AT524039B1

AT524039B1 - Verfahren und messsystem zur kontinuierlichen, nicht-invasiven bestimmung des arteriellen blutdrucks

Info

Publication number: AT524039B1
Application number: ATA50984/2020A
Authority: AT
Inventors: Fortin Dipl -Ing Dr Jürgen
Original assignee: Cnsystems Medizintechnik Gmbh
Priority date: 2020-11-12
Filing date: 2020-11-12
Publication date: 2022-02-15
Also published as: WO2022099338A1; AT524039A4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Messsystem zur kontinuierlichen, nichtinvasiven Bestimmung des arteriellen Blutdrucks an einer Extremität, die eine Arterie enthält, mit einem Gehäuse (300) oder Gehäuseteil, das an der Extremität anbringbar ist und geeignet ist die Extremität zumindest teilweise zu umfassen, sowie mit einer sich am Gehäuse (300) abstützenden, auf die Extremität wirkenden, flexiblen Blase (309), die mit einem Fluid gefüllt ist. Erfindungsgemäß ist die flexible Blase (309) mit einem inkompressiblen Fluid, beispielsweise mit einer Flüssigkeit oder einem Gel, gefüllt, wobei im oder am Gehäuse (300) ein Aktor angeordnet ist, der das inkompressible Fluid oder die flexible Blase (309) kontaktiert und geeignet ist, den Druck in dem inkompressiblen Fluid zu variieren. Weiters weist die flexible Blase (309) einen Drucksensor (310) in Fluidkontakt mit dem inkompressiblen Fluid auf, wobei der Drucksensor (310) geeignet ist, den durch den Aktor auf das inkompressible Fluid aufgebrachten Druck kontinuierlich zu messen und ein Drucksignal pc(t) zu generieren, sowie zusätzlich ein von der Arterie in das inkompressible Fluid eingekoppeltes, pulsatiles Signal zu erfassen.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Messsystem zur kontinuierlichen, nichtinvasiven Bestimmung des arteriellen Blutdrucks an einer Extremität, die eine Arterie enthält, mit einem Gehäuse oder Gehäuseteil, das an der Extremität anbringbar ist und geeignet ist die Extremität zumindest teilweise zu umfassen, sowie mit einer sich am Gehäuse abstützenden, auf die Extremität wirkenden, flexiblen Blase, die mit einem Fluid gefüllt ist.

[0002] Die kontinuierliche nicht-invasive Messung des Blutdruckes stellt bis heute eine große Herausforderung an die Messtechnik dar. Die einfachste Methode für die kontinuierliche Erfassung des Blutdruckes ist dabei die sogenannte Tonometrie. Dabei wird ein Drucksensor in Kontakt mit einem Bereich, der eine Arterie enthält, gebracht, wobei der dabei gemessene Druck nur unzureichend dem Druck in der Arterie entspricht. Essentiell dabei ist das Ankoppelungsverfahren des Drucksensors an die Arterie. Meist wird dabei ein kleiner Drucksensor direkt an der Haut über einer oberflächlichen Arterie (z.B. A. radialis am Handgelenk oder A. temporalis an der Schläfe) angebracht und dann gegen den darunter liegenden Knochen gedrückt.

[0003] Bei der sogenannten "Vascular Unloading Technique", die auf eine Publikation von Penäz (Digest of the 10th International Conference on Medical and Biological Engineering 1973 Dresden) zurückgeht, wird ein Finger durchleuchtet und durch eine Servoregelung und einem dadurch geregelten Druck auf den Finger der registrierte Fluss konstant gehalten.

[0004] Die Vascular Unloading Technique benötigt ein Druckerzeugungssystem, das dem kontinulerlichen Blutdruck zur Gänze folgen kann. Das bedeutet, dass Druckänderungen von mehr als 1500 mmHg/sec bei einer oberen Grenzfrequenz von etwa 40 Hz erzielt werden müssen. Die EP 1179 991 B1 zeigt ein solches Druckerzeugungssystem mit der Hilfe von separaten Ein- sowie Auslassventilen. Neben diesen Ein- bzw. Auslassventilen sind eine Luftdruckpumpe, ein Luftreservoir sowie zahlreiche elektronische Bauteile für das Druckerzeugungssystem notwendig.

