DE2949543C2 - Vorrichtung zum Erfassen und Steuern der Pulszahl durch Bio-Rückkopplung - Google Patents

Description

45

Es ist bereits (beispielsweise aus Psychosomatic Medicine, Vol. XXX, No. 6, Seite 837,1968 »Differential Operant Conditioning of Heart Rate«) seit langem bekannt, daß Patienten mit zu hoher oder zu niedriger Pulszahl durch Selbstkontrolle ihre Pulszahl bzw. ihre Herzfrequenz beeinflussen können. Zu diesem Zweck muß der Patient Kenntnis von seiner jeweiligen momentanen Pulszahl erhalten, um beurteilen zu können, ob der Puls beschleunigt oder verlangsamt werden soll. In Psychophysiology, VoI 3, No. 2, Seite 176, »Operant Conditioning of Heart Rate Slowing« ist eine Vorrichtung zum Erfassen und Steuern der Pulszahl durch Bio-Rückkopplung beschrieben, bei der ein von einem Kardiotachometer erhaltenes Signal verstärkt und als Analogsignal ausgewertet wird. Es handelt sich &> hierbei um ein System zum direkten Steuern der Erhöhung bzw. der Abnahme der Pulszahl durch Anwendung des sogenannten Operanlen-Systems, bei dem die Information, die sich durch Vergleich mit einer Bezugspulszahl ergibt, durch eine Lampe oder einen Lautsprecher angezeigt wird. Die mittlere Pulszahl wird durch Mittelwertbildung über 100 (Herz-)Schläge analog berechnet. Die Pulszahlsteuerung mittels des Operanten-Systems, die auf die Einstellung der Pulszahl in einer bestimmten Richtung abzielt, wird jedoch stark durch psychologische Faktoren beeinflußt. Es ist deshalb im allgemeinen wünschenswert, dieses Verfahren in Verbindung mit Psychotherapie wie beispielsweise autogenem oder autonomem Training anzuwenden. Eine Vorrichtung zum Erfassen der Pulszahl ermöglicht dabei dem Patienten die Erlernung der Bio-Rückkopplung.

Vorrichtungen dieser Art machen es möglich, daß ein Patient seine autonome Nervenfunktion leicht selbst steuern kann, wobei die Bio-Rückkopplung seiner physiologischen Funktionen durch ein Stimulationsmittel wie Licht- oder Klangsignale unterstützt werden kann. Dabei soll der Patient die Korrelation von Geist und Körper selbst objektiv erkennen und sich selbst in der Pulszahlsteuerung als einer Funktion des autonomen Nervensystems üben. Dadurch wird die Behandlung und Rehabilitation von Patienten mit Kreislaufkrankheiten, die Tachykardie (hohe Pulsfrequenz), Bradykardie (langsame Herztätigkeit), Arrhythmien und Herzschlagabnormitäten umfassen, möglich. Diese Systeme können auf die Behandlung von Krankheiten wie Herzneurose, neurozirkulatorische Asthenie, Sinus-Tachykardie, Sinus-Bradykardie und essentiellen Hochdruck (Hypertension) angewendet werden.

Zur Verbesserung der Handhabung von Vorrichtungen zum Erfassen uvid Steuern der Pulszahl durch den Patienten selbst wird in der DE-OS 27 17 747 ein Herzfrequenzmesser angegeben, der außer einer im Systolen-Rhythmus blinkenden Anzeigevorrichtung eine Vorrichtung zur digitalen optischen Anzeige der Pulszahl aufweist. Der Patient kann seine Pulszahl (d. h. die Herzschläge pro Minute) direkt digital ablesen. Eine weitere Digitalschaltung steuert eine Alarmeinrichtung, die beim Überschreiten oder Unterschreiten eines Toleranzbereiches für die Pulszahl anspricht. Obgleich diese bekannte Vorrichtung bereits schon eine gute Hilfe für den Patienten zum Erfassen und Steuern seiner Pulszahl durch Bio-Rückkopplung "lietet, haben klinische Versuche am Patienten gezeigt, daß noch bessere Ergebnisse erzielt werden, wenn die Herzschläge über eine variabel einstellbare Zeit integriert und digital angezeigt werden. Der Patient wählt selbst das Zeitintervall, über das die Herzschläge integriert werden. Falls es dem Patienten dann noch nicht gelingt, seine Pulszahl zufriedenstellend zu steuern, kann eine weitere Verbesserung des Trainings durch eine äußere Stimulation durch Licht oder Schall erzielt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Erfassen und Steuern der Pulszahl zu schaffen, mit der die Erfolgschancen eines Patienten bei der Steuerung seiner Pulszahl durch Bio-Rückkopplung durch Erweiterung der Trainingsmöglichkeiten verbessert werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Erfassen und Steuern der Pulszahl durch Bio-Rückkopplung mit einer Vorrichtung zur digitalen optischen Anzeige der Pulszahl dadurch gelöst, daß sie einen Zähler für die gemessenen Pulssignale, einen Bezugszeitgenerator, durch den der Zähler zurückgestellt wird, und eine digitale Anzeigeschaltung enthält, deren Eingang mit dem Ausgang des Zählers verbunden ist und die die gezählten Pulsschläge anzeigt, wobei die Rückstellzeit des Zählers variabel ist.

