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Verfahren zur Sichtbarmachung von elektrischen Vorgängen
Periodische
elektrische Vorgänge werden zweckmäßig mit dem Oszillograph, insbesondere dem Katllodenoszillograph,
sichtbar gemacht. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, daß keine fortlaufende
Aufieichnung etwa auf einem Papierstreifen zu erfolgen braucht, sondern daß die
Ablesung des stehenden Bildes auf dem Schirm des Oszillographen möglich ist, sofern
die Frequenz der Zeitablenkung des Oszillographen mit derjenigen des elektrischen
Vorganges in Übereinstimmung gebracht werden kann.
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In Fällen, in denen die Dauer des Vorganges kurz im Vergleich zur
Zeitdauer einer gegebenenfalls auftretenden Wiederholung des Vorganges ist, versagt
aber diese Methode. l)ies trifft z. B. bei der Beobachtung von Körperströmen bei
Mensch und Tier zu. So InÜ55C10 Aktionsströme einzelner Muskeln und Nerven, die
in der Encephalographie beobachteten Ströme der Gehirnrinde und ebenso die Herzaktionsströme
unter Anwendung von Umwegverfahren beobachtet werden.
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Hierfür sind z. B. Registrierungen mit Tintenschreibern für genügend
langsam verlaufende Vorgänge bekannt oder Aufzeichnungen auf photographischem Papier,
die auch für schnell ablaufende Vorgänge möglich sind. Abgesehen von dem dauernden
Verbrauch von Papier- oder Filmmaterial haben sie den Nachteil, daß die Aufzeichnungen
längere Zeit in Anspruch nehmen, was in vielen Fällen die Untersuchung erschwert.
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Will man z. B. einen Gehirntumor lokalisieren, so nimmt man für eine
bestimmte Lage der Elektroden auf der Schädeldecke das Encephalogramm auf, stellt
dann fest, ob es Anomalien aufweist und wiederholt dieses Verfahren für verschiedene
Stellen der Schädeldecke so lange, bis man beim Erreichen des Maximums der Anomalien
auf die Lage des Tumors schließen kann. Die Durchführung eines solchen Verfahrens
würde erheblich dadurch erleichtert werden können,
daß das Fvncephalograrnm
ohne zeitliche Verzögerung sofort bei jeder Elektrodenstellung ablesbar wäre.
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Auch für Herzuntersuchungen mittels Aufnahme von Kardiogrammen ergäben
sich erhebliche Vorteile.
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Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Sichtbarmachung schnell ablaufender elektrischer Vorgänge zu schaffen, das eine
Periodizität des Vorganges nicht erfordert und eine sofortige Darstellung des Ablaufs
ermöglicht.
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Gemäß der Erfindung wird die Vorrichtung, die den zu untersuchenden
elektrischen Vorgang liefert, über einen Schalter an eine Laufzeitkette für einen
der Laufdauer der Kette entsprechenden Zeitabschtiitt angeschlossen und dann ein
Kurzschlußweg über die Kette und einen regelbaren Verstärker gebildet, derart, daß
der elektrische Vorgang die Kette periodisch mit der durch die Laufzeit der Kette
gegebenen Frequenz durchläuft. Durch einen Oszillograph, insbesondere einen Kathodenstrahloszillograph,
wird ein stehendes Bild erzeugt, indem das Meßorgan des Oszillographen entsprechend
dem Potential eines Punktes der Kettenschaltung gesteuert wird, während das Zeitablenkorgan
periodisch entsprechend der Kettenlaufzeit betätigt wird.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in der Abbildung dargestellt.
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Die zur Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtung besteht
im wesentlichen aus einer Laufzeitkette LK, einer Braunschen Röhre R, einem Verstärker
AB und einem Schalter S.
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Um die Wirkungsweise zu erklären, sei angenommen, daß mittels der
Elektrode E dem menschlichen Körper, z. B. der Schädeldecke, eine Spannung entnommen
wird. Diese wird über einen Verstärker V für gewöhnlich einer Registriervorrichtung
R V zugeführt.