[0005] Die EP 2 493 370 beschreibt eine Form der Vascular Unloading Technique, bei der mit einem sogenannten "Light-to-Frequency Converter" ein digitales Volumenssignal erzeugt wird. Die Information über das aktuelle Blutvolumen im Finger steckt in der Ausgangsfrequenz des Converters. "Light-to-Frequency Converter" können als integrierte Schaltkreise realisiert sein, wobei als Lichtsignaldetektor eine Photodiode fungiert, die sich bereits auf dem Chip befindet.

[0006] Die EP 2 854 626 B1 beschreibt nun ein neuartiges Verfahren bzw. eine Vorrichtung die nur einen sehr langsam veränderlichen Anpressdruck an die Extremität (meist Finger) aufbringt, um so dem mittleren arteriellen Blutdruck zu folgen. Die WO 2016/110781 A1 beschreibt verschiedene Messmodi und ergänzende Elemente, die auch für eine Verwendung als tragbares Gerät vorteilhaft sind.

[0007] Aus bereits erfolgten klinischen Studien weiß man, dass die beispielsweise in der EP 2 854 626 B1 oder auch der WO 2016/110781 A1 beschriebenen Verfahren bzw. Vorrichtungen eine durchschnittliche Veränderung des Anpressdruckes von 1,4 mmHg per Herzschlag oder 1,3 mmHg/sec benötigen, die Maximalwerte betragen 24.4 mmHg per Herzschlag oder 25 mmHg/sec. Es werden allerdings keine Aktoren bzw. Vorrichtungen zur Druckaufbringung / Druckerzeugung beschrieben. Sowohl in der EP 2 854 626 als auch in der WO 2016/110781 A1 werden komplexe photoplethysmographische Systeme zur Vermessung des Blutvolumens in der Arterie verwendet, die zumindest eine Lichtquelle (LED) und einen Lichtdetektor (Fotodiode) aufweisen.

[0008] Aus der EP 3 419 515 B1 ist ein Messsystem zur kontinuierlichen Bestimmung des Blutdrucks bekannt geworden, welches die äußere Form einer Computer-Mouse aufweist, an deren Oberfläche ein Doppelfingersensor zur Aufnahme von zwei Fingern einer Hand ausgebildet ist. Die Fingersensoren weisen aufblasbare Manschetten auf, deren Druck mit Hilfe eines photoplethysmographischen Systems dem intra-arteriellen Blutdruck im Finger nachgeführt wird. Dazu sind in Echtzeit geregelte Ventile am Eingang der Manschetten erforderlich, die den Druck aus einer Druckluftquelle zuführen. Gemäß einer Ausführungsvariante kann das Druckerzeu-

gungssystem samt Pumpe und einem Luftreservoir im Körper der Computer-Mouse angeordnet sein.

[0009] Schließlich wird in der WO 2020/176214 A1 ein Fingersensor für die Blutdruckmessung beschrieben, welcher eine an den Finger mit konstantem Druck anpressbare Blase aufweist, die mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt ist. In der Blase ist ein Drucksensor angeordnet, mit welchem der arterielle Blutdruck im Finger gemessen werden kann.

[0010] Ziel der Erfindung ist es eine Messsystem bzw. ein Verfahren zur kontinuierlichen, nichtinvasiven Bestimmung des arteriellen Blutdrucks an einer Extremität, derart weiter zu bilden, dass ein kompaktes, aus wenigen Einzelteilen bestehendes und kostengünstig herstellbares System verwirklicht wird, das auch in eine tragbare Einheit integrierbar ist.

[0011] Diese Aufgabe wird durch ein Messsystem gemäß Anspruch 1 und ein Messverfahren gemäß Anspruch 9 erfüllt. Vorteilhafte Ausführungsvarianten werden in den abhängigen Ansprüchen offenbart.