Eine weitere Verbesserung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dadurch erreicht, daß sie einen variablen Frequenzoszillator enthält, der ein Stimulationsfrequenzsignal an eine optische und/oder akusti-

sehe Anzeigevorrichtung abgibt. Die stimulierenden Licnt- oder Schalleindrücke erleichtern dem Patienten die Änderung seiner Pulszahl in der angestrebten Richtung.

In einer weiteren in Anspruch 3 beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird dem Patienten direkt angezeigt, ob er seine Pulszahl weiter ändern muß oder ob die Pulszahl bereits den gewünschten Wert erreicht hat. Diese Beurteilungs- und Entscheidungshilfe erleichtert das Training stark.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist leicht vom Patienten selbst zu handhaben, wobei er selbst die von ihm gewünschte Betriebsmode auswählt. Eine besonders hohe Wirkung erzielt der Patient durch die Möglichkeit, in geeigneten Zeitintervallen externe Reize oder Stimulationen durch intermittierendes Licht oder intermittierenden Klang einzuschalten, die dazu dienen, dem Patienten zu gestatten, seinen Geist auf die gerade herrschende Situation zu konzentrieren.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand des Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Figur dargestellt ist

Die beigefügte Figur ist ein schematischis Blockschaltbild des Bio-Rückkopplungssystems für die Pulszahl gemäß der Erfindung.

Das Bio-Rückkopplungssystem für die Pulszahl gemäß der Erfindung besteht aus einem Bio-Rückkopplungs-Anzeigeabschnitt, der die Bauteile mit den Bezugszeichen 1 bis 6 und 12 bis 15 einschließt, einem Anzeigeabschnitt für indirekt intensivierende Mode, der Bauteile mit Bezugszeichen 8 bis 15 einschließt, und einem Operantenmode-Anzeigeabschnitt, der Bauteile mit den Bezugszahlen 4,8,9,11 und 17 bis 21 einschließt, wobei einige Bauteile gemeinsam verwendet werden. Der Fingerspitzenpulsfühler 1, der auf die Fingerspitze des Patienten gesetzt ist, erfaßt den Puls, der synchron zum Herzschlag ist. Der Verstärker 2 verstärkt das Pulssignal. Die Pulsanzeigelampe 3 leuchtet jedesmal auf, wenn ein Herzschlag oder Pulsschlag nachgewiesen wird und arbeitet als eine Anzeigevorrichtung für den momentane! Herschlag. Der Bezugszeitgeneraior 4 erzeugt ein Signal PX (1 Impuls/Minute) und ein Signal P2 (1 Impuls/Sekunde). Der Zähler 5 zählt die Pulssignale von dem Verstärker 2, und diese werden durch das Signal P1 gelöscht, nachdem sie an die digitale Anzeigeschaltung 6 abgegeben worden sind. Die digitale Anzeigeschaltung 6 zeigt die Zählung an, die jedesmal, wenn Signal Pi empfangen wird, erneuert wird. Der variable Frequenzoszillator 8, durch den die Frequenz in einem Bereich von 30 bis 200 Hz vorher eingestellt werden kann, vJrkt als eine externe Stimulusoder Reizquelle, die unabhängig von dem Pulssignal ist. Die Frequcnzteilerschaltuiig 9 teilt die Frequenz des Signals von dem variablen Frequenzoszillator 8 durch einen Faktor 60, um die Impulszahl in die Zahl der Impulse pro Minute umzuwandeln. Die Lampe 10 dient als ein Mittel zur Anzeige des externen Stimulus- oder Reizsignals, das das Ausgangssignal der Frequenzteilerschaltung 9 ist. Der Umschalter 11 wählt entweder die Anzeigevorrichtung für die indirekt intensivierende Mode oder für die Operantenmode (die später erläutert werden) aus. Der Oszillator 13 erzeugt eine hörbare Frequenz von zum Beispiel 1 kHz. Der Modulator 14 moduliert das Pulssignal oder das externe Stimulusoder Reizsignal, das mit dem Umschalter 12 ausgewählt wird, mit einem durch den Oszillator 13 erzeugten Träger. Der Lautsprecher 15 wandelt das Ausgangssignal von dem Modulator 14, d. h. das Herzschlagsignal des Patienten oder das externe Stimulus- oder Reizsignal, in Klang oder Schall um.

