DE3135802A1

DE3135802A1 - "pulsueberwachungssystem"

Info

Publication number: DE3135802A1
Application number: DE19813135802
Authority: DE
Inventors: Herbert G. 19422 Montgomery Pa. Taus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-11-19
Filing date: 1981-09-10
Publication date: 1983-03-24
Also published as: US4301808A; FR2511594A1; GB2103787A; AU7426381A; IT8149228A0; IT1142736B

Description

Pulsüberwachungssystem
Diese Erfindung bezieht sich auf Blutpuls-Monitore und insbesondere auf Monitore, die Änderungen des Blutvolumens durch Lichtquellen feststellen und Sensoren in Kontakt mit der Oberfläche der Haut.
Das Bedürfnis für taugliche und angemessene übungen sowohl für gesunde Personen als auch für jene mit Herzbeschwerdenc werden allgeinein besser verstanden. Mit diesem neuen Wissen verordnen Herzspezialisten, Internisten, praktische Ärzte und andere Ärzte Übungen für die Gesunden wie auch für jene mit Herzproblemen. Zusätzlich reagiert die breite öffentlichkeit durch Teilnehmen an individuellen übungsprogrammen wie Tennis-Spielen, Fahrradfahren, Laufen (jogging) und anderen. Dies zeigt eine wesentliche Neigung weg von traditionellen übungsroutinen, wie sie früher ausgeübt wurden, nämlich meistens auf einer engagierten Amateur- oder Berufsgrundlage. So wurde die große Mehrheit der Übungen früher auf einer geplanten und überwachten Basis gehandhabt, die für eine Kontrolle des Grades der Übungen sorgte.
Sogar mit dieser Kontrolle beobachten jetzt Bewegungs-Physiologen, daß eine bessere überwachung des Amateur-und Berufstrainings eine wesentliche Verbesserung der Ergebnisse in einer kürzeren Zeitspanne erlaubt. So werden überwachungsmethoden jetzt angewendet für organisierte Bewegungsprogramme. Diese Kontrolle kann erreicht werden durch normale physiologische interne Indikatoren wie Erschöpfung oder durch externe mit Instrumenten-Monitoren, die die Pulsfrequenz überwachen. Erschöpfungsanzeichen sind normalerweise ausreichend um sicherzustellen, daß der übende sich nicht schädigt. Jedoch stellt dies nicht den angemessenen übungsaufwand sicher, der der Hauptzweck des Programms ist. Die Gründe dafür sind, daß die Person die übungen im Anfang übertreiben kann und so reine Anstrengungen nicht lang genug anhalten läßt, um sie wirkungsvoll werden zu lassen. ~Die Person kann zwar die übungen untertreiben, aber die Erschöpfungssymptome als Folge der übungen können so unbequem sein, daß sie entmutigt ist weiter zu üben Schließlich tendiert das Maß der Anstrengung, annehmbare übungen zu erreichen, dazu, sich zu ändern mit Faktoren wie physische Verfassung, Maß der Erschöpfung, umgebende Temperatur und Luftfeuchtigkeit und Gemütszustand. Die Pulsfrequenzüberwachung hat sich als wirkungsvoller Weg der überwachung der Angemessenheit eines übungsprogramms erwiesen.
Die meisten heute auf dem Markt verfügbaren Geräte zur Überwachung der Pulsfrequenz stellen den Herzschlag fest durch Überwachung elektrischer Signale, die vom Herz ausgehen (Elektrokardiogramm). Es wurde in der Praxis festgestellt, daß es verschiedene, ernste Nachteile gibt, die die Nützlichkeit dieser Geräte beeinträchtigen. Diese schließen die Notwendigkeit für einen guten elektrischen Kontakt zwischen Körper und Gerät ein, um eine zuverlässige Überwachung elektrokardiographischer Signale fortlaufend zu ermöglichen. Darübedhinaus verlangen elektrokardiographische Techniken, die guten elektrischen Kontakt gewährleisten, Körperelektroden, die regelmäßig gewechselt werden. Die Elektroden können auch ernsthafte Hautreizungen verursachen. Bewegliche elektrokardiographische Techniken sind schwierig, aber möglich, mit korpulenten Menschen und Frauen mit hängenden Brüsten. Eine Einzelelektroden-Anordnung, wie sie für Übungs-Überwachung benutzt wird, funktioniert nicht bei allen Personen wegen der Unterschiede der Ausrichtung der elektrischen Herzachse, besonders bei Personen, die einen Herzanfall erlitten haben. Schließlich kann der Gebrauch von elektrokardiographischen Techniken in kälteren Himmelsstrichen sehr unbequem sein wegen der Kleidungsprobleme. Wegen der mit elektrokardiographischen Techniken verbundenen Unzulänglichkeiten sind neue Techniken für die Überwachung der Pulsfrequenz erforderlich.
Kürzlich wurde festgestellt, daß die Pulsfrequenz-Überwachung unter Verwendung von Licht-Sensor-Techniken eine einfache und genaue Lösung des Problems darstellt. Jedoch haben sich kommerzielle Geräte, die ihre Grundlage auf dieser Methode haben, als nicht zuverlässig erwiesen, wegen Problemen im Zusammenhang mit Beschränkungen der Sensor-Technologie, besonders solche, die durch das umgebende Licht den Bewegungs-Störeinfluß (motionzartifact) und vor allem widersprüchliches Sensor-Verhalten bedingt sind.
Folglich wurde beobachtet, daß diese Einheiten widersprüchlich bei manchen Personen arbeiten und überhaupt nicht bei anderen. Einige dieser Probleme konnten durch die Verwendung von infrarotem statt sichtbarem Licht über~ wunden werden. Die Haut ist für Infrarot etwas durchlässig und so können Blutvolumenänderungen abhängig von der Pulsfrequenz leichter überwacht werden. Jedoch bleibt das Grundproblem mit diesen Geräten. Die vorliegende Erfindung ist konzipiert, um die Probleme zu korrigieren und verläßlicheres und billigeres Instrument zur Verfügung zu stellen für dynamische Messungen des Pulses durch Anwender oder Berufsmediziner.
