DE2510829A1

DE2510829A1 - Medizinisches geraet

Info

Publication number: DE2510829A1
Application number: DE19752510829
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr Rer Nat Kresse; Helmut Dipl Phys Reichenberger
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1975-03-12
Filing date: 1975-03-12
Publication date: 1976-09-16
Also published as: ATA110276A; DE2510829B2; CH594398A5; AT358158B

Description

Medizinisches Gerät Die Erfindung bezieht sich auf ein medizinisd.es Gerät mit einem Abnehmer und einer daran anschließbaren Au swerteeb#i ohtung für vom Körper des Patienten abgenommene physiologische Signale, vorzugsweise photoelektrischen Pulsabnehmer.
Es ist bekannt, daß die Funktion von Abnehmern für physiologische Größen häufig gestört isto Dabei sind verschiedene Störungsursachen möglich. Die Störungen können Fehlsignale erzeugen, die sich im Veraxteitungsteil nicht immer als solche erkennen lassen, weil sie gleiche Frequenzen und Amplituden wie das Signal der zu messenden physiologischen Größen haben können.
Dadurch werden unnötige Fehlalarme hervorgerufen, die sich vor allem bei der zentralen Überwachung von physiologischen Größen besonders störend auswirken.
Es sind auch Abnehmer und Systeme von Abnehmern bekannt, die Fehlsignale vom Meßsignal diskriminieren und im VerarbeitungE-teil zwischen technischem und medizinischeq Alarm unterscheiden können. Dabei werden meist neben der zu messenden Primärgröße weitere physiologische Größen gemessen. In der Zeitschrift "British Medial Journal", 29.1101969, Seite 545, wird z.B. vOr geschlagen, bei der Aufnahme eines Elektro-Encephalogramms zusätzlich über eine eingeprägte Hochfrequenzspannung eventuell auftretende Impedanzänderungen zwischen den Meßelektroden zu messen, wodurch eine Defixation der Elektroden erkannt werden kann.
Aus der DT-OS 1 940 413 ist weiterhin eine Vorrichtung zum Überwachen von Patienten bekannt, bei der mehrere Meßparameter, die für verschiedene Körperfunktioren,wie o oBo Herztätigkeit, Blutdruck und Atemfrequenzsspezifisch sind) gemessen werden und in einem Verarbeitungsteil logisch so verknüpft werden, daß nur beim gleichzeitigen Abweichen mehrerer Meßparameter vom Normalzustand ein Alarmsignal gegeben wird. Bestimi,te Fehlermöglichkeiten im Applikationssystem, die nur zum Ausfall eines Abnehmers führen, können dadurch erkannt werden. Diese Abnehmersysteme sind technisch recht-auSwendig, da sie als sog.
"heterogenes" System aufgebaut sind, mit dem v e r 5 c h i e -d e n e physiologische Größen gleichzeitig gemessen werden müssen0 Außerdem ist die Fehlerdiskriminierung durch die logische Verknüpfung in der Auswerteeinrichtung nicht immer eindeutig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, derartige Nachteile zu beseitigen. Es soll ein medizinisches Gerät der eingangs genannten Art, vorzugsweise ein fotoelektrischer Púlsahnehmer, angegeben werden, das ein Fehlerempfinden besitzt, ohne daß weitere physiologische Größen gemessen werden müssen, und das die auftretenden Fehlsignale vom Meßsignal eindeutig diskriminieren kann.
Die Erfindung beruht auf der Erfahrung, daß ein durch die Patientenmotorik, Defixation des Abnehmers oder andere Störungsursachen hervorgerufenes Fehlslgnal zufällig und nicht durch andere Abnehmer, die das gleiche physiologische Signal gleichzeitig abnehmen, reproduzierbar ist. Die Aufgabe wird daher erfindungsgemäE dadurch gelöst, daß der Abnekner mit Mitteln für die zweimalige, gleichzeitige Abnahme des Meßsignals versehnn ist und daß die Auswerteeinrichtung Mittel für eine vergleichende Bewertung der beiden abgenommenen Meßsignale enthält. Im Gegensatz zum dargestellten Stand der Technik ist der erfindungsgemäße Abnehmer als "homogenes" System aufgebaut. In der vorzugsweisen Ausgestaltung als fotoelektrischer Puls abnehmer soll der