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Selbsttätig arbeitendes Blutdruckmeßgerät Die Erfindung bezieht sich
auf ein Gerät für die selbsttätige Messung des diastolischen und systolischen Blutdruckes,
mit einer aufblasbaren Abschnürmanschette, mindestens einem mit der Manschette verbundenen
Druckmeßgerät, mit einem Mikrofon für die Abnahme der Korotkofftöne zur Bestimmung
des Zeitpunktes der Druckmessungen und mit Mitteln zur Steuerung eines Druck zyklus
in der Manschette.
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Es ist ein derartiges Gerät bekannt, bei dem ein Druckzyklus in der
Weise gesteuert wird, daß der Manschettendruck rasch bis über den systolischen Blutdruckwert
gesteigert und dann sur Messung des systolischen und diastolischen Blutdhuckwertes
langsam wieder abgesenkt wird (Fig.1). Bei einem anderen bekannten Gerät wird während
des langsamen Ansteigens des Manschettendruckes bis über den systolischen Blutdruckwert
der diastolische Blutdruckwert ermittelt; anschließend wird der Manschettendruck
langsam abgesenkt, wobei die Messung des systolischen Blutdruckes erfolgt. Nach
dieser Messung wird die Manschette entlüftet (Fig. 2).
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Als nachteilig ist bei diesen bekannten Geräten anzusehen, daß vor
der Messung mindestens eines Blutdruckwertes die unter der Manschette liegende Armachlagader
vollkommen abgeschnürt wird und die höchsten Manschetten drücke ziemlich lange auf
den Arm einwirken. Dadurch erfolgen Blutstauungen und sonstige unerwunschte physiologiche
Reaktionen, durch welche die anschliessende Messung verfälscht werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird diese Ab gabe dadurch gelöst,
daß bei einem
Gerät für die selbsttätige Messung des diastolischen und systolischen Blutdruckes
mit einer aufblasbaren Abachnürmanschette, mindestens einem mit der Manschette verbundenen
Druckmeßgerät, mit einem Mikrofon für die Abnahme der Korotkofftöne zur Bestimmung
des Zeitpunktes der Druckmessungen und mit Mitteln zur Steuerung eines Druckzyklus
in der Manschette mit einer langsamen Anstiegsphase des Manschettendruckes, in welcher
der diastolische Blutdruckwert gemessen wird, auch der systoli sche Blutdruckwert
während der genannten Druckanstiegsphase gemessen wird und daß die Steuermittel
in Abhängigkeit vom Zeitpunkt dieser Messung nach einem Erwartungsintervall, dessen
Wert mindestens dem zeitlichen Abstand zweier aufeinanderfolgender Herzschläge entspricht,
z. B. 1,8 sec, den Druckzyklus mit einem von Meßvorgängen freien, steilen Abfall
des Manschettendruckes bis unter den diastolischen Blutdruckwert abschließen (Fig.
@), Die Messung des diastolischen und systolischen BlutdruckweJ bei steigendem Manschettendruck
ist vorteilhaft, weil vor den einzelnen Messungen die Arterie nicht stärker als
notwendig gedrosselt wird. Außerdem kann nach Erreichen des systolischen Druckwertes
in der Manschette diese sofort antlüftet werden; der Meßzyklus dauert also nicht
länger als es für das Aufblasen der Manschette bis zum systolischen Blutdruckwert
eriorderlich ist.
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Der höchste, für die systolische Messung notwendige Manschettendruck
wird demzufolge nur ganz kurzzeitig erreicht. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen
Gerätes zur Uberwachung mehrerer Patienten bedeutet die Verkürzung der Zyklusdauer,
daß - im Vergleich mit den bekannten Geräten - in einer gleichen Zeitspanne eine
größere Zahl von Patienten überwacht bzw. Jeder Patient öfter gemessen werden kann.