Das in der vorliegenden Erfindung angewendete Prinzip besteht in der Überwachung der periodischen Änderungen des oberflächlichen Blutvolumens in und unter der Haut als eine Funktion der Änderungen des Blutdrucks und deren Korrelation mit dem Puls. Die spezielle Methode besteht in der Erzeugung einer Oszillatorspannung mittels eines Sensors, der Infrarot-Strahlung ermittelt, die entweder einen Körperanhang wie ein Ohr passiert hat oder von ihm reflektiert wurde. Die beobachtete Strahlungsintensität ist eine Funktion der Blutvolumenänderungen, die dann sich wieder auf normale Änderungen des Blutdrucks zwischen den systolischen und diastolischen Bedingungen am Anfang und Ende jeder Periode beziehen. Als Ergebnis dieser normalen Änderungen kann der Sensorausgang entweder als eine analoge Anzeige der Blutdruckwellenform oder umgewandelt in eine Impulsfolge verwendet werden, wobei je ein Impuls für jeden Herzschlag entsteht. Die Impulse können mit einer entsprechenden Logik (-Schaltung) derart gezählt werden, daß eine Ziffer in Form von Pulsschlägen pro Minute ermittelt werden kann. Dies wiederum kann entweder mit einem Meßinstrument analog oder auch digital angezeigt werden.
Die vorliegende Erfindung enthält Eigenschaften oder Merkmale, die speziell bestimmt sind, um die drei Nachteile der gegenwärtigen mit Licht arbeitenden Puls-Überwachungssysteme, das sind das Umgebungslicht, der Bewegungs-Störeinfluß (motion-artifact) und das widersprüchliche Verhalten auf das Mindestmaß zurückzuführen oder auszuschließen. Die ergriffenen Maßnahmen zur Überwindung dieser Nachteile schließen sich gegenseitig nicht aus, sind aber am besten verständlich, wenn sie als unabhängige Eigenschaften erklärt werden.
Fremdlicht, das in den Detektor gelangt und eine fehlerhafte Funktion verursacht, wird daran gehindert dort einzudringen, indem der Photo-Detektor und die Lichtquelle in engem Körperkontakt gehalten werden. Dies ergibt einen lichtdichten Pfad von Strahler (Quelle) zu dem Detektor.
Um die Empfindlichkeit zu erhöhen, ist die Strahler/Detektor-Zone von einer Abschirmung umgeben, die alle außer den tangentialen Lichtstrahlen daran hindert, in den Strahler/Detektor --Pfad einzudringen. Es werden durchweg überzüge und Anstriche verwendet, die Energie absorbieren statt sie zu reflektieren im Bereich des sichtbaren Lichtes oder des Infrarot.
Die Masse des Zusammenbaus wurde durch Herstellung aus leichten Materialien auf ein Minimum reduziert, um so Bewegungs-Störeinflüsse (motion-artifacts) zu beseitigen oder zu reduzieren. Die Verbindungen zwischen den Teilen des Zusammenbaus sind mit dünnen, flexiblen, zugentlasteten Drähten ausgeführt, um Zugspannungskräfte so klein wie möglich zu machen und Bewegungs-Störeinflüsse (motion-artifacts) weiter zu reduzieren.
Das widersprüchliche Sensor-Verhalten von Person zu Person und zu verschiedenen Zeiten bei der gleichen Person wird auf ein Minimum gebracht oder beseitigt durch die nachfolgenden5Konstruktionsmerkmale. Erstens verbessert die Verwendung von zwei Lichtquellen, eine für die Transmission und eine andere für die Reflexion, den Signalpegel bei allen Personen, aber sie verringert auch die Signalpegelstreuung von Person zu Person und von Tag zu Tag bei der gleichen Person. Zweitens verbessert Takten der Lichtquelle den Signalpegel, folglich werden die Einflüsse äußerer Lichtquellen verringert. Das hat auch die vorteilhafte Wirkung einer verlängerten Batterie-Lebensdauer.
Drittens wird ein optimaler Signalpegel durch Justieren des Druckes erzielt, mit dem die beiden Seiten des Sensor/Detektor-Schaltelements gegen den Körper an der Kontaktstelle drücken. Es ist die Absicht, den angemessenen Blutfluß in der Zone der aktiven Bauteile zu ermöglichen und gleichzeitig guten Kontakt für Lichtdichtheit aufrechtzuerhalten. Viertens werden weitere Verbesserungen des Signalpegels erreicht in der elektronischen Schaltung, indem der untere und obere Pegel des Frequenzbereichs begrenzt werden, um Rauschen und Bewegungs-Störeinflüsse (motion-artifacts) zu reduzieren. Schließlich verhindert eine automatische Verstärkungsregelung (AGC), daß sowohl Rauschen als auch Bewegunas-Artefakte als Bewertungssignale demoduliert werden, wenn ein Spannungsvergleicher zur Wellenformung angewendet wird. Das macht eine umständliche, manuelle Steuerung unnötig.
Der Gebrauchswert des Gerätes wird darübedhinaus verbessert, indem ein sichtbares Pulssignal verwendet wird, das dem Benutzer Gewißheit gibt, daß ein Puls festgestellt wird, wenn der Sensor angebracht ist und daß Bewegungs-Störeinflüsse (motion-artifacts) nicht die Sensor-Funktionsweise stören. Weiterhin können Warnsignale vorgesehen werden, die es dem Benutzer erlauben, obere und untere Pulsfrequenz-Grenzwerte festzulegen, die, wenn überschritten, den Benutzer durch einen tönenden Alarm warnen vor einer möglichen, gefährlichen Herzüberlastung bei hohe Pulsfrequenz und daß das Bewegungsniveau bei niedriger Pulsfrequenz unzureichend ist.
Demzufolge ist ein Pulsfrequenz-Überwachungssystem zu erstellen, das einen Sensor-Zusammenbau und einen gedrängten Elektronikteil aufweist, die von vereinfachter Konstruktion, geringem Gewicht und sich selbstversorgend ist, so daß es mühelos und nicht störend von einer übenden Person getragen werden kann.
Weiter ist ein Pulsfrequenz-Überwachungssystem zur Verfügung zu stellen, das gekennzeichnet ist durch neuartige Eigenschaften der Konstruktion und des Aufbaus, um Bewegungs-Artefakte auf ein Mindestmaß zu reduzieren, die normalerweise zu falschen Ablesungen führen.
