Bewegungsanalysator
Die Erfindung betrifft einen Bewegungsanalysator.
Es handelt sich dabei um ein diagnostisches Hilfsinstrument, mit dem man den Funktionszustand des Herzens, d. h. die Muskeltätigkeit des Herzens analysieren kann. Ein solches Instrument misst ballistische Reaktionskräfte, die von Zusammenziehungen und Ausdehnungen der Herzkammern und von den wechselnden, pulsierenden Blutströmungen in verschiedenen Mengen durch die Herzklappen, Arterien und Venen herrühren. Solche Geräte sind auch unter der Bezeichnung Ballistokardiograph bekannt geworden.
Im wesentlichen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Bewegungsanalysator für dynamische Kräfte, die innerhalb eines Körpers bei terrestrischer Ruhe eine Rolle spielen; die grösste dynamische Kraft speziell in den zu analysierenden lebenden Körpern ist der Wirkung des Herzens zuzuschreiben.
Unter terrestrischer Ruhe soll hier der Träger mit einem Körper verstanden werden, der keine merkli- che Gesamtbewegung relativ zur Erde erfährt, obwohl innerhalb des Körpers Kräfte im Spiel sind, die sich als vorübergehendes Zittern, d. h. schwache, kurzzeitige Bewegungen des Trägers äussern.
Bei bisher bekannten Ballistokardiographen wurden verschiedene Arten der Lagerung des Trägers für den Patienten verwendet. Dieser wurde beispielsweise an Drähten aufgehängt, auf einer Flüssigkeit schwimmend gelagert, auf Rollen montiert und auf einer mit Luft gefüllten Blase angeordnet. Alle diese Lagerungsarten erwiesen sich als unzweckmässig, da entweder unerwünschte Reibungskräfte oder Resonanzerscheinungen auftraten oder das Aufhängungssystem zuviel Raum beanspruchte.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Bewegungsanalysator der beschriebenen Art zu schaffen, der diese Nachteile nicht aufweist. Dieser ist gekennzeichnet durch einen feststehenden Support, durch einen Prüflingsupport, durch ein unter Gasdruck stehendes Lager, welches die beiden Supporte in relativ zueinander schwebender Verbindung hält und welches einen feststehenden Abschnitt enthält, der mit dem feststehenden Support funktionell ein Stück bildet, sowie einen beweglichen Abschnitt, der mit dem Prüflingsupport funktionell ein Stück bildet, dass die festen und beweglichen Abschnitte dicht zusammenliegende Passflächen haben, die mit Bezug aufeinander gleiten können, dass die Umfänge dieser Flächen dem umgebenden Atmosphärendruck ausgesetzt sind, dass mindestens eine dieser Flächen eine öffnung im Abstand von den Flächenumfängen hat,
wobei diese Öffnung gegen die gegenüberliegende Fläche gerichtet ist, durch Mittel, um Druckgas durch diese Öffnung in den Bereich zwischen den beiden Flächen zu leiten, so dass ein Druckgasfilm zwischen den beiden Flächen entsteht, wobei das Gas stetig aus den Flächenumfängen entweicht, und durch bewegungsempfindliche Mittel, die starr mit dem Prüflingsupport verbunden sind.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Gegenstandes dargestellt.
Fig. 1 ist ein zum Teil geschnittener Seitenriss eines Bewegungsanalysators;
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Bewegungsanalysators nach Fig. 1;
Fig. 3 ist eine vergrösserte Ansicht eines Teils des von aussen unter Gasdruck gesetzten Lagers;
Fig. 4 ist eine vergrösserte Ansicht der Mittel zum Ermitteln einer Verschiebung des beweglichen Elements des Gaslagers aus dessen Mittellage;
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht der wirkenden Teile des Beschleunigungsmessers;
Fig. 6 ist ein elektrisches Schaltbild des Messkreises für den Beschleunigungsmesser.
In der Zeichnung ist mit 10 der Bewegungsanalysator oder Ballistokardiograph bezeichnet. Dieser enthält einen feststehenden Support 12, der sich auf dem Fussboden aufstellen lässt und vorzugsweise mit seiner oberen Fläche durch einstellbare Füsse 14 in eine waagerechte Lage einstellen lässt. Eine Längswasserwaage 16 und eine Querwasserwaage 18 sind oben auf dem Fundament angeordnet, damit dieses in möglichst genauer waagerechter Richtung aufgestellt werden kann. Dieses Aufstellen wird üblicherweise nur einmal bei der anfänglichen Installation durchgeführt und nur für den Fall wiederholt, dass das Fundament sich zufällig verschiebt. Eine Schalttafel 20 ist an der Vorderseite des Fundaments bequem zugänglich angeordnet. Verschiedene Anzeige- und Schaltgeräte, die später beschrieben werden, sitzen auf dieser Tafel.
