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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein System zur Herzfunktionsüberwachung, welches an zahnärztliche
Geräte
wie Dentaleinheiten angeschlossen werden kann.
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Der enorme Fortschritt, der durch
die Anwendung der Hardware- und Software-Technologie im zahnärztlichen
Bereich gemacht wurde, hat die modernen Zahnärzte in die Lage versetzt,
zunehmend Dentaleinheiten zu verwenden, die mit hoch technologischen
Systemen und Zubehören
ausgestattet sind.
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Offensichtlich ist diese ausserordentlich technologische
Entwicklung auch durch den immer höheren Grad der Spezialisierung
der Zahnärzte
beeinflusst worden, deren Arbeit mehr als je zuvor schwierige chirurgische
Eingriffe umfasst.
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Ein chirurgischer Eingriff kann für den Patienten
komplex, langwierig und kritisch sein, und der Zahnarzt muss sich
in einer Position befinden, um den Zustand . der primären Funktionen
des Patienten während
eines Eingriffs zu überwachen,
insbesondere, wenn der Eingriff höhere Dosen von Betäubungsmitteln
in der Mundhöhle über eine
ausgedehnte Zeitspanne erfordert: Diesbezüglich hat die Anmelderin eine
Dentaleinheit mit einem eingebauten Elektrokardiographen entwickelt
und hergestellt, der ein Sichtgerät zur Anzeige des elektrokardiographischen
Signals enthält,
erhalten durch Fühler,
die an Körperteilen
des Patienten angebracht sind (s. auch Patentveröffentlichung EP-584.439). Diese
Lösung
erlaubt es dem Zahnarzt, die Herzfunktionen des Patienten vom Anfang
bis zum Ende des Eingriffes zu überwachen,
ohne die Notwendigkeit irgend einer anderen spezifischen Anlage
in unmittelbarer Nähe
des Arbeitsbereiches.
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Ein EKG-Gerät zur Rhythmusüberwachung ist
bekannt aus dem Dokument US-4-589-420, welches einen an den Patienten
angeschlossenen EKG-Leiter offenbart, um Signale an einen A/D-Umwandler
und an einen Mikroprozessor auszusenden. Das Gerät. enthält ausserdem einen Speicherteil,
in der Lage, kontinuierlich digitale Signalmuster zu speichern und
diese einer während
eines Lernprozesses geformten Vorlage anzupassen und einen Alarm
zu erzeugen, wenn die eingehenden Signale als abweichend klassifiziert
werden. Die in dem Speicher gespeicherten Signale werden auf einen
Befehl durch den behandelnden Arzt hin an ein Display Übertragen.
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Ausserdem ist aus dem Dokument WO-87-06447
auch ein Elektrokardiograph bekannt, enthaltend Eingangsanschlüsse, einen
A/D-Umwandler zum Umwandeln von an den Eingangsanschlüssen eingehenden
elektrischen Signalen in digitale Signale, eine Speichervorrichtung
zum Speichern der digitalen Signale und Displaymittel zur graphischen
Anzeige der digitalen Signale.
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Die obige Lösung belastet jedoch übermässig die
Dentaleinheit, da das Sichtgerät
(welches nur diese Funktion ausführt)
dem Handstück-
und Instrumententablett Platz entzieht. Ausserdem ist ein Teil der
elektronischen Anlage, die an den Elektrokardiographen angeschlossen
ist, von der elektronischen und hydraulischen Gruppe, die Teil der
Dentaleinheit ist, getrennt.
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Ausserdem ist die in der oben erwähnten Veröffentlichung
EP-584.439 beschriebene Lösung, obwohl
sie positiv zu der technologischen Entwicklung von Dentaleinheiten
beigetragen hat, dennoch insofern ein „passives" Werkzeug, dass
der Herzschlag einfach durch das Gerät gemessen wird (in einigen
Fällen
auf Papier aufgezeichnet), während
es dem Arzt überlassen
ist, die Richtigkeit der Messung zu prüfen. Das bedeutet, dass der
Zahnarzt oder dessen Assistent den Eingriff regelmässig unterbrechen muss,
um das Signal zu prüfen,
die graphische Aufzeichnung zu lesen und Anomalien zu erfassen,
falls diese vorhanden sind.