Außerdem ist ein Pulsfrequenz-Überwachungssystem zu liefern6 in welchem der Sensor und der kompakte elektrische Zusammenbau neuartige Eigenschaften enthalten, die die Genauigkeit der Pulsfrequenz-Ablesung verbessern, indem ein Senf~ mit wenigstens zwei eingebauten Lichtquellen enthalten ist, eine für Reflexions- und eine für Transmissionslicht.
Schließlich ist ein System vorzusehen, in welchem die Lichtquelle getaktet ist, wodurch ein verbesserter Signalpegel erzielt wird.
Außerdem ist ein Pulsfrequenz-Überwachungssystem auszurüsten, in welchem der Sensor-Zusammenbau Mittel zur wahlweisen Druckeinstellung enthält, wodurch eine Beziehung der Sensor-Köpfe gegen die Körperzonen hergestellt wird, um einen angemessenen Blutfluß in dem Gebiet der aktiven Bauteile der Sensor-Köpfe zu ermöglichen und gleichzeitig gute Lichtleitung beizubehalten.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bandfilter in der elektronischen Schaltung der Elektronik-Packung zu liefern, um die Einwirkung von Störgeräuschen und Bewegungs-Artefakten zu begrenzen.
Ferner ist ein Pulsfrequenz-Überwachungssystem zur Verfügung zu stellen, das insbesondere für die Anwendung von Infrarot-Strahlung eingerichtet ist und trotzdem leicht auf die Anwendung von sichtbarem Licht umgestellt werden kann Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Beispiels näher erläutert.
Fig. 1 : ist eine bildhafte Darstellung, die den Gebrauch des Erfindungsgegenstandes zeigt, Fig. 2 : ist eine Nah-Darstellung eines übenden mit einer Brille und zeigt den Sensor-Zusammenbau befestigt am Ohr des Benutzers und eine Klemme zur sicheren Halterung des Anschlußkabels am Brillengestell, Fig. 3 : ist eine Seitenansicht, die Struktureinzelheiten des Sensor-Zusammenbaus zeigt, Fig. 4 : ist eine Schnittdarstellung des Sensor-Zusammenbaus, gesehen entlang den Linien 4-4 der Fig. 3, Fig. 5 : ist eine Schnittdarstellung des Sensor-Zusammenbaus, gesehen entlang den Linien 5-5 der Fig. 3, Fig. 6 : zeigt ein Schaltungsdiagramm der Strahler/Detektor-Bauteile des Sensor-Zusammenbaus, Fig. 7 : zeigt eine Block-Schaltung des Sensor- und Elektronik-Zusammenbaus der vorliegenden Erfindung, Fig. 8 : zeigt im einzelnen die Schaltung der Stromversorgungseinheit, Fig. 9 : zeigt im einzelnen die Schaltung des analogen Teils des Sensor- und Elektronik-Aufbaus und Fig. 10 : zeigt eine vollständige Schaltung, die die Niederfrequenz-, Begrenzungs- und Digital-Teile der Elektronik-Packung enthält.
Fig. 1 zeigt eine typische Abbildung des Erfindungsgegenstandes, der von einem Übenden 12 benutzt wird. Das Pulsüberwachungssystem besteht aus dem Sensor-Zusammenbau 14 und dem Elektronik-Paketbauteil 18 , die durch ein dünnes, flexibles, zugentlastetes Kabel 20 verbunden sind, das zwischen Sensor- und Elektronik-Zusammenbau vorgesehen ist. Das gans System wiegt nur wenige Unzen (1 Unze ungefähr 30g), wird aus einer kleinen Batterie gespeist und wird im allgemeinen von der Versuchsperson getragen oder ist an dem übungs-Gerät befestigt. Während des normalen Gebrauchs wird die Pulszahl oder -frequenz automatisch ohne vorherige Einstellungen oder Justierungen angezeigt.
Wie gezeigt,ist der Sensor-Zusammenbau 14 am Ohr 16 des beiden 12 befestigt und das Elektronik-Paketbauteil 18 an seinem Gürtel. Die Art und Weise der Befestigung des Sensor-Zusammenbaus 14 am Ohr zeigt Fig. 2 im einzelnen.
In der Nähe des Endes des Kabels 20 ist eine Klemme 22, die am Ohrbügel 24 einer vom übenden 12 getragenen Brille festhält. Die Befestigung könnte genau so gut an einem Kopfband, einer Mütze oder einem anderen Kleidungsstück oder einer Vorrichtung vorgenommen sein, das der übende trägt. Die Schleife des Kabels 20 zwischen dem Sensor-Zusammenbau 14 und der Klemme 22 dient dazu, den Sensor-Zusammenbau 14 von Zugspannungen freizuhalten, die vom Gesamtgewicht des Kabels 20 aufgebürdet wurden, welches, falls unentlastet, dazu neigen würde, die physikalische Beziehung zwischen Ohr und Sensor zu ändern. Diese Änderung könnte die Signale verschlechtern und als Folge zu unrichtigen Pulszahlwerten führen. Der Sensor-Zusammenbau 14 ist am oberen Bereich des Ohres 16 befestigt gezeigt.
Während die Einheit ( Sensor-Zusammenbau 14) ebenso gut arbeitet, wenn sie am Ohrläppchen oder anderen Körperanhängen wie der Nasenscheidewand oder der Hautverbindung zwischen Daumen und Zeigefinger der Hand befestigt ist, hat diese Position den Vorteil der Bequemlichkeit, einen guten Signalpegel und einer Steifheit des Gewebes. Alle diese Faktoren neigen dazu das Sensor-Verhalten zu optimalisieren. Bei normalem Betrieb mit dem Sensor-Zusammenbau 14 am Ohr des Übenden oder Patienten befestigt und eingeschalteter-Einheit wird der Lichtpfad zwischen Strahler und Detektor durch das Ab- und Anschwellen des Blutstromes durch das Ohr moduliert. Das Signal wird zum Elektronik-Paketbauteil 18 über das Kabel 20 geleitet, wo es verstärkt, gefiltert, umgewandelt zur digitalen Zählung und auf einer Anzeige gezeigt wird. Tonsignal-Einstellungen für hohe und niedrige Puls zahlen können zur Warnung des übenden vorgesehen werden, wenn die Grenzen überschritten werden.