Zur Lagerung eines Patienten, von dem ein Ballistokardiogramm aufgenommen werden soll, ist ein Support oder Tisch 22 mit ebener Oberfläche vorgesehen. Die Masse des Tisches muss klein im Vergleich mit dem Durchschnittsgewicht eines Menschen sein, so dass die Gesamtmasse aus Patient und Tisch unter dem Einfluss der winzigsten, im Patientenkörper eine Rolle spielenden Kräfte einen möglichst grossen Ausschlag erfahren kann. Jedoch muss der Tisch auch so starr sein, dass er keine fremden Bewegungen mit sich bringt, die durch elastische Verformung verursacht werden könnten. Demnach ist der gesamte Tisch vorzugsweise aus einem leichten, starren Material gefertigt. Beispielsweise Fässt sich der Tisch gut aus Aluminiumwaffelblech herstellen.
Im einzelnen enthält der Tisch eine ebene Oberfläche 24 aus solchem Material, die ziemlich dünn, flach, waagerecht und versteift ist durch an der Tischunterfläche befestigtes Längsfachwerk 26 und Querfachwerk 28. Dieses Fachwerk ist nach den Enden zu so abgeschrägt, dass das Gewicht möglichst klein gehalten wird, und die tiefen Schaltabschnitte des Fachwerks sind am besten ausgespart, um gleichfalls das Gewicht zu verhindern. Bei dieser Anordnung hat sich herausgestellt, dass man einen Tisch mit einem Gewicht von nicht mehr als fünf Kilogramm und parktisch sogar von drei Kilogramm erhalten kann.
Zur Vorsicht sind die Enden des Tischs mit den Enden des Fundaments durch Sicherungsbänder 30 verbunden, die normalerweise lose bleiben und nur die Aufgabe haben, unzulässige Bewegungen des Tischs zu verhindern.
Quer zu den Fachwerken unter der Tischmitte ist eine in der Mitte ausgesparte, ebene Scheibe 32 starr angebracht, die an den Fachwerken und dem Tisch unlösbar befestigt ist und deren untere Oberfläche auf dem oberen oder beweglichen Abschnitt 34 eines von aussen unter Gasdruck gesetzten Lagers 36 lediglich durch Reibung verbunden ruht. Der untere oder feste Abschnitt 38 des Gaslagers ist starr oben auf dem festen Fundament 12 befestigt.
Der obere Abschnitt 34 besteht aus einem äusseren Ring 40 und einem konzentrisch darin liegenden inneren Ring 42. Beide Ringe haben an ihren oberen Kanten einwärtsgewendete Versteifungsfiansche 44, die eine ebene Oberfläche bilden, auf der die Scheibe 32 ruht. Die unteren Kanten der beiden Ringe bestehen aus einem Stück mit einer oberen gekrümmten Platte 46, die den wirksamen Bestandteil des oberen Abschnitts 34 des Gaslagers bildet. Eine dazu passende, untere gekrümmte Platte 48 bildet den wirksamen Bestandteil des unteren Abschnitts 38 des Gaslagers. Diese untere gekrümmte Platte 48 wird durch eine kreisförmige Seitenwand 50 getragen, deren äusserer Durchmesser etwa derselbe wie der äussere Durchmesser des äusseren Ringes 40 ist. Die Krümmungen der beiden Platten 46, 48 sind im wesentlichen dieselben.
Das bedeutet, dass diese beiden Platten ihrem Profil nach ineinander passen. Die Passung muss sehr gut sein, das heisst die Abweichung einer einzelnen dieser Platten von ihrer richtigen Gestalt liegt in der Grössenordnung von einem Vierzigstel eines Millimeters. Das verlangte Profil wird beispielsweise durch Schleifen der Platten gegeneinander sichergestellt, wobei zwischen ihnen eine Schleifoder Läppmasse eine Schicht bildet.
Vorzugsweise ist jede der Platten 46, 48 ein Ilugelsegment, so dass die obere Platte sich frei relativ zur unteren Platte um jede von zwei rechtwinkligen Achsen bewegen kann. Hierdurch kann in Wirklichkeit die obere Platte eine Pendelbewegung um zwei waagerechte, rechtwinklige Achsen mit Bezug auf die untere Platte erfahren, vorausgesetzt, dass die obere Platte über die untere Platte gleiten kann.