erfindungsgemäße Abnehmer einen Sender und mnndestens zwei Empfänger oder mindestens zwei Sender und einen Empfänger für elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise im optischen Bereich, aufweisen. In einer weiteren Ausgestaltung eines fotoelektrischen Bulsabnehmers kann dieser auch aus mirdestens zwei Teilabnehmern aus j eweils einem Sender und Empfänger für elektromagnetische Strahlung bestehen, die an unterschiedlichen Körperstellen angebracht werden können. Für die vorzugsweise Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Atrjehmers als fotoelektrischer Pulsabnehmer ist in der Auswerteeinrichtung eine Koinzidenzschaltung mit einstellbaren Zeit- und Zählgliedern vorgesehen, die die unter Einhaltung der Koinzidenzbedingung auftretenden Signale als Impulse bewertet, zählt und beim Über-oder Unterschreiten von einstellbaren Grenzwerten der zu zählenden Pulsfrequenz medizinischen Alarm geben und die bei Nichteinhaltung der Koinzidenzbedingung einen technischen Fehleralarm geben kann. Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Lösung werden an einem Ausführungsbeispiel in den nachfolgenden Figuren in Verbindung mit den Unteransprüchen erläutert.
Es zeigen: Fig, 1 einen schematischen Querschnitt eines fotoelektrischen Pulsabnehmers Fige 2 ein Blockdiagramm der zugehörigen Auswerteeinrichtung.
In Fig. ~ st mit 1 das Gehäuse eines fotoelektrischen Pulsabnehmers bezeichnet. An der Applikationsseite 2 befinden sicK eine Lumineszenzdiode 3 als Bestrahlungslichtquelle und beispielsweise zwei Fotoelemente oder Fotowiderstände 4 und 5 als Strahlungsempfänger. Die von der Lichtquelle 3 emittierte Strahlung tritt durch die Haut 6 mit dem mit Pulsfrequenz durchbluteten Gewebe 7 in Wechselwirkung (Reflexion, Transmission) und wird dadurch mit der Pulsfrequenz moduliert Von den Strahlungsempfängern 4 und 5 wird je ein moduliertes Signal aufgenommen. Da zu gleichen Zeiten entsprechende Lichtstrahlung mit unterschiedlichen Teilen der Pulswelle und des Gewebes in Wechselwirkung treten, können sich die Empfangssignale in Phase und Amplitude unterscheiden. Charakteristische TeIle der Signalkuiven in den Empfängern 4 und 5 sind dann jeweils um eine Zeitdifferenz A t verschoben, die vom Abstand der beiden Empfänger und der Pulswellengeschwindigkeit abhängig ist. Diese Zeitdifferenz ist in der Koinzidenzschaltung der Auswerteeinrichtung einstellbar. Wenn die Empfangssignale die vorgegebenen Koinzidenzen nicht e ztalten, werden eine Meßwertaustastung eingeleitet oder gegebenenfalls die Meßwerte von der normalen Weiterverarbeitung ausgeschlossen0 In der Fig. 2 sind mit 4 und 5 die Signalempfänger aus Fig. 1 bezeichnet. Deren Ausgangssignale werden zwei Auswertekanälen A und B zugeführt, die im wesentlichen gleich aufgebaut sind und über eine Koinzidenzstufe verbunden sind. Sie bestehen im einzelnen aus zwei Verstärkern 8 und 9, vier Differenziergliedern 10 bis 13, zwei Schwellwertdetektoren 14 und 15, vier Rechteckimpulsgeneratoren 16 bis 19, zwei Verknüpfungsgliedern 20 und 21, der Koinzidenzstufe 22, drei Zählern 23 bis 25, zwei Subtrahiergliedern 26 und 27, drei Anzeigegeräten 28 bis 30 und vier Eingabeeinheiten 31 bis 34.
Die Funktion dieser Schaltung zur Fehlererkennung ist folgende: Als Kriterium für die Koinzidenzbildung werden die Wendepunkte der ansteigenden Pulsflankon verwendet. Dort liegt jeweils ein Maximum in der Steigung vor, das erfaßt werden kann. Da allerdings mehrere Wendepunkte in einer Pulskurve vorliegen, müssen sich entsprechende Teile der Pulskurven eindeutig einander zugeordnet werden können. Die Signalkurven werden daher zunäcvin den Verstärkern 8 und 9 verstärkt und in je zwei hintereinander geschalteten Differenziergliedern 10 und 12, bzw. 11 und 13, je zweimal difforenziert. Die ersten Differenzierglieder 10 und 11 liefern