[0012] In der gegenständlichen Anmeldung werden verschiedene Ausführungsvarianten eines Messsystems offengelegt, das gleichzeitig als Aktor sowie auch als Volumenssignal-Aufnehmer operieren kann, wobei die eingangs erwähnten Komponenten eines photoplethysmographischen Systems, wie Lichtquellen (LEDs) und Lichtdetektoren (Fotodioden) entfallen können.

[0013] Bei der Erfindung wird eine mit einem inkompressiblen Fluid gefüllte (beispielsweise flüssigkeitsgefüllte), flexible Blase verwendet, die direkt an der Extremität (z.B. am Finger) angekoppelt ist. Auf diese Blase wirkt ein Aktor (beispielsweise ein Kolben, ein Stößel, eine Klemme, etc., mit einer entsprechenden Antriebsvorrichtung), der den Druck in der Blase erhöhen und verringern kann. Dieser Druck wirkt wiederum auf die Extremität und somit auf die Arterie. Weiters ist ein Drucksensor vorgesehen, der neben dem Absolutdruck, der durch den Aktor erzeugt wird, auch Druckpulsationen und somit das Volumenssignal aufzeichnen kann, die durch die Blutbewegung in der Arterie entstehen. Das Drucksignal bestehend aus dem Absolutdruck und den Druckpulsationen wird einem Regler zugeführt, der den Aktor zur Druckbeaufschlagung der flexiblen Blase ansteuert.

[0014] Mit der Hilfe dieses Messsystems kann somit der in der Arterie wirkende Blutdruck kontinuilerlich gemessen werden. Die vorliegende Erfindung beschreibt dabei auch eine neue "Vascular Control Technique" Methode (VCT-Methode) für die kontinuierliche Blutdruckmessung.

[0015] Im Gegensatz zur eingangs beschriebenen, klassischen Vascular Unloading Technique sind hier keine Lichtelemente, wie LEDs oder Fotodioden, der Photoplethysmographie für die Erfassung des Volumenssignals erforderlich.

[0016] Darüber hinaus kann der Blutdruck auch intermittierend mit dem bekannten oszillometrischen Verfahren bestimmt werden.

[0017] Die Erfindung wird im Folgenden anhand von schematischen Darstellungen und Diagrammen näher erläutert:

[0018] Fig. 1a ein erfindungsgemäßes, am Finger einer Hand tragbares, nicht-invasives Blutdruck-Messsystem ("Wearable");

[0019] Fig. 1b eine vergrößerte Ansicht des Wearables gemäß Fig. 1a;

[0020] Fig. 2 die Vorderansicht, die Seitenansicht, die Draufsicht sowie die Untersicht des Wearables gemäß Fig. 1b;

[0021] Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie A-A in Fig. 2 durch das Wearable mit einer ersten Stellung des Aktors zur Druckerzeugung;

[0022] Fig. 4 das Wearable gemäß Fig. 3 mit einer zweiten Stellung des Aktors zur Druckerzeugung;

[0023] Fig. 5 eine schematische Darstellung der Funktionsweise des erfindungsgemäßem Messsystems samt Regler (Controller)

[0024] Fig. 6 eine zweite Ausführungsvariante des Messsystems in einer Schnittdarstellung gemäß Fig.3.

[0025] Fig. 7 eine Detaildarstellung der oszillometrischen Signale; sowie [0026] Fig. 8 Diagramme oszillometrischer Signale in der Suchphase.

[0027] Die vorliegende Anmeldung beschreibt verschiedene Ausführungsvarianten eines Messsystems, sowie eine Methode wie diese Messsysteme den arteriellen Blutdruck messen können. Die Messung des Blutdruckes kann dabei sowohl diskontinuierlich als auch kontinuierlich - d.h. für jeden Herzschlag - erfolgen. Das Messsystem besteht dabei zumindest aus einem Aktor (Vorrichtung zur Druckerzeugung) sowie einer mit einem inkompressiblen Fluid gefüllten, flexiblen Blase. Die z.B. flüssigkeitsgefüllte Blase wirkt auf eine Extremität, in der sich zumindest eine Arterie befindet. In den beschriebenen Ausführungsvarianten wird der Finger einer Hand verwendet, es sind aber auch Anwendungen an anderen Körperstellen, wie z.B. das Handgelenk, die Schläfe sowie auch bei veterinären Anwendungen der Schwanz eines Tieres möglich.

