DE688145C

DE688145C - Arrangement for recording the electrocardiogram with amplifiers

Info

Publication number: DE688145C
Application number: DE1937T0049415
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Jan Friedrich Toennies
Original assignee: JAN FRIEDRICH TOENNIES DR ING
Current assignee: JAN FRIEDRICH TOENNIES DR ING
Priority date: 1937-11-02
Filing date: 1937-11-02
Publication date: 1940-02-13

Description

Anordnung zur Aufnahme des Elektrokardiogramms mit Verstärkern Wenn ein Verstärker für die Aufzeichnung von - Rldrokardiogrammen aus dem Netzanschluß betrieben werden soll, muß die Schaltung des Verstärkers dafür Gewähr bieten, daß ein Übertreten von Spannungen aus dem Starkstromnetz auf die an den Patienten angelegten Elektroden ausgeschlossen ist. Die Elektroden sind immer so an den Patienten angelegt, daß eine zwischen ihnen-aufiretende Spannung einen Strom über das Herz fließen lassen würde, so daß allergrößte Lebensgefahr - für den Patienten entsteht, sobald durch irgendwelche Urustände Strom von außen über den Patienten fließen würde. Die Ableitung des Elektrokardiogramms verlangt, daß die Elektroden sehr gut mit dem Gewebe des Patienten in Kontakt - gebtacht werden, z. B. durch Entfetten und Anfeuchten der Haut. - Der Widerstand is.t dann so klein, dß selbst kleinere Spannzungen schon tödliche Stromstärken erzeugen könnten. Wenn auch durch die übliche Trennung des Netzes vom Verstärkerteil durch zwei galvanisch nicht miteinander verbundene Transformatorwicklungen unter normalen Ums-tänden kein Spannungsübertritt stattfinden kann, so muß doch damit gerechnet werden, daß durch Beschädigungen oder durch Feuchtigkeit eine Verbindung zwischen Netz und Verstärker zustande kommen könnte (Möglichkeit I). Eine zweite Möglichkeit besteht darin, daß bei Beschädigung der ersten Vetstärkerröhre eine Verbindung zwischen deren Gitter und deren Anode oder Schirmgitter eintritt, so daß die Anoden-oder Schirmgitterspannung über die an das Gitter angeschlossene Elektrode auf den Patienten einwirken würde. Eine dritte Möglichkeit zu gefährlichen Strömen ist gegeben, dadurch, daß ein mit Netzanschluß betriebener Verstärker zur- Kleinhaltung von Störspannungen an einem Punkte, meistens an den Kathoden der Verstärkerröhren, geerdet sein muß. Es ist ebenfalls eine der an den Patienten angelegten Elektroden mit diesem geerdeten- Punkt des Verstärkers verbunden. so daß der Körper des Patienten geerdet ist über den verhältnismäßig kleinen Elektrodenübergangswiderstand. Bei der großen Anzahl von Apparaten, die in modernen ärztlichen Untersuchungsräumen mit Netzanschluß betrieben werden, bestände die Möglichkeit, daß der Patient direkt o.der über die die Elektroden anlegende Person mit einem anderen Apparat, der Körperschluß hat, in Verbindung kommt.Arrangement for recording the electrocardiogram with amplifiers If an amplifier for the recording of - Rldrocardiograms from the mains connection is to be operated, the circuit of the amplifier must guarantee that a transfer of voltages from the power network to those applied to the patient Electrodes is excluded. The electrodes are always applied to the patient in such a way that that a voltage arising between them causes a current to flow over the heart would, so that the greatest danger to life - arises for the patient as soon as through any primal conditions would flow from outside over the patient. The derivation of the electrocardiogram requires that the electrodes be very well connected to the tissue of the Patients in contact - be brought, e.g. B. by degreasing and moistening the Skin. - The resistance is then so small that even smaller clamping tongues are could generate lethal currents. Albeit through the usual separation of the Network from the amplifier part through two transformer windings that are not galvanically connected to one another under normal circumstances no voltage transfer can take place, it must be expected that a connection due to damage or moisture could come about between the network and the amplifier (possibility I). A second The possibility is that if the first amplifier tube is damaged, a Connection between their grid and their anode or screen grid occurs, so that the anode or screen grid voltage across the electrode connected to the grid would act on the patient. A third way to dangerous currents is given by the fact that an amplifier operated with a mains connection to keep it small of interference voltages at one point, mostly at the cathodes of the amplifier tubes, must be grounded. It is also one of the electrodes placed on the patient connected to this grounded point of the amplifier. so that the patient's body is grounded via the relatively small electrode contact resistance. Given the large number of machines used in modern medical examination rooms operated with a mains connection, there would be the possibility that the patient directly or the person applying the electrodes with another device, the body closure has got in touch.