Signale, deren Höhe der Steigung der Pulskurven proportional sind0 Durch die nachgeschalteten, einstellbaren Schwellwertdetektoren 14 und 15 können jeweils sich entsprechende Signalkurven in den Kanälen A und B erfaßt werden. Werden jeweils vorgegebene Mindestwerte der Steilheit der Signalkurven überschritten, so werden in den nachfolgenden Rechteckimpulsgeneratoren 16 und 17 Rechteckimpulse ausgelöst, die jeweils die Eingänge der Verknüpfungsglieder 20 und 21 ansteuern. Die zweiten Differenzierglieder 12 und 13 liefern bei den Wende punkten der Pulskurven jeweils Nullsignale, bei denen die Verknüpfungsglieder 20 und 21 durchgesteuert werden und in den nachfolgenden Rechteckgeneratoren 18 und 19 Normimpulse erzeugt werden. Diese Normimpulse, deren Vorderkanten sich entsprechenden Teilen der Pulskurven zugeordnet sind, werden der Koinzidenzstufe 22 zugeführt. Das Eintreffen der Vorderkante eines ersten Impulses aus dem Kanal (z.B. Kanal A)5 der der Meßstelle zugeordnet ist, an der die Pulswelle zuerst erfaßt wird, ist Bezugspunkt für die Auslösung des Koinzidenzintervalls.
Kanalwahl, zeitlicher Abstand des Koinzidenzintervalls von der Vorderkante des auslösenden Impulses und Dauer des Koinzidenzintervalls können durch die Eingabeeinheit 31 bestimmt werden.
Das Eir.treffen der Vorderkante eines Impulses in dem -Kanal (z.Bv Kanal B), der der Meßstelle zugeordnet ist, an der die Pulswelle nachfolgend erfaßt wird, wird dann als toinzident und zusammen mit dem ersten Impuls als ein Ereignis bewertet, wenn es in das aufgespannte Koinzidenzintervall fällt. Diese Ereignisse werden in dem nachfolgenden Zähler 23 gezählt und in dem Anzeigegerät 28 als Pulsfrequenz angezeigt. Über eine Eingabe einheit 32 können Grenzwerte für die Pulsfrequenz eingestellt werden, bei deren Über- oder Unterschreiten medizInischer Alarm gegeben wird. Die Kanäle A und B weisen ebenfalls ZGh er 24 und 25 auf, in denen die Impulse der Rechteckgeneratoren 18 und 19 gezählt werden. In den Subtrahiergliedern 26 und 27 wird jeweils die Differenz zwischen der Zahl dieser Impulse und der Zahl der in Koinzidenzstufe 22 gewerteten Ereignisse gebildet0 Weichen diese von Null ab, liegen Störungen oder Fehler im Abnehmer oder in der Auswerteeinrichtung vor. Über die Eingabeeinheit 33 und 34 sind Grenzwerte einstellbar, bei deren Überschreiten in den Anzeigegeräten 29 und 30 technischer Alarm angezeigt wird.
Eine derartige Schaltung kann gegebenenfalls dadurch vereinfacht werden, daß nur der Kanal A als Bezug für die Auf spannung des Koinzidenzintervalls herangezogen werden kann Die Schwellwert-, Impuls- und Verknüpfungsglieder 15, 17 und 21 können dann entfallen und die Eingabeeinheit 31 wird vereinfacht.
Sinngemäß kann die Auswerteeinrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines fotoelektrischen Pulsabnehmers aus zwei Sendern und einem Empfänger aufgebaut sein. Dabei können die Sender mit den gleichen Wellenlängen, die mit verschiedenen niedrigen Frequenzen getaktet sind, oder auch mit verschiedenen Wellenlängen abstrahlen, was eine entsprechende Modifikation der Empfänger bedingt.
Wird ein Ausführungsbeispiel so abgewandelt, daß der Abnehmer aus zwei Teilabnehmern mit jeweils einem Sender und einem Empfänger besteht, die im räumlichen Abstand an unterschiedlichen Körperstellen angebracht werden können, ändert sich in der Auswerteeinrichtung nichts. Der variable räumliche Abstand der Teilabnehmer wirkt dann aber als bestimmende Größe für den zeitlichen Abstand des Koinzidenzintervalls von der Vorderkante des auslösenden ersten Impulses.
Das erfindungsgemäße medizinische Gerät ist nicht auf die den Ausführungsbeispielen beschriebenen fotoelektrischen Abnehmer beschränkt. .4uch andere Pulsabnehmer, sowie Rezeptoren für Elektrokardiogramme, Rheographie usw. fallen unter die Erfindung,