[0028] In Fig. 1a bzw. im Detail gemäß Fig. 19 wird ein tragbares Messsystem 301 (Wearable) in Form eines Fingerringes samt Ringaufsatz für die Anwendung an einem Finger einer Hand gezeigt. Die entsprechende Vorrichtung zur Druckerzeugung (bzw. Aktor) ist in das Wearable integriert, um einen vorgebbaren, variablen Druck auf den Finger auszuüben.

[0029] Fig. 2 zeigt ebenfalls den Fingerring in Vorderansicht, Seitenansicht, Draufsicht sowie Untersicht.

[0030] Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch das Messsystem bzw. Wearable 301, in dessen Gehäuse 300 sich die Elemente des Aktors befinden. Der Aktor wird von einem Motor angetrieben, dessen Stator 302 auf einer Printplatte unter der ebenen Oberfläche des Ringaufsatzes angebracht ist. Darunter befindet sich der Rotor 303, der mit einer Feder 304 drehbar am Stator 302 befestigt ist. Eine mögliche Variante dieses Motors ist ein energiearmer, piezoelektrischer Motor für die Anwendung auf elektronischen Printplatten (siehe z.B. www.pcbmotor.com).

[0031] Grundsätzlich ist im Messsystem 301 ein Aktor vorhanden, der beispielsweise aus einem Kolben 307, Stößel oder einem anderen Element und dessen Antriebseinheit 302, 303 besteht. Der Kolben oder Stößel wird in eine Richtung (siehe Pfeil 313) bewegt und erzeugt so einen Druck in einer mit Flüssigkeit gefüllten Blase 309. Der Antrieb des Aktors und somit des Kolbens 307 könnte auch anders erfolgen, als in Fig. 3 dargestellt, oder sich auch außerhalb des dargestellten Blutdruckmessgerätes befinden.

[0032] In Fig. 3 treibt der Rotor 303 ein Übertragungselement 305, das wiederum über ein Getriebeelement 306 einen drehbaren Kolben 307 antreibt. Das Ubertragungselement 305 ist dabei direkt am Rotor 303 fixiert, während sich der Kolben 307 in Richtung des Fingers bewegen kann. Diese Bewegung des Kolbens 307 wird durch das schematisch dargestellte Getriebeelement 306 ermöglicht.

[0033] Der Kolben 307 wird in einem Zylinder 308 im Gehäuse 300 geführt. Gemeinsam bilden diese das Getriebeelement 306. Beispielseise kann das Getriebeelement 306 durch ein einfaches Gewinde realisiert werden, wobei der Kolben 307 mit einem Außengewinde und der Zylinder 308 mit einem Innengewinde ausgestattet ist. Das dargestellt Gewinde 306 ist dabei nur eine mögliche Ausführungsform. Wichtig ist, dass die Reibungsverluste so gering als möglich gehalten sind. So sind auch andere mechanische oder hydraulische Getriebeelemente möglich.

[0034] Durch die Bewegung des Rotors 303 wird nun der Kolben 307 in Richtung des Fingers gedrückt. Der Kolben 307 drückt nun in weiterer Folge auf eine mit einem inkompressiblen Fluid, beispielsweise einer Flüssigkeit oder einem Gel, gefüllte Blase 309. Der Druck in der Flüssigkeit wird dadurch erhöht und wirkt nun auf den Finger (in Fig. 3 nicht dargestellt), der sich im Messsystem 301 befindet.

[0035] Die flüssigkeitsgefüllte Blase 309 weist eine starre Außenwand sowie eine großteils flexible Innenwand auf, welche an der Extremität (z.B. Finger) anliegt.

[0036] Die Flüssigkeit sollte insbesondere inkompressibel bzw. hinreichend inkompressibel sein. Dazu wird es notwendig sein, dass vor der Anwendung alle Gase entfernt wurden. Weiters muss die Flüssigkeit für die Anwendung in medizinischen Produkten biokompatibel sein. Als Flüssigkeit in diesem Zusammenhang gelten natürlich auch Gele oder Cremen.