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Aus diesem Grunde hat die Anmelderin
eine Lösung
vorgesehen, bei welcher das System zur Überwachung der Herzfunktionen,
erhalten durch das Ablesen des Elektrokardiographen, in das Steuersystem
der Dentaleinheit eingebaut werden kann, so dass die Überwachung
der Herzfunktionen während
des Eingriffes, besonders im Falle von Krankheitszuständen, zu
einem „aktiven"
Teil der Dentaleinheit wird, in der Lage, ein Alarmsignal zu erzeugen,
wenn ein anomaler Zustand auftritt, um den Zahnarzt darauf aufmerksam
zu machen.
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Die Eigenschaften der Erfindung sind
in den untenstehenden Ansprüchen
dargelegt, und die Vorteile derselben gehen deutlich aus der nachstehenden
Beschreibung hervor, und zwar unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen, welche eine vorgezogene Ausführung der Erfindung zeigen,
und von denen
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- • 1 eine perspektivische Seitenansicht
einer Dentaleinheit ist, ausgestattet mit dem System zur Herzfunktionsüberwachung,
das durch die vorliegende Erfindung offenbart wird;
- • 2 ist eine vergrösserte schematische
Frontansicht des Details A aus 1, nämlich
ein Sichtgerät
zur Anzeige eines eleletrokardiographischen Signals;
- • 3 zeigt eine vergrösserte,
teilweise perspektivische Ansicht des Details B aus 1, in welchem die das elektrokardiographische
Signal essenden Fühler
aus der Dentaleinheit austreten, sowie die Punkte an dem Körper des
Patienten, an welchen die Fühler
angebracht werden sollten;
- • 4 ist ein Blockdiagramm,
welches die das beschriebene System bildenden Komponenten zeigt;
- • 5 ist eine Displayseite
mit einem Untermenü, vorgesehen
durch das beschriebene System;
- • 6 ist ein Blockdiagramm,
in dem die durch das System ausgeführten Verarbeitungsphasen gezeigt sind.
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In Übereinstimmung mit den beiliegenden Zeichnungen,
insbesondere der 1,
ist das hier beschriebene System zur Herzfunktionsüberwachung
an zahnärztlichen
Geräten,
wie Dentaleinheiten angebracht.
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Diese Dentaleinheiten 7 wie
in 1 gezeigt, enthalten
grundsätzlich
eine Basis 1, die eine erste Säule 2 trägt, angeordnet
seitlich von einem Stuhl 3, der in Höhe und Winkel einstellbar ist,
und eine erste Haupthalterung oder Tablett zum Halten der zahnärztlichen
Instrumente 5, solche wie die Basishandstücke (zum
Beispiel einen Mikromotor, eine Turbine, eine Spritze und einen
Zahnsteinentferner, schematisch in der Abbildung dargestellt).
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Zusätzlich zu diesen sieht die
Dentaleinheit 7 auch eine Anzahl von Fühlern 8 vor, welche
die Kontaktenden eines Elektrokardiographen 9 bilden, und welche
in der Säule 2 aufgenommen
sind und aus dieser austreten, zum Beispiel durch eine Öffnung 2a (s. 3). Bei der vorgezogenen
Ausführung
sind drei Fühler
vorhanden (bezeichnet mit 8a, 8b und 8c),
welche an spezifischen Stellen des Körpers des Patienten P angebracht
werden können,
um ein elektrokardiographisches Signal zu erfassen, in Abbildung
4 mit SE bezeichnet.