Die physikalische Ausführung des Sensor-Zusammenbaus 14 wie im einzelnen in den Figuren 3, 4 und 5 gezeigt. Die elektrische Schaltung gibt Fig. 6 wieder. Jetzt wird Bezug genommen auf Fig. 3, die eine Seitenansicht des Sensor-Zusammenbaus 14 darstellt. Eine Lichtabschirmplatte 40 und eine Sensorplatte 50 bilden die beiden Hauptteile des Sensor-Zusammenbaus 14. Beide Platten enthalten Strahler oder Emitter 44a und 44b in Gehäusen 46a bzw. 46b, hingegen enthält nur die Sensorplatte 50 den Detektor 52 im Gehäuse 46c. Im vorliegenden Beispiel kann der Detektor 52 ein Photodetektor zum Abtasten von Licht sein, das reflektiert oder transmittiert wird von den Strahlern. Die beiden Platten sind beweglich um den Bolzen 32 gelagert. Wie Fig. 4 zeigt wird die Spannung, um die beiden Sensorplatten 40 und 50 normalerweise geschlossen zu halten, aufrechterhalten durch einen Schenkel 34 am Ende der Feder 36, die um und entlang der Länge des Bolzens 32 angeordnet ist. Die Feder 36 wird von einer Mutter 37 festgehalten. Die Wirkung der physikalischen Ausbildung und der Feder 36 ist es, Emitter und Detektor nahe zueinander zu bringen, wobei genug Klemmkraft durch die Feder 36 erzeugt werden soll, um den Sensor-Zusammenbau 14 an einer Bewegung zu hindern, während er z. B. auf dem Ohr des Benutzers befestigt ist. Der Anpreßdruck jedoch ist nicht so groß, daß der normale Blutfluß wesentlich geändert wird. Die Lichtabschirmungen verhindern fremdes Umgebungslicht am Eindringen in den Detektor 52.
Die Lichtabschirmplatte 40 ist genauer in Fig. 4 gezeigt und wird durch eine relativ große Platte gekennzeichnet, die, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, über die Außenseiten des Ohrs des Patienten 12 paßt. Ungefähr im Mittelpunkt der Lichtabschirmplatte 40 ist ein kleines Gehäuse 46a, das die Infrarot emittierende Diode (IRED) 44a enthält, die sich an die Außenseite des Ohrs 16 anlegt. Die Gehäuse 46a, 46b und 46c sind in Fig. 3 dargestellt mit ihren bogenförmigen oder gekrümmten Stirnflächen, so daß die Haut dem Gehäuse angepaßt ist und guten Kontakt an der interessierenden Stelle liefert, nämlich die gewünschte Hautfläche für die Überwachung des Blutflusses. Das die Diode 44a enthaltende Gehäuse 46a gemeinsam mit den Zuleitungen 20a und 20b ist mit der Lichtabschirmplatte 40 verbunden, wobei die Zuleitungen 20a und 20b in einem Schlitz 48 des Armes der Lichtabschirmplatte 40 eingepaßt sind.
Fig. 5 zeigt Einzelheiten der Sensorplatte 50. Diese besteht aus einem im wesentlichen rechteckigen Stück, das drehbar an der Klammer 30 befestigt ist, damit es in die Innenseite des Ohres 16 paßt.Am oberen Ende sind zwei bogenförmige Gehäuse Seite an Seite angeordnet befestigt.
Das eine Gehäuse 46b enthält eine zweite Diode 44b und das andere Gehäuse 46c enthält einen kleinen Infrarot-Detektor 52. Die Leitungen 20c, 20b und 20e sind in einem kanalartigen Schlitz des Armes der Sensorplatte 50 eingepaßt.
Wie Fig. 6 zeigt, sind die zwei Dioden 44a und 44b elektronisch in Reihe verbunden, aber räumlich sind sie nicht genau einander gegenüber angebracht. Vielmehr sind sie leicht gegeneinander versetzt, wobei die äußere Diode 44a auf den Detektor52 gerichtet ist und ungefähr auf die Mittellinie zwischen sich selbst und dem Detektor 52 orientiert ist. Der Nutzeffekt ist es, eine so stark wie mögliche Signaländerung zu erreichen, indem eine maximale Lichtmenge reflektiert und transmittiert wird. während des diastolichen Zustandes und eine minimale Lichtmenge während des systolischen Zustandes. Dadurch wird die allgemeine Empfindlichkeit erheblich vergrößert und das unregelmäßige Verhalten früherer Geräte im wesentlichen beseitigt.
Um das Trägheitsmoment an der Ohrkontaktfläche für den Sensor-Zusammenbau und seine Masse so gering wie möglich zu halten, werden alle Teile einzeln aus Aluminium oder anderen leichtgewichtigen Materialien hergestellt, die die Bewegungs-Störeinflüsse (motion-artifacts) durch Massenträgheit auf ein Minimum bringen. Da die elektrischen Bauteile Einheiten für geringe Spannung und niedrige Leistungsaufnahme sind, kann überall Draht mit kleinem Querschnitt benutzt werden. Um Umgebungslichteinflüsse so gering wie möglich zu halten oder auszuschalten hinsichtlich ihrer Einwirkung auf den Detektor 52, werden alle passiven Teile einzeln schwarz gefärbt, um Lichtstrahlen zu absorbieren.
Das ganze System besteht, wie bereits beschrieben, aus dem Sensor-Zusammenbau 14, dem Elektronik-Paketaufbau 18 und dem Verbindungskabel 20 und sein Betrieb kann am besten verstanden werden, indem die im Blockschaltbild der Fig. 7 definierten Funktionen betrachtet werden.
In normalem Betrieb wird des Patienten Pulszahl durch die Ab- und Zunahme des Blutstromes erfaßt, indem hierdurch der Lichtpfad zwischen Strahler und Detektor moduliert wird.
Das resultierende, modulierte Signal wird weiterverarbeitet zur Abgabe von analogen, digitalen und Ton-Ausgangsinformationen des Patienten Pulszahl. Während die Verarbeitungsschaltungen einzeln betrachtet eine etwas konventionelle Methode zur Signalverarbeitung sein mögen, fügt die gesamte Konstruktion diese Schältungen zu einem System zusammen, das eine neue Methode zur Gewinnung eines Pulszahl-Signals darstellt, welche höchst unempfindlich gegen äußere Störeinflüsse ist.