[0037] Bei der Kopplung des Kolbens 307 an die flüssigkeitsgefüllte Blase 309 ergeben sich zwei unterschiedliche Varianten. Bei der ersten Variante presst der Kolben 307 direkt auf die Flüssigkeit. Dabei muss das Getriebeelement 306 auch gleichzeitig als Dichtung fungieren. Der Vorteil dabei ist, dass die Flüssigkeit auch als Schmiermittel für das Getriebeelement 306 dienen kann, was insgesamt die Reibung reduziert.

[0038] In einer zweiten Variante drückt der Kolben 307 auf die Außenwand der flüssigkeitsgefüllten Blase 309, die dann an dieser Stelle flexibel gestaltet werden muss. Das hat den Vorteil, dass die Dichtheit der Blase leichter sichergestellt werden kann. In bestimmten Ausführungsvarianten kann die Blase 309 so designt sein, dass sie nach einigen Anwendungen ausgetauscht werden kann und so ein Wegwerfteil ("Disposable") entsteht.

[0039] Die Fig. 4 zeigt die Situation, wenn sich der Kolben 307 in Richtung des Fingers bewegt hat. Dazu hat sich das Ubertragungselement 305 gedreht und so den Kolben 307 verstellt. Der Druck in der flüssigkeitsgefüllten Blase 309 wurde dadurch erhöht.

[0040] Der Druck in der flüssigkeitsgefüllten Blase 309 wird mittels Drucksensor 310 gemessen, wobei sich vorzugsweise kleine, piezoelektrische Drucksensoren eignen. Dieser Drucksensor 310 wird gleichzeitig auch als Sensor für die arteriellen Pulse bzw. pulsatilen Druckschwankungen verwendet. Diese pulsatilen Druckschwankungen entstehen durch die Blutbewegungen, die abhängig vom Herzschlag in den Arterien auftreten. Dazu muss der Drucksensor 310 eine hinreichende Auflösung haben und Druckänderungen von mindestens 0,01 mmHg (0,013 mbar) bei einer oberen Grenzfrequenz von mindestens 40 Hz erfassen können.

[0041] Der Drucksensor 310 misst somit einerseits den absoluten Druck, der in der flüssigkeitsgefüllten Blase 309 auftritt und somit auf den Finger wirkt. Andererseits misst dieser Drucksensor auch die Druckpulsationen und somit ein sogenanntes "plethysmographisches" Volumenssignal, ohne dass dafür ein Lichtsensorensystem bestehend aus Lichtquelle und Lichtsensor vorhanden ist ("Photoplethysmographie").

[0042] In Fig. 5 wird gezeigt, wie das Drucksignal einem Regler 315 zugeführt wird, der wiederum den Aktor des Messsystems 301 regelt. In Fig. 5 besteht der Aktor aus einem Motor, der wiederum aus einem Stator 302 sowie einem Rotor 303 besteht. Der Rotor 303 kann durch seine Drehbewegung einen Kolben 307 verstellen, so dass der Druck in der flüssigkeitsgefüllten Blase 309 verändert wird und mit der Hilfe eines Drucksensor 310 das Drucksignal erzeugt wird.

[0043] Vorzugsweise arbeitet der Regler in Echtzeit, um den Druck in der flexiblen, flüssigkeitsgefüllten Blase 309 so genau als notwendig einzustellen, um daraus in weiterer Folge den Blutdruck zu bestimmen. Fig. 5 zeigt schematisch die Funktionsweise des gegenständlichen Reglers 315 und wird in weiterer Folge in Detail beschrieben.

[0044] Dieser Regler 315 wird vorzugsweise als elektronische Schaltung aufgebaut. In Fig. 6 wird gezeigt, dass sich die elektronischen Bauelemente 320 des Reglers vorzugsweise auf derselben elektronischen Printplatte befinden, wie der Stator 302 des Motors. Diese Ausführungsvariante des Messsystems 301 zeigt in weiterer Folge Batterien 321 zur Spannungsversorgung sowie optional ein Display 322, das sich an der Oberseite des Ringaufsatzes des hier dargestellten Fingerrings befindet.

