Blutdruckmessgerät
Die Erfindung betrifft ein implantierbares Blutdruckmess- gerät, gekennzeichnet durch einen Druckwandler, in dem ein Trägersignal entsprechend den Druckwellen amplitudenmoduliert wird, einen Wechselstromverstärker zur Verstärkung des amplitudenmodulierten Signals, einen Demodulator zur phasenrichtigen Demodulation, einen amplitudenstabilisierten Oszillator zur Erzeugung des Trägersignals und zur Steuerung der phasenrichtigen Demodulation, eine Referenzspannungsquelle zur Amplitudenstabilisation des Oszillators, eine Submodulationsstufe zur Modulation des Impulsabstandes eines Impulszuges mit dem Ausgangssignal des Demodulators, eine Modulationsstufe zur Modulation eines HF Signals mit dem submodulierten Signal,
eine Antenne zur Übertragung des Ausgangssignals und durch einen Schalter zum Ein- und Ausschalten des Geräts mit Hilfe eines Magnetfeldes.
Ein solches Blutdruckmessgerät kann als Ganzes beispiels.
weise in Labortiere implantiert werden und über längere Zeit hinweg im Körper verbleiben. Es erlaubt eine telemetrische Blutdruckmessung und bietet damit den Vorteil, dass sich der Patient auch während der Messungen in einem bestimmten Umkreis völlig frei bewegen kann. So ist gewährleistet, dass durch die Messung keine Rückwirkung auf die gemessenen Werte stattfindet.
Im folgenden ist anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigen Fig. 1 ein Blockdiagramm des erfindungsgemässen Blutdruckmessgeräts, Fig. 2 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Schalters zum Ein- und Ausschalten des Geräts.
Wie in Fig. 1 gezeigt, dient zur Aufnahme des zu messenden Blutdrucks ein Druckwandler 11 bekannter Art, bei dem auf einer dem Druck ausgesetzten, aufgespannten Titanmem- brane vier Halbleiterwiderstände so angeordnet sind, dass sich bei druckbedingten Biegungen der Membrane die Widerstandwerte der Halbleiterwiderstände verändern. Die vier dehnungsempfindlichen Widerstände sind in eine Brückenschaltung einbezogen, an deren einem Anschlusspaar eine niederfrequente Wechselspannung angelegt wird und deren zweites Anschlusspaar als Ausgang dient. Die Brücke ist im drucklosen Zustand abgestimmt. Bei Einwirkung der Blutdruckwellen auf die Membrane verändern sich die Widerstandsverhältnisse der Brücke mit dem Druckverlauf im Takt der Herztätigkeit so, dass die angelegte Wechselspannung amplitudenmoduliert wird.
Der Wechselspannungseingang des Druckwandlers 11 ist an einen 3-kHz-Oszillator 12 angeschlossen. Der Oszillator 12 ist mit Hilfe einer Referenzspannungsquelle 13 amplitudenstabilisiert. Als Referenzspannungsquelle 13 dient eine gewöhnliche Hg-Zelle, die, wenn sie nicht belastet wird, als genügend konstant betrachtet werden kann.
Der Ausgang des Druckwandlers 11 führt zu einem NF Verstärker 14 mit einem Verstärkungsfaktor von etwa 150 und einer Bandbreite von etwa 600 Hz bei 3 kHz. Ausgangsseitig ist der Verstärker 14 mit einem Demodulator 15 verbunden, der durch einen weiteren Eingang an dem Oszillator 12 angeschlossen ist. Mit Hilfe der Oszillatorfrequenz wird im Demodulator 15 eine phasengenaue Demodulation durchgeführt. Druckwandler 11, Verstärker 14, Demodulator 15 und Oszillator 12 bilden somit einen phasenstarren Kreis.
Der Spannungsverlauf am Ausgang des Demodulators 15 ist eine genaue Wiedergabe des Blutdruckverlaufs. Die nachfolgenden Stufen dienen der Verarbeitung der Blutdruckinformation in eine Form, die sich zur drahtlosen Übertragung eignet. Die einfache Modulation eines HF-Trägersignals ist aus übertragungstechnischen Gründen nicht zweckmässig.
Deshalb wird im vorliegenden Fall eine Submodulation durchgeführt. Der Ausgang des Demodulators 15 ist daher mit einem Submodulator 16 verbunden.