Die Berührung eines körperschlußhabenden Apparates ist bekanntlich ungefährlich und meistens sogar unmerklich, solange der Körper des Berührenden ungeerdet ist. Solch ein Körperschluß kann daher lange unbemerkt bestehen und dann eines Tages bei zufälliges Kontakt zwischen dem Patienten und dem gestörten Apparat infolge der guten Erdung des Patienten zu einem Unfall führen.It is well known to touch an apparatus that is closed to the body harmless and usually even imperceptible as long as the person's body is ungrounded is. Such a body closure can therefore persist unnoticed for a long time and then one day in the event of accidental contact between the patient and the disturbed apparatus as a result good grounding of the patient could result in an accident.

Es ist Zweck der vorliegenden Erfindung, den Verstärkerteil so auszuführen, daß der Übertritt einer gefährlichen Stromstärke auf den Patienten immer ausgeschlossen ist und daß gleichzeitig durch die Schutzmaßnahmen die Ableitung des Elektrokardiogramms nicht merkbar beeinträchtigt oder gestört wird. It is the purpose of the present invention to design the amplifier part in such a way that that the transfer of a dangerous current strength to the patient is always excluded is and that at the same time the derivation of the electrocardiogram by the protective measures is not noticeably impaired or disturbed.

Man könnte daran denken, in die Elektrodenleitungen Schmelzsicherungen einzubauen; aber während deren Abschmelzzeit können bereits Schädigungen eingetreten sein, weil die physiologischen Wirkungen des elektrischen Stromes schon innerhalb von tausendstel Sekunden eintreten. Auch die Abschaltzeit von Uberstromschaltern würde zu lang sein, außerdem wird der Kostenaufwand dafür unerwünscht hoch. One could think of fuses in the electrode leads to build in; but damage can already occur during their melting-off time be because the physiological effects of the electric current are already within enter from a thousandth of a second. Also the switch-off time of overcurrent switches would be too long, and the cost of doing this becomes undesirably high.

Das sicherste Mittel ist die Einschaltung von so großen Widerständen in die Leitungen zu den Elektroden, daß alle etwa über den Patienten fließenden Ströme entweder unter der Grenze der Fühlbarkeit oder aber minde- -stens unter einer lebensgefährlichen Größe bleiben. The safest way is to use such large resistors in the lines to the electrodes that all flow approximately over the patient Currents either below the limit of palpability or at least below one life-threatening size remain.

Gemäß der Erfindung werden in alle Zuleitungen zu den Elektroden Schutzwiderstände derart eingeschaltet, daß die Arbeitsweise des Elektrokardiograpben nicht beeinträchtigt wird und in solcher Größe, daß die unter irgendwelchen Bedingungen über den Patienten fließenden Ströme auf eine ungefährliche Größe herabgesetzt sind. According to the invention, all leads to the electrodes Protective resistors switched on in such a way that the operation of the electrocardiograph is not affected and of such a size that the under any conditions Currents flowing over the patient are reduced to a safe level.