Natürlich kann eine solche Bewegung nicht ausgeführt werden, während die beiden Platten in Berührung stehen. Die Art, sie zu trennen, wird jedoch gleich beschrieben. Der untere Abschnitt 38 enthält eine Füllkammer 52, die an die Unterfläche des unteren, kugeligen Sektors anstösst. Diese Kammer kann beispielsweise durch die untere Platte 48, die kreisförmige Seitenwand 50 und die Bodenwand 54 umgrenzt werden; letztere ruht auf dem festen Fundament 12.
Gas, z. B. Luft unter Druck, wird der Füllkammer 52 aus irgendeiner geeigneten Quelle zugeführt, z. B. aus einer Flasche 56, in der Druckluft oder irgend ein anderes Druckgas gespeichert ist. Falls verlangt, kann Luft unter Druck aus einem Druckluftbehälter (nicht gezeigt) zugeführt werden, in den die Luft von einem Verdichter (nicht gezeigt) hineingepumpt ist.
Schliesslich kann, falls verlangt, Druckluft in die Füllkammer unmittelbar aus einem Luftverdichter zugeführt werden. Es ist zu bemerken, dass nur ein mässiger Luftdruck gefordert wird, beispielsweise 0,7 kg/cm2. Die untere gekrümmte Platte 48 ist mit einer Anzahl von nach oben gehenden, engen Düsen 58 versehen. Diese Düsen sind vorzugsweise symmetrisch zur Mitte der unteren Platte, beispielsweise in einem Ring von etwa zwei Drittel des Radius der unteren Platte 48 gelegen. Befriedigende Ergebnisse wurden, um Zahlen zu nennen, mit einem Luftlager von 30cm Durchmesser erzielt, bei dem vierundzwanzig Düsen in einem Ring von 20 cm Durchmesser angeordnet waren. Jede Düse 58 enthält eine feine Öffnung, z. B. von etwa 0,5 mm Durchmesser, die aus einer Höhlung 60 in der Unterfläche der Platte nach oben geht.
Wahlweise kann eine Einschnürblende 61 an der Oberwand der Höhlung Platz finden; sie besteht am einfachsten aus einer Scheibe von Aluminiumfolie mit einer unter der Düse liegenden, winzigen Öffnung, die beispielsweise 0,12 mm Durchmesser hat. Der Zweck der Einschnürblende ist, die Flussgeschwindigkeit des Druckgases in die vorgenannte Düse und durch sie hindurch zu begrenzen.
Die obere gekrümmte Platte 46 ist glatt und ungelocht, so dass das Druckgas, wenn es in die Düsen 58 eintritt, einen Druck gegen die gesamte Unterfläche der oberen gekrümmten Platte 46 ausübt und sie anhebt. Das aus den Düsen austretende Gas fliesst durch den nun zwischen den beiden gekrümmten Platten entstandenen Spalt bis hinaus aus dem Umfang zwischen diesen Platten. Der durch den Gasfilm an der oberen Platte ausgeübte Druck ist umgekehrt proportional der Gasflussgeschwindigkeit an die äussere Atmosphäre.
Wenn die obere gekrümmte Platte 46 platt auf den Düsen aufliegt, ist die Flussgeschwindigkeit null und in dem Gasfilm herrscht der statische Gasdruck.
Die gesamte durch diesen Film ausgeübte Kraft ist offensichtlich grösser als die Last des Tisches, einschliesslich des Patienten, so dass zwischen den beiden Platten ein Spalt (Druckgasfilm) geschaffen wird.
Wenn der Spalt sich öffnet, vermindert sich die hebende Kraft, so dass ein Gleichgewichtsfluss des Druckgases sich schnell einspielt, der die Schwerkraft der Last und die hebende, durch den Druckgasfilm ausgeübte Kraft miteinander ausgleicht. Mit anderen Worten hält dieser Druckgasfilm die obere Platte auf einem kurzen Abstand über der unteren Platte derart, dass in der Tat die obere Platte auf einem wandernden Druckluftfilm zwischen den Platten schwebt.
Da die beiden Platten kugelige Sektoren sind, sucht sich die obere Platte eine Gleichgewichtslage, in der der Schwerpunkt dieser Platte, des Tischs und des Patienten am tiefsten liegt und allen inneren Kräften innerhalb dieses Systems unterworfen ist, insbesondere den im Patientkörper erzeugten inneren Kräften.
Diese Kräfte haben das Bestreben, den Tisch in der ihnen entgegengesetzten Richtung zu beschleunigen, wobei die Beschleunigung ein Ergebnis aus der den ausgeübten Kräften gleichen und entgegengesetzt gerichteten Reaktionskraft ist. Der Luftfilm übt nicht einmal eine Reibungswirkung in der Grössenordnung sogar der kleinen, zu messenden Reaktionskräfte aus; es besteht auch keine körperliche Berührung zwischen den Platten, die die Bewegungsamplituden der oberen gekrümmten Platte 46 dämpfen oder vermindern könnten.
