 und des Amplitudenschwellenwert- oder Nulldurchgangsdetektors 6 an den Digitalfrequenzvergleicher 12 angelegt werden. An das UND-Glied 42 wird über die Leitung 38 das Ausgangs­ signal des Wellenformdetektors angelegt. Die Ausgangs­ leitung 62 des UND-Gliedes 42 führt zu dem Eingang des ODER-Gliedes 54. Der Ausgang des Amplitudenschwellen­ wert- oder Nulldurchgangsdetektors 6 ist durch die Leitung 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 Nulldurchgangsdetektors oder über die Leitung 62 das Ausgangssignal des Wellendetektors empfängt, je nachdem, welches der UND-Glieder 42 und 50 steuerungs­ fähig ist. Das die Anzahl der erfaßten Herzschläge darstellende Ausgangssignal des ODER-Gliedes 54 wird über die Leitung 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 Wellenform- oder Flankensteilheitsdetektors an. Der Ein­ gang 70 des UND-Gliedes 42 ist mit einer Sperrleitung 76 für den Flankensteilheitsdetektor verbunden. Wenn es unter bestimmten Bedingungen erwünscht ist, die EKG-Signale nur mit Hilfe des Nulldurchgangsdetektors 6 zu über­ wachen, kann über die Leitung 76 an das UND-Glied 42 ein dieses sperrender Nulleingang angelegt werden. Diese Sperrung des Flankensteilheitsdetektors kann angesichts der Wellenform 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 Zweizweck-Verzögerungsschaltung 56 verbunden.

Die Zweizweck-Verzögerungsschaltung 56 ist so ausgelegt, daß an ihrem Ausgang 80 normalerweise der Pegel H oder "1" liegt. Der Pegel "1" wird mittels des Inverters 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 Zweizweck-Verzögerungsschaltung 56 der Pegel H oder "1" liegt, wird dieser Pegel "1" über das ODER-Glied 52 und die Leitung 78 an den Eingang 82 des UND-Gliedes 50 angelegt, so daß dieses steuerungsfähig ist und von dem Nulldurchgangs­ detektor 6 kommende Nulldurchgangssignale über das ODER- Glied 54 an die frequenzvergleichende digitale Ausgangs­ schaltung 12 anlegen kann. Wenn dagegen an dem Ausgang 80 der Zweizweck-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 Wellenform- oder Flankensteil­ heitsdetektors über das UND-Glied 42 und das ODER-Glied 54 an die frequenzvergleichende digitale Ausgangsschaltung 12 angelegt. Die Zweizweck-Verzögerungsschaltung 56 macht daher das eine oder andere der UND-Glieder 42 und 50 steue­ rungsfähig, so daß entweder der Nulldurchgangsdetektor 6 oder der Flankensteilheitsdetektor 4 an die frequenzver­ gleichende digitale Ausgangsschaltung 12 angekoppelt ist.

Die Zweizweck-Verzögerungsschaltung 56 ist in der Fig. 2 ausführlicher dargestellt. An den Eingang 84 der Schaltung ist die Ausgangsleitung 38 des monostabilen Multivibrators 36 angeschlossen, so daß die Ausgangs­ impulse des Wellenform- oder Flankensteilheitsdetektors 4 an diesen Eingang 84 angelegt werden. Von dort gelangen diese Ausgangsimpulse des Wellenformdetektors 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 Zählers 200 auf den Pegel H oder "1". Durch jeden an den Ein­ gang 202 angelegten Ausgangssignals des Wellenformdetektors 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 Wellenformdetektor 4 Ausgangssignale abgibt, liegt am Aus­ gang des Zählers 200 der Pegel "0". Wenn dagegen während dieses Zeitraums von beispielsweise 2 Sekunden der Wellen­ formdetektor 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 OBER- 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 beschriebenen 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 daher das UND-Glied 216 steuerungsfähig, so daß es die Aus­ gangsimpulse des Wellenform- oder Flankensteilheitsdetektors 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 dem Taktgeber verbun­ den, der Taktimpulse mit einer vorherbestimmten Frequenz von beispielsweise 32 Hz abgibt.