Die Pulsanzeigelampe 3 und die digitale Anzeigeschaltung 6 bilden den Bio-Rückkopplungs-Anzeigeabschnitt 7, der die Zahl der Herzschläge oder Pulsschläge digital anzeigt. Die Stimulus-Anzeigelampe 10 dient als ein Anzeigeabschnitt für indirekt intensivierende Mode, der ein Stimulus- oder Reizsignal abgibt, das von dem Pulssignal unabhängig ist, wohingegen der Bio-Rückkopplungsanzeigeabschnitt 7 zum Ziel hat, die Bio-Rückkopplungswirkung durch Anzeige der Pulssignaldaten zu intensivieren. Der Bio-Rückkopplungs-Anzeigeabschnitt 7 und der Anzeigeabschnitt 10 für indirekt intensivierende Mode bilden einen mehrfach Intensivierungsmode-Anzeigeabschnitt 16. Der Lautsprecher 15, der in den Mehrfach-Intensivierungsmode-Anzeigeabschnitt 16 eingeschlossen ist, dient als ein Signalisierungsmittel für den momentanen Herzschlag oder als ein Signalisierungsmittel für externen Stimulus oder Reiz in Abhängigkeit von der Stellung des Umschalters 12. Wenn der Fingerspitzenpulsfühlp- 1 auf den Finger eines Patienten, der mit einer Kreislaufkrankheit behaftet ist, an der Herschlag- oder Puisabnormitäten beteiligt sind, oder auf den Finger einer Person, die ein Training für die autonome Nervensystemkor.troile benötigt, aufgesetzt wird, wird in der verstehend beschriebenen Schaltungsanordnung das Pulssignal durch den Verstärker 2 verstärkt und der momentane Herzschlag durch das Aufleuchten der Pulsanzeigelampe 3 angezeigt. Der Patient oder die Trainingsperson kann ihre Pulszahldaten erkennen, indem sie auf die Pulsanzeigelampe 3 schaut und die in der psychosomatischen Medizin sogenannte Geist-Körper-Korrelation durch die Änderung in dem Herschlagintervall, hervorgerufen durch die Rückkopplung von den Daten, versteht, wodurch die Pulszahlsteuerung, d. h. die Selbstkontrolle, möglich wird. Auf diese Weise ist die Wirksamkeit der klinischen Anwendung eines derartigen Anzeigesystems auch erkannt worden.

Zusätzlich zu dieser Anzeige wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Herzschlag auch eine Minute lang durch den Zähler 5 integriert, und die Zahl der Herzschläge pro Minute wird jede Minute durch die digitale Anzeigeschaltung 6 angezeigt. Daher wird langzeitige Bio-Rückkopplung möglich. Die digitale Anzeige der Anzahl der Herzschläge pvo Minuie durch die digitale Anzeigeschaltung 6 wird für Patienten leichter, und ein Ein-Minuten-Anzeigeintervall gewährt den Patienten Zeit zum Erkennen und Bestimmen der Beziehung zwischen der Pulszahl und Emotion, d. h. der Geist-Körper-Korrelation, so daß Selbstkontrolle wirksam durchgeführt werden kann. Darüber hinaus vereinfachte dies auch das Trainieren bei Fortsetzen der Rückkopplung. Es wurde auch aus experimentellen Ergebnissen gefunden, daß die Bio-Rückkopplungsanzeigevorrichtung, die zusätzlich zu der Pu'fanzeigolampe 3 mit der digitalen Anzeigeschaltung 6 ausgestattet war, stabile und kräftige Bio-Rückkopplungswirkung aufgrund synergistischer Wirkung beider Faktoren ermöglicht, was hsi bekannten Systemen früher nicht möglich war.