Ausserdem wurde beobachtet, dass das von aussen unter Gasdruck gesetzte Lager, obwohl es einen Reibungskoeffizienten hat, der im Vergleich zu den winzigen, vorkommenden Kräften vernachlässigbar klein ist, in dem Sinne starr ist, als Schwingungen, die in der feststehenden, unteren gekrümmten Platte ausgeübt werden, sich nicht leicht bis zur oberen gekrümmten Platte übertragen lassen. Es ist auch zu betonen, dass diese ausgezeichneten Ergebnisse bei jeder Art von Gas erreicht wurden, obwohl der Gebrauch von Luft vorgezogen wird, da dies am billigsten ist.
Zudem ist zu erwähnen, dass ausgezeichnete Ergebnisse gewährleistet werden, wenn die beiden Platten kugelig sind, da dies eine dreidimensionale Pendelbewegung des Tischs gestattet; es wäre jedoch auch möglich, diese Bewegung beispielsweise auf eine zweidimensionale Pendelbewegung oder sogar auf eine ebene, waagerechte Bewegung einzuschränken, indem man richtig passende Gestaltungen für die beiden Lagerplatten benutzt. Nichtsdestoweniger wird die dreidimensionale Pendelbewegung insofern vorgezogen, als sie die Bauweise vereinfacht und die hemmenden Kräfte so klein wie möglich macht. Sie vermeidet auch die Notwendigkeit, irgendwelche mechanischen Rückstellsysteme wie z. B. eine Rückstellfedermechanik zu verwenden.
Es muss auch betont werden, dass der Gebrauch gekrümmter Platten in dem von aussen unter Gasdruck gesetzten Lager bevorzugt wird, weil er gestattet, ein Äquivalent für eine Pendelbewegung mit grossem Radius zu erreichen, ohne körperlich einen langen Pendel arm zu verwirklichen. Bei der hier ge zeigten Ausführungsform ist ein Krümmungsradius von 7 m ausgenutzt, der ein äquivalent für eine Pendellänge von 7 m ergibt. Ein Pendel von solcher Länge hat eine vergleichsweise lange Schwingungsdauer, d. h. lang im Vergleich mit der tiefsten Frequenz, die im Zusammenhang mit einem Ballistokardiogramm von Bedeutung ist.
In diesem Zusammenhang ist zu beobachten, dass die bedeutsamen Frequenzen für Ballistokardiogramme in der Grössenordnung von etwa drei bis fünfzig Hertz liegen und dass die vorkommenden Kraftamplituden ein Verhältnis von eins zu dreissig oder grösser haben, während die bezeichnenden Gipfel und Täler in Zeitfolgen von etwa 0,05 bis 0,1 Sekunden bei zulässigen Toleranzen von etwa + 0,02 Sekunden vorkommen.
Die Eigenfrequenz eines Pendels von 7 m Länge ist geringer als 0,2 Hertz, so dass man erkennt, dass die Eigenfrequenz des Tischs die Ablesungen am Ausgang des Ballistokardiographen nicht merklich beeinflusst. Es ist erwünscht, dass die für die Halterung gewählte Eigenfrequenz möglichst nicht über ein Zehntel der tiefsten vorkommenden Frequenz beträgt.
Bei dem angegebenen Luftdruck und den auseinandergesetzten Plattengrössen liegt die Durchschnittsdicke des Spalts zwischen den beiden ge krümmten Platten in der Grössenordnung von 0,025 mm, so dass man sich denken kann, dass die Oberflächen dieser Platten eine geringere Toleranz einhalten müssen, vorzugsweise in der Grössenordnung von 0,0025 mm oder weniger, um jede metallische Berührung zwischen den Oberflächen zu verhindern.
Selbstverständlich ruht der obere Abschnitt 34 des Gaslagers, wenn kein Gas unter höherem als atmosphärischem Druck in der Füllkammer vorhanden ist, in unmittelbarer körperlicher Berührung auf dem unteren Lagerabschnitt 38; sobald jedoch ein genügend hoher Gasdruck in der Füllkammer besteht, schwimmt der obere Abschnitt frei und nimmt schnell die Gleichgewichtslage mit der tiefsten Schwerpunktlage des Tischs und des Patienten ein.
