DE1062344B - Schaltungsanordnung zum Herabsetzen des Einflusses von auf die zum Messobjekt fuehrenden Anschlussleitungen wirkenden durch elektrische oder magnetische Streufelder erzeugten Stoerspannungen auf die Anzeige eines Mess- oder Auf-zeichnungsgeraetes fuer medizinisch physiologische Untersuchungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

(Vgl. Paf. Bl. νΛ

N 6652 VII

ANMELDETAG: 21. J A N U A R 1953

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 30. JULI 1959

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Herabsetzen des Einflusses von auf die zum Meßobjekt führenden Anschlußleitungen wirkenden, durch elektrische und/oder magnetische Streufelder erzeugten Störspannungen auf die Anzeige eines Meß- oder Aufzeichnungsgerätes für medizinische physiologische Untersuchungen. Diese Geräte sind an einen symmetrischen Verstärker in Differenzschaltung angeschlossen, und deren Eingangsklemmen werden gegenüber einem Nullpegel des Potentials (beispielsweise dem Erdpotential) gespeist und sind miteinander durch einen Spannungsteiler verbunden, dessen einstellbarer Abgriff das Potential des Nullpegels hat. Wenn die Spannung zwischen einer jeden der Eingangsklemmen und einem Nullpegel, beispielsweise dem Erdpotential, von einem solchen Verstärker verstärkt wird, kommt in der Ausgängsspannung die Differenz der zwei Eingangsspannungen zum Ausdruck. Es kommt oft vor, daß der aufzuzeichnenden Spannung (der Meßspannung) Störspannungen überlagert sind, die von elekirischen' und/oder magnetischen Streufeldern herrühren, die z. B. von in der Nähe des Ausgangskreises verlaufenden Wechselstromleitungen erzeugt werden.

Sind die an den beiden Eingangsklemmen entstehenden Störspannungen einander gleich, so üben sie meistens auf das Meßergebnis keinen Einfluß aus. In der Praxis tritt dieser Fall jedoch selten ein und, da die Störwechselspannungen oft erheblich größer sind als die Meßspannungen, sind auch ihre Differenzen, wenn auch verhältnismäßig klein, so doch in manchen Fällen derart, daß von einer genauen Aufzeichnung der Meßspannung nicht die Rede sein kann.

Die Störwirkung der Streuspannungen in der Weise zu beheben, daß die Eingangsklemmen miteinander durch einen Spannungsteiler verbunden werden, dessen einstellbarer Abgriff an einen Punkt angeschlossen wird, dessen Potential auf dem Nullpegel des Verstärkers liegt, ist bekannt. Durch Verschieben dieses Abgriffs läßt sich dann eine Einstellung finden, bei der in den beiden Zweigen des Spannungsteilers die von den Störspannungen herrührenden Spannungsabfälle gleich groß sind. Mit dieser Maßnahme läßt sich bereits eine Verbesserung der Anzeige oder Messung erzielen, sie ist jedoch nicht immer einwandfrei. Die Erfindung betrifft nun eine Weiterbildung der erwähnten Schaltungsanordnung, mit der eine wesentliche Herabsetzung des Einflusses der Störspannungen gewährleistet ist. Sie berücksichtigt den Umstand, daß die Störpotentialverschiebungen an den Eingangsklemmen nicht stets vollkommen gleichphasig sind und daß bei der Ver-Schiebung des regelbaren Abzweigs des Spannungsteilers nur die Amplitude und nicht die Phase der Spannungen geändert wird, so daß ein völliger Ausgleich vielfach unmöglich ist. Ein derartiger Ausgleich Schaltungsanordnung zum Herabsetzen

des Einflusses von auf die zum Meßobjekt führenden Anschlußleitungen wirkenden durch elektrische oder magnetische Streufelder erzeugten Störspannungen auf die Anzeige eines Meß- oder Aufzeichnungsgerätes für medizinisch physiologische Untersuchungen

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt, Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 25. Januar und 17. November 1952

Edward Samuel Mc Callister

und Kazimiers Wladyslaw Woznica, London,

sind als Erfinder genannt worden

ist auch nicht vollständig durch die bekannte Zuschaltung fester Kondensatoren an die Eingangsklemmen des Verstärkers zu erreichen, vielmehr werden dadurch die zu übertragenden Frequenzen beeinträchtigt. Gemäß der Erfindung liegt daher parallel zum Spannungsteiler ein Phasenschieber, bestehend aus der Reihenschaltung eines Kondensators, eines zweiten Spannungsteilers und eines zweiten Kondensators, wobei der einstellbare Spannungsteilerabgriff auch das Potential des Nullpegels aufweist.