Das Stromversorgungsteil 70, das die Fig. 7 und 8 zeigen, versorgt alle Schaltungen. Als Stromquelle dient allgemein ein Paar 1,2 Volt wiederaufladbare Nickel-Cadmium-Batterien der Type AA. Am Ausgang des Stromversorgungsteils 70 stehen vier Gleichspannungen zur Verfügung: 9,5V, +9V, 5,5V und 4,5V. Diese Spannungen werden von den verschiedenen integrierten Schaltungen benötigt. Um die Batterielebensdauer zu verlängern, werden, wo immer möglich, BIFET-Operationsverstärker geringer Leistungsaufnahme und CMOS-inte-grierte Schaltungen verwendet. Nickel-Cadmium-Batterien sind wiederaufladbar und das Stromversorgungsteil 70 enthält eine Buchse J1, an welche handelsübliche AA-Batterieladesysteme angeschlossen werden können. Die Anwendung dieses Systems wird durch einen einpoligen Umschalter S1 ermöglicht, der in der AUS-Position die Schaltung für Batterieladung vorsieht.
Gemäß dem Block-Schaltbild der Fig. 7 werden die Strahler 44a und 44b des Sensor-Zusammenbaus 14 vom Modulator 102 Ieistungssynchron angesteuert (power strobed). Die so erzeugte Impulsfolge wird ihrerseits von der relativ niedrigfrequentierten Pulszahl des Patienten moduliert.
Dieses zusammengesetzte Signal wie vom Detektor 104 demoduliert und dann dem TiefpaBfilter-Verstärker/Inverter.
106 zugeleitet. Dies dient der Funktion der Trennung des relativ niedrigfrequenten, schwachpegeligen Pulssignals des Patienten von der viel höher frequentierten Wellenform. Eine automatische Verstärkungsregelung (AGC) 108 ist zur Vermeidung manueller Einstellungen durch den Patienten vorgesehen. Die endgültige Signalverarbeitung wandelt das Pulssignal mittels der Vergleicherstufe 112 um in eine Rechteckwelle konstanter Amplitude. Diese wird dann vom Frequenz-zu-Spannung-Wandler 114 in eine analoge Gleichspannung geändert, die maßstäblich derart verändert ist, daß die Ausgabe der Pulszahl entspricht. Das kann mit einem üblichen 1mA-Instrument 116 angezeigt werden. Dieses Ausgabesignal und ein Hilfssignal aus dem Frequenz-zu-Spannung-Wandler 114 können zur Steuerung einer Digitalanzeige der Pulszahl benutzt werden, wie auch eines hoch/tief Grenzwertmelders 300, wie in Fig. 7 gezeigt, oder eines Blinklichtes, das mit der Pulszahl des übenden aufleuchtet.
Nachdem nunmehr die Einzelheiten des Sensor-Zusammenbaus 14 und des Gesamtsystems beschrieben wurden, macht das Folgende mit Einzelheiten der Schaltung genauer bekannt.
Beide, das Paar Dioden 44 und der Detektor 52, werden von einer üblichen +9 Volt-Gleichspannungsversorgung gespeist, die in der bevorzugten Ausführung von einer Batterie-Spannungsquelle geliefert wird (gezeigt in Fig. 8). Diese Spannung wird über den Leiter 20c an die innere Seite der Diode 44b geleitet. Danach führt der Leiter 20b zu der in Reihe verbundenen äußeren Diode 44a (siehe dazu Fig. 4 und 5). Ein über den Leiter 20a vom Modulator 102 kommendes 200 Hz-Signal schaltet die 9V-Spannung ein und aus, wie Fig. 7 und 9 zeigen. Diese Funktionsweise wird nachfolgend beschrieben.
Die Spannung von +9 Volt wird dem Sensor 52 über einen internen Verbindungsdraht 20d zugeführt, wie Fig. 5 zeigt.
Das Ausgangssignal des Sensors ist, wie erwähnt, eine oszillierende Gleichspannung, innerhalb der die niedrig frequente Herzschlag-Pulszahl-Schwingung der viel höher frequenten Schwingungsabgabe, die von den Dioden 44 ein-und ausschaltend erzeugt wird, aufgeprägt ist. Die Wirkung ist ähnlich wie bei einer Trägerwelle, die in einer Radio- (oder Funktechnik) -Schaltung (radio circuit) moduliert wird. Dieses modulierte Signal wird über den Leiter 20e einer analogen Logik-Schaltung 100 zugeführt, die in Blockschaltungsform in Fig. 7 und schematisch in Fig. 9 dargestellt ist.
Fig. 7 zeigt nun ein Blockschaltbild der Schaltung einschließlich der analogen, digitalen sowie Logik-Ausgänge und der Tonalarmteile des Bausteins 18. Dies sollte in Verbindung mit Fig. 9 und 10 betrachtet werden, die detaillierte Schaltungsdarstellungen sind.
Für alle Untersysteme gemeinsam ist das Stromversorgungsteil 70 vorgesehen, das die Fig. 7 und 8 zeigen. In der bevorzugten Ausführung enthält dieses ein Paar 1,2V Nickel-Cadmium-Batterien der Type AA, bezeichnet mit B1. Sie arbeitet in Verbindung mit dem Leistungsregler JC1 und dem Operations-Verstärker JC2, um +4,5, +5,5, +9 und +9,5 Volt Gleichspannungsausgänge zu bieten, die die verschiedenen integrierten Schaltungen benötigen. Um die Batterielebensdauer zu verlängern, sollten BIFET Operationsverstärker mit geringer Leistungsaufnahme und CMOS integrierte Schaltungen, wo immer möglich, verwendet werden. Nickel-Cadmium-Batterien sind auch aufladbar und das Stromversorgungsteil 70 enthält eine Buchse Jlr an welche ein handelsübliches AA-Batterie-Ladesystem angeschlossen werden kann. Der Gebrauch dieses Systems wird durch einen einpoligen Umschalter S1 ermöglicht, der in seiner AUS-Position die Schaltung für Batterieladung verbindet.
Fig. 7 und 9 zeigen, daß das analoge Logik-Untersystem 100 die grundlegende Signalverarbeitungsschaltung enthält, die allen Ausbildungen der Erfindung gemeinsam ist.