Der Tisch könnte mit einem vorstehenden Mittel versehen sein, um den Sitz eines Patienten in solcher Lage festzulegen, dass der Schwerpunkt des Patienten sich etwa über der geometrischen Achse des Gaslagers befindet. Ein solches Mittel enthält in der vorliegenden Darstellung einen senkrechten Sattel 62 in der Form eines aufrechten Elements mit einer ebenen oder breitgekrümmten Oberfläche, die zum Kopfende des Patienten auf dem Tisch 22 hin zeigt. Diese Sattelfläche ist genügend breit, um bequem in den Sitz des Patienten auf etwa die gleiche Weise zu passen wie ein Fahrradsattel, wobei der Patient natürlich in ausgestreckter Rückenlage liegt.
Mehrere Schenkel-, Leib- und Schulterbänder 64 sind am Tisch angebracht und mit Klemm- (Reibungs-) -schlössern versehen, um einen Patienten fest am Tisch anschnallen zu können und damit eine Zwangsbxndung zu erreichen. Dies ist von grosser Wichtigkeit, da die kleinen, im Patientenkörper erzeugten Kräfte an den Tisch mit der geringstmöglichen Dämpfung und Amplitudenänderung weitergegeben werden sollen. Jede Relativbewegung zwischen dem Knochengerüst und dem Tisch, die durch Relativbewegung zwischen Skelett und Fleisch des Patienten eingeführt wird, ergibt leicht Ablesefälschungen und Unterdrückung der höherfrequenten Komponenten. Dies lässt sich durch eine zwangsläufige Verbindung stark einschränken.
Es sei erwähnt, dass der Tisch durch seine Ausrüstung mit den Längs- und Querfachwerken und einer Waffelblechversteifung trotz seines leichten Gewichts und seiner geringen Blechstärke ziemlich starr ist und keine Neigung zeigt, elastische Relativbewegung zwischen seinen Teilen auszuführen und hierdurch Ablesefehler oder Dämpfung der höherfrequenten Komponenten einzuführen.
Um die grösste Gleichförmigkeit der Ergebnisse zu erhalten, ist es am besten, den Tisch 22 etwa waagerecht einzustellen, d. h. den oberen Abschnitt des Druckgaslagers im wesentlichen in Übereinsfimmung mit dem unteren Abschnitt zu bringen; hierdurch wird die obere gekrümmte Platte in jeder Hinsicht waagerecht. Dieser Zustand herrscht vor, wenn der Schwerpunkt des Zweimassensystems, das einerseits durch den Patienten und andererseits durch den Tisch, dessen Fachwerke und den oberen Abschnitt 34 des Gaslagers dargestellt wird, sich im wesentlichen in der Gleichgewichtsmitte des Instruments (Figurenachse des Gaslagers) befindet. Die Stellung des Sattels 62 ist eine Hilfe in diesem Zusammenhang.
Der Sattel wird auf dem Tisch so eingestellt, dass, wenn eine Durchschnittsperson auf dem Tisch ausgestreckt ist und den Sattel bequem in ihrem Sitz eingepasst hat, der Schwerpunkt des Zweimassensystems sich im wesentlichen in der Gleichgewichtsmitte des Instruments befindet. Nichtsdestoweniger ist zu bedenken, dass die Patienten von einer Norm infolge der verschiedenen Gesundheitszustände, körperlichen Bedingungen und anderer Unregelmässigkeiten abweichen. Daher erhält der Ballistokardiograph vorzugsweise die Möglichkeit, den Tisch mit Bezug auf den oberen Abschnitt 34 des Druckgaslagers verschieben zu können. Dies war der Grund, warum die ausgesparte Scheibe 32 auf den ringförmigen Versteifungsflanschen 44 lediglich aufgesetzt ist.
Der Tisch kann hierdurch längs oder quer mit Bezug auf die Flansche verschoben werden, die Bestandteile des oberen Abschnitts des Gaslagers sind; die Reibung zwischen der Scheibe und den Flanschen genügt, um den Tisch in jeder eingestellten Lage zu halten. Natürlich kann auf Wunsch das Verschieben des Tisches durch die Schwester, den Techniker oder Arzt bei der Ausführung der Probe durch einfache Tischbewegung von Hand durchgeführt werden. Es ist auch möglich, wahlweise beliebige Hilfsmittel nach Wunsch, z. B. Spindeln oder Motoren einzuschliessen, um eine solche Verschiebung zu bewirken.
Um den Gebrauch des Ballistokardiographen zu erleichtern, sind weiterhin Mittel vorgesehen, um den Schwerpunkt des Zweimassensystems zu prüfen.