Da die zu beseitigende Phasendifferenz in der Regel nur klein ist, reicht praktisch ein einfacher Stromkreis aus, der aus einem Spannungsteiler und zwei Kondensatoren besteht, wobei die Enden des Spannungsteilers mit je einem Kondensator verbunden sind und der regelbare Abzweig an einen Punkt angeschlossen ist, dessen Potential auf dem Nullpegel des Verstärkers liegt. Die Erfindung ist nicht mit der bekannten Verwendung von Neutrodynkondensatoren bei Gegentaktverstärkern zu vergleichen, die lediglich zur genaueren Symmetrie der Gegentaktverstärkung des Verstärkers dienen. Aufgabe der Erfindung ist es vielmehr, die bei medizinisch physiologischen Untersuchungen bisher

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Claims (3)

üblichen Abschirmmaßnahmen gegen Störstrahlungen, wie z. B. Abschirmkäfige, durch eine einfache Schaltungsmaßnahme zu ersetzen. Es ist empfehlenswert, die Kapazitäten der beiden Kondensatoren gleich groß zu bemessen, und zwar so groß, daß ihre Gesamtreaktanz bei der Frequenz der Störspannungen dem ganzen Widerstand des zweiten Spannungsteilers entspricht! Der Fall, daß die Meßspannung klein im Verhältnis zu der Störspannung ist, tritt besonders bei Meßgeräten für biologische Zwecke, wie z. B. Apparate für Elektrokardiographie, ein. Diese Meßgeräte besitzen einen,. Verstärker, dem als Eingangsspannung die im Körper des Patienten erzeugte Spannung zugeführt wird. Diese Spannung wird mittels auf diesem Körper angeordneter Elektroden abgegriffen. Ein Beispiel der bei einem solchen Meßwerk verwendeten Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. " In dieser Zeichnung bezeichnet 1 den Körper des Patienten. Die in diesem Körper auftretenden, im Rhythmus des Herzschlages wechselnden Spannungen, werden mittels der Elektroden 9 und 10 abgegriffen und durch Leitungen 2 den Eingangsklemmen 3 und 4 der Schaltungsanordnung nach der Erfindung zugeführt. Die Ausgangsklemmen 5 und 6 dieser Schaltungsanordnung sind mit den Eingangsklemmen A und B eines Verstärkers 8 verbunden, der eine Differenzschaltung enthält und mit einem Meßwerk zur Anzeige der verstärkten Körperspannungen versehen ist. Es ist möglich, daß z. B. infolge des Vorhandenseins von Wechselstromleitungen Potentialschwankungen im Körper 1 auftreten. Obgleich diese Potentialänderungen nicht stark sind, sind sie leicht von der gleichen Größenordnung wie die vom Körper selbst erzeugten Spannungen. Diese Potentialänderungen führen zu Störspannungen an den Eingangsklemmen des Verstärkers 8. Zum Fixieren des Potentials der Klemmen A und B gegenüber dem Nullpegel ist ein Spannungsteiler R^ von etwa 10 000 Ohm vorgesehen. Das Potential des regelbaren Abzweigs dieses Spannungsteilers ist durch Verbindung mit der Leitung 7 auf den Nullpegel des Verstärkers (beispielsweise Erdpotential) gebracht. Die Störspannungen rufen in diesem Spannungsteiler Ströme hervor, die in den beiden Zweigen entgegengesetzt gerichtet sind. Durch Verschiebung des Abgriffs kann das durch diese Ströme herbeigeführte Spannungsgefälle in den beiden Zweigen einander angeglichen werden. Die Potentiale an den beiden Klemmen A und B sind dann entgegengesetzt gleich, und ihre Auswirkung auf die Ausgangsspannung der Verstärkerstufe ist infolgedessen weitestgehend herabgesetzt. Es hat sich jedenfalls gezeigt, daß diese Maßnahme nicht völlig die gewünschte Wirkung ergibt, was sich wie folgt erklären läßt. Die Leitungen 2 könnten, ähnlich, wie der Körper 1, Störspannungen aus dem Netz aufnehmen, wenn sie nicht dagegen durch eine mit Erde verbundene gestrichelt dargestellte Hülle abgeschirmt wären. Die Kapazität zwischen dieser Hülle und den Leitungen gibt jedoch in Vereinigung mit den Übergangswiderständen 11 und 12 der Elektroden 9 und 10 sowie der inneren Impedanz des Körpers 1 zu Phasenverschiebungen Anlaß, die für beide Leitungen verschieden sein können. Andere im System vorhandene Kapazitäten können im übrigen die gleiche Wirkung haben. Sind jedoch die Ströme in den Zweigen des Spannungsteilers R1 nicht gleichphasig, so nutzt es nichts, die Amplitude der Wechselspannungen durch Verschieben des regelbaren Abgriffs einander anzugleichen, und es bleibt stets eine wechselnde Potentialdifferenz zwischen den Klemmen A und B bestehen. Die beschriebene Störspannungskompensation kommt erst dann voll zur Wirkung, wenn Einrichtungen angewendet werden, mit denen die erwähnte Phasendifferenz beseitigt werden kann. Zu diesem Zweck ist in dem dargestellten Beispiel der Spannungsteiler R9 vorgesehen, der ebenfalls 10 000 Ohm haben kann. Dieser ist über einen Kondensator C1 mit der Ausgangsklemme 5 und über einen Kondensator C2 mit der Ausgangsklemme 6 verbunden. Der regelbare Abzweig des Spannungsteilers R2 ist an die Nulleitung 7 angeschlossen. Verschiebt man den Abgriff des Spannungsteilers R2, so können die beiden unter der Wirkung der Stromquelle an den Eingangsklemmen des Verstärkers entstandenen Wechselspannungen gleichphasig gemacht werden. Beträgt die Frequenz dieser Spannungen 50 Hertz, so ist ein geeigneter Wert für die Kapazität der Kondensatoren C1 und C2 0,1 Mikrofarad. Es ist möglich, daß nach dem Einstellen des Abgriffs des Spannungsteilers R2 auch der Abgriff des Spannungsteilers A1 nachgeregelt werden muß, um das Gleichgewicht zwischen den Amplituden der beiden Wechselspannungen wiederherzustellen und infolgedessen die Wirkung der Störspannungen auf das Meßergebnis ganz zu beseitigen. Die Erfindung ist nicht nur für die erste Verstärkerstufe verwendbar, sondern kann auch dazu Verwendung finden, in etwa folgenden Stufen gegebenenfalls auftretende Phasendifferenzen zwischen den Störspannungen zu beseitigen. Ein anderes Mittel zum Ausgleichen der Phase der Störspannungen, das Verwendung finden kann, wenn die Kapazitäten der beiden Ausgangsklemmen gegenüber Erde praktisch gleich sind, besteht darin, daß man die Wirkung der Differenz der beiden Impedanzen der Quelle dieser Meßspannungen durch wenigstens einen äußeren zusätzlich vorgesehenen Widerstand beseitigt, so daß die Gesamtimpedanzen einander praktisch angeglichen werden. Letzteres läßt sich dadurch erzielen, daß die zusätzlich vorgesehenen Widerstände groß im Verhältnis zu den inneren Impedanzen der Meßspannungsquelle bemessen werden, beispielsweise 0,5 Megohm. Die Differenzen oder die Schwankungen des inneren Widerstandes (den Übergangswiderstand an den Elektroden 9 und 10 mit eingerechnet) üben dann wenig Einfluß mehr auf den Gesamtwiderstand der Stromkreise aus. Auch können zu dem gleichen Zweck die zusätzlich vorgesehenen Impedanzen regelbar gemacht werden, so daß der Gesamtwiderstand in beiden Zweigen geändert und so einander angeglichen werden kann. PAT p; NT ANSPRÜCHE:

1. Schaltungsanordnung zum Herabsetzen des Einflusses von auf die zum Meßobjekt führenden Anschlußleitungen wirkenden, durch elektrische und/oder magnetische Streufelder erzeugten Störspannungen auf die Anzeige eines Meß- oder Aufzeichnungsgerätes für medizinisch physiologische Untersuchungen, welches an einem symmetrischen Verstärker in Differenzschaltung angeschlossen ist und dessen Eingangsklemmen gegenüber einem Nullpegel des Potentials (beispielsweise dem Erdpotential) gespeist werden und die miteinander durch einen Spannungsteiler verbunden sind, dessen einstellbarer Abgriff das Potential des Nullpegels hat, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Spannungsteiler ein Phasenschieber, bestehend

aus der Reihenschaltung eines Kondensators, eines zweiten Spannungsteilers und eines zweiten Kondensators, liegt, wobei der einstellbare Spannungsteilerabgriff auch das Potential des Nullpegels aufweist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kapazitäten einander gleich sind und ihre Gesamtreaktanz bei der Frequenz der Störspannungen dem Gesamtwiderstand des zweiten Spannungsteilers entspricht.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden Zweigen

gleich große Widerstände so hohen Wertes zusätzlich vorgesehen sind, daß Änderungen oder Differenzen der inneren Impedanzen der Meßspannungsquelle gegenüber den Gesamtimpedanzen vernachlässigbar sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 678 923, 685 045;

USA.-Patentschriften Nr. 2 571 223, 1 924 469;

Archiv für Technisches Messen, V 370-3 vom Oktober 1948;

Zeitschrift Proceedings of the I. R. E., Juni 1940, S. 269 bis 271.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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