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Vorrichtung zur Aufzeichnung des Verlaufs elektrischer Spannungen
an biologischen Objekten
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zu schaffen, bei welcher der Verlauf von elektrischen Spannungen an biologischen
Objekten, vorzugsweise also von Muskel- und Nervenaktionsspannungen, aufgezeichnet
und bis zur eingeleiteten Löschung des Bildes festgehalten werden kann.
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Die bisher übliche, direkt aufzeichnende Elektrokardiographen, mechanische
Schreiber, Filmschreiber und Lichtpunktilicinenschreiber haben neben erheblichen
Papierverbrauch den Nachteil eines durch die verwendeten elektrodynamischen Schreibsysteme
nach hohen Frequenzen begrenzten Frequenzeumfanges (bis zu 200 Hz). Diese Tatsache
macht sich insbesondere bei der Registrierung der bie pathologischen Herzfehlern
im Herzton auftretenden musikalischen Geräusche (Frequenzen bis 3000 Hz) störend
bemerkbar. Andererseits haben die für die Aufzeichnung von EKGs verwendeten nachleuchtenden
Braunschen Röhren den Nachteil zu geringer Nachleuchtstärke und -dauer und erschwerden
deshalb eine eingehende Beurteilung des EKG außerordentilch, so daß man auch hier
im Endeffekt auf eine vfotografisdche Reigistrierung angewiesen ist. Dagegen hat
man bei den nachleuchtröhren wergen der Trägheitslosigkeit des Elektronenstrahls
keine Begrenzung des Frequenzumfanges.
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Die Erfindung gestattet nun einerseits durch Anwendung des trägheitslosen
Schreibsystems, den erforderlichen Frequenzbereich in vollem Umfange aufzuzeichne,
und vermeidet andererseits durch
Benutzung eines besonderen Leuchtschirms,
auf dem das aufgenzeichnete EKG beliebig lange festgehalten werden kann, den Umweg
einer fotografischen Aufzeichnung und gestattet damit eine bequeme sofortige Auswertung.
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Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird zur Aufzeichnung des Verlaufs
von elektrischen Spammungen an biologischen Objekten eine Braunsche Röhre angwendet,
deren Bildaschirem aus farblosen Alkalihalogenidkristallen besteht.
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Es sind bereits Schirme für Braunsche Röhren aus farblosen alkalihalogenidkristallen
bekannt.
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Diese haben die Eigenschaft, sich beim Aufprall von Elektronen zu
verfärben. Durch Eindringen der elektronen in das Kristallgitter komplettieren sich
die positiven Ionen des Kristalls zu neutralen Atomen und bilden dadurch sog. Farbzentren
(Gldsteineffekt). Es entsteht also bei Elektronenaufprall auf dem Schirm eine durnke
Spur auf hellem Grund. Diese ist beliebig lange haltbar, wenn man den Schirm vor
übermäßiger Erwärmung schützt.
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Eine Lischung des Schirmbildes kann nun in der WEise erfolgen, daß
man den Schirm kurzzeitig auf einige hundert Grad erwärmt und gleichzeitig zwischen
durchsichtigen, auf der Vorder- und Rückseite angebrachten Metallfolien ein elektrisches
Feld legt. Dann wandern die in den Schirm eingedrungenen Elektronen quer durch den
Schirm zu den Elektronen ab, und die Spur verschwindet.
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Gemäß der Erfindung erfolgt bei einer Vorrichttung der geschilderten
Art die Aufzeichnung auf dem bildschirm zeilenweise, und es befinden sich zu beiden
Seiten des Bildschirms jeweils in Höhe der einzelnen Zeilen durchsichtige leitende
Folien, welche an eine Schrimbildlöscheinrichtung anschaltbar sind.
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Da der Schirm im unbeschriebenen Zustand durchsichtig ist und die
Schreibung als dunkle Spur auf hellem Grunde erscheint, kann das Schrimbild von
hinten beleuchtet und projiziert werden.
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WEitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden
eschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispele erläutert.
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Das Elektrodensystem des in Fig. 1 a schematisch dargestellten Braunschen
Rohres ist das bei Kathodenstrahlröhren übliche, Der Bildschirm 1 besteht aus Alkalihalogenidkristallen.
Vorn und hinten auf diesem Kristallschirm 1 sind, voneinander und vom Schirm isoliert,
streifenförmige, lichtdurchlässige, Metallfolien 2 und 3 angebracht.
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Diesen Metallfolien 2, 3 kann entweder über die Zuleitungen 4 und
5 zwecks Erwärmung Strom zugeführt werden, oder aber es kann jewils zwischen zwei
gegenüberliegenden Metallstreifen eine Hochfrequenzfeld oder Gleichfeld erzeugt
werden. Sowohl bei Stromdurchgang wie auch bei anlegen eines Hochfrequenzfeldes
wird der Schirm 1 rasch erhitzt und dabei eine aufgezeichnete Bildspur gelöscht.
Ein zusätzlich an die Metallstreifen 2, 3 gelegtes Gleichfeld berschleunigt das
Abwandern der Elektronen und damit den Löschvorgang. Durch die streifenförmige Anordnung
der Metallfolien ist es möglich, jewils nur einen Teil des Schirmes zu löschen,
was besonders bei einer kontinuierlichen Aufzeichnung von Vorteil ist.
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Fig. 1 b zeigt in Vorder und Seitenansicht nochmals einen Schirm der
bei Fig. 1 a beschriebenen Art. um die Einzelheiten noch deutlicher hervortreten
zu lassen. Die Bezeichungen sind die gleichen wie in Fig. 1 a.