Auf der Zeichnung ist die Anordnung solcher Schutzwiderstände im einzelnen dargestellt. Der Widerstand 1 schützt gegen die zweitens genannte Svlöglichkeit, daß bei Beschädigung der ersten Verstärkerröhre von der Anode ein zu großer Strom zu der mit dem Gitter verbundenen Elektrode fließt. Bei Dreigitterröhren wäre zwar der im Anodenkreis liegende Widerstand ein weiterer Schutz, aber in Schirmgitterröhren könnte die Schirmgitterspannungohne diesen Schutzwiderstand 1 voll zur Auswirkung kommen. Da zum Gitter nur sehr kleine Ströme fließen, kann dieser Widerstand I unbedenklich in der Größe von 100 000 Ohm liegen, so daß ein vollkommener Schutz für die mit dem Gitter verbundene --Flektrode erreicht werden kann. Die Einfügung dieses Widerstandes in die Zuleitung zum Git'ter bedeutet eine Herabsetzung der Verstärkung höherer Frequenzen. Wenn dies vermieden werden soll, kann ein sehr kleiner Kondensator2 dem Widerstand 1 parallel geschaltet werden. Dieser Kondensator braucht erst bei einigen 100 Hertz wirksam werden, weil für tiefere Frequenzen durch einen Widerstand von z. B. Ioo 000 Ohm noch keine wirksame Schwächung stattfindet. Sein effektiver Widerstand wird daher für die Netzfrequenz entsprechend kleiner sein und wegen des geringen Werts der Gitterkapazität kann der Kondensator 2 an sich einen so kleinen Wert haben, daß der Schutz der Gitterelektrode 5 nicht beeinträchtigt ist. Wenn ein Gitterableitewiderstand 3 benutzt werden soll, muß dieser vor dem Schutzwiderstand I, also unniittelhar am Elektrodenanschluß, angelegt werden. Wenn er statt dessen hinter dem Schutzwiderstand I angelegt wäre, würde für die von der Elektrode 5 kommenden, zu verstärkenden Spannungen eine Spannungsteilung stattfinden und der nutzbare Verstärkungsgrad herabgesetzt sein. The arrangement of such protective resistors is shown in the drawing shown individually. Resistance 1 protects against the second possibility, that if the first amplifier tube is damaged, an excessively large current from the anode flows to the electrode connected to the grid. With three-grid tubes it would be the resistance in the anode circuit provides further protection, but in screen grid tubes Without this protective resistor 1, the screen grid voltage could have its full effect come. Since only very small currents flow to the grid, this resistance I can be harmless in the size of 100,000 ohms, so that a perfect protection for those with -electrode connected to the grid can be reached. The insertion of this resistance in the supply line to the grid means a reduction in the gain of higher Frequencies. If this is to be avoided, a very small capacitor2 connected in parallel to resistor 1. This capacitor only needs at some 100 Hertz take effect, because for lower frequencies through a resistor from Z. B. 100,000 ohms no effective weakening takes place. Be more effective Resistance will therefore be correspondingly smaller for the mains frequency and because of the With a low value of the grid capacitance, the capacitor 2 itself can be so small It is of value that the protection of the grid electrode 5 is not impaired. if a grid discharge resistor 3 is to be used, this must be used before the protective resistor I, i.e. unniittelhar at the electrode connection. If instead he behind the protective resistor I would be applied for the coming from the electrode 5, a voltage division takes place and the usable degree of amplification be degraded.

Etwas schwieriger sind die Verhältnisse für die mit der Erdleitung verbundene Elektrode 6. Der Widerstand 4 hat die Aufgabe, den Patienten für die erstens und drittens genannten Gefahrmöglichkeiten gegen eine lebensgefährliche Stromstärke zu schützen. The conditions are a little more difficult for those with the earth line connected electrode 6. The resistor 4 has the task of the patient for the first and third mentioned danger possibilities against a life-threatening one To protect amperage.

Der Widerstand 4 darf aber nicht beliebig groß sein, weil nämlich alle kapazitiv auf den Körper des Patienten einwirkenden Störungen über die Elektrode 6 und den Widerstand 4 zur Erde abgeleitet werden. Die von der Ableitung dieser Ströme im Widerstand 4 erzeugten Spannungsabfälle liegen aber in dem Stromkreis, aus dem auch die Spannungen des Elektrokardiogramms abgeleitet werden, so daß sich diese Störspannungen den Elektrokardiogrammspannungen überlagern. The resistance 4 must not be arbitrarily large, because namely all disturbances that have a capacitive effect on the patient's body via the electrode 6 and resistance 4 can be derived to earth. The derivation of this Currents in resistor 4 generated voltage drops are in the circuit, from which the voltages of the electrocardiogram are derived, so that superimpose these interference voltages on the electrocardiogram voltages.

Der Widerstand 4 muß daher möglichst klein gehalten werden, weil sonst die Spannungsabfälle durch die Störströme zu groß werden. The resistor 4 must therefore be kept as small as possible because otherwise the voltage drops due to the interference currents will be too great.

Deswegen ist es zweckmäßig, den Wider stand 4 nur so groß zu wählen, daß im Gefahrfalle die Stromstärke nicht auf die Grenze der Fühlbarkeit, sondern nur auf die Grenze einer gefährlichen Schädigung herabgesetzt wird. Dazu dürfte etwa 10 000 Ohm ausreichen, indem für 220 Volt die Stromstärke dann auf 0,022 Amp. begrenzt ist. Das ermöglicht zwar noch eine starke Elektrisierung, aber Tötungen sind bei solchen Stromstärken noch nicht beobachtet worden. Therefore it is advisable to choose the resistance 4 only as large as that in the event of danger the current strength does not reach the limit of perceptibility, but rather is only reduced to the limit of dangerous damage. This is likely to about 10,000 ohms are sufficient by setting the amperage to 0.022 amps for 220 volts. is limited. That still enables strong electrification, but kills have not yet been observed at such currents.

