DE102006014465A1

DE102006014465A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Pulserfassung

Info

Publication number: DE102006014465A1
Application number: DE102006014465A
Authority: DE
Inventors: Kang-Ping Chungli Lin; Bor-Iuan Jan; Hong-Dun Lin; Mei-Feng Guantian Chen
Original assignee: DailyCare Biomedical Inc
Current assignee: DailyCare Biomedical Inc
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: TW200635559A; JP2006289088A; TWI275381B; US7270636B2; US20060229517A1; DE102006014465B4

Abstract

Es werden ein Gerät und ein Verfahren zur Pulserfassung nach Maßgabe einer Blutdruckmessstufe offenbart. Die Überwachung des Blutdrucks und die das Blutgefäßpulses sind beide integriert und werden mit einem Gerät ausgeführt. Mit den Teilen des Blutdruckmonitors, beispielsweise einem aufblasbaren Beutel (10), einer Luftpumpe (24) und einem Druckentlastungsventil (32), können mit einer speziellen sequenziellen Drucksteuerung zur Drucksenkung und -regulierung nicht nur Blutdruckparameter, sondern auch Pulssignale unter verschiedenen Drücken gemessen werden, um eine vollständige Analyse der Blutarterien-/Blutgefäßbedingungen bereitzustellen.

Description

Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät und ein Verfahren zur Pulserfassung und insbesondere eine Vorrichtung und ein auf der Blutdruckmessung beruhendes Verfahren zum Bereitstellen von Blutdruckparametern und zum Erfassen von Pulssignalen mit Hilfe des sequenziellen und intermittierenden Ablassens eines Drucks.

Zwar wurde ein Diagnosegerät für den Zustand von Blutgefäßen in einem nicht invasiven Verfahren gemäß den Prinzipien der Druckerfasung klinisch entwickelt, jedoch wird das Gerät zur Berechnung des Gefäßsteifigkeitsindex (RI) und des Reflektionsindex (RI) durch Erfassen eines Pulses verwendet, um somit die Abnutzung an Blutgefäßen zu schätzen. Die Vorrichtungen sind jedoch nicht nur teuer, sondern besitzen auch eine auf klinische Verwendung beschränkte Größe. Wenn ein Patient den Zustand seiner eigenen Blugefäße erfahren möchte, muss er immer noch zur Prüfung auf professioneller Ebene ins Krankenhaus gehen. Mit der Erfindung wird nicht nur der Blutdruck gemessen, sondern es werden auch Pulssignale bei verschiedenen Drücken mit Hilfe eines speziellen sequentiellen Druckablassens detektiert. Mit dem Verfahren werden der Gefäßsteifigkeitsindex wie auch der Reflektionsindex gemessen, und die Pulssignale bei verschiedenen Drücken können für die Chinesische Medizinische Pulsdiagnose verwendet werden.

Gemäß der Erfindung wird ein Gerät zur Pulserkennung mit Hilfe eines Blutdruckmonitors geschaffen, welches den Blutdruck und Impulssignale durch Druckregulierung detektiert und eine Blutgefäßanalyse bereitstellt.

Mit der Erfindung wird des Weiteren ein Verfahren zur Impulserkennung geschaffen. Das Verfahren beruht auf der Blutdruckmessung und nutzt die Drucksteuerung, um den Puls zu erkennen und den Zustand von Blutgefäßen einzuschätzen.

Des Weiteren wird mit der Erfindung ein Gerät zur diagnostischen Analyse von Gefäßen zur Erkennung von Blutdruckparametern und Impulssignalen geschaffen, so dass die Bedienungsperson aus den Parametern von Blutdruck, Puls und Gefäßelastizität das Herz-Kreislauf-System selbst diagnostizieren kann..