Darüber hinaus ist bei dem neuen Gerät ein geringerer technischer Aufwand erforderlich,
weil das Ventil für das langsame Ablassen der Druckluft aus der Manschette sowie
die dazugehörigen elektronischen Mittel zum Steuern des Ventils entfallen.
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An Hand eines Blocksohaltbildes (Fig. 4) und eines Impulsdiagramme
(Fig. 5, 6) wird nun eine Ausführungs@orm des erfindungsgemäßen neuen Gerätesbeschrieben.
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An den Arm 1 eines nicht weiter dargestellten Patienten sind 1ie aufblasbare
Manschette 2 und das Mikrofon 3 angelegt. Die schette 2 steht über die Druckleitung
4 und das Druckauseichsgefäß 5 mit dem Kompressor 6 sowie über die Meßleitung und
die Magnetventile 8, 9 mit den Manometern 10, 11 in Verbindung. Der Kompressor 6
wird von dem Elektromotor 12 angetrieben. Zur Entlüftung des gesamten pneumatischen
Systems ist die mit der Druckleitung 4 verbundene Druckablaßleitung 13 vorgesehen,
die mit dem Magnetventil 14 verschließbar ist.
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Bei Manschettendrücken, die zwischen dem diastolischen und systolischen
Blutdruckwert des Patienten liegen, sind an der gestauten Armarterie des Patienten
die sog. Korotkofftöne - mehr oder weniger laut - zu hören. Das Mikrofon 3 nimmt
diese Töne ab und setzt sie in elektrische Impulse um, die der Lautstärke der Töne
entsprechende Amplituden haben. Bei steigendem Manschettendruck gibt das Auftreten
des ersten Korotkofftones an, daß in der Manschette der diastolische Blutdruckwert
erreicht ist, während beim letzten auftretenden Korotkoffton der systolische Blutdruckwert
erreicht ist. An das Mikrofon 3 ist der Verstärker 15 angeschlossen, der seinerseits
mit dem Impulsforinner 16 verbunden ist. Die vom Mikrofon 3 abgegebenen Impulse
werden also zunächst verstärkt und dann vom Impulsformer 16 in Impulse gleicher
Amplitude umgewandelt. An den Impulsformer schließt sich der Multivibrator 17 (monostabil;
Zeitkonstante etwa 0,2 sec) an, der seine Impulse an den zweiten Multivibrator 18
(monostabil; Zeitkonstante etwa 1,8 sec), das Koppelgatter 19 und das Sperr- und
Koppelgatter 20 weiterleitet. Der Ausgang des Multivibrators 18 ist verbunden mit
den Koppelgattern i) und 20 sowie mit zwei weiteren Gattern 21, 22. Zwischen dem
Ausgang des Gatters 19 und dem Eingang des Gatters 21 ist ein
unter
den Namen Flip-Flop bekannter Multivibrator 23 eingeschaltet. Zwischen dem Ausgang
des Gatters 20 und dem Eingang des Gatters 22 liegt der Flip-Flop-Multivibrator
24. Diesen Flip-Flop-Multivibratoren 23, 24 kann ein Startimpuls gleichzeitig zugeführt
werden. Der Ausgang des Flip-Flop-Multivibrators 23 ist noch mit dem Gatter 20 verbunden.
An die Gatter 21, 22 schließen sich die Verstärker 25, 26 an, deren Ausgänge mit
den Erregerwicklungen 8', 9' der magnetisch öffnenden und selbsttätig schließenden
Magnetventile 8 und 9 verbunden sind.
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Der an den Ausgang des Flip-Flop-Multivibrators 24 noch angeschlossene
Verstärker 27 speist das Relais 28, welches bei Erregung mit seinem Umschaltkontakt
29 das ebenfalls selbsttätig schließende Magnetventil 14 abfallen läßt und den Motor
12 für den KomprSnor 6 einschaltet.
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Die Wirkungsweise der beachriebenen Schaltung ergibt. sich aus Fig.