Wie gezeigt,enthält sie einen astabilen Oszillator/Modulator 102, der die Infrarot emittierenden Dioden 44a und 44b in der beschriebenen Weise mit einer Frequenz von 200 Hz ansteuert. Das Ausgangssignal ist eine asymmetrische Rechteckwelle mit einer Ausgangsimpulsbreite von 50 sec.
Das Ausgangssignal des Modulators 102 wird auch benutzt, um den P-Kanal Feldeffekt-Transistor (FET) Q3 im Detektor 104 zu schalten. Die Diode D3 ist so vorgespannt, daß das Ausgangssignal des Modulators 102 nur dann an das Gate des FET Q3 gelangt, wenn die Infrarot-Dioden nicht angesteuert werden. Das schaltet den FET Q3 aus, wenn kein Signal im Sensor 14 erzeugt wird, und an, wenn das Signal erzeugt wird.
Als Folge davon entwickelt die Ladung des Kondensators C13 eine Spannung gleich dem Spitzenwert des Rechteckwellensignals, das vom Photodetektor 52 kommt. Diese Spannung variiert in einem umgekehrten Verhältnis wie die Blutdichte im Ohr Dieser sich ändernden Spannung ist eine Sägezahnwellenform überlagert, deren Betrag größer als die variierende Spannung selbst ist. Der Sägezahn hat die Frequenz des Modulators 102 und wird ausgelöst durch den Leckstrom durch den abgeschalteten oder gesperrten FET Q3. Die Kombination aus Impulssignal und Sägezahn wird dem Tiefpaß-Verstärker/Inverter 106 zugeleitet. Das hat die Aufgabe, die relativ niedrig-frequenten Impuls signale von der viel höher frequenten Sägezahnwelle zu trennen.
Die obere Grenzfrequenz des Verstärkers 106 ist auf 0,3 bis 04, Hz festgelegt, um alle äußeren Störquellen auszuschalten. Das ist ausreichend, um die Pulsschwingungen des Übenden durchzulassen, aber sonst fast nichts.
Der Eingang des automatischen Verstärkungsregelungs-(AGC) Verstärkers 108 schneidet Frequenzen unter 0,5 Hz ab, was Gleichspannungspegelverschiebunyen verursacht durch Bewegungs-Einflüsse (motion-artifacts) begrenzt. Das begrenzte Signal des Verstärkers 106 wird dann dem Verstärker 108 zugeführt, der eine hohe Grenzfrequenz von etwa 1,7 Hz hat. Die Kombination von niedrigen und hohen Grenzfrequenzen verhindert Bewegungs-Einflüsse (motion-artifacts), Rauschen und die Modulationsfrequenz der Infrarot-Dioden, die der Impulswellenform überlagert ist. Weil das Blutpulssignal auch von diesen Grenzfrequenzen beeinflußt wird, stellt der AGC-Verstärker 108, der in Verbindung mit dem AGC-Treiberverstärker 110 arbeitet, dieses Signal wieder auf einen notwendigen Betriebspegel ein. Der AGS-Verstärker 108 ist auch ein wichtiger Faktor bei der Erzeugung relativ konstanter Amplitudensignale von unterschiedlichen Benutzern.
Die abschließende Signalverarbeitung ändert die demodulierte Pulszahlschwingung des beiden von einer Sinuswelle zu einer Rechteckwelle mit konstanter Amplitude mittels des Vergleichers 112. Diese wird dann in eine analoge Gleichspannung durch den Frequenz-zu-Spannung-Umformer 114 gewandelt.
Dessen Ausgang kann leicht maßstäblich verändert werden, so daß er mit der Pulszahl übereinstimmt. Diese Spannung kann auf einem 1mA-Instrument 116 angezeigt werden, um ein vereinfachtes, billiges System zu erstellen.
Der Rechteckwellenausgangsanteil des Frequenz-zu-Spannung-Umformers 114 wird für Zeitsteuerungszwecke verwendet. Nach der Wandlung der Rechteckwelle in einen doppelten Nadelimpuls mittels der Differenzierschaltung 118 wird das negative Signal als Steuerimpuls für den LED-Treiber 120 benutzt. Das negative Steuersignal wird so angewendet, daß die Diode D5 synchron mit dem Puls des Übenden aufblitzt, wenn das Ausgangssignal des Treibers 120 einer üblichen LED-Diode D5 zugeführt wird. Die Diode D5 wird gewöhnlich so positioniert, daß der Übende leicht das An- und Ausblinken als Folge des intermittierenden Ausgangssignals des Treibers 120 beobachten kann.
Die Abgabe des Frequenz-zu-Spannung-Umwandlers 114 wird auch einem Frequenzglätter 122 zugeleitet. Dies begrenzt die Digitalausgangsanzeige 204 und den Tonalarm 200, damit sie unwichtigen, von Pulsschlag zu Pulsschlag eintretenden Herzfrequenzänderungen nicht folgen. Diese unwichtigen Änderungen werden von dem Instrument automatisch eliminiert durch seine innere Dämpfung.
Figuren 7 und 10 zeigen die Einzelheiten der Digitalausgangs- und Tonalarm-Untersysteme der vorliegenden Erfindung. Von beiden ist der Digitalausgang 200 der Einfachere.
Owohl es zahlreiche Schaltungskonzepte zum Digitalisieren einer analogen Spannung gibt, erlaubt jetzt die moderne Entwicklung dies sehr einfach zu tun. In der bevorzugten Ausführung wird die analoge Ausgangsspannung des Frequenzglätters 122 (rate smoother) direkt einem Einzel-Chip-3,5 Stellen-Analog-Digital-Wandler 202 zugeführt. Die Abgabe dieser Einheit, welche in der bevorzugten Ausführung ein Intersil ICL 7106 ist, ist ein 24 BIT-Signal mit den richtigen Leistungs- und Impedanzpegeln, um eine bezeichnete 3,5 Stellen, sieben Segment (seven bar) Flüssigkristallanzeige (LCD) 204 auszusteuern. Da das Ausgangssignal des Wandlers 114 maßstäblich verändert ist, geschieht die Anzeige direkt in Pulsschlägen pro Minute. Während LED oder andere Typen von Anzeigemitteln leicht je nach den Schaltungserfordernissen benutzt werden kann, werden LCD-Einheiten insbesondere bevorzugt, weil sie eine ausgeprägte Überlegenheit in bezug auf niedrigen Stromverbrauch bei ausgedehnter Benutzung aufweisen.