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Praktisch bestehen die drei Fühler 8a, 8b und 8c (welche
das Minimum an Konfiguratin bilden, die zum Messen der fundamentalen
Herzaktivität
erforderlich ist) aus zwei Eingangskontakten (die mit 8a und 8b bezeichneten,
welche die Haupterfassungselemente bilden), die eigentlich das elektrokardiographische
Signal SE messen, während
der dritte Fehler 8c der neutrale Kontakt ist, notwendig zur Reduzierung
der Störungen
durch das Netz, die sich auf das gemessene Signal auswirken. Bei
der vorgezogenen Ausführung,
wieder wie in 3 gezeigt
ist, wo die elektrokardiographische Messung es erfordert, dass die
an den entgegengesetzten Seiten des Herzens angebrachten Eingangsfühler der
Position und der Haltung des Patienten während einer zahnärztlichen Behandlung
angepasst werden müssen,
werden die Eingangsfühler 8a und 8b an
dem linken Handgelenk des Patienten P und auf der rechten Seite
des Halses des Patienten angebracht (oder an dem rechten Ohrläppchen,
auf jeden Fall aber entgegengesetzt zu der Seite, an welcher der
erste Fühler
angebracht ist). Der dritte, neutrale Fühler andererseits wird in der Nähe des ersten
Fühlers
angebracht, in diesem Falle an dem linken Handgelenk.
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Zum Steuern der Dentaleinheit 7 ist
eine Überwachungseinheit
oder ein Mikroprozessor 10 vorgesehen, welcher ebenfalls
ein Sichtgerät 11 aktiviert
(s. 2), und zwar zur
kontinuierlichen Anzeige der Betriebsfunktionsdaten und der Hilfsfunktionsdaten
der vorgenannten Instrumente 5. Das Sichtgerät 11 besteht
vorzugsweise aus einem Vakuumfluoreszenz-Display (VFD), auf welchem
der Mikroprozessor 10 die überwachten Funktionen der Dentaleinheit
anzeigen kann (eingestellte Geschwindigkeit der Handstücke, Flüssigkeitstemperaturen,
Desinfektions- oder Sterilisierzyklen, eingestellte Zykluszeiten
und so weiter).
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Zusätzlich zu diesen Funktionen
ist das durch den Mikroprozessor 10 gebildete Überwachungssystem
mit Mitteln 13 (s. 4)
zur analog-digitalen Umwandlung eines elektrokardiographischen Signals
SE ausgestattet, wobei der Eingang der genannten Mittel an die Fühler 8 angeschlossen ist
und der Ausgang an den Mikroprozessor 10, so dass letzterer
die notwendige digitale Verarbeitung durchführen kann. Das elektrokardiographische
Signal SE kann auch durch Speichermittel 14 gespeichert
und durch das Sichtgerät 11 angezeigt
werden (wie nachstehend besser im Detail beschrieben ist).
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Um die Konfiguration des Systems
zur Herzfunktionsüberwachung „aktiv"
zu machen, sieht die vorliegende Erfindung (s. 6) Mittel zum Vergleichen des verarbeiteten
elektrokardiographischen Eingangssignals SE mit einem vorher gespeicherten Bezugssignal
SR vor: dieser Vergleich macht es möglich, ein mit SA bezeichnetes
Alarmsignal zu erzeugen und eine entsprechende Anzeige auf dem Sichtgerät 11 erscheinen
zu lassen, wenn das Signal SE anomal ist oder in irgend einer Weise
von dem Bezugssignal SR abweicht. Mit anderen Worten wird der Alarm
nur ausgelöst,
wenn in der Aufzeichnung des Signals SE ein pathologisch nicht korrektes
Ereignis erfasst ist.
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Bei näherer Betrachtung der technischen Details
können
die Umwandlungsmittel 13 zum Beispiel aus einem analogdigitalen
Umwandler 13c bestehen, dessen Eingang an einen Verstärker 20 des von
den Fühlern 8 kommenden
elektrokardiographischen Signals angeschlossen ist, und dessen Ausgang
an den Mikroprozessor 10 angeschlossen ist. Der Mikroprozessor 10,
der auch die Vergleichsmittel bildet, und welcher ein ergänzender
Teil eines die vorgenannten Speichermittel 14 enthaltenden
Blockes 21 zum Verarbeiten und digitalen Speichern ist, verarbeitet
das Bezugssignal SR, wenn der Elektrokardiograph 9 an der
Dentaleinheit 7 eingeschaltet ist und das Bezugssignal
in regulären,
vorgegebenen Intervallen erneuert, wenigstens was die Daten des Herzschlages
betirifft.