Diese Mittel enthalten einen Ring 66, der auf der kreisförmigen Seitenwand 50 des unteren Abschnitts des Gaslagers aufgebaut ist. Dieser Ring ist gezwungen, sich zwischen einer oberen und einer unteren Lage senkrecht zu bewegen. Die obere Lage ist durch die Aufnahme einer federvorgespannten Kugel 70, die radial beweglich in der Wand 50 sitzt, in einer unteren Innenrille 68, und die untere Lage des Rings 66 durch die Aufnahme der Kugel in einer oberen Innenrille 72, die in die Innenfläche des Rings eingearbeitet ist, definiert.
In der unteren Lage des Rings 66 ist dessen obere Seite, d. h. die Lippe, frei vom oberen Abschnitt des Druckgaslagers und speziell frei vom Aussenring 40.
Dies bedeutet, dass, wenn beim Anlegen von Gasdruck am Lager der Schwerpunkt des Zweimassensystems von der Gleichgewichtsmitte des Instruments absteht, der obere Abschnitt des Gaslagers aus der Fluchtung mit dem unteren Abschnitt heraus schwenkt und bei dieser Schwenkbewegung nicht mit dem gesenkten Ring 66 zusammenstösst. Wenn jedoch der Ring 66 angehoben ist, liegt seine Lippe im Weg einer solchen Schwingbewegung des oberen Lager abschnitts und verhindert dort jeden weiten Ausschlag.
Beim Gebrauch des Ballistokardiographen ist es erwünscht, den Ring 66 angehoben zu haben, wenn der Patient zum ersten Mal auf den Tisch geschnallt ist und während das Instrument vorbereitet wird, jedoch vor Aufnahme irgendwelcher Ablesungen.
Der Ring wird gesenkt, während Ablesungen aufgenommen werden.
Da der Ausschlag des oberen Abschnitts 44 infolge unrichtiger Plazierung des Patienten auf dem Tisch möglichst klein gehalten werden soll, um richtige Längsmessungen der Reaktionskräfte zu liefern, ist es nützlich, Mittel vorzusehen, die dem Benutzer des Ballistokardiographen anzeigen, wenn der Patient und/oder Tisch unrichtig eingestellt ist. Dies wird erfindungsgemäss bequem erreicht durch die nun zu beschreibende Form von vier Fühlern, die an viertelkreisigen Stellen auf der Lippe des Rings 66 ihren Platz haben, d. h. 90" voneinander angeordnet sind; dabei liegen zwei diametral gegenüberstehende Fühler auf der Längsachse des Fundaments und zwei diametral gegenüberstehende Fühler rechtwinklig zu dieser Längsachse. Am einfachsten werden diese Fühler durch kurzwirkende elektrische Schalter 74, z. B.
Mikroschalter dargestellt, deren Schaltfinger radial angeordnet sind und zur Mitte des von aussen unter Gasdruck gesetzten Lagers hinweisen. Diese Finger sitzen sehr dicht am Umfang des äusseren Rings 40, wenn dieser Ring zentral angeordnet und wenn der Ring 66 in angehobener Stellung ist, so dass eine kleine Bewegung (Schwingabweichung) des oberen Abschnitts des Gaslagers durch die Schalter aufgedeckt wird. Bei einer bevorzugten Erfindungsform beträgt der Abstand zwischen den Fingern und dem äusseren Ring 40 in dessen Mittellage etwa anderthalb Millimeter; selbstverständlich dient diese Angabe ebenso wie alle in dieser Beschreibung angegebenen Zahlen lediglich zur Veranschaulichung und soll nicht als Einschränkung ausgelegt werden, es sei denn in dem durch die beigefügten Ansprüche angedeuteten Ausmass.
Wenn das Gaslager durch Einlassen von Druckgas in die Füllkammer so betätigt wird, dass der obere Abschnitt 34 frei schwimmt, so sieht man also, dass für den Fall einer unrichtigen Plazierung des Tisches und/oder Patienten der äussere Ring 40 in einer ausgleichenden Richtung schwingt. Eine solche Bewegung wird mindestens durch ein Paar und, wenn die Bewegung keine reine Längs- oder Querbewegung ist, durch den einen Schalter eines jeden Paars der Schalter 74 abgetastet. Das Gaslager kann dann entleert und der Tisch und/oder Patient in einer Richtung verschoben werden, die der durch die Schwenkung des oberen Lagerabschnitts angedeuteten entgegengesetzt ist. Man hat gefunden, dass die erforderlichen Justagen dank des Gebrauches des Sattels für gewöhnlich ziemlich klein sind und sich schnell und leicht von Hand durchführen lassen.