Das in den Fig. 7 und 10 gezeigte Tonalarmteil 300 dient dazu, dem Benutzenden zu ermöglichen, Maximum- und Minimum-Pulsschlagzahlen als Warnung vor Überanstrengung und vor ungenügendem Übungsniveau einzustellen. Diese Einstellungen werden am Grenzzahleinsteller (rate limit setter) 302 vorgenommen, der ein Paar Schaltkreise mit veränderbarem Widerstand 304 und 306 besitzt, mit welchen 9V Gleichspannung auf 4,5 V Gleichspannung reduziert werden.
Der Mittelabgriff des Potentiometers R 38 legt einen oberen Pegel fest, der im "Hoch"-Vergleicher (high comparator) 308 mit der Abgabe des Frequenz-Glätters 122 verglichen wird. Wenn diese Pulszahl den eingestellten "Hoch"-Wert (zwischen 75 und 200 Puls schläge pro Minute), der ihm zugeführt wird, überschreitet, dann wechselt der Vergleicher 308 von "Tief" auf "Hoch" und schaltet normalerweise einen Analogschalter 312 aus. Wenn dies geschieht, bleibt der Eingang des Grenzwert-Alarmton-Oszillators 326 nicht länger nach Nasse angeschlossen und er schwingt, so daß ein konstantes Tonalarmsignal vom Lautsprecher 324 abgestrahlt wird.
Ein ähnlicher Funktionsablauf gilt für das "Tief"-Pulszahlsignal. Dies wird mittels Potentiometer R 41 eingestellt, um ein Signal gleich der Pulsschlagzahl im Bereich von 40 bis 150 Pulsschläge pro Minute abzugeben. Dieses wird auch mit der Abgabe des Frequenz-Glätters 122 im "Tief"-Vergleicher 314 verglichen.Hier hingegen wird der "Tief"-Wert-Analogschalter 316 so umgepolt, daß der Analogschalter auf AUS steht, wenn der Vergleicher 314 bei TIEF ist, wodurch der Oszillator 326 den Lautsprecher 324 aktiviert. Um den "Tief"-Alarm von dem "Hoch"-Alarm-Tonsignal unterscheiden zu können, ist ein Analogschalter 322 hinzugefügt, damit der Analogschalter 315 synchron mit dem Herzschlag impulsgesteuert ist. Dadurch entsteht ein pulsierender Warnton, der mit dem Herzschlag synchronisiert ist. Wenn der "Tief"-Grenz-wert überschritten wird, wechselt der Vergleicher 314 auf "HOCH" und dpr Analogschalter 316 gelangt in die EIN-Stellung, wodurch der Oszillator 326 ausgeschaltet wird. Wenn der "TIEF"-Pegelvergleicher 314 "HOCH" ist, kann der Analogschalter 322 nicht mehr den "TIEF"-Wert-Analogschalter 316 impulssteuern.
Wenn der Pegel des ~Tief"-Wert-Potentiometers R41 niedriger eingestellt ist als das "Hoch"-Wert-Potentiometer R38, wird als Folge ein pulsierender Ton hörbar, wenn die Pulszahl des Benutzers unter der "Tief"-Wert-Einstellung liegt.
Kein Ton wird höher wenn die Pulszahl des Benutzers zwischen beiden eingestellten Grenzwerten ist. Ein Dauerton wird zu hören sein, wenn des Benutzers Herzschlaqzahl den eingestellten oberen Grenzwert überschreitet. Endlich haben beide Frequenz-Vergleicher 308 und 314 eine eingebaute Hysterese, so daß die Warnung nicht ein- und ausgeschaltet wird wegen leichter Schwankungen in der Pulszahl oder der Bezugsspannung, wenn die Pulszahl des Benutzers gerade eben die eingestellten Grenzwerte überschreitet Es wurde bereits erwähnt, daß die "Hoch"- und "Tief"-Pulsschlag-Grenzwerte vom Benutzer eingestellt werden können.
Das ist möglich in Verbindung mit dem Grenzwerteinsteller 318, der einpolige Umschalter 52 und 53 aufweist. In der normalen Stellung liefern diese einen direkten Pfad vom Glätter 122 zum Digital-Wandler 302, wie in Fig. 10 gezeigt.
Jedoch wird die Ausgangsspannung des Glätters 122 ausaeschaltet, wenn der Schalter 52 umgeschaltet wird. Gleichzeitig wird das Signal von der Hoch-Pulszahleinstellung vom Mittelabgriff des Potentiometer R 38 zum Digital-Wandler 302 für die Anzeige kurzgeschlossen. Der Schalter 53 führt die gleiche Funktion aus mit dem Signal der "Tief"-Pulszahleinstellung vom Potentiometer P 41. Diese Einstellungen werden ermoglichtrindem die Mittelabgriffe beider Potentiometer an der Außenseite des Gehäuses der Einheit 18 zugänglich sind.
Leerseite

Claims

Patentansprüche Pulsüberwachungssystem zum Ermitteln und Anzeigen der Blutdruckimpulse, die durch die Herzschläge entstehen, gekennzeichnet durch einesensoreinrichtung, die in Kontakt mit Körpergewebe positioniert werden kann, um auf Änderungen des Blutvolumens zu reagieren, wobei die Sensoreinrichtung eine Detektoreinrichtung, sowie wenigstens zwei Lichtemitter einschließt, wovon einer ein Lichttransmissions-Emitter ist, der derart angeordnet ist, daß er Licht durch das Körpergewebe zur Detektoreinrichtung strahlt, und der andere ein Lichtreflexion-Emitter ist, der so angeordnet ist, daß er Licht von diesem zu der Detektoreinrichtung hin reflektiert, wobei diese Detektoreinrichtung Änderungen des durchtretenden und des reflektierten Lichtes feststellt, die aus Änderungen der Gewebedurchblutung resultieren und ein elektrisches Signal entsprechend diesen Änderungen erzeugt, und durch eine Signalbearbeitungseinrichtung zur Wandlung dieser elektrischen Signale in die Pulszahl.
2. Pulsüberwachungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Emitter in lichtabgeschirmten Gehäusen montiert sind, wobei der eine Emitter sich gegenüber der Detektoreinrichtung befindet und ungefähr entlang der Mittellinie zwischen sich selbst und der Detektoreinrichtung gerichtet ist und wobei der andere Emitter dicht neben der Detektoreinrichtung befestigt ist, um so eine möglichst starke Signaländerung zu liefern, indem eine maximale Lichtmenge in die Detektoreinrichtung während des diastolischen Zustandes und eine minimale Lichtmenge in die Detektoreinrichtung während des systolischen Zustandes sowohl reflektiert als auch transmittiert wird.
3. Pulsüberwachungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kabel zur Verbindung der Sensoreinrichtung und der Signalverarbeitungseinrichtung vorgesehen ist, um die Signale von der Detektoreinrichtung zu der Signalverarbeitungseinrichtung zu leiten, daß Mittel zur Befestigung des Verbindungskabels mit einer entlastenden Schleife neben der Sensoreinrichtung vorgesehen sind, um so die Sensoreinrichtung von Zugspannungen zu isolieren, die durch das Gesamtgewicht des Verbindungskabels und andere Kräfte, die an dem Verbindungskabel wirken, ausgeübt werden.
4. Pulsüberwachungssystem gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse so drehbar gelagert und vorgespannt sind, daß die Emitter und die Detektoreinrichtung Kontakt mit dem Körpergewebe mit einem vorbestimmten Druck haben, der ausreichend ist, um guten Kontakt zur wirkungsvollen Lichttransmission und -refixion zu gewährleisten und ohne den Blutstrom in dem Gewebe unnötig zu hemmen, das Kontakt mit der Sensoreinrichtung hat.
5. Pulsüberwachungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Alarmeinrichtung vorgesehen ist, die zum Erfassen abnormal hoher oder niedriger Pulszahlen eingerichtet ist, um eine Warnung in diesen Fällen zu liefern.
6. Pulsüberwachungssystem gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmeinrichtung eine Einrichtung enthält zur Festlegung hoher und niedriger Pulszahlsignale und eine Tonalarmeinrichtung aufweist, die jedesmal ausgelöst wird, wenn diese hohen oder niedrigen Signale überschritten werden.
7. Pulsüberwachungssystem zum Ermitteln und Anzeigen von Impulsen, die von den Herzschlägen herrühren, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung so ausgebildet ist, daß sie in Kontakt mit Körpergewebe positioniert werden kann im Bereich einer Blutbahn, um so auf Änderungen des Blutvolumens zu reagieren, daß die Sensoreinrichtung eine Detektoreinrichtung enthält und wenigstens zwei Lichtemitter, wovon einer ein lichttransmittierender Emitter ist, der so angeordnet ist, daß er Licht durch diese Blutbahn zu der Detektoreinrichtung strahlt, und der andere ein lichtreflektierender Emitter ist, der so angeordnet ist, daß er Licht von der Blutbahn zur Detektoreinrichtung hin reflektiert, wobei die Detektoreinrichtung Änderungen des transmittierten sowie reflektierten Lichtes feststellt, die aus der Änderung der Gewebedurchströmung resultieren.
8. Pulsüberwachungssystem gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese Emitter in lichtabgeschirmten Gehäusen montiert sind, wobei der eine Emitter sich gegenüber der Detektoreinrichtung befindet und ungefähr auf der Mittellinie zwischen sich selbst und der Detektoreinrichtung ausgerichtet ist und wobei der andere Emitter dicht neben der Detektoreinrichtung befestigt ist, um so eine möglichst starke Signaländerung zu liefern, indem eine maximale Lichtmenge in die Detektoreinrichtung während des diastolischen Zustandes und eine minimale Lichtmenge in die Detektoreinrichtung während des systolischen Zustandes sowohl reflektiert als auch transmittiert wird.
9. Pulsüberwachungssystem gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kabel zur Verbindung der Sensoreinrichtung und der Signalverarbeitungseinrichtung vorgesehen ist, um die Signale von der Detektoreinrichtung zu der Signalverarbeitungseinrichtung zu leiten, daß Mittel zur Befestigung des Verbindungskabels mit einer entlastenden Schleife neben der Sensoreinrichtung vorgesehen ist, um so die Sensoreinrichtung von Zugspannungen zu entlasten, die durch das Gesamtgewicht des Verbindungskabels und andere Kräfte, die an dem Verbindungskabel wirken, ausgeübt werden.
10. Pulsüberwachungssystem gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse drehbar gelagert und vorgespannt sind, so daß die Emitter und die Detektoreinrichtung Kontakt mit dem Körpergewebe mit einem vorbestimmten Druck haben, der ausreichend ist, um guten Kontakt zur wirkungsvollen Lichttransmission und -reflexion zu gewährleisten und ohne den Blutstrom in dem Gewebe unnötig zu hemmen, das Kontakt mit der Sensoreinrichtung hat.
11. Pulsüberwachungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter leistungssynchronisiert sind, um einen impulsgesteuerten Ausgang zu liefern.
12. Pulsüberwachungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Umwandlung dieses Ausgangssignals in ein Pulszahlausgangssignal vorgesehen ist und daß die Anzeigeeinrichtung einen Digitalausgang aufweist, der den Puls des Benutzers in Herzschlägen pro Minute anzeigt.
13. Pulsüberwachungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Umwandlung dieses Ausgangssignals in ein Gleichspannungssignal vorgesehen ist, das proportional zu dem Puls des Benutzers pro Minute ist und mittels eines Analoginstruments angezeigt wird.
14 Pulsüberwachungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangs-Anzeige-Einrichtung eine lichtemittierende Diode aufweist, die derart angeschlossen ist, daß sie ein sichtbares Ausgangssignal synchron mit einem Herzschlag liefert.
15. Pulsüberwachungssystem gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinrichtung eine Schaltung aufweist, die bei Betrieb in der Lage ist, Impulsreihen mit hohem Störabstand zu erzeugen, und daß die Schaltungseinrichtung einen Modulator zur Impulssynchronisierung der Detektoreinrichtung enthält,sowie ein Filter zur Begrenzung hoher und niedriger Ausgangssignale von der Detektoreinrichtung, sowie eine Verstärkungsregelung zur automatischen Einstellung des Ausgangspegels der Impulsreihe.