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Elektrokardiograph mit Gegentaktverstärker Bei der Aufnahme von Elektrokardiogrammen
besteht eine der hauptsächlichsten meßtechnischen Aufgaben in der Beseitigung bzw.
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Kompensation der in den Patienten von außen her einfallenden Störungen.
Es ist eine ganze Reihe von Entstörungsmaßnahmen bereits bekannt und mit mehr oder
minder großem Erfolg in Benutzung. Diese Maßnahmen unterscheiden sich nach zwei
hauptsächlichen Merkmalen. Die eine Gruppe bilden jene Maßnahmen, die eine elektrische
Abschirmung des Patienten gegen die Störpotentiale zum Gegenstand haben. Die andere
Gruppe enthält diejenigen Maßnahmen, die eine Kompensation der in den Patienten
einfallenden bzw. in den Elektrokardiographen gelangenden Störungen vorsehen. Ein
Teil .dieser letzten Gruppe befaßt sich vornehmlich mit der Beseitigung der aus
dem. fast überall vorhandenen Wechselstromlichtnetz herrührenden Störungen. Hier
liegen tdie Fehler insofern verhältnismäßig einfach, als bei der großen .Austiehnung
des Lichtnetzes man praktisch voraussetzen kann, daß die Phase der Störspannungen
an fast allen Punkten des Raumes, in dem die Ãufnahme des Elektrolçardiogramms stattfindet,
gleich ist.
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Es ist daher vorgeschlagen worden, zur Kompensation vornehmlich dieser
besonderen Störspannungen einen Gegentaktverstärker zu verwenden. Allerdings reicht
die Gegentaktwirkung eines derartigen Verstärkers nicht aus, um die Kompensation
an sich hervorzurufen, da infolge des inneren Widerstandes des Patienten die Amplituden
der Störspannungen an den verschiedenen Ableitungspunkten
auch
verschieden sind. Man muß daher dafür sorgen, daß diese Amplitudenverschiedenheit
in dem Verstärker selbst irgendwie kompensiert wird, da sonst trotz der GegRe; taktwirkung
ein Differenzanteil der S spannungen in das Meßgerät bzw. Aufzei"'. nungsorgan gelangt.
Hierfür sieht der Vor" schlag eine Regelung des Verstärkungsgrades der im Gegentakt
geschalteten Stufen vor.
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Zur Regelung dienen in diesem Falle den Verstärkungsgrad beeinflussende
Potentiometer, Es sind zwei Ausführungsmöglich-Iiciten vorgeschlagen: Einerseits
die Regelung eines im Ausgang der Gegentaktstufe liegenden Potentiometers und andererseits
die Regelung des Verstärkungsgrades an einem Eingangspotentiometer. Die erstgenannte
Maßnahme läßt nur eine Entstörung bis zu gewissen Grenzen zu, da man die Ausgangssymmetrie
der beiden Gegentaktteile nur in gewissen Grenzen verändern darf, weil sonst die
Gegentaktwirkung des Verstärkers illusorisch wird. Bei der Verstärkungsregelung
am Eingang des Verstärkers tritt als unangenehme Erscheinung die Belastung der Nutzspannung
des Patienten durch die Potentiometer auf.
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Eine weitere unerwünschte Begleiterscheinung dieser Schaltungsart
ist die Tatsache, daß die Regelpotentiometer die vom Patienten kommenden Nutzspannnngen
führen, d. h. also, daß verhältnismäßig lange Leitungen geschaffen worden sind,
die neben hoben schädlichen Kapazitäten auch eine Schwingneigung des Verstärkers
hervorrufen. Die letztere Eigenschaft dieser Schaltung ist um so unangenehmer, als
die für sehr niedrige Frequenzen (bis herunter zu 1 dz) ausgebildeten Elektrokardiographenverstärker
an sich schon zum Schwingen neigen.
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Es sei übrigens noch hervorgehoiben, daß dieses Entstörungsproblem
derElektrokardiographie nichts mit jenen bei anderen Zwecken dienenden Gegentaktverstärkern
bekannten, lediglich aus dem Netzteil herrührenden Störungen zu tun hat. Derartige
Störungen fallen nämlich sowohl in die Gitter als auch in die Anoden und Kathoden
der Röhren ein, während die Patfentenstörungen bei der Elektrokardiographie lediglich
in den Verstärkereingang, also an das Eingangsgitter gelangen.
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Gemäß der Erfindung ist nun eine wesentlich vorteilhaftere und vor
allem fehlerfreie Regelung des Verstärkungsgrades zur Störkompensation vorgeschlagen,
die dadurch gesemlzeichnet ist, daß eine der Verstärkerstufen mit Regelröhren mit
gleitender Schirmgitterspannung ausgerüstet und mit Mitteln ur Regelung der Gitterspannungen
versehen ist.
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Regel röhren mit sogenannter gleitender Schirmgitterspannung sind
bereits bekannt und haben vor allem in die Rundfunk- und Fernsehtechnik Eingang
gefunden. Das ChafFrakteristische dieser Röhren liegt in dem Verr':ten ihrer Kennlinie
bei Änderung der Vor-; »innung des Steuergitters. Während bei :'Pibfmalen Regel
röhren durch diese Maßnahme :~'.le;liglich.der Arbeitspunkt auf einer exponential
verlaufenden Kennlinie verschoben wird, erfolgt bei diesen Röhren bei festliegendem
Arbeitspunkt eine Änderung der Neigung der wegen ihrer Geradlinigkeit auch für die
Niederfrequenzverstärkung geeigneten Kennlinie.