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Um eine sofortige Aufzeichnung gemäß der Erfindung zu gewinnen, wird
hinter dem Verstärkcr V die verstärkte Elektrodenspannung abgezweigt und über den
Schalter S in Stellung II und ein Potentiometer P1 der Röhre A zugeführt. Die Röhre
A arbeitet als Widerstandsverstärker. Die Meßspannung durchläuft dann die Laufzeitkette
LK, wird durch die Röhre B erneut verstärkt und an das Potentiometer P, erneut herangeführt,
da sich der Schalter S inzwischen in Stellung I befindet. Die Schalterstellung II
wurde nur für die Dauer der Laufzeit der Kette eingenommen und dann z. B. automatisch
durch ein Zeitschaltwerk unterbrochen, um die Schalterstellung I herzustellen.
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Beträgt die Laufzeit der Kette z. B. I Sekunde, so verbleibt auch
der Schalter S längstens für I Sekunde in Stellung II. Die Periode des Spannungsumlaufs
in dem über S 1 geschlossenen Stromkreis beträgt entsprechend der Laufzeit der Kette
I Sekunde. Durch das Potentiometer P1 wird die Amplitude dieses elektrischen Spannungsverlaufes
nach wunsch eingestellt. Durch die Wirkung der Verstärkung bei A und B ist für eine
genügend lange Fortsetzung dieses periodischen Vorganges gesorgt.
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An einem Punkt dieser Schaltung, und zwar an der Anode der Röhre
A, wird die Meßspannung abgenommen und dem Meßablenkungssystem MP der Braunschen
Röhre R zugeführt. Das Zeitablenkungssystem ZP der Braunschen Röhre steht in Verbindung
mit einem Sägezahngenerator SG, der je eine Zeitablenkung pro Sekunde bewirkt. Mit
den üblichen Mitteln kann man ein stehendes Bild des durch den Schalter S in Stellung
II herausgegriffenen Vorganges erhalten.
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Die Zeitablenkung der Braunschen Röhre kann mit der Laufzeitkette
z. B. dadurch gekuppelt sein, daß ein Steuerimpuls eingeführt wird, der die Laufzeitkette
mit durchläuft und zur Synchronisierung des Zeitablenkgenerators dient. Ein solcher
Impuls wird zweckmäßig mit nicht zu steilen Flanken versehen, weil sonst die Bandbreite
der Laufzeitkette leicht nicht ausreichen würde. Man kommt aber ohne einen Steuerimpuls
aus, wenn man die Zeitablenkung durch einen selbständigen Generator, z. B. einen
Multivibrator, bewirkt, der die Periodendauer der Laufzeit der Kette besitzt und
mit einer Frequenzregelung ausgerüstet ist, so daß die Synchronisierung von Hand
im Fall des Außertrittfallens bewirkt werden kann.
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Das Außertrittfallen bemerkt man sofort an der Unschärfe des Bildes.
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In manchen Fällen ist es erwünscht, gleichzeitig mehrere elektrische
Vorgänge zu beobachten, z. B. ist es in der Encephalographie von Interesse, gleichzeitig
mit dem Spannungsverlauf an einer Stelle der pathologischen Seite der Schädeldecke
denjenigen des symmetrisch gelegenen Punktes der anderen Seite der Schädeldecke
vergleichsweise zur Darstellung zu bringen. Für diesen Fall v verwendet man zweckmäßig
gleichzeitig zwei der oben beschriebenen Einrichtungen, die entweder auf ein Zweistrahlrohr
arbeiten oder auf zwei benachbart angeordnete getrennte Braunsche Röhren, die aber
dann von einem gemeinsamen Zeitablenkgenerator gespeist werden können. Auch würden
zweckmäßig die Schalter S beider Geräte miteinander gekuppelt werden.
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PATENTANSPRbCHE: I. Verfahren zur Sichtbarmachung von elektrischen
Vorgängen, deren Dauer kurz im Vergleich zur Zeitdauer einer gegebenenfalls auftretenden
Wiederholung des Vorganges ist, insbesondere von biologischen Körperströmen oder
-spannungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (S) eine Laufzeitkette (LK)
an die den elektrischen Vorgang liefernde Vorrichtung für die Dauer der Laufzeit
der Kette anschließt und dann einen Kurzschlußweg über die Kette und einen regelbaren
Verstärker (A, B) bildet, derart, daß der elektrische Vorgang die Kette periodisch
mit der durch die Laufzeit der Kette gegebenen Frequenz durchläuft und daß das Meßorgan
eines Oszillographen, insbesondere eines Kathodenstrahloszillographen, entsprechend
dem Potential eines Punktes der Kettenschaltung gesteuert wird, während das Zeitablenkungsorgan
des Oszillographen periodisch entsprechend der Kettenlaufzeit betätigt wird.