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Die vorgenannten Speichermittel 14 bestehen
aus einer unabhängigen
Einheit, die an den Mikroprozessor 10 angeschlossen ist,
und vorzugsweise enthalten die Mittel 14 ein Anzahl von
N Speicherbanken 16, welche eine Anzahl von einzelnen Aufzeichnungen
des verarbeiteten elektrokard ographischen Signals SE vornehmen
können,
die in festgelegten Zeiteinheiten erzeugt worden sind, abhängig von
der Speicherkapazität
einer jeden Bank 16. Die Aufzeichnungen werden aufeinanderfolgend,
Bank nach Bank, nach denn FIFO-Prinzip gespeichert, und zwar auf
solche Weise, dass die einen anomalen Vorfall anzeigenden Signale
immer die neuesten sind.
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Der Speicher enthält daher N Banken, in welchen
verarbeitete Abschnitte von Aufzeichnungen SE mit anomalen
Ereignissen einer nach dem anderen nach dem FIFO-Prinzip gespeichert
werden: mit anderen Worten geht die Aufzeichnung des gemessenen
Signals SE an die erste freie Bank, ohne gespeichert oder angezeigt
zu werden („Zwischenspeicherung").
Wenn ein anomales Ereignis auftritt, wird der Abschnitt der Aufzeichnung
mit dem anomalen Ereignis in jener Bank gespeichert, während das
normale Signal SE zu der nächsten Bank übergeht. Wenn
die N Speicherbänke
alle voll sind, wird die nächste
anomale Aufzeichnung in der ersten Speicherbank gespeichert, das
heisst, die ältesten anomalen
Ereignisse werden überschrieben.
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Die Verarbeitungseinheit 21 ist
fähig,
den Inhalt einer jeden der genannten Speicherbänke 16 auf dem Sichtgerät 11 anzuzeigen,
wenn der Zahnarzt dies abfragt, wobei geeignete Wählmittel 22 verwendet
werden, welche direkt auf den Mikroprozessor 10 wirken.
Die Mittel 22 können
aus Drucktasten bestehen, die auf einer Konsole 23 neben
dem Sichtgerät 11 angeordnet
sind.
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Die Verarbeitungseinheit 21 (s. 4) ist ebenfalls an eine
Steuereinheit 17 des Sichtgerätes 11 angeschlossen,
in der Lage, die Displayseite zu aktivieren, welche das in Realzeit
gemessene elektrokardiographische Signal SE anzeigt, und die bis
zu diesem Augenblick aktivierten Displayseiten zu entaktivieren,
welche die sich auf die Instrumente 5 beziehenden Daten
anzeigen: mit anderen Worten, wenn ein anomales Ereignis in der
Aufzeichnung des Signals SE erfasst worden ist (ein Ereignis, das,
wie vorher erwähnt,
von der ersten verfügbaren Speicherbank 16 aufgezeichnet
wird), wird das vorzugsweise hörbare
Alarmsignal SA ausgelöst
und die Steuereinheit 17 aktiviert automatisch die Displayseite
auf dem Sichtgerät 11,
wobei die elektrokardiographische Aufzeichnung mit höchster Priorität und in Realzeit
angezeigt wird.
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Der Mikroprozessor 10 ist
programmiert, um das Alarmsignäl SA (und
folglich die Anzeige der elektrokardiographischen Aufzeichnung auf
dem Sichtgerät 11)
zu aktivieren, wenn eine Anomalie in dem Signal SE erfasst worden
ist: wenn zum Beispiel die Anomalie mit einer Extra-Systole zusammenhängt, wird
das Alarmsignal nur nach Erfassen einer Anzahl K von Extra-Systolen
(zum Beispiel fünf)
innerhalb einer vorgegebenen Zeiteinheit (vorzugsweise eine Minute)
ausgelöst,
berücksichtigt
als Hinweis auf eine Krankheit, und das Alarmsignal erscheint auf dem
Sichtgerät
als EXTRA, wie in 2 gezeigt. Natürlich ist
die Verarbeitungseinheit programmiert, um verschiedene Arten von
anomalen Ereignissen zu erkennen, die in dem elektrokardiographischen
Signal erfasst werden können,
wie zum Beispiel Extra-Systolen, Tachykardie der Herzkammer, Asystolen
und Kammerflimmern. Die Art des Ereignisses ist auf dem Sichtgerät 11 (s.