Wenn das UND-Glied 216 einem Ausgangsimpuls des Wellenform- oder Flankensteilheitsdetektors 4 an das RC- Glied 220 abgibt, wird der Kondensator 222 sofort geladen und beginnt in an sich bekannter Weise ein nach einer Exponentialfunktion 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 Wellenformdetektors der Kondensator 222 im wesentlichen augenblicklich auf eine Spannung geladen wird, die höher ist als der für das Umtasten des Inverters 226 erforderliche Schwellenwert. Danach wird der Kondensator allmählich entladen, bis seine Spannung unter dem Schwellen­ wert liegt. Wenn das RC-Glied von dem Wellenformdetektor einen zweiten Ausgangsimpuls empfängt, ehe die Spannung unter den Schwellenwert abgefallen ist, bleibt der Inverter 226 in seinem umgetasteten Zustand, bis die Spannung unter den Schwellenwert gesunken ist. Wenn daher das RC-Glied 220 von dem Wellenformdetektor eine vorherbestimmte Anzahl von Ausgangsimpulsen empfängt und zwischen diesen Ausgangsimpulsen ein vorherbestimmtes Intervall vorhanden ist, liegt die an den Inverter 226 angelegte Spannung ständig 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 Nulldurchgangsdetektor 6 an die frequenzvergleichende digitale Ausgangsschaltung 12 angekoppelt ist, wie dies anhand der Fig. 1 beschrieben wurde, ist das UND-Glied 216 steuerungsfähig und leitet es jeden Ausgangsimpuls des Wellenform- oder Flankensteilheitsdetektors 4 weiter. Wenn der Wellenformdetektor 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 niedriger ist als der Schwellenwert. Durch die Inversion dieses Pegels "0" wird am Ausgang des Inverters 226 der Pegel "1" erhalten, der an den Rücksetzeingang 228 des Zählers 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 Multivibrator 36 (Fig. 1) an den Eingang 84 einen Ausgangs­ impuls 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 Pegel "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 anderen Eingang 232 angelegten Signale von 32 Hz beginnt.

Wenn das an den Eingang 84 angelegte Ausgangs­ signal des Wellenformdetektors 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 Schwellen­ wert 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 vorherbestimmte 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 zurückgesetzt. 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 vorbestimmte Zählzeit des Zählers 230, über der Schwellenspannung des Inverters liegt. Infolgedessen bleibt der Zähler 230 steuerungsfähig für die Zählung von so vielen 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 Pegel "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 Nulldurchgangsdetektor 6 von der frequenzverglei­ chenden digitalen Ausgangsschaltung 12 abgekoppelt und der Flankensteilheitsdetektor 4 an sie angekoppelt ist) die Frequenz der Ausgangsimpulse des Wellenform- oder Flankensteil­ heitsdetektor 4 über einen 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 beträgt und daß eine Umschaltung auf den Flankensteilheits­ detektor 4 erfolgen soll, wenn zwei aufeinanderfolgende Aus­ gangsimpulse des Wellenformdetektors empfangen worden sind. Durch den ersten an das RC-Glied 220 angelegten Ausgangs­ impuls des Wellenformdetektors wird der Kondensator im wesentlichen augenblicklich über die Schwellenspannung des Inverters 226 aufgeladen, und danach beginnt das Entladen des Kondensators. Wenn der Wellenformdetektor seinen nächsten Ausgangsimpuls eine halbe Sekunde später abgibt und innerhalb des Fensters von 2 Sekunden keinen weiteren Impuls mehr abgibt, fällt die Spannung am Eingang des Inverters 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 abfällt, 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 Wellenform­ detektors 1½ 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 Schwellen­ wert 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 Zweizweck-Verzögerungsschaltung 56 erläutert. Es sei angenommen, daß zunächst der Nulldurchgangsdetektor 6 an die frequenzvergleichende digitale Ausgangsschaltung 12 angekoppelt ist und am Ausgang 80 der Zweizweck-Verzöge­ rungsschaltung der Pegel "1" liegt. Jetzt werden von dem Flankensteilheits- oder Wellenformdetektor 4 abgegebene Ausgangssignale empfangen. Während eines ersten vorherbe­ stimmten Zeitraums zählt die Zweizweck-Verzögerungs­ schaltung 56 die relativ frequenzkonstanten Ausgangssignale des Wellenformdetektors. Wenn die Anzahl der in dem ersten vor­ herbestimmten Zeitraum empfangenen, frequenzkonstanten, d. h. in im wesentlichen gleichen Intervallen auftretenden Impulse eine vorherbestimmte Zahl übersteigt, wird der Aus­ gang 80 der Zweizweck-Verzögerungsschaltung von dem normalen 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 vorherbestimme Zeitraum. Wenn in dem zweiten vorherbe­ stimmten Zeitraum weitere Ausgangssignale des Wellenform­ detektors auftreten, wird der Pegel "0" an der Ausgangs­ leitung der Verzögerungsschaltung aufrechterhalten. Wenn jedoch das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Aus­ gangsimpulsen des Wellenformdetektors zunimmt, so daß in dem zweiten vorherbestimmten Zeitraum keine Ausgangs­ impulse des Wellenformdetektors 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 daher der Nulldurchgangsdetektor 6 von der frequenzver­ gleichenden digitalen Ausgangsschaltung 12 abgekoppelt und der Flankensteilheitsdetektor 4 an sie angekoppelt. Wenn die Anzahl der während eines vorherbestimmten Zeitraums auf­ tretenden Flankensteilheitssignale unter einem vorher­ bestimmten Wert liegt, bewirkt die Kopplungsschaltung 10, daß der Nulldurchgangsdetektor 6 an die frequenzvergleichende digitale Ausgangsschaltung 12 angekoppelt wird. Danach bleibt der Nulldurchgangsdetektor 6 an die Ausgangsschaltung 12 angekoppelt, bis die Zweizweck-Verzögerungsschaltung 56 erneut umgetastet wird, wie vorstehend beschrieben wurde.