Um die soeben beschriebene Einpegelarbeit durchzuführen, ist jeder der Mikroschalter in Reihe mit je einer Signalvorrichtung geschaltet, die beispielsweise einen Anzeiger in Form einer Lampe enthält. Vier solcher Lampen 78 sind an der Instrumententafel 20 vorhanden, von denen jede mit einer Markierung versehen ist, um entweder die Schwingrichtung, die gerade stattfindet, oder die Richtung anzuzeigen, in der der Tisch und/oder Patient bewegt werden muss, um die Schwingung zu verhindern. Es versteht sich von selbst, dass, wenn bei angehobenem Ring 66, bei betätigtem Gaslager und bei Anwesenheit eines Patienten auf dem Tisch keine der Lampen 78 leuchtet, der Tisch 22 im wesentlichen waagerecht steht. Daraufhin kann der Ring 66 gesenkt und das Instrument benutzt werden, um eine Ablesung zu erhalten.
Die Instrumententafel 20 kann andere Schaltkreise enthalten. Beispielsweise kann sie einen Luftdruckmesser 80 enthalten, der eine Ablesung des Luftdrucks in der Füllkammer 52 bietet. Sie kann weiterhin einen Knopf 82 enthalten, der ein Luftdruckregelventil steuert, mit dessen Hilfe der Luftdruck in der Kammer willkürlich verändert werden kann, um je nach Bedarf einen grösseren Luftdruck für besonders schwere oder einen geringeren Luftdruck für leichte Patienten anzuwenden.
An der Tafel 20 lässt sich auch eine Lampe 84 anbringen, die gespeist wird, wenn die beiden Abschnitte des Gaslagers voneinander getrennt sind.
Beispielsweise kann die Lampe 84 beim Schliessen eines normalerweise geschlossenen Kontaktpaars eines Relais gespeist werden, dessen Spule durch einen von den beiden Gaslagerabschnitten gebildeten Kreis betätigt wird. Dies bedeutet, dass der Erregerkreis für ein solches Relais durch jeden Berührungspunkt der beiden Lagerabschnitte geschlossen wird; somit ist das Relais, wenn der obere Abschnitt schwimmt, stromlos, und das genannte Kontaktpaar des Relais wird geschlossen, um den Speisekreis der Lampe 84 zu vervollständigen und hierdurch die Lampe leuchten und dem Benutzer anzeigen zu lassen, dass der Tisch und Patient frei schweben.
Hierzu verdient die Tatsache Erwähnung, dass, wenn der Tisch und Patient sich in richtiger Mittellage befinden und der Gasdruck eingeschaltet ist, die Tischbewegung so klein ist, dass es schwer fällt, sich lediglich durch Augenschein aus der Beobachtung des Tisches und Patienten zu vergewissern, dass der Tisch schwebt; natürlich ist es auch nicht erwünscht, den Tisch oder Patienten zu berühren, um zu sehen, ob das Lager funktioniert; dies würde nämlich oszillierende Bewegung des Tisches auslösen.
An der Tafel 20 können weitere Schalter sein.
Ein Schalter 86 lässt entweder einen Verdichter an, um Druckluft zur Füllkammer zu liefern, oder öffnet ein elektrisch gesteuertes Ventil zwischen der Gasflasche 56 und der Füllkammer. Ein Schalter 88 an der Tafel liefert die Erregerspannung für einen Elektrokardiographen und für die alsbald zu beschreibende Bewegungstastvorrichtung. Ein Schalter 90 an der Tafel verbindet das Instrument mit einer elektrischen Leistungsquelle; dies ist die Quelle, die sämtliche Kreise zum Unterschied vom Schalter 88 speist, der, wenn er nach dem Schliessen des Schalters 90 betätigt ist, nur Erregerspannung liefert.
Wie zuvor erwähnt, enthält der Bewegungsanalysator 10 Mittel, die auf die Bewegung des Tischs 22 ansprechen; der Ausdruck Bewegung schliesst sowohl einfache Verschiebung als auch abgeleitete Funktionen ein, wie z. B. Geschwindigkeit und Beschleunigung, wobei die letztere proportional mit der Kraft ist (K = mb). Vorzugsweise sind die auf Geschwindigkeit ansprechenden Mittel für die Beschleunigung des Tischs 22 empfindlich; hierdurch werden elektrische oder mechanische Umrechnungen zur Verwandlung anderer Bewegungsfunktionen in Beschleunigung überflüssig. Die beschleunigungsempfindlichen Mittel sollten möglichst eine flache Charakteristik in dem für die Messung bedeutsamen Bereich haben, der sich von etwa drei bis fünfzig Hertz erstreckt, und sollten fähig sein, Amplitudenschwankungen in einem Verhältnis von eins zu dreissig oder grösser zu verarbeiten.