5, 6, in denen die Schaltzustände der Multivibratoren 17, 18, 23, 24, der Ventile
8, 9, des Relais 28 sowie des Motors 12 und des AblaBventilee 14 in Abhängigkeit
von dem zeitlichen Auftreten von Korotkoffimpulßen K1 - K5 (bzw. von einem Störimpuls
x) dargestellt s ld.
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Zunächst ist aus dem Impulsdiagramm (aufgetragen über der Zeit t)
der Fig. 5 ersichtlich, daß sich die Multivibratoren 17, 18, 23, 24, die Ventile
8, 9, 14 8owie das Relais 28 vor Beginn ("START") und nach Abschluß ("STOP") eines
Meßzyklus Jeweils im gleichen Schaltzustand befinden.
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Nach einem von Hand auszulösenden Startimpuls, der den Flip-Flop-Multivibratoren
23 und 24 (Fig. 4) bei "START" zugeführt wird, kippen diese in ihren anderen Betriebazustand.
Flip-Flop-Multivibrator 24 steuert (gemäß Fig. 4) über den Verstärker 27 daß Relais
28, so daß auch das Relais 28 anzieht und demzufolge das Ablaßventil 14 schließt
und der Kompressor-Motor 12 anläuft.
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Das Umkippen der Flip-Flop-Multivibratoren 23 und 24 beim Startimpuls
veranlaßt auch (über 21, 25 bzw. 22, 26) das Öffnen der
Ventile
8 und 9. Der Kompressor 6 bläst also dle Manschette 2 auf, weil das Ablaßventil
14 geschlossen ist und die Manometer 8, 9 zeigen, weil sie über 7, 8 bzw. 7, 9 direkt
an die Manschette angeschlossen sind, den in der Manschette herrschenden Druck an.
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Wenn das Mikrofon einen Ton (der beispielsweise durch elne Bewegung
des Patienten hervorgerufen sein kann) empfängt, wird dieser zunächst verstärkt,
in seiner Amplitude begrenzt und dann vom Multivibrator 17 in einen Rechteckimpuls
von etwa 0,2 sec Dauer umgewandelt. Dieser Impuls bringt mit seiner Hinterflanke
die Ventile 8 und 9 zum Schließen (vgl. auch Fig. 5) und den Multivibrator 17, dessen
Zeitkonstante auf etwa 1,8 sec eingestellt ist, zum Umkippen. Hat es sich bei dem
vom Mikrofon aufgenommenen Ton um den ersten (diastolischen) Korotkoffton (E1) gehandelt,
so wird im Rhythmus des Pulsschlages, also spätestens in 1,8 sec, beim weiteren
Aufblasen der Manschette ein weiterer Korotkoffton empfangen werden; wenn aber nach
1,8 sec kein weiterer Ton folgt, so war der erste Ton bestimmt ein Störgeräusch,
welches keine Messung veranlassen soll. Da bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel
der erste empiangene Impuls X ein Störimpuls ist, dem in 1,8 sec kein weiterer Impuls
folgt, kippt der Multivibrator 18 nach Ablauf dieser 1,8 sec wieder in seine Ausgangslage
zurück und schaltet dabei (also mit der Hinterflanke seines Schaltimpulses) die
beiden Ventile 8 und 9, die nunmehr wieder geöffnet sind. Beim Eintreffen des ersten
Korotkofftones K1 wird der Multivibrator 17 wieder mit der Hinterflanke seines 0,2
sec dauernden Rechteckimpulses die Ventile 8 und 9 schließen und auch den Multivibrator
18 umschalten. Ein nochmaliges öffnen des Ventiles 8 nach Eintreffen des eraten
Korotkofftones wird dadurch verhindert, daß beim zweiten - ininnerhalb des Erwartungsintervalles
von 1, 8 sec eintreffenden -Korotkoffton K2 das gleichzeitige Umkippen der Multivibratoren
17, 18 den Flip-Plop-Multivibrator 23 über das Koppelgatter 19 umschaltet, der seinerseits
das Gatter 3" tierart eteuert, daß
es für den Schaltimpuls (Hinterflanke)
des Multivibrators 18 unpassierbar wird. Plip-Flop-Multivibrator 23 sperrt also
durch sein Umkippen das Gatter 21 für vom Multivibrator 18 ausgehende Schaltimpulse
zum Ventil 8. Da sich demzufolge bis zum Beginn eines neuen Meßzyklus der Schaltzustand
des Ventiles 8 nicht mehr ändert (es bleibt geschlossen), bleibt in dem durch das
Ventil 8 von der Meßleitung abgetrennten Manometer 10 der beim Eintreffen des ersten
Korotkofftones K1 in der Manschette herrschenden Druckwert (auch bei weiter steigendem
Manschettendruck) erhalten (vgl. Fig. 6). Die diastolische Messung des ersten Blutdruckwertes
ist damit abgeschlossen.