Durch die gemäß der Erfindung verwendete Kopplungs­ schaltung 10 wird daher gewährleistet, daß EKG- Signale mit zahnförmigen Wellenformen und hoher Flanken­ steilheit von dem Flankensteilheitsdetektor 4 überwacht werden. Wenn dagegen die EKG-Signale angenähert sinus­ förmig sind, koppelt die Kopplungsschaltung 10 den Null­ durchgangsdetektor 6 an die Ausgangsschaltung 12 an. Durch diese Umschaltung zwischen den Detektoren 4 und 6 wird eine zuverlässige und genaue Zählung der Herzschläge gewährleistet.

Es kann natürlich vorkommen, daß manche Herzschläge unberücksichtigt bleiben. Beispielsweise kann es vorkommen, daß die ersten von dem Multivibrator 36 an die Zwei­ zweck-Verzögerungsschaltung 56 angelegten Ausgangsimpulse des Wellenformdetektors 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 allgemeinen 1 bis 5 Sekunden, vorzugsweise 2 bis 5 Sekunden. (Wenn in diesem Fall derartige Signale mit hoher Flankensteilheit nicht auf Grund ihrer Erfassung durch den Flankensteilheitsdetektor 4 gezählt werden, ist es möglich, daß sie auf Grund ihrer Erfassung durch den Nulldurchgangsdetektor 6 gezählt werden, wenn sie vor 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 Nulldurchgangsdetektor mindestens während eines zweiten vorherbestimmten Zeitraums steuerungsunfähig und werden etwaige Herz­ schläge mit geringer Flankensteilheit nicht berücksichtigt. In der Praxis ist jedoch die Anzahl der gegebenen­ falls von dem Herzfrequenzmesser 2 nicht berücksichtigten Herzschläge nur relativ klein, weil die Zweizweck- Verzögerungsschaltung 56 so ausgelegt ist, daß der erste und der zweite vorherbestimmte Zeitraum nicht so lange andauern, daß die nicht berücksichtigten Herz­ schläge von Bedeutung wären. Ferner ist es in der Praxis unwahrscheinlich, daß die EKG-Signale eines Patienten so stark zwischen Wellenformen mit hoher und geringer Flankensteilheit schwanken, daß eine ins Gewicht fallende Anzahl von Herzschlägen unberücksichtigt bleibt.

In der Ausgangsschaltung 12 ist ein digitaler Frequenzvergleicher 86 angeordnet, der in üblicher Weise ausgelegt ist und beispielsweise einen Digitalgrößen­ vergleicher, einen Signalspeicher und einen Zähler umfaßt und dessen Eingang 88 über die Leitung 69 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 Nulldurchgangsdetektor 6 oder dem Flanken­ steilheitsdetektor 4 erfaßten Herzschläge dar. Der digitale Frequenzvergleicher 86 besitzt Bezugsfrequenzeingabe­ anschlüsse 90, über die in den digitalen Frequenzvergleicher eine vorherbestimmte oder vorprogrammierte Frequenz eingelesen wird. Der digitale Frequenzvergleicher 86 empfängt 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 Ausgangs­ signale 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 Leitung 14 ein Frequenzmesser-Ausgangssignal ab. Die Ver­ zögerungsschaltung 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 ferner Abfrageanschlüsse 94 zum Abfragen des Istwerts der Herz­ frequenz. Ein derartiges Abfragen des Istwerts der Herz­ frequenz 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 Körper implantierten Gerät kann das Abfragen durch Fernmeßtechnik oder ähnliche Maßnahmen erfolgen.