[0045] Weiters kann der Regler 315 auch als digitale elektronische Schaltung realisiert sein. Dazu sind vorzugsweise die folgenden Elemente notwendig: Microcomputer, Speicher für den Programmcode, Arbeitsspeicher, Analog-Digitalwandler, Digital-Analogwandler, Bauelemente zur Spannungserzeugung, etc. Beispielsweise kann ein Microcontroller verwendet werden, der bereits die meisten Funktionen in einem Bauteil integriert zur Verfügung stellt. Der Regler kann aber auch mit anderen Methoden aufgebaut werden, wie z.B. anhand von analogen Schaltungen.

[0046] Der Regler 315 ist zunächst in der Lage, den Absolutdruck po(t) in der flüssigkeitsgefüllten Blase 309 zu messen und zu verarbeiten. Weiters ist der Regler 315 in der Lage, die arteriellen Pulsationen und somit das Volumenssignal zu messen und zu verarbeiten. Elektronisch gesehen entsprechen die Absolutwerte dem Gileichanteil (DC-Component) und die Pulsationen dem Wechselanteil (AC-Component) des Drucksignales pc(t), wie in Fig. 5 dargestellt.

[0047] Der Regler 315 kann mehrere Regelkreise aufweisen, die unterschiedliche Funktionen haben. Zum einen kann sich ein Regekkreis als vorteilhaft erweisen, der den Absolutdruck pc(t) regelt. Dabei wird der Aktor des Messsystems so lange verstellt, bis der gemessene Absolutdruck pe(t) einem Sollwert pr(t) entspricht.

[0048] Der Sollwert p:(t) kann von einem anderen Regelkreis - dem sogenannten "Vascular Control Technique" Regelkreis (VCT-Regler) - vorgegeben werden. Der Sollwert (Target Value) pr(t) kann dabei der mittlere arterielle Blutdruck (mBP) sein. Dieser ist dann erreicht, wenn die Amplituden der Pulsationen einen Maximalwert erreicht haben. In Fig. 7 wird ein typischer Amplitudenverlauf dargestellt, wobei hier der mittlere arterielle Blutdruck bei einem pa(t) von 115 mmHg auftritt. Die Pulsamplitude ist maximal.

[0049] Nota bene: die Absolutwerte der Pulsationen sind hier unwichtig, wichtig ist das relative Maximum. Bei einem tonometrischen Verfahren ist dies nicht der Fall - die gemessenen Pulse würden auch dem kontinuierlichen Blutdrucksignal entsprechen. Da dieses absolute Pulssignal von vielen Störfaktoren abhängt (wie z.B. Ankoppelungsfaktor, Gefäßsteifigkeit, etc.), leidet die klinische Genauigkeit und somit Tauglichkeit dieser tonometrischen Verfahren.

[0050] Wenn sich nun der mittlere arterielle Blutdruck verändert, dann ist die Bedingung der maximalen Pulsamplitude nicht mehr gegeben. Aus der Pulsamplitude alleine kann allerdings der VCT-Regler nicht erkennen, ob der mBP kleiner oder größer geworden ist. Wie in Fig. 7 ersichtlich, werden die Pulsamplituden sowohl bei zu geringem Druck als auch bei zu hohem Druck kleiner.

[0051] Der VCT-Regler kann aus der Pulskurvenform erkennen, ob der Druck pc(t) in der flüssigkeitsgefüllten Blase 309 zu klein oder zu groß ist. So ist der Puls bei einem zu geringen Druck breit bzw. "dick" (siehe Fig. 7, B: Puls bei 103 mmHg") gegenüber dem "normalen" Puls (siehe Fig. 7, A: Puls bei 115 mmHg"), der Puls bei einem zu hohen Druck ist "spitz" (siehe Fig. 7, C: Puls bei 141 mmHg"). Der VCT-Regler ist nun so eingestellt, dass er der Pulswellenform des optimalen Pulses mit maximaler Amplitude nachfährt. Wird aufgrund einer Anderung des tatsächlichen mittleren arteriellen Blutdrucks mBP der Puls "dick", dann wird der Sollwert p-(t) und in weiterer Folge poe(t) in der flüssigkeitsgefüllten Blase 309 so lange erhöht, bis die Kurvenform wieder "normal" wird. Umgekehrt gilt, dass p-(t) und in weiterer Folge pce(t) verringert wird, wenn der Puls "spitz" wird.