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Der Kompressor erhöht den Manschettendruck kontinuierlich weiter.
Bis zum Erreichen des systolischen Blutdruckwertes treten im Rhythmus des Pulsschlages
Korotkofftöne (K2 - K5) auf, die Jeweils den Multivibrator 17 anetoßen, der seinerseits
mit der Vorderflanke seines Impulses den Multivibrator 18 in die eine und mit einer
Hinterilanke in die andere Schaltstellung bringt.
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Durch das gleichzeitige Umkippen der beiden Multivibratoren 17, 18
im Zeitpunkt des Auftretens eines Korotkofftones (oder auch eines Störgerkusches)
wird das Ventil 9 Jeweils geöffnet (Fig. 5) und durch die Hinterflanke des Impulses
von Multivibrator 17 wieder geschlossen. Das kurzzeitige Öffnen des Ventils beim
Auftreten des zweiten und der folgenden Korotkofftöne bewirkt, daß der zwischen
zwei Korotkofftönen gestiegene Manschettendruck zum Manometer gelangen kann und
dort angezeigt wird.
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Der Zeiger des Manometers läuft also in ruckartigen Schritten (deren
zeitliche Aufeinanderfolge vom Auftreten der Rorotkofftöne bestimmt ist) von dem
diastolischen Wert bis zum systolio echten Wert (Fig. 6). Wenn nach einem iorotkoifton
innerhalb von 1,8 sec kein weiterer Ton folgt, bedeutet dies, daß dieo Ton der letzte
Korotkoffton war, daß also durch die letzte Allpassung des Manometerdruckes an den
Manschettendruck die richtige systolische Druckwertanzeige vorliegt. Weil Ventil
9 vor Beginn eines von Hand auszulösenden neuen Meßsyklus nicht mehr
öffnet
wird, bleibt die Druckwertanzeige bis dahin erhalten.
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Wenn 1,8 sec nach dem letzten Korotkoffton Multivibrator 18 in seine
Ausgangsstellung zurückkippt, schaltet er wegen des Scbaltzustandes des Flip-Flop-Multivibrators
23 und dem Fehlen eines Impulses von Multivibrator 17 über das Sperr- und Koppeltaster
20 den Flip-Flop-Multivibrator 24 um, wodurch über Relais der Motor 12 stillgesetzt
und das Ablaßventil 14 geöffnet wird. DerMeßzyklus ist beendet.
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Die spezielle schaltungstechnieche Ausführung braucht nicht dargestellt
und beechrieben zu werden, weil sich dem Fachmann in Kenntnis des Blockschaltbildes
und des Impulsdiagrammes eine Vielzahl gleichwertiger Lösungen anbietet. Statt der
beschriebenen elektronischen Steuerschaltung, welche nur bekannte und gebräuchliche
Schaltgruppen verwendet, kann natürlich eine Relaleschaltung verwendet werden,.
welche in Abhängigkeit von am Mikrofon 3 aufgenommenen Tönen die Ventile 8, 9, 14
und den Motor 12 eo eteuert, wie es im Impulsdiagramm angegeben ist.
