DD139518A2 - Schaltungsanordnung zur registrierung von impedanzfunktionen - Google Patents

Abstract

Impedanzfunktionen von den verschiedensten Gewebeabschnitten werden zur Diagnose von Durchblutungstörungen genutzt. Die Erfindung erfolgte mit dem Ziel, die Impedanzfunktion nach Patent 117 175 unabhängig von der angewendeten Elektodentechnik und dem Wert des komplexen Gewebegrundwiderstandes technisch reproduzierbar abzuleiten. Der Konstantstrom durch den zu untersuchenden Gewebeabschnitt fließt nicht mehr wie im Patent 117 175 direkt von einer Elektrode zur Masse, sondern zwischen Masse und der betreffenden Elektrode wird ein ohmscher Widerstand geschaltet. Aus der Spannung über den ohmschen Widerstand v/ird die Schaltspannung für den phasenempfindlichen Gleichrichter erzeugt. Durch die Einführung des ohmschen Widerstandes wird zur Realisierung der drei möglichen Elektrodenanordnungen die. Anordnung eines Elektrodenumschalters zwischen den vier Elektroden und der übrigen Schaltungsanordnung notwendig. Die verstärkte Spannung am Ausgang des Differenzverstärkers wird entgegen dem Patent 117 175 nicht direkt auf den phasenempfindlichen Gleichrichter geschaltet, sondern es wird einBandpaß dazwischen angeordnet

Description

-A-

Titel der Erfindung

Schaltungsanordnung zur Registrierung von Impedanzfunktionen

Anwendungsgebiet der Erfindimg

Die Ableitung von Impedanζfunktionen von beliebigen Gewebeabschnitten in vivo ist für die Diagnose von Gefäßerkrankungen, der Bestimmung des Herz - Minutenvolumens für die Langzeitüberwachung des Kreislaufes und zur Gewinnung von Steuersignalen für die Atemphasensteuerung von größter Be deutung. Es ist für den diagnostischen Gehalt der abgeleiteten Funktion unwichtig, ob die Impedanzfunktion oder de ren reziproke Leitwertfunktion zur Aufzeichnung bzw. zur Verarbeitung gelangt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es wurde bereits im WP 1o7 587 eine Schaltungsanordnung zur Gewinnung von elektrischen Signalen, deren Verlauf der Impedanzänderung eines Gewebeabschnittes entspricht, vor geschlagen. Das Prinzip besteht darin, daß ein periodischer Strom einmal in den zu untersuchenden Geweheabschnitt und parallel dazu in ein elektronisches Modell eingespeist wird. Die Spannungen am Modell und am Gewebeabschnitt werden abgenommen, ihre Differenz gebildet, verstärkt und der Betrag dieser Differenzspannung gebildet und zur Anzeige gebracht. Der wesentliche Nachteil dieses Prinzips besteht darin, daß die Impedanzfunktion nicht in ihren Real- und Imaginärteil getrennt werden kann und die Empfindlichkeit nicht

- 2 - '£110 * konstant ist. Im Patent 117 175 wird die Automatisierung deo beschriebenen Prinzips vorgeschlagen und zusätzlich an Stelle des Betragsgleichrichters ein phasenempfindli eher Gleichrichter eingesetzt. Damit konnte eine Trennung in Real-» und Imaginärteil erreicht werden, die jedoch als lachteil noch von der Elektrodentechnik und dem Wert des komplexen Gewebegrundwiderstandes abhängt.. Dadurch muß die Trennung in.Real- und Imaginärteil für jeden Patienten ein gestellt werden.

Die Erfindung erfolgte mit dem Ziel, die Impedanzfunktion unabhängig von der angewendeten Elektrodentechnik und dem jeweiligen individuellen Wert des komplexen Gewebegrund Widerstandes des zu untersuchenden Gewebeabschnittes re «- produzierbar bei einer konstanten Empfindlichkeit der Schaltungsanordnung abzuleiten und zur Aufzeichnung zu bringen« Eine Eichimpulserzeugung entfällt damit.