Claims

Patent ansprüche g Medizinisches Gerät mit einem Abnehmer und einer daran anschließbaren Auswerteeinrichtung für vom Körper des Patienten abgenommene physiologische Signale, vorzugsweise fotoelektrischer Puisabnehmer, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Abnehmer mit Mitteln für die zweimalige, gleichzeitige Abnahme des Meßsignals versehen ist und daß die Auswerteeinrichtung Mittel für eine vergleichende Bewertung der beiden abgenommenen Meßsignale enthält.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abnehmer aus einem Sender (3) und mindestens zwei Erapfängern (4, 5) für elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise im optischen Bereich, besteht.
3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abnehmer aus mindestens zwei Sendern für elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise im optischen Bereich, die mit der gleichen Wellenlänge abstrahlen, aber mit verschiedenen niedrigen Frequenzen getaktet sind, und. einem Empfänger für elektromagnetische Strahlung besteht.
4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,-daß der abnehmer aus mindestens zwei Sendern für elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise im optischen Bereich, die mit verschiedenen Wellenlängen abstrahlen, und einem Empfänger für elektromagnetische Strahlung besteht.
5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus mindestens zwei Teilabnehmern aus jeweils einem Sender und einem Empfänger für elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise im optischen Bereich, besteht, die an unterschiedlichen örperstellen angebracht werden können.
6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteeinrichtung die vergleichende Bewertung der beiden abgenommenen Meßsignale durch Feststellung von zeitlochen Koinzidenzen erfolgt.
7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung zwei im wesentlichen gleichaufgebaute Auswertekanäle mit einstellbaren Zeit- und Zählgliedern aufweist, die über eine Koinzidenzstufe (22) verbunden sind.
8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die bei Nichtansprechen der Koinzidenzstufe (22) eine Meßwertaustastung einleiten
9. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekenrzeichnet, daß als Kriterium für die Koinzidenzbildung der Wendepunkt der ansteigenden Pulsflanke verwendet wird
10. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung geeignete Mittel (8 bis 21) aufweist, die die sich entsprechenden Wendepunkte der Pulsflanken im zeitlichen Ablauf erfassen, in Rechteckimpulse umsetzen und der Koinzidenzstufe (22) zuführen.
11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendepunkte der Pulsflanken durch zwei hintereinander geschaltete Differenzierglieder (10 und 12, 11 u-d 13) erfaßt werden, deren erstes (10, 11) mittels eines Schwellwert~ detektors (14, 15) bei Überschreiten einer einstellbaren Steigung der Pulsflanke über einen ersten Rechteckimpulsgenerator (16, 17) ein VerknBpfungsglied (20, 21) ansteuert und deren zweites (12, 13) bei Nullsignal das Verknüpfungsglied (20, 21) durchsteuert, so daß ein weiterer nachfolgender Rechteckgenerator (18, 19) zum Aussenden eines Rechteckimpulses aktiviert werden kann.
12. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der das für die Koinzidenzbildung notwendige Bezugssignal liefernde Kanal durch eine Eingabeeinheit (31) angewählt werden kann0 13.
Gerät nach Anspruch 6 bis.11, dadurch gekennzeichnet, daß die Koinzidenzstufe (22) über die gleiche Eingabeeinheit (31) anwählbare Zeitintervalle einstellbarer Dauer in einstellbarem, zeitlichen Abstand von der Vorderkante eines ersten Rechteckimpulses des Kanals A oder B auf spannt, in dem nachfolgende Impulse mit diesem als ein Ereignis registriert und einem nachfolgenden Zähler (23) zugeführt werden.
14o Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Eingabeeinheit (32) Grenzwerte fiir die Zählung der Pulsfrequenz einstellbar sind, bei deren Über- oder Unterschreiten medizinischer Alarm, beispielsweise auf einem Anzeigegerät (28),angezeigt wird.
15o Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzichnet, daß die von der Koinzidenzstufe (22) mit nachfolgtndeln Zahler (23) gezählten Ereignisse in Subtraktionsgliedern (26, 27) von den in den Kan-älen A und B mit den Zählern (24, 25) gezählten Rechteckimpulsen abgezogen werden.
16. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß durch Eingabeeinheiten (33, 34) einstellbare Grenzwert für die Differenz der in der Koinzidenzstufe (22) gezählten Ereignisse und der in den Kanälen A und B gezählten Impulse vorgegeLen werden können, bei deren Überschreiten technischer Alarm, beispielsweise auf Anzeigegeräten (29, 30)> angezeigt wird.

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