Weiterhin gibt die Stimulusanzeigelampe 10, die in dem Bio-Rückkopplungs-Anzeigeabschn'tt / enthalten ist, einen externen Stimulus oder Reiz durch Aufleuchten eines Lichtes in einem Frequenzbereich von 30 bis 180 Zyklen pro Mi.iC.te, inobesondere zwischen 60 und 70 Zyklen pro Minute ab, wie es in dem variablen Frequenzoszillator 8 vorherbestimmt ist. Diese indirekt

intensivierende Mode ist zur Erleichterung der psychologischen Anspannung der Patienten von Nutzen und erhöht auch die Konzentration des Geistes, die für die Bio-Rückkopplung notwendig ist. Dieses Verfahren ermöglicht es Patienten, wirksam Bio-Rückkopplung durchzuführen, und zwar insbesondere denjenigen, die sich in der Situation von Neurose und Depression befinden, für die die vorhergehende Bio-Rückkopplung nicht erfolgreich war.

Es wurde experimentell bewiesen, daß externer Stimulus oder Reiz, insbesondere zwischen 60 und 70 Zyklen pro Minute, den Patienten ein angenehmes Gefühl vermittelt und in hohem Maße wirksam ist. Eine Zahl experimenteller Ergebnisse zeigte, daß die Puls/ahl von Patienten mit psychosomatisehen Krankheiten, die Neurose und Depression einschließen, für die die langzeitige Rückkopplung allein nicht wirksam ist. durch die Bio-Rückkopplung gesteuert werden kann, wenn fin externer .Stimulus oder Reiz von zum Beispiel 60 Zyklen pro Minute vorgegeben wird.

Der Lautsprecher 15 sendet ein Klangsignal des momentanen Herzschlags oder einen externen Stimulus oder Reiz aus, wie es durch den Schalter 12 ausgewählt wird, und zwar synchron mit dem aufleuchtenden Licht.

In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß die Wirksamkeit von langzeitiger Bio-Rückkopplung, die über die digitale Anzeigeschaltung 6 durchgeführt wird, nicht nur erwartet Werden kann, wenn der integrierte Wert über eine Minute genommen wird, wie es oben erwähnt wurde, sondern auch wenn der integrierte Wert beispielsweise ein Wert von 30 Sekunden ist. der alle 30 Sekunden angezeigt wird, oder ein Wert von 15 Sekunden ist. der alle 15 Sekunden angezeigt wird.

Der mehrfach-intensi vierende- Mode- Anzeigeabschnitt, der oben beschrieben wurde, ist mit einem Operantenmode-Anzeigeabschnitt versehen, der den Bezugszeitgenerator 4 und den variablen Frequcnzos/illator 8 gemeinsam verwendet. Dieser Anzeigeabschnitt besitzt den folgenden Schaltungsaufbau. Der Zähler 17 zählt die Frequenz des variablen Frequenzoszillators 8 und wird jede Sekunde durch das Signal /'2 zurückgestellt, so daß er äquivalent wie ein Zähler arbeitet, der ein Zyklus/Minute-Signal jede einzelne Minute zählt. Die Vergleichseinheit oder der Komparator 19 vergleicht die tatsächliche Pulszahl, die das Ausgangssignal von dem Zähler 5 ist. mit der Bezugspulszahl, die das Ausgangssignal des Zählers 17 ist. Die digitale Anzeigeschaltung 18, die rote Lampe 20 und grüne Lampe 21 bilden einen Operantenmode-Anzeigeabschnitt 22. Die digitale Anzeigeschaltung 18 zeigt die Bezugspulszahl an. die nach einem bestimmten Zeitintervall (60s. 30s oder 15s) erneuert wird. Es leuchtet entweder die rote Lampe 20 oder die grüne Lampe 2 t auf, wenn die tatsächliche Pulszahl höher oder niedriger als der Bezugswert ist.

Wenn das Bio-Rückkopplungssysicm. das die oben beschriebenen Schaltungen umfaßt, in der Opcratenmode verwendet wird, wird der Schalter 11 so gelegt, daß Eingangssignale dem Operantenmode-Anzeigeabschnitt 22 zugeführt werden, und die Bezugspulszahl wird durch Einstellen des variablen Frequenzoszillalors 8 vorgewählt. Der Arzt sagt dem Patienten, daß er die Pulszahl erhöhen soll oder die rote Lampe 20 so häufig

to wie möglich zum Blinken bringen soll, für den Fall von Bradykardie (also bei langsamer Herztätigkeit). Bei Tachvkardie (also zu hoher Pulsfrequenz) sagt der Doktor dem Patienten, daß er die Pulszahl verringern soll oder die grüne Lampe 21 so häufig wie möglich zum Ein- und Ausschalten oder Blinken bringen soll.