mg des Wesens der Jirlint Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung '-zu schaffen, mit der Impedanzfunktionen unabhängig vom Gewebetyp und von der angewendeten Elektrodentechnik reproduzierbar abgeleitet werden können» Der im Patent 117 175 vorgeschlagene phasenempfindliche Gleichrichter wird mit einer Schaltspannung angesteuert, die aus der Ausgangsspannung des Oszillators gewonnen wird« Die Phasenlage des Oszillators ist mit d.er des Konstantstromes durch den. zu untersuchenden Gewebeabschnitt identisch, solange es sich um rein ohmsche Gewebeabschnitte.handelt, was in der Praxis säten und dann nur näherungsweise auf tritt. Wird ein komplexer Gewebegrundwiderstand angeschlossen, dann entsteht zwischen Konstantstrom und Oszillator-Spannung eine Phasenverschiebung, deren Größe von dem Spannungsteiler, bestehend aus der Reihenschaltung des ohmschen Ausgangawiderstandes der Konstantstromstufe und •dem angeschlossenen komplexen Gewebegrundwiderstand ein -

schließlich der Elektrodenhautübergangswiderstände, welche von der angewendeten Elektrodentechnik bestimmt werden, be stimmt wird. Diese Tatsache·ist die Ursache, daß die'Phasen lage zwischen der rechteckförmigen Steuerspannung und dem Konstantstrom im zu untersuchenden Gewebeabschnitt nicht konstant ist und somit eine Trennung in Real- und Imaginärteil von den elektrischen Eigenschaften des zu untersuchenden Gewebeabschnittes und der angewendeten Elektrodentechnik abhängig ist. Der Abgleich des elektronischen Modells kann immer nur für die Oszillatorfrequenz erfolgen, so daß am Eingang des Differenzverstärkers Differenzsignale der Oberwellen der Oszillatorfrequenz entstehen. Diese führen je nach Absleicksituation zu einer mehr oder weniger nichtlinearen Verarbeitung der Grundfrequenz durch den nachgeschalteten phasenempfindlichen Gleichrichter* Dadurch und durch die bereits beschriebenen Phasenbeziehungen ist eine konstante Empfindlichkeit der gesamten Meßanordnung nicht zu erreichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach Patent 117 175 der Konstantstrom durch den zu untersuchenden Gewebeabschnitt nicht direkt von einer Elektrode zur Masse fließt, sondern zwischen Masse und der betreffenden Elektrode ein ohmscher Widerstand von ca. 1oo Ohm geschaltet wird. Damit steht über dem ohmschen Widerstand eine konstante periodische 'Wechselspannung zur Verfügung, deren Phasenlage immer mit der des Konstantstromes im zu unter suchenden Gewebeabschnitt identisch ist. Aus dieser Span nung wird durch an sich bekannte Baugruppen die rechteck förmige Schaltspannung für den phasenempfindlichen Gleich richter erzeugt. Um nur die Oszillatorgrundfrequenz durch den phasenempfindlichen Gleichrichter zu verarbeiten, wird vor diesem ein Bandpaß geschaltet, so daß mit dieser Anordnung eine konstante Empfindlichkeit und die Trennung in Real- und Imaginärteil unabhängig vom angeschlossenen Gewebeabschnitt und der angewendeten Elektrodentechnik erreicht wird« Durch die Einführung eines ohmschen Widerstandes in

den Konstantstrompfad muß zur Realisierung der drei verschiedenen Elektrodenanordnungen ein Elektrodenumschalter zwischen den maximal vier Elektroden, der Stromkonstantstufe, dem Differenzbildner und dem ohmschen Widerstand angeschlossen werden. Bei der 2~Elektrodenanordnung wird der Ausgang der Stromkonstantstufe und ein Eingang vom Differenzbildner gemeinsam an eine Blektrode und der zweite Eingang des Differenzbildners zusammen mit dem ohmschen Widerstand an die zweite Elektrode mittels des Elektrodenumschalters ge - schaltete Bei der 3-Elektrodenanordnung wird die galvanische Verbindung zwischen der Stromkonstantstufe und dem Differenzbildner aufgehoben und die Stromkonstantstufe mit einer getrennten dritten Elektrode verbunden. Bei der 4-Elektrodenanordnung wird der ohmsehe. Widerstand an eine getrennte vierte Elektrode geschaltet und die vorherige Verbindung unterbrochen«

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungs-beispiel näher erläutert werden« Die zugehörige Zeichnung zeigt die prinzipielle Schaltungsanordnung zur reproduzierbaren Ab leitung, von Impedanzfunktionen»