auch 5) durch die abgekürzten Mitteilungen
EXTRA (bei Extra-Systolen), TACHI
(bei Tachykardie), ASL (bei Asystolen) und FV (bei Kammerflimmern)
angezeigt. Der Zahnarzt erkennt somit unverzüglich, welche Art von Anomalie aufgetreten
ist.
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Wie in 2 gezeigt,
kann das Alarmsignal SA abgeschaltet werden (unter Verwendung geeigneter
Mittel 30, die ebenfalls auf der Konsole 23 angeordnet
sind), und zwar unter besonderen Umständen pathologischer Art, wenn
zum Beispiel die Herzaktivität
des Patienten anomal für
das Systems sein könnte,
der Zustand des Herzens des Patienten jedoch als normal angezeigt
ist.
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Das offenbarte System wird nun in
Bezug auf seinen praktischen Betrieb beschrieben, ausgehend von
einem Zustand, in welchem die Dentaleinheit abgeschaltet ist.
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Nachdem sich der Patient P auf den
Stuhl 3 der Dentaleinheit 7 gesetzt hat, bringt
der Zahnarzt die drei Fühler 8a, 8b und 8c am
linken Handgelenk und an der rechten Seite des Halses an und schaltet das
System zur Herzfunktionsüberwachung
ein. Für einige
Augenblicke analysiert der Mikroprozessor das eingehende Signal
SE und stellt sich selbst auf der Basis der Parameter des Signals
ein, wenigstens was den Herzschlag und die QRS-Aufzeichnungen des
Patienten (s. 6) betrifft,
um so das Bezugssignal SR zu bestimmen, mit welchem das von dem Patienten
kommende verarbeitete Signal SE während der Behandlung verglichen
werden soll.
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Sobald es eingestellt ist, ist das
System bereit und der Zahnarzt kann das Sichtgerät 11 einstellen, um
die für
die Behandlung abgefragten Funktionen anzuzeigen.
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Während
der Behandlung (s. wieder 6) wird
das Signal SE von der Verarbeitungseinheit 21 aufgenommen,
welche es an die erste freie Speicherbank 16 leitet, während der
Mikroprozessor 10 das Signal SE mit dem anfangs aufgenommenen
Bezugssignal SR vergleicht.
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Wenn das Signal SE als normal
betrachtet ist (s. Abbildung 6, rechte Bahn), läuft das Signal durch die Bank
ohne gespeichert zu werden. Wenn dagegen der Vergleich zwischen
den Signalen SE und SR als Ergebnis eine Anomalie
zeigt (s. Abbildung 6. linke Bahn), aktiviert der Mikroprozessor 10 das
Alarmsignal SA, sendet ein entsprechendes Signal zur Aktivierung
des Sichtgerätes 11 aus
und bewirkt, dass der Abschnitt der Aufzeichnung SE, in welchem
die Herzanomalie erfasst worden ist, in der Speicherbank 16 festgehalten
wird und das nächste
verarbeitete Signal SE in die nächste
Speicherbank 16 übergeht.
Wenn der Mikroprozessor 10 die beiden Signale miteinander
vergleicht, erkennt er natürlich
auch die Art der Anomalie, so dass er auf dem Sichtgerät 11 die
das Ereignis beschreibende Mitteilung anzeigen kann.
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In dem Moment, in dem das Sichtgerät 11 aktiviert
ist, kann der Zahnarzt von dem Sichtgerät selbst die Aufzeichnung des
in dem Augenblick verarbeiteten Signals SE, die den Typ
des soeben aufgetretenen Ereignisses beschreibende Mitteilung (s. 2) und den in diesem Moment
vorhandenen Herzschlag ablesen. Um die Aufzeichnung des Signal SE
zu sehen, in welchem das anomale Ereignis aufgetreten ist, muss
der Zahnarzt eine auf der Konsole 23 angeordnete Drucktaste 24 betätigen, um
in ein Untermenü der
Verarbeitungseinheit 21 zu gehen, welches das letzte, in
der Speicherbank 16 aufgezeichnete anomale Ereignis anzeigt.