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Wenn man die Vorrichtung nach der Erfindung zur einmaligen zeilenweisen
Aufzeicnung eines Vorganges, z. B. einer EKG-Ableitung, benutzen will, so ist dies
wie folgt möglich: Die vorrichtung nach Fig. 2 besteht aus dem bereits an Hand der
Fig. 1 a erläuterten Dunkelspurrohr a, ferner aus einem Kippgerät b für die horizontale
Ablenkung des Elektronenstrahls, einem Gerät c zur vertkalen zeilenweisen Verschiebung
des elektronenstrahles, eine helligkeitssteuervorrichtung d, einer Löschvorrichtung
e zur Löschung des Schirmbildes und schließlich aus einem Meßverstärker f: Das an
die horizontalen Ablenkplatten der Röhre a angeschlossene Kippgerät b bewirkt eine
lineare waagerechte Strahlablenkung mit einer so kleinen Geschwindigkeit, daß sie
Schreibung einer Zeile etwa 5 bis 6 Sek. (5 bis 6 Herzaktionen) dauert. An die meßplatten
(vertikale Ablenkplatten) wird er Meßverstärker f und das Gerät c, das die veertikale
Verschiebung des Elektronenstrahles bewirkt, angeschlossen. Während über den Verstärker
die aufzuzeinchenden Spannungen dem Rohr a zugeführt werden, sorgt das Gerät c nach
Schreibung jeweils einer Zeile für eine vertikale Verschiebung des Elektronenstrahles
um eine Zeilenbreite, so daß der Bildschirm in mehreren Zeilen, die jeweils einer
Zeit von 5 bis 6 Sek. entsprechen, beschrieben wird.
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Nach Aufzeichnung der letzten Zeile wird der Elektronenstrahl durch
die Helligkeitssteuervorrichtung d unterbrochen. Diese Unterbrechung wrid erst dann
wieder aufgehoben, wenn durch Betätigung der Lischvorrichtung e die Löschung des
Schimbildes erfolgt ist. Gleichzeitig wird durch die heli gkeitssteuerung, d eine
Sperrung des Elektronenstrahls während des nach Schreibung einer Zeile erfolgenden
Rücklaufs des Elektronenstrahls zum Anfang dr nächsten Zeile bewirkt.
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Da, wie bereits erwähnt wurde, die Kippfrequenenz der horizontalen
Ablenkung sehr niedrig ist, ist eine laufende zeilenweise Aufzeichnung eines Vorganges
wie folgt möglich: Die Anordnung gemäß Fig. 3 ist bis auf die Ausführung des Gerätes
zur Auslösung der Schirmbildlöschung e die gleiche wie die Anordnung nach Fig. 2
Wie bereits an hand der Fig. 2 erläcutert worden sit, erfolgt die Aufzeichnung zeilenförmig.
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Während jedoch bei der anordnung nach Fig. 2 der Schirm einmalig voll
beschrieben wurde und eine weitere Aufzeichnung erst nach vorausgegangener Löschung
des gesamten Schirmbildes möglich war, verlaufen bei der Anordnung nach Fig. 3 Löschung
und Aufzeichnung nebeneinander, Der Elektronenstrahl möge z. B. drei Zeilen geschrieben
haben, dann wird durch die Vorrichtung e die Löschung
der ersten
Zeile eingesenaltet. Währenddessen schreibt der Strahl weiter, und nach Beendigung
der letzten Zeile ist die erste Zeile bereits wieder ver lösht. Die Löschvorrichtung
e sorgt nun durch nacheinander erfolgendes Anschalten eines Stromes bzw. eines Hochfrequenzfeldes
an die über dem Schirm angebrachten Metallfolien für eine fortlaufende Lischung
des Schirmes der Dunkelspurröhre. Da auf diese Weise Löshung ufd Aufzeichnung Hand
in Hand gehen, ist eine kontinuierliche Beobadchtung des aufgezeichneten Vorganges
möglich.
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Man kann die Vorrichtung nach der Erfindung auch für die gleichzeitige
Aufzeichnung von vier verschiedenen Vorgängen in jeweils einer Zeile benutzen. Begnügt
man sich mit der Schreibung von jeweils einer Zeile von einem Vorgang. so kann die
Dunkelspunrröhre als Zweistrahlrohr mit Zweifachelektronenschalter ausgeführt werden,
und es wird dadurch die gieichzeitige belicbig lange haltbare Aufzeichnung von vier
Vorgängen, beispeislweise von drei EKG-Ableitungen und einer Herztonspur, möglich.
Die Meßspannungen werden hierbei über vier meßverstärker f (Fig. 3) und die Elektronenschalter
g den horizontalen Ablenkplatten der Röhre a zugeführt. Die Helligkeitssteuervorrichtung
d unterbindet den Elektronenstrahl nach Schreibung der einzelnen Zeilen und ebenso
während das Schlathubes der Elektronenschalter.
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Das Kippgerät b bewirkt ide horizontale Ablenkung berider Strahel.
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Man kann für die fortalufende Aufzeichnung von vier Vorgängen auch
zwei Dunkelspurröhren benutzen. Hierbei kann eine laufende gleichzeitige Aufzeichnung
von vier Vorgängen in der Weise erfolgen, daß jeweils das eine Rohr schreibt und
das andere Rohr gelöscht wird. Die Umschaltung der Aufzeichnung von einem zum anderen
Rohr läßt sich mit an sich bekannten Mitteln leicht automatsch bewerkstelligen.