Durch einen Oszillator OSZ werden parallel zwei Strom konstantstufen-StKSt angesteuert, die galvanisch getrennt einen periodischen Strom einmal in das elektronische Mo - dell M und zum anderen über den Elektrodenumschalter Sch T, zwei Elektroden E und dem ohmachen Widerstand R in den interessierenden Gewebeabschnitt GE einspeisen. Die Span-» nung über den interessierenden Gewebeabschnitt GE wird über den Elektrodenumschalter Sch 1 und zwei Elektroden E dem Differenzb^ldner DB zugeführt. Die vier Elektroden E werden paarweise, aber galvanische getrennt, jeweils an den Grenzen des interessierenden G-ewebeabschnittes GE-angeordnet. Mit dem Elektrodenumschalter Sch 1 kann dann je nach medizinischer Aufgabenstellung zwischen der 2-._s 3~

oder 4-Elektrodentechnik gewählt werden, ohne daß der interessierende Gewebeabschnitt GE in seiner Lage verändert wird. Die Spannung an dem Ausgang des Differenzbildners DB und dem elektronischen Modell werden jeweils über Impedanzwandler IW an die Eingänge des Differenzverstärkers DV gelegt. Das verstärkte Differenzsignal wird durch einen nachgeschalteten Bandpaß BP frequenzbewertet und der Grundwellenanteil durch einen phasenempfindlichen Gleichrichter PhG gleichgerichtet und anschließend einem verstärkenden Tiefpaß TP zugeführt. Am Ausgang des Tiefpasses TP stellt sich eine abgleichabhängige Gleichspan« nung überlagert von Amplitudenschwankungen, die der Impedanzfunktion entsprechen, ein. Durch die nachgeschaltete komplementäre Ausgangsstufe KA wird der Gleichspannungsanteil auf Null Volt umgesetzt bei gleichzeitiger galvanischer Kopplung bis zum Wiedergabegerät WG. Parallel dazu ist der RC-gekoppelte Verstärker V angeordnet, an dessen Ausgang nur die pulsatorische Komponente des Sig ~ nals als Steuerspannung für das Wiedergabegerät WG zur Verfügung steht. Die rechteckförmige Steuerspannung für den phasenempfindlichen Gleichrichter PhG wird aus der Spannung am ohmschen Widerstand R erzeugt. Über den Pha senumschalter Sch 2 wird diese Spannung entweder an den 9o° - Festwertphasenschieber PhSch 1 zur Ableitung des Imaginärteils oder dem Phasenschieber PhSch 2 zur.Ableitung des Realteils geschaltet. Der Phasenschieber PhSch 2 dient zur einmaligen Phasenfeineinstellung und sein Aus~ gangssignal wird durch den 'nachgeschalteten Komparator in eine rechteckförmige Spannung mit einem Tastverhältnis von 1:1 umgewandelt.

Claims (1)

1. Schaltungsanordnung zur Registrierung von Impedan-zfunktionen, insbesondere von solchen beliebiger Gewebeabschnitte, unter Verwendung an sich bekannter Baugruppen, wobei ein Oszillator einen periodischen Strom über zwei getrennte Stromkonstantstufen einmal in ein elektronisches Modell und zum anderen in*einen interessierenden Gewebeabschnitt einspeist und dessen Impedansfunktion durch eine rückwirkungsfreie Differenzbildung der Spannung über den "interessierenden Gewebeabschnitt und der Spannung am Ausgang des elektronischen Modells mit anschließender phasenempfindlicher Gleichrichtung, Filterung und Verstärkung nach Patent 117 175 gebildet wird, dadurjcjh_£ek_ejui£eichn£t, daß zwei Elektroden (E) paarweise, aber galvanisch getrennt, jeweils an den Grenzen des interessierenden Gewebeabschnittes (GE) angeordnet sind, wobei .zwischen den vier Elektroden (E) auf der einen Seite und der Stromkonstantstufe (StKSt), einem Differenzbildner (DB) und einem ohmschen Y/iderstand (R), der an Masse geschaltet ist, auf der anderen Seite ein Elektrodenumschalter (Sch 1) angeordnet ist*, der die beiden inneren Elektroden (E) ständig mit dem Differenzbildner (DB) und die Stromkonstantstufe (StKSt) und den ohmschen Widerstand (R) jeweils getrennt mit der •inneren oder äußeren Elektrode (E) an den Grenzen des interessierenden Gewebeabschnittes (GE) verbindet, daß ferner zwischen einem phasenempfindlichen Gleichrichter (PhG) und, einem Differenverstärker (DV) ein Bandpaß (BP) und zwischen dem ohmschen V/iderstand (R) und dem phasenempfindlichen Gleichrichter (PhG) die Reihenschaltung, bestehend aus einem Phasenumschalter (Sch 2), einem 9o° - Festwertphasenschieber (PhSch 1), einem Phasen schieber (PhSch 2) und einem Komparator (K) angeordnet ist«,

   Hierzu /j Seiiö Zeichnung .,

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