Aus den vorstehenden Erläuterungen ist ersichtlich, daß das Pulszahl-Bio-Rückkopplungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung.das eine integrierte Herzschlagan/eige über ein längeres Zeitintervall für Bio-Rückkopplung zusätzlich zu der momentanen Herzschlaganzeige besitzt, dem Patienten gestattet, zu einer leichteren und stabileren Bio-Rückkopplung im Vergleich zu früheren Systemen zu gelangen. Auf diese Weise kann die Geist-Körper-Korrelation objektiv und leicht aus der Pulszahländerung aufgrund psychologischen Stresses verstanden werden, und die Pulszahlselbstkontrolle als eine autonome Nervensystemfunktion wir·-! auch vereinfacht. Darüber hinaus liefert dieses Bio-Rückkopplungssystem für die Pulszahl ein neues

JO Verfahren für Streß-Interview-Diagnose, d.h. die Pulszahländerung unter Streßbelastung kann leicht und objektiv beobachtet werden, was zu einem besseren Verständnis der Geist-Körper-Korrelation und zu wirksamerer Pulszahlselbstkontrolle führt.

J5 Das Bio-Rückkopplungssystem für die Pulszahl gemäß der vorliegenden Erfindung kann wirksam auf die Behandlung von Sinus-Tachykardie (und andere leichte Fälle von Tachykardie). Herzneurose, neurozirkulatorische Asthenie. die sogenannte autonome Ner-

■Ό venataxie. essentiellen Hochdruck oder Hypertension (allgemein erhöhte Pulszahl, begleitet von erhöhtem Blutdruck). Sinus-Bradykardie. leichte Arrhythmie (Herzvorhof- und Herzkammer-Extrasystole), W.P.W.-Sydrom und andere Zustände angewendet werden.

*5 Darüber hinaus wird durch mehrfachen externen Stimulus oder Reiz zusätzlich zu der langzeitigen Bio-Rückkopplung gemäß der vorliegenden Erfindung die Pulszahl-Bio-Rückkopplung für Patienten möglich, die unter Zuständen von Neurose und leichter Depression stehen und deren Fähigkeit zur Selbstkontrolle herabgesetzt ist. und Wirkungen der Beharrung von Patienten, die mit den obengenannten Krankheiten behaftet sind, können erwartet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erfassen und Steuern der Pulszahl durch Bio-Rückkopplung, die eine Vorrichtung zur digitalen optischen Anzeige der Pulszahl umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Zähler (5) für die gemessenen Pulssignale, einen Bezugszeitgenerator (4), durch den der Zähler zurückgestellt wird, und eine digitale Anzeigeschaltung (6) enthält, deren Eingang mit dem Ausgang des Zählers (5) verbunden ist und die die gezählten Pulsschläge anzeigt, wobei die Rückstellzeit des Zählers variabel ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen variablen Frequenzoszillator '5 (8) enthält, der ein Stimulationsfrequenzsignal an eine optische (10) und/oder akustische (13, 14, 15) Anzeigevorrichtung abgibt

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen variablen Frequenzoszillator (8) enthält, »ier eine vorgewählte Bezugspulsfrequenz an eine digitale Anzeigevorrichtung (18) und/oder an einen Komparator (19) abgibt, dem ebenfalls die gemessenen und von dem Zähler (5) gezählten Pulsschlagsignale zugeführt werden, und daß dem Komparator (19) eine Anzeigevorrichtung (20, 21) nachgeschaltet ist, die ein Signal des Vergleichsergebnisses anzeigt

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß variable Rückstelleinrichtungen vorgesehen sind, die die Anzeigevorrichtung (18) zurückstellen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltglieder (11, 12) vorgesehen sind, mit denen der Frecuenzoszillator (8) entweder mit der optischen (Ib; und/oder akustischen (13, 14, 15) Anzeigevorrichtung oder mit der dem Komparator (19) nachgeschalteten Anzeigevorrichtung (20, 21) verbindbar ist, wodurch die Vorrichtung wahlweise entweder in externer Stimulationsmode oder in Operantenmode betrieben wird.