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In der Fig. 6 sind die Druckverhältnisse in der Manschette (2) im
diastolischen (8) und im systoliechen (9) Manometer während der Dauer eines Meßzyklus
graphisch dargqstellt. Die Fig. 1 und 2 zeigen den Druckverlaut in der Manschette
bei den eingangs geschilderten Geräten.
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In Weiterbildung der Erfindung kann der Zeitbedarf für einen Meßzyklus
verringert werden, wenn zwischen das Puffergefäß 5 und die Manschette ein Rückhalteventil
30 geachaltet wird, welches beim Entlüften der Manschette am Ende des Druckzyklus
einen unter dem niedrigeten zu erwartenden diastolischen Blutdruckwert liegenden
Restdruck, also von etwa 50 Torr, im Puffergefäß aufrechterhält. Beim erneuten Start
eines Meßzyklus wird die voll kommen entlüftet Manschette dann schnell bis zu diesem
Druck aufgeblasen. Die Fig. 3 zeigt den dabei auftretenden Druckverlauf in der Manschette
in Abhängigkeit von der Zeit. Es ist ersichtlich, daß die gegenüber dem Zeitbedarf
der eingangs
erwähnten bekannten Geräte, deren Manschettendruckzyklus
in den Fig. 1, 2 gezeigt ist, die Meßzeit wesentlich verkürzt ist. Abgesehen von
den damit verbundenen schon aufgezeigten Vorteilen, wird damit auch noch die Wahrecheinlichkeit,
daß bis zum Erreichen des diastolischen Blutdruckwertes ein Störimpuls empfangen
wird, verringert.
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Trotzdem ist bei dem erfindungsgemäßen Gerät dafür gesorgt, daß alle
Störimpulse (Töne), die 1,8 sec vor dem eraten Koztkoffton und zwischen dem zweiten
und letzten Korotkoffton auftreten, von der Meßeinrichtung unschädlich gemacht werden.
(Etwa 1,8 sec nach dem letzten Korotkoffton empfangene Impulse können die Messung
sowieso nicht mehr beeinflussen, weil im Interesse eines kurzdauernden Druckzyklus
und möglichst geringer Uberschreitung des systolischen Druckwertes in der Manschette
diese 1,8 sec nach dem letzten Korotkoffton entlüftet wird.) Dies ist dadurch erreidt,
daß zunächst jeder vom Mikrofon aufgenommene Ton einen Zeitablauf vorgegebener Dauer
(die die Pausendauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Herzschlägen etwas überschreitet),
auslöst; durch den Ton wird auch ein Schaltvorgang für die Messung des diastolischen
Blutdruckwertes ausgelöst, welcher Schaltvorgang mit dem Ende des Zeitablaufs rückgängig
gemacht wird, wenn kein zweiter Ton innerhalb dieser Zeit dem ersten folgt. Zur
Messung des systolischen Blutdruckes veranlaßt Jeder einem vorangegangenen Ton innerhalb
des von diesem ausgelösten Zeitablaufs folgende Ton einen Schaltvorgang für die
Messung des gerade in der Manschette herrschenden Druckes. Der letzte Korotkoffton
bestimmt damit den Zeitpunkt der letzten Messung, die dann den systolischen Blutdruckwert
ergibt. Die Manschette wird entlüftet - und damit ein Druckzyklus beendet -wenn
dem letzten von mindestens zwei Tönen, die innerhalb eines Zeitablaufs einander
gefolgt, sind, kein weiterer Impuls vor Ablauf des vom letzten Ton ausgelösten Zeitablaufe
folgt.
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Ein geringerer technischer Aufwand ist erforderlich, wenn man bei
dem
Gerät am Ende jedes von einem Ton ausgelösten Zeitablaufes einen Sohaltvorgang für
das Entlüften steuert, wenn innerhalb des Zeitablaufes kein weiterer Ton folgt.
Freilich würde dann jeder zwischen Beginn des Meßzyklus und dem Erreichen des diastolischen
Druckes in der Manschette auftretende Störimpuls den Meßzyklus abbrechen.