Des Weiteren wird mit der Erfindung ein Gerät zur Pulserkennung in Kombination mit der Chinesischen Medizinischen Pulsdiagnosetherorie geschaffen. Indem an dem Körper des Patienten verschiedene Massagegrade angewandt werden, um die in der Chinesischen Medizinischen Pulsdiagnosetheorie dargelegten Bedingungen zu erfüllen, werden Wellenformen, die verschiedenen Massagegraden entsprechen, zur weiteren Chinesischen Pulsdiagnose erfasst.

Zur Erfüllung der obigen Aufgaben umfasst das Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung einen aufblasbaren Beutel, der derart um den Arm eines Benutzers herum angebracht wird, dass ein Drucksensor Signale aufnehmen kann, welche die Druckänderung in dem Beutel während des Aufblasens darstellen.

Das erste Druckänderungssignal wird von einem Signalverarbeitungsmodul verarbeitet und in ein erstes Drucksignal und ein Resonanzsignal geteilt. Beide Signale werden zur Erfassung der Blutdruckparameter zu einem Mikroprozessor übertragen. Dann wird aus dem Beutel unter Verwendung von mindestens einem Blutdruckparameter oder von mindestens einem vorgegebenen Druckwert als Standard intermittierend die Luft abgelassen, so dass der Druck in dem Beutel über einen Zeitraum auf dem Wert des mindestens einen Blutdruckparameters oder des mindestens einen vorgegebenen Druckwerts gehalten wird. Bei dem Luftablassvorgang kann der Drucksensor wiederum Druckänderungssignale aufnehmen. Das zweite Druckänderungssignal wird zur Analyse zu dem Mikroprozessor gesendet. Folglich ist der Gefäßpuls unter verschiedenen Drücken vonnöten.

IN DEN ZEICHNUNGEN IST
1A eine schematische Darstellung, welche die Entfaltung eines aufblasbaren Beutels gemäß der Erfindung zeigt;
1B eine schematische Darstellung, welche zeigt, dass der aufblasbare Beutel einen Druck ausübt;
2 eine schematische Darstellung, welche die Berechnung von Blutparametern zeigt;
3 eine schematische Darstellung, welche die Pulswelle des Blutgefäßes zeigt;
4 eine schematische Darstellung eines Geräts gemäß der Erfindung;
5 eine schematische Darstellung einer Signalmessung mit Hilfe des Geräts gemäß der vorliegenden Erfindung; und
6 eine andere schematische Darstellung einer Signalmessung mit Hilfe des Geräts gemäß der Erfindung.
Wie in 1A gezeigt ist, umfasst ein Blutdruckmesser einen aufblasbaren Beutel 10, der um den Arm 12 eines Benutzers gewickelt ist. Wenn der Druck in dem Beutel 10 durch Aufblasen über eine Pumpe zunimmt und über den systolischen Druck hinaus ansteigt, wird mithin das arterielle Blutgefäß 14 zusammengedrückt, und der Blutfluss wird in der in 1B gezeigten Weise gesperrt. Wenn der Druck in dem aufblasbaren Beutel 10 allmählich abnimmt, beginnt der Blutfluss in dem arteriellen Blutgefäß 14 wieder, wodurch ein leichter Puls an der Wand des Blutgefäßes 14 erzeugt wird.. Des Weiteren ändert sich der Blutfluss in dem Gefäß auf Grund des systolischen Vorgangs ständig, was auch zu einer Druckänderung in dem Beutel 10 führt. Die Signale, die den Puls des Gefäßes 14 und die Druckänderung in dem Beutel 14 darstellen, werden von einem Drucksensor erfasst und zur Verarbeitung übertragen.
In 2 werden die zwei genannten Signale nach der Verarbeitung getrennt, und Kurve A stellt die Druckänderung in dem Beutel 10 dar, und Kurve B stellt die Pulsänderung des Gefäßes 14 dar. Wenn der Maximalwert der Schwingungsamplitude erreicht ist, wird der Druck als mittlerer Arteriendruck (MAP) definiert, und der systolische Druck und der diastolische Druck werden demgemäß geschätzt. Wenn beispielsweise der Druck des aufblasbaren Beutels 10 von hoch nach niedrig verläuft, tritt der systolische Druck etwa auf halbem Wege vor dem Erreichen der maximalen Amplitude ein. Der diastolische Druck tritt bei etwa 0,78 der verbleibenden Amplitude nach der maximalen Amplitude ein.
Das Prinzip der Druckmessung wird nicht nur beim Messen eines Blutdrucks, sondern auch beim Erfassen von Pulssignalen angewandt. Unterschiedliche Blutströme, die durch die Herzkontraktion und die Herzdiastole entstehen, treffen unterschiedlich auf die Gefäßwand auf. Aus diesem Aufprall erhält man den Puls. Wenn man beispielsweise in der in 3 gezeigten Weise eine Pulswellenform des Arms eines Benutzers verwendet, so stellt der erste Spitzenwert S den Druck bei der Herzkontraktion dar, und der Talwert D stellt den diastolischen Arbeitsvorgang des Herzens dar. Der zweite Spitzenwert R ist ein reflektiertes Signal, das entlang der Aorta des Bluts in dem Unterkörper übertragen wird. Die Verzögerungszeit zwischen den ersten und zweiten Spitzenwerten S und R richtet sich nach der Übertragungszeit des Pulses, der entlang einer Schlüsselbeinarterie zu dem Unterkörper des Benutzers übertragen und zu der Schlüsselbeinarterie zurück reflektiert wird. Nehmen wir an, dass die Impulsübertragungsstrecke proportional der Größe eines Benutzers ist und die Pulsübertragungszeit von der Aorta zu den großen Arterien mit der Elastizität des Blutgefäßes zusammenhängt. Deshalb kann die Steifigkeit großer Arterien mit Hilfe der folgenden Formel geschätzt werden:

SI: = Steifigkeitsindex
Größe des Benutzers:: Größe des Benutzers
ΔT:: Zeitverzögerung zwischen zwei Spitzenwerten in einer Pulswellenform.

Des Weiteren wird eine Höhenänderung zwischen den zwei Spitzenwerten zur Schätzung der Reflektionsstärke des in der Arterie zurück übertragenen reflektierten Bluts, und zwar des Reflektionsindexes, verwendet und als folgende Formel berechnet:

RI: = Reflektionsindex;
a: = Amplitude des ersten Spitzenwertes;
b: = Amplitude des zweiten Spitzenwertes S

Vorstehendes ist das Prinzip zur Erfassung von Blutdruck und Puls. Da der Blutdruckmesser keine Pulsanalysefunktion aufweist, werden mit der Erfindung ein Gerät und ein Verfahren zur Erkennung von Blutdruck und Puls geschaffen, um eine vollständige Bewertung der Gesundheit des Herz-Kreislauf-Systems bereitzustellen. Die Ausführungsform wird folgendermaßen beschrieben.
4 ist ein Blockschaltbild der Erfindung, umfassend einen aufblasbaren Beutel 20, der um ein Körperteil wie einen Arm 22, ein Handgelenk oder einen Finger herum gewickelt ist, eine mit dem aufblasbaren Beutel 20 verbundene Luftpumpe 24 zum Aufblasen des Beutel 20 und somit zum almählichen Zusammendrücken des Gefäßes in dem Arm 22 und schließlich zum Sperren des Blutflusses, einen mit dem aufblasbaren Beutel 20 verbundenen Drucksensor 26 zum Erfassen einer Druckänderung in dem Beutel 20, wobei die Druckänderung die Druckänderung in dem Beutel 20 umfasst und die Pulsänderung des Gefäßes durch den Blutfluss durch das Gefäß entsteht; ein Signalverarbeitungsmodul 28 zum Verarbeiten der von dem Drucksensor 26 detektierten Signale, das aus einer Analogsignalanalyseeinheit 280 und einer Analog-/Digital-Übertragungseinheit 282 besteht, wobei die Analogsignalanalyseeinheit 280 zum Analysieren und zum Trennen der Signale von dem Drucksensor 26 verwendet wird und die Analog/Digital-Übertragungseinheit 282 das verarbeitete Signal in digitale, aus einem ersten Drucksignal und einem Resonanzsignal bestehende Signale wandelt. Das erste Drucksignal und das Resonanzsignal werden zur Berechnung zu dem Mikroprozessor 30 geführt. Nach dem Empfangen der Signale berechnet der Mikroprozessor 30 die Signale zum Erfassen der Blutdruckparameter des Benutzers, beispielsweise des systolischen und des diastolischen Drucks und des mittleren Arteriendrucks. Mindestens einer von dem systolischen Druck, dem diastolischen Druck, dem mittleren Arteriendruck oder einem beliebigen vorgegebenen Druck ist als Standard für den Luftablassvorgang des Druckentlastungsventils 32 an dem Beutel 20 definiert. Mithin erfasst der Drucksensor 26 während des Luftablassvorgangs über das Druckentlastungsventil 32 spezielle sequenzielle Druckänderungen in dem Beutel 20. Dann überträgt der Drucksensor 26 die Druckänderungssignale zur weiteren Berechnung und Umformung zu dem Signalverarbeitungsmodul 28, um Druckänderungssignale von dem Beutel 20 in verschiedenen Phasen und Pulsänderungssignale des Gefäßes unter verschiedenen Drücken zu erfassen.
