DE2017891A1 - Audio-Monitor - Google Patents

Description

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F. Hoflinann-La Roche & Co. Aktiengesellschaft, Basel/Schweiz

Audio-Monitor

Die Erfindung betrifft ein System zur akustischen Anzeige der Bewegung von Oberflächen in lebenden Organismen durch Aussenden von Ultraschallenergie und Empfangen der von einer bewegten Oberfläche reflektierten Ultraschallenergie und durch Ableiten elektrischer, für die Oberflächenbewegung repräsentativer Signale von der reflektierten Ultraschallenergle.

Es ist bereits eine Methode zur indirekten Blutdruckmessung bekannt, bei der die Oeffnungs- und Schliessbewegung einer Arterienwand unter externer Druckanwendung dadurch gemessen wird, dass die Signale erfasst, die sich aus der Doppletverschiebung zwischen einem zu dem unter Druck stehenden

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Arterienabschnitt gesendeten Ultraschallsignal und dem von der bewegten Arterienwand reflektierten Signal ergeben.

Normalerweise werden die Dopplersignale automatisch gemessen und ausgewertet. Wenn sich aber infolge niedriger zu messender Blutdruckwerte die Arterienwand relativ langsam bewegt, dann sind die Dopplersignale in einem Frequenzbereich, in dem Störsigriale die automatische Messung behindern.

Im Gegensatz zu einem automatischen Auswertungssystem ist das menschliche Ohr fähig, einen rhythmischen Ton von zufälligen Störsignalen zu unterscheiden. Dementsprechend wäre es also möglich, die Dopplersignale mit dem Gehör zu erfassen, vorausgesetzt dass sie in einer hörbaren Form geliefert wurden. Im Hinblick auf die oben diskutierte Blutdruckmessmethode würde das bedeuten, dass die Dopplersignale, die für sehr niedrige Blutdruckwerte unterhalb der hörbaren Frequenz liegen würden, ™ in Signale'mit einer gut hörbaren Frequenz umgewandelt v/erden müssten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät bereitzustellen, mit dem Signale, die eine Frequenz im Bereich oder unterhalb der Grenze der Hörbarkeit haben in Signale mit einer deutlich hörbaren Frequenz umgewandelt werden können.

Erfindungsgemäss wird dies erreicht durch Mittel zur

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Erzeugung einer deutlichen rhythmischen Signalfolge im Hörfrequenzberelch aus den gemessenen Signalen, indem eine Hörfrequenz mit den gemessenen Signalen moduliert wird. Dies kann beispielsweise verwirklicht v/erden durch die Verwendung einer Modulationseinheit, in der eine bestimmte Hörfrequenz mit dem Dopplersignal moduliert wird und einer geeigneten Verstärkungsregelung, die es ermöglicht, die rhythmische Signalfolge der Herzimpulse aus den Ausgangssignalen zu erfassen und vom Rauschen zu unterscheiden.

Im folgenden ist anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt Figur 1 ein Blockdiagramm der Anordnung der einzelnen Teile des erfindungsgemässen Gerätes und

Figur 2 ein Diagramm der charakteristischen Spannungsverläufe in verschiedenen Punkten des erfindungsgemässen Gerätes.

Ein beispielsweise von einem Diskriminatorausgang kommendes Signal mit niedriger Frequenz wird als Eingangssignal über den Eingangsanschluss 11 einer Verstärkungsregelungseinheit zugeführt, die im wesentlichen ein Potentiometer zur Einstellung der Rauschschwelle enthält. Der Ausgang der Verstärkungsregelungseinheit 12 ist mit einem 10-Hz-Filter 13 verbunden, der dazu dient, langsam verlaufende Nullpunktschwankungen zu beseitigen. An den Ausgang des Filters 13 ist eine automatische Verstärkungsregelungseinheit I^ angeschlossen, zu der eine Rückkoppelungsleitung 15 vom Ausgang 22 führt. Ausserdem besitzt die

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Einheit Ik einen Eingang l6, beispielsweise einen Schalter, um die automatische Verstärkungsregelung, die normalerweise nicht in Betrieb ist, manuell zu betätigen* Die automatische Verstärkungsregelung 14 ist gefolgt von einem Zweiwege-Gleichrichter 17, dessen Ausgang mit dem Eingang einer Modulationsstufe l8 verbunden ist. Ausserdem ist mit der Modulationsstufe ein Oscillator I9 gekoppelt, der ein kontinuierliches Sinussignal von 200 Hz erzeugt. Der Ausgang der Modulationsstufe ist über einen Verstärker 21 mit dem Ausgangsanschluss 22 verbunden, an den beispielsweise Kopfhörer oder ein Lautsprecher angeschlossen werden können.

Die Funktionsweise des vorstehend beschriebenen Gerätes soll nun anhand eines Ultraschall-Blutdruckmess-Systems der eingangs diskutierten Art erläutert werden. In diesem Fall kommt das an den Eingangsanschluss 11 angelegte Signal von einem Diskriminator, mit dem ein Dopplersignal gemessen wurde, das k für die Modulation, die eine gesendete Trägerfrequenz durch die Bewegung der Arterienwand erfährt, repräsentativ ist. Mit dem erfindungsgemässen Gerät können Signale mit Jeder beliebigen Frequenz verarbeitet werden; sein Hauptvorteil ist jedoch am besten ersichtlich, wenn man den Frequenzbereich unterhalb der Hörbarkeit betrachtet. Bei niedrigen Blutdruckvier ten (unter 60 oder 70 mm) haben die Dopplersignale bei Verwendung einer Trägerfrequenz von etwa zwei Megahertz eine Frequenz im Bereich von 10 bis 20 Hz, die das Ohr nicht hören und nicht von Störsignalen unterscheiden kann.