Sie müssen also fähig sein, äusserst winzige Kräfte im Bereich einiger Dyn abzutasten und sollten unverzüglich ohne merklichen Zeitverlust ansprechen.
Es hat sich herausgestellt, dass ein Beschleunigungsmesser, der alle diese Bedingungen erfüllt, eine federnd gehaltene Masse ist; die Abweichung der Masse wird durch Verformungsmesser mit ungeklebten Drähten gemessen. Am besten finden zwei solche Beschleunigungsmesser Verwendung, von denen der eine tastempfindlich auf die Längsbeschleunigung des Tischs ist und der andere die Tischquerbeschleunigung abtastet. Der Längsbeschleunigungsmesser ist mit der Bezugsnummer 91 und der Querbeschleunigungsmesser mit der Bezugsnummer 92 bezeichnet.
Insofern diese beiden Beschleunigungsmesser von gleicher Bauweise sind und sich nur in ihrer Ausrichtung unterscheiden, lässt sich die folgende Beschreibung für beide Beschleunigungsmesser verwenden.
Die innere Konstruktion des Beschleunigungsmessers ist in Fig. 5 angedeutet. Er enthält einen festen Rahmen 94, der unlösbar mit dem oberen Abschnitt 34 des von aussen unter Gasdruck gesetzten Lagers verbunden und hierdurch starr mit dem Tisch verknüpft ist. Von zwei gegenüber abstehenden Rahmenteilen ragen parallele Blattfedern 96 hinab, an deren unteren Enden die gegenüberliegenden Stirnkanten einer Masse 98 fest und sicher angebracht sind.
Die Blattfedern sind aufeinander ausgerichtet und stehen sich einander in der Richtung zwischen ihren Enden gegenüber, die durch die Masse überbrückt werden; dies ist die Messri Längsbeschleunigungssignale, sondern auch eine oder mehrere andere gleichlaufend gemessene Funktionen des Herzsystems; beispielsweise kann es gleichzeitig eine oder mehrere Messungen aufzeichnen, die von einem Elektrokardiographen oder von einer Pulsfühlvorrichtung und auch von einem Zeitschalter geliefert werden.
Für den vorgenannten Zweck ist der Aufzeichner vorzugsweise ein Vielkanal-Aufzeichner, so dass er gleichzeitig verschiedene Ereignisse aufzeichnen kann, die gleichzeitig mit den ballistokardiographischen Beschleunigungen auftreten. Ein solcher Aufzeichner ist durch die Bezugsnummer 110 angedeutet. Da der Aufzeichner ziemlich bekannt ist, wird er nicht im einzelnen beschrieben. Er besteht beispielsweise aus einem Offner Electronics Type R Dynograph, der einen Eingangsverstärker, eine Papierab und -aufwickelspule, Mittel, um zwischen diesen das Papier über eine ebene Oberfläche zu bewegen, und mehrere Zeichennadeln, von denen für jeden Kanal je eine bestimmt ist und die quer zur Wanderrichtung des Papiers als Funktionen der an die Mittel für die Nadelwanderung gelieferten Signale laufen.
Es empfiehlt sich, die eine der Nadeln durch einen Zeitimpuls betätigen zu lassen, so dass eine gute Eichung zum Nachprüfen der Aufzeichnungen gewährleistet ist. Eine andere der Nadeln wird am besten durch den Herzschlag betätigt. Eine oder mehrere andere Nadeln werden durch den Ausgang von Klemmen eines Elektrokardiographen 112 betätigt. Natürlich wandern weitere Nadeln in Abhängigkeit von den durch die Beschleunigungsmesser 91, 92 gelieferten Signale. Hierdurch kann man auf einem einzigen Blatt Papier gleichzeitig verschiedene Ablesungen erreichen, die für den Vergleich mit den ballistokardiographischen Aufzeichnungen erwünscht sind.
Es hat sich herausgestellt, dass der Ballistokardiograph 10 besonders unempfindlich gegen äussere Vibrationskräfte ist, obwohl er äusserst empfindlich für die winzigsten, innerhalb des Patientenkörpers erzeugten Kräfte ist. Das Instrument kann schnell ausbalanciert werden und erfordert sehr wenig Zeit für die Einstellung des Gleichgewichts vor den Messungen. Die mit dem Instrument erhaltenen Ablesungen decken sich sehr genau mit den theoretischen Ablesungen; wenn das Instrument durch Zuführen eines weiten Bereichs künstlich erzeugter Frequenzen über eine grosse Amplitude an den Tisch geprüft wird, sind gerade und getreue Wiedergaben sichergestellt.