Die Druckänderungssignale von dem Beutel 20 und das Pulssignal werden zur Berechnung des mindestens einen Pulssignals und des mindestens einen Pulsparameter wie SI, RI ... usw. zu dem Mikroprozessor 30 geführt. Der Blutdruckparameter und der Pulsparameter werden zu einer Anzeigeeinheit 34, vorzugsweise einer Flüssigkristallanzeigeplatte (LCD-Platte) oder einer Leuchtdiodenanzeigeplatte (LED-Platte), derart übertragen, dass der Benutzer/die Benutzerin seine/ihre eigenen Gesundheitsinformationen hinsichtlich der Blutdruckparameter und der Pulsparameter über die Anzeigeeinheit 34 einholen kann. Das Gerät gemäß der Erfindung umfasst des Weiteren eine Speichereinheit 36, beispielsweise einen RAM, ROM, EEPROM, Flash-RAM oder andere, zum Speichern der in dem Mikroprozessor 30 verarbeiteten Blutdruckparameter, Pulssignale und Pulsparameter. Über ein Informationsübertragungsmodul 38, beispielsweise einen USB, einen Bluetooth, eine Infrarotübertragung, ein RS232, oder andere Schnittstellen können die in der Speichereinheit 36 gespeicherten Signale und Parameter zu einer externen Informationsvorrichtung 40, beispielsweise einem Computer, einem PDA, zu Mobiltelefonen, Datenbankservern oder anderen geliefert werden, um Informationen zur Gesundheitsfürsorge bereitzustellen.
5 ist eine schematische Darstellung, welche die bei der Erfindung ausgeführte Messung von Signalen zeigt. Die Messung gemäß der Erfindung umfasst eine Blutdruckmessstufe und eine Pulsmessstufe. Zuerst wird in der Blutdruckmessstufe der Druck in dem aufblasbaren Beutel 20 allmählich erhöht, bis ein vorgegebener kritischer Wert, beispielsweise 180mm Hg, erreicht ist, und das Signal der Druckänderung in dem aufblasbaren Beutel 20 wird von dem Drucksensor 26 abgefühlt. Dann trennt die Analogsignalanalyseeinheit 280 das Signal von dem Drucksensor 26 in ein erstes Drucksignal 50 und ein Resonanzsignal 52. Nach einem Analog-/Digital-Wandlungsvorgang durch die Übertragungseinheit 282 wandelt der Mikroprozessor 30 das Resonanzsignal 52 zur Amplitude von jeder der Resonanzen, um auch zu bestimmen, wo die maximale Amplitude liegt. Gegenüber dem Drucksignal 50 ist der Druck der maximalen Amplitude als mittlerer Arteriendruck (Pm) definiert. Die maximale Amplitude wird jeweils mit 0,5; 0,8 multipliziert, und diese wird den Merkmalen der Elemente und der klinischen Ergebnisse unterworfen und gemäß diesen eingestellt, um Größen der Amplituden und Positionen des systolischen Drucks (Ps) und des diastolischen Drucks (Pd) zu bestimmen. Es werden der systolische Druck Ps und der diastolische Druck Pd gegenüber dem Drucksignal 50 erfasst.