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Der Beobachter verwendet zweckmässigerweise Kopfhörer oder einen Lautsprecher, die an den Ausgangsanschluss 22 gekoppelt sind. Mit Hilfe der Verstärkungsregelungseinheit 12 wird das Rauschen auf eine knapp hörbare Stärke eingestellt. Die beobachtete Arterie des Patienten wird durch externen Druck (Manschette) vollkommen abgeschnürt, so dass keine eine arterielle Wandbewegung anzeigenden Signale, sondern nur zufällige Störsignale am Eingang des Gerätes auftreten. Wenn der externe Druck verringert wird, treten beim systolischen Punkt des Patienten die ersten durch die arterielle Wandbewegung erzeugten Signale auf.

In Figur 2 sind diese, vom Dopplerdiskriminator dem Eingangsanschluss 11 zugeführten Signale gezeigt, wobei das Signal 31 eine Serie von 20 Hz-Signalen und das Signal 32 zufällige Störungen repräsentiert. Mit Hilfe des 10 Hz-Filters werden alle Frequenzen unterhalb 10 Hz beseitigt,um eine Nullpunktdrift zu vermeiden. Anschliessend werden die Signale der automatischen Verstärkungsregelungseinheit Ik zugeführt,die bei manueller Betätigung mittels Eingang 16 die Signalamplitude auf eine vorbestimmte Höhe begrenzt. Nach der Zweiwege-Gleichrichtung wird das in Figur 2b gezeigte Signal 33 der Modulationsstufe l8 zugeführt, in der es die 200 Hz Generatorfrequenz J>k moduliert. Die Amplitude des kontinuierlichen 200 Hz-Signals das in Figur 2c gezeigt ist, wird zweckmässigerweise vor der Messung auf eine Höhe geregelt, bei der es beim Fehlen von

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Eingangssignalen gerade noch hörbar ist. Das am Ausgangsanschluss 22 erhaltene Modulationsprodukt 35 ist in Figur 2d gezeigt.

Die so erhaltenen Signale ermöglichen es dem Beobachter, die rhythmische Signalfolge der auftretenden Herzimpulse nach etwa drei bis vier Impulsen zu erkennen und leicht vom Rauschen zu unterscheiden. Da die akustischen Signale die Bewegung der ) Arterienwand kennzeichnen, können Blutdruckwerte nunmehr leicht gemessen werden, indem der Beobachter gleichzeitig das mit der Manschette verbundene Manometer abliest. Sobald der Beobachter die systolischen Impulse erfasst hat, betätigt er manuell den Schalter l6, um die automatische Verstärkungsregelung lh in Betrieb zu setzen und so eine durch die wachsende Intensität der nachfolgenden Signale erzeugte Hebersteuerung zu vermeiden,

W Es ist selbstverständlich, dass anstelle der vom Generator 19 erzeugten 200 Hz-Frequenz jede geeignete Frequenz im Hörbereich verwendet werden kann. Eine andere Variante der vorliegenden Erfindung ergäbe sich beispielsweise durch die Verwendung eines Gegentaktmodulator anstelle des Zweiwege- ' Gleichrichters.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   ,.jEin System zur akustischen Anzeige der Bewegung von Oberflächen iri lebenden Organismen durch Aussenden von Ultraschallenergie und Empfangen der von einer bewegten Oberfläsche reflektierten Ultraschallenergie und durch Ableiten eines für die Oberflächenbewegung repräsentativen Signals von der reflektierten Ultraschallenergie, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung einer deutlichen rhythmischen Signalfolge im Hörfrequenzbereich aus den gemessenen Signalen in dem eine Hörfrequenz mit den gemessenen Signalen moduliert wird.
2. 2. Ein System gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung der genannten Signalfolge eine Anordnung zur Amplitudenmodulation der Hörfrequenz mit den gemessenen Signalen und einen mit dieser Anordnung verbundenen Frequenzgenerator zur Erzeugung der genannten Hörfrequenz enthält,
3. >. Ein System gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung der genannten Signalfolge eine mit der Modulationsanordnung verbundene Gleichrichteranordnung zur Zweiwege-Gleichrichtung der Signale aufweisen*
4. 4. Ein System ge-iäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung der genannten Si.-nalfolse eine

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   mit der genannten Modulationsanordnung verbundene, manuell zu betätigende Anordnung zur automatischen Verstärkungsregelung enthalten, mit der eine durch die genannten Signale verursachte Uebersteuerung verhindert werden kann.
5. 5. Ein System gernäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel eine mit der genannten Modulationsanordnung Verbundene Filteranordnung aufweisen, mit der eine Nullpunktdrift verhindert wird.
6. 6. Ein System gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung der genannten Signalfolge eine Verstärkungsregelung zur Einstellung der Rauschamplitude des Eingangssignals, eine mit der Verstärkungsregelung verbundene Filteranordnung zur Verhinderung einer Nullpunktsdrift, eine · mit der Filteranordnung verbundene automatische Verstärkungsregelung zur Konstanthaltung der Signalamplitude, eine mit t der automatischen Verstärkungsregelung verbundene Gleichrichteranordnung, eine mit dieser Gleichrichteranordnung verbundene Modulationsstufe zur Amplitudenmodulation einer Hörfrequenz, einen mit dieser Modulationsstufe verbundener Frequenzgenerator zur Erzeugung der genannten Hörfrequenz, eine mit der Modulationsstufe verbundene Verstärkungsanordnung zur Erzeugung eines Äusgangssignals und eine Rückkopplung vom Ausgang der Verstärkungsanordnung zu der genannten automatischen Verstärkungsregelung enthält.

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