Der Submodulator 16 enthält im wesentlichen eine Schaltung zur Erzeugung einer linear ansteigenden Vergleichsspannung, eine Vergleichsschaltung und eine monostabile Kippschaltung. In einen Eingang der Vergleichsschaltung wird die dem Druckverlauf entsprechende Ausgangsspannung des Demodulators 15 und in den zweiten Eingang die linear ansteigende Spannung eingegeben. Wenn die ansteigende Flanke der Vergleichsspannung die Höhe der Demodulatorausgangsspannung erreicht hat, wird von der Vergleichsschaltung ein Impuls an die monostabile Kippstufe abgegeben und gleichzeitig die Vergleichsspannung auf Null zurückgestellt.
Die monostabile Kippstufe dient der Impulsformung, so dass am Ausgang des Submodulators Rechteckimpulse abgegeben werden. Der Abstand zwischen zwei Rechteckimpulsen hängt nun in eindeutiger Weise von der jeweiligen Höhe der Ausgangsspannung des Demodulators ab. Es ergibt sich somit eine Impulsabstandsmodulation, bei der die Information nunmehr in den Abständen der Rechteckimpulse enthalten ist.
Die Breite der Rechteckimpulse könnte im Prinzip beliebig klein gewählt werden, es ist jedoch aus technischen Gründen (d.h. damit die Anforderungen an den Empfänger nicht zu hoch werden) sinnvoll, die Impulsbreite nicht unter 10 Cls zu wählen. Die Steilheit der Anstiegsflanke der Vergleichsspannung hängt von der erwünschten Abtastfrequenz ab. Es hat sich gezeigt, dass ein Impulsabstand, der zwischen etwa 1 ms und etwa 2,5 ms variiert (entsprechend einer Abtastfrequenz zwischen 0,4 und 1 kHz) günstig ist.
Der Ausgang des Submodulators 16 ist mit dem Sender 17 verbunden, in dem ein 100-MHz-Signal mit den abstandsmodulierten 10-,u-Impulsen getastet wird. Der Ausgang des Senders 17 führt zur Antenne 18, von der dem HF-Signal entsprechende Wellen abgestrahlt werden. Zur Ein- und Ausschaltung des Geräts dient ein Schalter 19, der zwischen der Referenzspannungsquelle 13 und den von ihr versorgten Stufen angeordnet ist. Der in Fig. 2 gezeigte Schalter 19 enthält einen Reedkontakt 21 bekannter Bauart, der in einem mit Schutzgas gefüllten Glasrohr 22 zwei normalerweise getrennte Kontaktzungen 23, 24 aufweist, deren Kern aus Weicheisen besteht. Durch Erzeugung eines Magnetfeldes bestimmter Stärke im Bereich der Kontaktzungen werden diese geschlossen und nach Abschalten des Feldes wieder geöffnet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird unmittelbar neben dem Reedkontakt ein Permanentmagnet 25 angebracht, dessen Stärke und dessen Lage zum Kontakt so gewählt werden, dass das durch ihn im Bereich der Kontaktzungen erzeugte Feld gerade noch nicht zu deren Schliessung ausreicht, sie jedoch, wenn sie geschlossen sind in geschlossenem Zustand hält. Zur Betätigung des Kontaktes aus einer Entfernung kann nun mit einem weiteren Magneten 26, dessen Feldstärke im Vergleich zu dem im Gerät angeordneten Permanentmagneten hoch ist, das durch den Permanentmagneten 25 erzeugte Feld entweder zum Schliessen des Kontakts verstärkt oder zum Öffnen des Kontakts verringert werden. Die Entfernung, über die diese Betätigung möglich ist, ist bei einem üblichen Hufeisenmagneten so gross, dass ein implantiertes Gerät von ausserhalb des Patienten ein- und ausgeschaltet werden kann.
Das Blutdruckmessgerät enthält neben der Referenzspannungsquelle 13, die aus Gründen der Spannungskonstanz nicht belastet werden darf, zwei Versorgungsspannungsquellen mit je etwa 1,3 V, die zusammen die Betriebsspannung des Geräts von etwa 2,6 V ergeben. Mit einem gesamten Stromverbrauch von etwa 250 jtA beträgt die Lebensdauer der Batterien mindestens 1 Jahr bei einer täglichen Einschalt- dauer von etwa 2 Stunden. Der Messbereich umfasst Drücke von 0-300 mm Hg über Atmosphärendruck. Die Reichweite beträgt im freien Feld etwa 50 m. Das Gerät, mit Ausnahme des Druckwandlers, ist zum Schutz gegen Korrosion in Wachs eingegossen und zur Erzielung mechanischer Festigkeit mit einem Kunststoffmantel umhüllt. Die Abmessungen der vorliegenden Ausführungsform betragen 13x48x68 mm.