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Die Anwendung der Röhren für die Zwecke der Verstärkung von Aktionsspannungen
in der Elektrokardiographie hat verschiedene Vorteile. Während bisher, wie schon
erwähnt wurde, durch Regelung des Verstärkungsgrades an den Ausgangswiderständen
auch die Gegentaktwirkung dieser Stoffe geändert wurde, bleibt bei Anwendung der
genannten Regel röhren die Gegentaktwirkung völlig erhalten. Man kann daher die
zur Regelung dienende Gegentaktstufe, die mit den Regel röhren ausgerüstet ist,
beispielsweise als Vorstufe, Zwischenstufe oder Ausgangsstufe verwenden, ohne -daß
das Gerät bei der Regelung irgendwelche Einbuße an Genauigkeit erleidet. Man ist
also nicht mehr darauf angewiesen, für die Regelung sehr starker Amplitudenunterschiede
wie bisher an den Eingang des Verstärkers zu gehen, was nach dem Vorbergesagten
bei der alten Methode zu Belastungen des Patientenkreises und zur Begünstigung der
Schwinguelgung des Gerätes führte. Man kann vielmehr eine den Verhältnissen der
Elektrokardiographie weitgehend angepaßte Eingangsstufe verwenden.
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Für die Erfassung der geringen Aktionsspannungen ist diese Möglichkeit
außerordentlich wichtig und bietet die Gewähr für weitgehend fehlerfreie Messungen.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt.
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Der Verstärker nach Fig. 1 weist zwei Gegentaktstufen auf. Man kann
natürlich im Bedarfsfalle auch mehr Stufen verwenden, wobei man aber gewöhnlich
mit einer einzigen Regelstufe auskommt. An die Eingangsklemmen I, 2 des Verstärkers
werden die Ableitungsspannungen beispielsweise von zwei hbleitungspunkten des Patienten
gelegt. Die Eingangsstufe besteht aus den Verstärkerröhren 3, 4, die normale Charakteristik
aufweisen. Über die Kopplungsglieder 5, 6 und 7, 8 ist die zweite Stufe angekoppelt,
die aus den beiden Regelröhren 9, IO mit der weiter oben geschilderten Charakteristik
hesteht. Der Ausgang dieser zweiten Stufe führt zu den Klemmen II und I2, an die
ein Schleifen- oder Elektronenstrahl-Oszillograph
angeschlossen
wird. Die Regelung des Verstärkungsgrades der beiden Röhren g, 10 erfolgt getrennt
durch Änderung der Vorspannungsabgrifte 13, 14 an der Spannungsquelle 15.
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In Fig. 2 ist eine Abänderung der Regelung des Verstärnngsgrades
der Regelstufe dargestellt. An die Klemmen I6 und I7 können, wie z. B. in Fig. I,
eine oder mehrere gewöhnliche Gegentaktstufen in an sich bekannter Weise unter Zuhilfenahme
von Kopplungsgliedern angeschlossen werden. Es kann hier aber auch der Anschluß
des Patienten erfolgen, wobei normalerweisle dann statt des durch ein Plattenpaar
angedeuteten Oszillographen I8 weitere Verstärkungsstufen hinzugenommen werden müssen.
Die Regelung des Verstärkungsgrades erfolgt in diesem Beispiel durch Verlagerung
der Abgriffe I9; 20 an einer Spannungsquelle 21, wodurch eine Änderung der Kathodenspannung
erzielt wird. Die Zusammenhänge, auf Grund deren durch diese Regelung eine Änderung
der Gittervorspannung und damit des Verstärkungsgrades erfolgt, brauchen hier nicht
näher erläutert zu werden, da dies zu weit führen würde und da sie außerdem in der
Verstärkungstechnik hinreichend bekannt sind. Die gleiche Spannungsquelle 21 kann
auch zum Abgriff der Vorspannungen für die Schirmgitter 22 und 23 der Röhren verwendet
werden.
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Die Ausführung nach Fig. 2 bietet den Vorteil, daß die Gitterleitung
der Regelröhren, die entweder die Nutzspannung an sich oder die verstärkten Spannungen
führt, nicht durch zusätzlicheRegelspannungen -bzw.
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Regelmittel belastet zu werden braucht. Man kann also auf diese Weise
die nach dem eingangs erwähnten älteren Vorschlag unvermeidlichen Belastungen der
Patienten bzw.
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Nutzspannungen restlos vermeiden.
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PATENTANSPÜCHE: I. Elektrokardiograph mit Gegentaktverstärker, bei
dem eine Kompensation der in den Patienten einfallenden, mit gleicher Phase, aber
verschiedener Amplitude in den Verstärkereingang gelangen den Störungen durch Regelung
des Verstärungsgrades erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Gegentaktstufen
mit Regelröhren mit gleitender Schirmgitterspannnng, d. h. Röhren, deren Kennlinienneigung
sich mit der Gittervorspannung ändert, ausgerüstet und mit Mitteln zur Regelung
der Gitterspannung versehen ist.