Es sind bereits Elektrokardiographenschaltungen bekannt, bei denen zwischen die Kathode des Verstärkers und die eine Elektrode ein Widerstand gelegt ist. An die Enden dieses Widerstandes ist die in der Phase umgekehrte und in der Stärke regelbar beeinflußte Wechsel spannung des Netzes angeschlossen, um in die Verstärkerschaltung eingedrungene Störspannungen des Wechselstromnetzes kompensieren zu können. Dieser zusätzliche Netzanschluß bringt eine zusätzliche Gefährdung des Patienten; durch die Einschaltung jenes Widerstandes ist eine Schutzwirkung gemäß dem Gegenstand der Erfindung weder erreicht noch erstrebt. There are already known electrocardiograph circuits in which A resistor is placed between the cathode of the amplifier and one electrode is. At the ends of this resistance is reversed in phase and in Strength adjustable influenced AC voltage of the network connected to the Amplifier circuit compensate for intrusive interference voltages of the alternating current network to be able to. This additional network connection poses an additional risk to the Patients; by switching on that resistor, a protective effect is in accordance with the subject matter of the invention is neither achieved nor sought.

Die Störspannungen, die durch die Einfügung des Widerstandes 4 in die Elektrokardiogrammableitung gebracht werden, können unterdrückt werden durch Abnahme des am Widerstand 4 erzeugten Spannungsabfalles zu einer Hilfsverstärkerröhre 7, von deren Anodenkreis die Störspannungen nach Umkehrung ihres Vorzeichens auf den eigentlichen Verstärker so zur Einwirkung gebracht werden, daß sie die auf die Verstärkerröhre 8 einwirkenden Störspannungen aufheben. In dieser Anordnung ist eine Kleinhaltung des Widerstandes 4 nicht mehr so wichtig, weil auch größere, von Störungen verursachte Spannungsabfälle wieder ausgemerzt werden können. The interference voltages caused by the insertion of the resistor 4 in the electrocardiogram lead can be suppressed by Decrease in the voltage drop generated at resistor 4 to an auxiliary amplifier tube 7, from whose anode circuit the interference voltages after reversal of their sign the actual amplifier are brought into action in such a way that they affect the Amplifier tube 8 cancel the acting interference voltages. In this arrangement is Keeping the resistance 4 small is no longer so important, because it is also larger, of Voltage drops caused by malfunctions can be eliminated again.

Wenn die Ableitung unter Benutzung einer besonderen erdenden Elektrode und von zwei zu Gittern von Verstärkerröhren führenden Ableiteelektroden vorgenommen wird, wobei die zwischen den beiden letztgenannten auftretenden Spannungsdifferenzen zurAufzeichnung benutzt werden, ist die Kleinhaltung des Widerstandes in der Zuleitung zur erdenden Elektrode nicht mehr notwendig, weil die an diesem Widerstand auftretenden Spannungsabfäl le auf die aufzuzeichnenden Spannungswerte nicht mehr einwirken. Der Schutz des Patienten kann in dieser Schaltung also noch vollkommener gemacht werden. In einer solchen Schaltung sind in beiden Gitterzuleitungen die Widerstände I anzuordnen. If the lead is using a special grounding electrode and by two lead electrodes leading to grids of amplifier tubes the voltage differences occurring between the last two are used for recording, is to keep the resistance in the supply line small to the grounding electrode is no longer necessary because the resistance that occurs at this resistance Voltage drops no longer affect the voltage values to be recorded. The protection of the patient can be made even more perfect in this circuit will. In such a circuit, the resistors are in both grid leads I arrange.

Mit diesen Schutzwiderständen ist dann gleichzeitig der Verstärker geschützt gegen Schädigungen, die eintreten könnten, wenn jemand in Unwissenheit die Elektrodenzuführungen mit dem Netz in Verbindung brächte. The amplifier is then at the same time with these protective resistors protected against harm that could occur if someone were in ignorance would bring the electrode leads in connection with the network.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Arrangement for recording the electrocardiogram with amplifiers, in which the patient against the crossing of dangerous currents to be protected over the electrodes, characterized in that in all leads to the electrodes protective resistors are switched on in such a way that the mode of operation of the electrocardiograph is not affected, and in such a size that the Currents flowing over the patient under any conditions to a safe level Strength are reduced.

2. Arrangement according to claim I, characterized in that the resistor in the lead leading to the grid of the amplifier is large compared to the resistance in the lead leading to the cathode.

3. Arrangement according to claim I, characterized in that the approximately Existing lattice resistance on the electrode leading to the lattice directly is connected, while the protective resistor between this connection point and the grid.

4. Arrangement according to claim I, characterized in that the in the supply line to the cathode line of the amplifier lying resistance at the same time is used to eliminate the voltage drop that occurs on it to let the amplifier work back.