Als nächstes steuert der Mikroprozessor 30 in der Pulsmessstufe den Druck in dem Beutel 20 über das Druckentlastungsventil 32 gemäß einem von dem Ps, dem Pm und dem Pd (wobei der Pm in der anliegenden Zeichnung gewählt und dargestellt ist). Wie in der Zeichnung erläutert ist, wird der Druck in dem Beutel 20 über einen Zeitraum, beispielsweise 3–5 Sekunden, der sehr wohl zum Registrieren eines vollständigen Pulssignals ausreicht, auf dem mittleren Arteriendruck (Pm) gehalten. Die Druckänderung in dem aufblasbaren Beutel 20 (ein Druckänderungssignal) wird von dem Drucksensor 26 erkannt. Der Drucksensor 26 sendet das Signal zu dem Signalverarbeitungsmodul 28, um das Signal in ein zweites Drucksignal 54 und ein Pulssignal 56 zu teilen. Nach der Analog-/Digital-Wandlung wird das Signal durch den Mikroprozessor 30 gewandelt, und man erhält eine einzige Wellenform eines Pulses bei dem mittleren Arteriendruck zur Berechnung von Ri und Si mit Hilfe der Formeln (1) und (2).
In 6 ist ein anderes Schema dargestellt, das eine Signalmessung gemäß der Erfindung zeigt. Der Druck in dem aufblasbaren Beutel 20 wird über einen vorgegebenen Zeitraum, der sehr wohl zum Registrieren von mindestens einem vollständigen Pulssignal ausreicht, jeweils auf dem systolischen Druck, dem mittleren Arteriendruck und dem diastolischen gehalten. Druckänderungen in dem aufblasbaren Beutel 20 werden von dem Drucksensor 26 erfasst (registriert). Das Signalverarbeitungsmodul 28 dient dazu, ein zweites Drucksignal 54' und ein Pulsssignal 56' zu erfassen. Nach der Analog-/Digital-Wandlung durch die Analogsignalanalyseeinheit 280 werden die Signale nacheinander von dem Mikroprozessor 30 gemäß verschiedenen Drücken wie dem systolischen Druck, dem mittleren Arteriendruck und dem diastolischen Druck verarbeitet, um jeweilige Pulse unter verschiedenen Drücken zu erfassen. Die Signale werden jeweils gemittelt, um eine einzige Pulswellenform zur Berechnung von Blutparametern zu gewinnen. Die Wellenform unter verschiedenen Drücken wird des Weiteren für die Chinesische Medizinische Pulsdiagnoseanalyse bereitgestellt. Während der speziellen sequenziellen Drucksteuerung zum Ablassen und Regulieren des Drucks wird der in 6 gezeigte Blutdruckparameter zur Definition der Druckeinstellung in dem aufblasbaren Beutel 20 verwendet. Mit dem Gerät gemäß der Erfindung kann man auch den Druck in dem aufblasbaren Beutel 20 gemäß mindestens einem vorgegebenen Druck von beispielsweise 80mm Hg, 90mm Hg oder einer Mehrzahl von vorbestimmten Werten wie beispielsweise 120mm Hg, 100mm Hg oder 80mm Hg einstellen. Mithin wird das Pulsssignal unter einem einzigen Druck oder verschiedenen Drücken erfasst.