[0052] Dieser VCT-Mechanismus stellt nun den Sollwert p-(t) und in weiterer Folge po(t) in der flüssigkeitsgefüllten Blase 309 so ein, dass pc(t) dem tatsächlichen mBP, der in der Arterie der Extremität auftritt folgt. Studien bei Patienten, die während chirurgischer Eingriffe mit einen intraarteriellen Katheder zur Blutdruckmessung ausgestattet wurden, haben gezeigt, dass pc(t) in hinreichender klinischer Genauigkeit dem wahren intra-arteriellen Druck mBP folgt. Dazu ist es von Vorteil, wenn der VCT-Regler einen Startwert für mBP sowie eine Vorlage für die "normale" Pulswellenform erhält.

[0053] Dazu kann erfindungsgemäß eine Suchphase vor Beginn der Messung durchgeführt werden. In Fig. 8 wird beispielsweise gezeigt, wie diese Suchphase funktioniert. Der Sollwert p-(t) und in weiterer Folge po(t) werden kontinuierlich erhöht und die Pulsationen werden registriert. Diese sogenannten "Oscillometric Waves" (OMW) werden gefiltert und eine Einhüllende der OMMW wird erzeugt. Diese Einhüllende entspricht den Amplituden der Pulsationen. Der Absolutwert des poe(t), an dem die maximale Amplitude registriert wurde entspricht dem Startwert für mBFP, der dabei registrierte Puls ist die Vorlage für die "normale" Pulswellenform.

[0054] Diese Suchphase funktioniert nach dem oszillometrischen Prinzip und erlaubt auch die Bestimmung des systolischen und diastolischen Blutdrucks. Das vorliegende Messsystem kann

somit auch intermittierend den Blutdruck bestimmen.

[0055] Nach dieser Suchphase am Beginn jeder Messung kann die eigentliche Messung des kontinuierlichen Blutdrucks beginnen. Diese Suchphase kann automatisiert jederzeit wiederholt werden, um so die Genauigkeit der Messung zu erhöhen - diese Möglichkeit ist bei einer reinen tonometrischen Messung nicht so einfach möglich.

[0056] Man kann in der Suchphase den systolischen sowie diastolischen Blutdruck und somit den Pulsdruck aus der oszillometrischen Einhüllenden bestimmen. Dies kann bei der Bestimmung eines Verstärkungsfaktors für eine sogenannte Transferfunktion hilfreich sein. Eine einfache Transferfunktion für die Bestimmung des kontinuierlichen Blutdrucks kann z.B. so aussehen:

bp(t) = Ppc(t) + Kk * pac(t)

wobei bp(t) das kontinuierliche Blutdrucksignal ist, poc(t) ist der Absolutwert des Druckes in der flüssigkeitsgefüllten Blase 309, pac(t) sind die Pulsationen des Druckes in der flüssigkeitsgefüllten Blase 309 und k ist der Verstärkungsfaktor, der aus dem Pulsdruck in der Suchphase berechnet wird.

Claims

Patentansprüche

1. Messsytem zur kontinuierlichen, nicht-invasiven Bestimmung des arteriellen Blutdrucks an einer Extremität, die eine Arterie enthält,

mit einem Gehäuse (300) oder Gehäuseteil, das an der Extremität anbringbar ist und geeignet ist die Extremität zumindest teilweise zu umfassen,

mit einer sich am Gehäuse (300) abstützenden, auf die Extremität wirkenden, flexiblen Blase (309), die mit einem Fluid gefüllt ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass die flexible Blase (309) mit einem inkompressiblen Fluid, beispielsweise mit einer Flüssigkeit oder einem Gel, gefüllt ist,