Wenn der Herzfrequenzmesser 2 in einem Defibrillator verwendet wird, wie dies in der Fig. 1 dargestellt ist, wird das Ausgangssignal des Frequenzmessers über die Leitung 14 an die Eingänge von zwei UND-Gliedern 96 und 98 angelegt. 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 Ausgangs­ leitung 14 des Herzfrequenzmessers aktivierbar ist. Wenn diese Funktion nicht erwünscht ist, liegt an dem Eingang 102 des UND-Gliedes 98 der Sperrpegel "0".

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Erfassen der Herzaktion in einem automatischen Defibrillator zur Defibrillation des Herzens eines Patienten, bei dem ein abnormaler Herzrhythmus auftritt, bestehen aus
einem Eingang (20) für den Empfang von EKG-Signalen,
einer mit dem Eingang (20) verbundenen, an sich bekannten Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionsschaltung (WDF-Schaltung) (16) zum Erfassen der EKG-Signale, zum Ermitteln der durch­ schnittlichen anteiligen Verweilzeit der Signalamplitude der EKG-Signale zwischen zwei Grenzwerten und zum Erzeugen eines Wahrscheinlichkeitsdichtefunktions-Ausgangssignals,
einem mit dem Eingang (20) verbundenen Flankensteilheits­ detektor (4) zum Erfassen der EKG-Signale, deren Flankensteil­ heit einen vorherbestimmten Schwellwert übersteigt und zum Erzeugen eines ersten Ausgangssignals bei Übersteigen dieses Schwellenwertes,
einem mit dem Eingang (2) verbundenen Amplitudenschwellen­ wertdetektor (6) zum Erfassen von EKG-Signalen mit einer vor­ herbestimmten Amplitude und zum Erzeugen eines zweiten Aus­ gangssignals bei Übersteigen dieser Amplitude,
einer Kopplungsschaltung (10), die mit dem Flankensteilheits­ detektor (4) und dem Amplitudenschwellenwertdetektor (6) verbunden ist und die wahlweise den Flankensteilheitsdetektor (4) oder den Amplitudenschwellenwertdetektor (6) mit einer Ausgangsschaltung (12) verbindet,
und einer Logikschaltung (18) zum Erfassen des Wahrschein­ lichkeitsdichtefunktions-Ausgangssignals und des Ausgangs­ signals der Ausgangsschaltung (12) und zum Erzeugen eines Defibrillationsimpulses aufgrund der Erfassung eines vorherbe­ stimmten Wahrscheinlichkeitsdichtefunktions-Ausgangssignals und/oder eines Ausgangssignals der Ausgangsschaltung (12).

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 Flankensteilheits­ detektor (4) mit der Ausgangsschaltung (12) verbindet, wenn die Anzahl der ersten Ausgangsschaltung während eines ersten vorherbestimmten Zeitraums einen vorherbestimmten Wert übersteigt und die Intervalle zwischen diesen ersten Ausgangssignalen 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 Absolutwerts des differenzierten Signals als eines Maßes für die Flankensteilheit besitzt, sowie eine Vergleichseinrichtung (28) zum Vergleich der Flanken­ steilheit mit einem vorherbestimmten Schwellenwert für die Flankensteilheit und zum Erzeugen eines Flanken­ steilheitssignals, wenn die erfaßte Flankensteilheit den Schwellenwert für die Flankensteilheit übersteigt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Flankensteilheitsdetektor (4) einen mono­ stabilen Multivibrator (36) besitzt, der aufgrund jedes EKG- Signals, dessen Flankensteilheit einen vorherbestimmten Schwellenwert übersteigt, ein einziges, einheitliches erstes Ausgangssignal erzeugt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der monostabile Multi­ vibrator (36) in jedem Herzzyklus auf nicht mehr als ein 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 vorherbestimmten Schwellen­ wert übersteigt, anspricht.

10. Defibrillator zur Defibrillation des Herzens eines Patienten, bei dem ein abnormaler Herzrhythmus auftritt, mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.