Von diesem Untermenü aus
(s. 5) kann der Zahnarzt
auch in den Speicherbanken „surfen",
indem er die vorgenannten Wahlmittel 22 betätigt, um
vorherige anomale Ereignisse zu sehen oder auf die folgenden zurückzugehen,
falls vorhanden.
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Wenn zum Beispiel in der Aufzeichnung
von SE in einer Minute K Extra-Systolen erfasst worden sind, wird
das hörbare
Alarmsignal aktiviert und das Sichtgerät 11 zeigt die Displayseite
mit der Mitteilung EXTRA an, wie in
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2 zu
sehen ist. Von diesem Moment an ist es der Zahnarzt, der die Entscheidung
trifft, ob er das anomale Ereignis sehen (wie vorher erwähnt) oder
die Alarmanzeige löschen
will, um mit dem Eingriff fortzufahren, und zwar unter erneuter
Aktivierung der Displayseiten, welche die Funktionsdaten der Instrumente
zeigen. Diese Prozedur gilt natürlich
auch für
andere Arten von Ereignissen.
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In dem berücksichtigten Falle kann die
Verarbeitungseinheit 21 integrierte Komperisationsmittel haben
(s. 4), dazu bestimmt,
es dem Mikroprozessor 10 zu erlauben, das verarbeitete
Signal SE innerhalb eines festgelegten Digitalbereiches zu halten,
so dass jederzeit ein klares Signal erhalten wird, auch wenn der
Patient P sich bewegt oder von dem Zahnarzt berührt wird. Vorteilhafterweise
können
die Kompensationsmittel in den Mikroprozessor 10 eingebaut
sein.
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Die Kapazität des Mikroprozessors, die
normalen Signale von den anomalen zu unterscheiden, kann durch Programmierung
des Mikroprozessors 10 selbst erhöht werden, so dass das Bezugssignal
SR als Herzschlag wie auch als QRS-Aufzeichnung (s. 6, Blockzeichnung mit unter-brochener
Linie) erneuert wird, immer wenn ein Abschnitt der Aufzeichnung
der Herztätigkeit
in der Speicherbank 16 gespeichert wird.
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Das beschriebene System erreicht
somit die oben erwähnten
Zwecke dank der einfachen und praktischen Anordnung ihrer Komponenten,
wodurch dem Zahnarzt die Behandlung des Patienten erlaubt ist, ohne
abgelenkt oder unterbrochen zu werden, und wobei ein Alarmsignal
ausgesandt wird, wenn, und nur wenn anomale Ereignisse in der Herzaktivität des Patienten
erfasst und die betreffenden Teile der Aufzeichnung gespeichert
werden.
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Der Patient ist auf keinen Fall durch
die Fühler
gestört,
welche angebracht werden können,
ohne irgend welche Kleidung auszuziehen, und welche es dem Patienten
erlauben, sich frei zur linken Seite der Dentaleinheit hin zu bewegen,
um einen Spülbecher 27 aufzunehmen
und sich über
ein Speibecken 28 zu beugen (in 1 gezeigt). Auch behindern die Fühler nicht
die Bewegungen des Zahnarztes um die Dentaleinheit.
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Die oben aufgeführten Arten der anomalen Ereignisse
sind die kritischen, die von der Verarbeitungseinheit der Signale
erkannt werden müssen, aber
die Einheit kann natürlich
im voraus zur Erkennung jeder Art von anomalem Ereignis programmiert werden,
welches der Zahnarzt für
wichtig hält.
Die beschriebene Erfindung kann Änderungen
und Varianten unterliegen, ohne dabei aus dem Zweckbereich des erfinderischen
Konzepts herauszugehen; wie in den anhängenden Ansprüchen festgelegt
ist.