Claims

Gerät zur Pulserfassung nach Massgabe vorgegebener Druckänderungen, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät folgendes umfasst: einen aufblasbaren Beutel (10), der um ein Körperteil herum gewickelt und mit einem Drucksensor (26) verbunden werden kann; eine mit dem aufblasbaren Beutel (10) verbundene Luftpumpe (24) zum Aufblasen des aufblasbaren Beutels (10) auf einen vorgegebenen Druckwert, wobei der Drucksensor (26) ein Druckänderungssignal erfasst, das dem vorgegebenen Druckwert entspricht; ein mit dem Drucksensor (26) elektrisch verbundenes Signalverarbeitungsmodul (28) zum Empfangen des Druckänderungssignals und zum Analysieren des Signals zum Erfassen eines ersten Drucksignals und eines Resonanzsignals; einen mit dem Signalverarbeitungsmodul (28) elektrisch verbundenen Mikroprozessor (30), der das erste Drucksignal und das Resonanzsignal zum Berechnen eines Blutdruckparameters empfängt; ein mit dem aufblasbaren Beutel (10) verbundenes Druckentlastungsventil (32) zum Ablassen der Luft aus dem aufblasbaren Beutel (10) gemäß einem vorgegebenen Druck, wobei ein Druckminderungssignal von dem Drucksensor (26) erfasst und von dem Signalverarbeitungsmodul (28) analysiert wird und das analysierte Drucksignal zu dem Mikroprozessor (30) übertragen wird, um mindestens ein Pulssignal und mindestens einen Pulsparameter zu erfassen; und eine mit dem Mikroprozessor (30) verbundene Anzeigeeinheit (34), die den Blutdruckparameter und den Pulsparameter anzeigt.
Gerät nach Anspruch 1, wobei das Signalverarbeitungsmodul (28) eine Analogsignalanalyseeinheit (280), die von dem Drucksensor (26) nach Maßgabe des auf den aufblasbaren Beutel (10) ausgeübten Drucks und eines von einem Blutgefäß reflektierten Drucks erfasste Signale trennt; und eine Übertragungseinheit (282) zur Wandlung der getrennten Signale in digitale Signale umfasst.
Gerät nach Anspruch 2, wobei der vorgegebene Druckwert gemäß dem Blutdruckparameter bestimmt wird.
Gerät nach Anspruch 1 oder 3, wobei der Mikroprozessor (30) des Weiteren mit einer Speichereinheit (36) verbunden ist, die den Blutdruckparameter, das Pulssignal und den Pulsparameter speichert.
Gerät nach Anspruch 4, wobei der Mikroprozessor (30) des Weiteren mit einem Informationsübertragungsmodul (38) zur Lieferung des Blutdruckparameters, des Pulssignals und des Pulsparameters, die in der Speichereinheit (36) gespeichert sind, mit einem externen Informationsgerät (40) verbunden ist.
Verfahren zur Pulserkennung nach Massgabe von Blutdruckänderungen, wobei das Verfahren folgendes umfasst: Ausüben eines Drucks auf ein Gefäß; Ändern des Drucks auf das Gefäß, um somit ein Druckänderungssignal zu erzeugen, das an dem Gefäß nach Massgabe der Druckänderung erfasst wird; Trennen des Druckänderungssignals in ein erstes Drucksignal und ein Resonanzsignal; Berechnen eines Blutdruckparameters gemäß dem Druckänderungssignal zum Erfassen von mindestens einem Blutdruckparameter; Ablassen der Luft aus dem aufblasbaren Beutel gemäß mindestens einem vorgegebenen Druck zum Erzeugen eines Druckminderungssignals; und Erfassen von mindestens einem Pulsparameter gemäß dem Druckminderungssignal.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Blutdruckparameter mindestens einen von einem systolischen Druck, einen mittleren Arteriendruck und einem diastolischen Druck umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei drei vorgegebene Drücke derart bestehen, dass die Luft in dem Luftablassschritt sequenziell und intermittierend aus dem aufblasbaren Beutel (10) abgelassen wird.