dass im oder am Gehäuse (300) ein Aktor angeordnet ist, der das inkompressible Fluid oder die flexible Blase (309) kontaktiert und geeignet ist, den Druck in dem inkompressiblen Fluid Zu variieren,

dass die flexible Blase (309) einen Drucksensor (310) in Fluidkontakt mit dem inkompressiblen Fluid aufweist, wobei der Drucksensor (310) geeignet ist, den durch den Aktor auf das inkompressible Fluid aufgebrachten Druck kontinuierlich zu messen und ein Drucksignal po(t) zu generieren, sowie

dass der Drucksensor (310) geeignet ist, zusätzlich ein von der Arterie in das inkompressible Fluid eingekoppeltes, pulsatiles Signal zu messen.

2. Messsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem einen Regler (315) aufweist, an dessen Eingang das Drucksignal pc(t) des Drucksensors (310) anliegt, wobei der Ausgang des Reglers (315) mit einer Antriebsvorrichtung (302, 303) des Aktors verbunden ist.

3. Messsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (315) zumindest einen ersten Regelkreis aufweist, der geeignet ist den Druck po(t) in der flexiblen Blase (309) basierend auf einem Sollwert p-(t) einzustellen.

4. Messsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (315) analog aus elektronischen Bauteilen (320) aufgebaut ist.

5. Messsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (315) digital aufgebaut ist und zumindest eine Rechnereinheit samt Programmcode aufweist.

6. Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor als Elektromotor mit einem im Gehäuse (300) angeordneten Stator (302) und einem auf einen Stößel oder Kolben (307) wirkenden Rotor (303) ausgebildet ist.

7. Messsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (307) in einem Zylinder (308) geführt ist, wobei zwischen dem Rotor (303) und dem Kolben (307) Getriebeelemente (305, 306) vorgesehen sind, die geeignet sind die rotatorische Bewegung des Rotors (303) in eine Auf- und Abbewegung des Kolbens (307) umzusetzen.

8. Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (300) in Form und Abmessung als Fingerring samt Ringaufsatz ausgebildet ist, wobei an der Innenseite des Fingerrings die flexible Blase (309) angeordnet ist und der Ringaufsatz eine Steuerplatine mit einem Regler (315), den Aktor zur Druckänderung und Mittel zur Energieversorgung (321) aufweist.

9. Verfahren zur kontinuierlichen, nicht-invasiven Bestimmung des arteriellen Blutdrucks an einer Extremität, die eine Arterie enthält, wobei die Extremität von einer flexiblen, mit einem inkompressiblen Fluid gefüllten Blase (309) - angeordnet in einem Gehäuse (300) oder Gehäuseteil - zumindest teilweise umfasst wird, und wobei ein Drucksensor (310) in der Blase (309) angeordnet ist, der ein Drucksignal pco(t) generiert, dadurch gekennzeichnet, dass

der Druck in der flexiblen Blase (309) mit Hilfe eines auf das inkompressible Fluid oder die flexible Blase (309) wirkenden, im oder am Gehäuse (300) angeordneten Aktors verändert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksignal pc(t) des Drucksensors (310) einem Regler (315) zugeführt wird, dessen Regelsignal dem Aktor zugeführt wird und den Druck in der flexiblen Blase (309) steuert.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (315) zumindest einen Regelkreis aufweist, der den Druck po(t) in der flexiblen Blase (309) basierend auf einem Sollwert pr(t) einstellt, wobei der Sollwert p-(t) aus dem pulsatilen Anteil des Drucksignals pe(t) des Drucksensors (310) berechnet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung des Sollwerts p-(t) die Pulswellenform des pulsatilen Anteils des Drucksignals pc(t) des Drucksensors (310) herangezogen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangswert des Sollwerts p-(t) der Regelung in einer Suchphase bestimmt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplituden des pulsatilen Anteils des Drucksignals pe(t) des Drucksensors (310) bestimmt werden und dass daraus der mittlere, der systolische und diastolische Blutdruck bestimmt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulswellenformen bei unterschiedlichen Drücken pc(t) in der flüssigkeitsgefüllten Blase (309) registriert werden.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen