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Stichwort: "Blutdruck'' Blutdruckmessung an kleinen Haustieren Die
bisher für die Blutdruckmessung bei Menschen verwendeten auskultatorischen und palpatorischen
Methoden haben sich bei der Anwendung für Kleintiere als nicht durchführbar erwiesen,
was auf die bei Kleintieren viel geringere Pulsenergie zurückzuführen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden
und ein Gerät zu konstruieren, das unter Berücksichtigung der bei kleinen Haustieren
und Iaboratoriumstieren geringeren Pulsenergie ausreichend zuverlässige Meßergebnisse
für den Blutdruck ergibt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mittels der
auch bei der menschlichen Blutdruckmessung üblichen Manschette einmal der Manschettengleichdruckabfall
an der üblichen Quecksilbersäule abgelesen wird, während zum andern der von der
Pulsation auf die Manschette übertragene Wechseldruokverlauf nach elektronischer
Verarbeitung an einem Zeigerinstrument
Kriterien für den systolischen und den mittleren Blutdruck liefert.
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Die Erfindung hat den Vorteil, daß mit verhältnismäßig einfachen
Mitteln in zuverlässiger Weise auch bel kleinen Haustieren und Laboratoriumstieren
der Blutdruck meßbar ist.
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Anhand der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Druckverlaufs in der Manschette, Fig. 2
ein Schaubild des zeitlichen Verlaufs des Druckes in der Arterie und Manschette
in Abhängigkeit vom durch den Manschettengleichdruck gesteuerten Übertragungsfaktor,
Fig. 3 ein Blockschaltbild des Blutdruckmeßgerätes, N 4 eine perspektivische Darstellung
des Gesamtgerätes, n 5 eine Darstellung der Meßkurve, die von einem elektronischen
Aufzeichnungsgerät auf einen Papierstreifen aufgezeichnet ist, und Fig. 6 ein genaues
Schaltbild als Ergänzung zu dem Blockschaltbild der Fig.3.
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Bei den Überlegungen, die zu der Erfindung geführt haben, gingen
die Erfinder davon aus, daß die durch das Gerät zu bewertenden Kriterien von einer
Luftdruckmanschette nach RIVA ROCCI geliefert werden, die am Unterarm des Kleintieres
in üblicher Weise angelegt wird. Läßt man aus der Manschette die Bufteangsam entweichen,
dann sind die unter der Manschette befindlichen Blutgefäße solange verschlossen,
als der Manschettendruck über dem systolischen Blutdruck liegt. Immerhin wird die
Pulswelle am proximalen, d.h. rumpfwärts gerichteten Manschettenrand nicht vollständig
reflektiert, so daß im Nanschettenraum eine Pulsoszillation geringer Amplituden
wahrnehmbar ist, wie dies aus dem Bereich a der Fig.1 erkennbar ist.
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Unterschreitet der Manschettendruck den systolischen Blutdruck, der
in Fig.1 mit 1 bezeichnet ist, so öffnet sich das Blutgefäß kurzzeitig, und die
Pulsvelle läuft unter der Manschette
hindurch, d.h. die wirksame
druckübertragende Manschettenfläche wird größer. Damit ist eine deutliche Zunahme
der Amplitude der Manschettenschwingung erkennbar, die als Kriterium für den systolischen
Blutdruck dient.
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Bei weiter abnehmendem Manschettengleichdruck wird die Druckdifferenz
wwischen dem systolischen Druck und dem Manschettengleichdruck größer, so daß die
Amplituden der Mansehettenossillation entsprechend wachsen, und zwar theoretisch
gesehen so lange, bis der Manschettendruck auf den diastolischen Druck gesunken
ist.
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Daraus könnte man die naheliegende Fol#erung ziehen, daß maximale
Manschettenschwingungen und damit maximale Amplituden dann auftreten, wenn der Manschettengleichdruck
gleich dem dietolaschen Druck geworden ist. Es hat sich Jedoch überraschenderweise
gezeigt, daß das Amplitudenmaximum der Manschettenoszilla* tionen in guter Annäherung
dem mittleren Blutdruck entspricht, während die Schwingungsamplituden der Manschette
nach diesem mit Ziffer 2 bezeichneten Maximum entsprechend der Fig.l wieder kleiner
werden. Diese Tatsache erklärt sich daraus, daß die tbertragung der Gefäßpulsationen
auf die Manschette mit sinkendem Manschettendruck schlechter wird, weil die Manschette
schlaffer wird, so daß die Koppelung zwischen Meßarterie einerseits und Manschette
anderseits nachläßt. Deshalb erscheint die größte Manschettenoszillation
oszillation in der resultierende Funktion bei höherem Druck, nämlich pcs in Höhe
des mittleren Blutdruckes. Das läßt sich durch die Formel P Osz (Mansch) = # (PManßch)
P Osz (Art) für die tbertragungsfunktion beschreiben.
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In der Fig.2 sind links die Nanschettenoszillationen klein, weil
die Gefäßoszillationen von dem hohen Manschettendruck unterdrückt
werden.
Rechts in der Figur sind sie ebenfalls klein, weil der Übertragungsfaktor 8 in diesem
Bereich klein ist. Im Zwischenbereich ergibt sich ein maximales Produkt aus Ubertragungsfunktion
und arterieller Pulsamplitude als #bertragungsoptimum.
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Entsprechend den so gewonnenen Erkenntnissen wird erfindungsgemäß
das Gerät aus einem pneumatischen Teil A in Fig.3 und einem elektronischen Teil
B aufgebaut. Der pneumatische Teil A setzt sich zusammen aus der üblichen Manschette
3, die um den Unterarm 4 des Tieres geschlungen wird. Über eine Luftpumpe 5 wird
die Manschette aufgepumpt und alsdann über einen pneumatischen Engpaß, beispielsweise
ein Nadelventil 6, die Luft durch eine Leitung 7 vorbei an einem Druckgefäß 8 dem
Quecksilbermeßgerät 9 zugeleitet, wobei der Luftdruck in der Manschette durch ein
Druckablaßventil 10 langsam gesenkt wird. Zu beiden Seiten des ppraumatirsohen Engpasses
6 wird über pneumatische Zweigleitungen 11,12 die Druckluft einem an sich bekannten
Kondensator-Druckwandler 13 zugeführt, der den Anschluß an den elektronischen Teil
des Gerätes vermittelt.
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Der während der Messung langsame, methodisch bedingte Abfall des
Gleichdruckes in der Manschette kann sich über die als pneumatischer Tiefpaß wirkende
Stenose ungehindert ausgleichen und an der an das Schlauchsystem angeschlossenen
Quecksilbersäule beobachtet werden. Demnach dient der pneumatische Tiefpaß der Gleichdruckentaatung
des kapazitiven Druckwandlers 13. Da dieser anderseits einen Wechseldruckausgleich
verhindert, können die Manschettendruckoszillationen von der Druckwandlermembran
aufgenommen werden, so daß die Verbindung zwischen dem pneumatischen
Geräteteil
einerseits und dem elektronischen Geräteteil anderseits durch den Druckwandler 13
hergestellt wird. Die durch den Pulsschlag hervorgerufenen Oszillationen werden
im elektronischen Geräteteil verstärkt und nach einer Doppelwegspitzengleichriohtung
einem Zeigerinstrument (Drehspulmeßwerk) 14 zugeführt0 Der zeitliche Verlauf des
Anschlags des Zeigers 15 (Fig.4) folgt hierbei wegen der Spitzengleichrichtung im
wesentlichen der Hüllkurve 16 (Fig.1) der von der Manschette 3 aufgenommenen Oszillationen
17. Die Pulsfolge ist hierbei an dem stufenweisen 18 (Fig.5) pulssynchronen Zeigeranstieg
erkennbar.
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Im elektronischen Teil des Gerätes wird zwischen den Kondensator-Druckwandler
13 einerseits und das Zeigerinstrument 14 anderseits ein Transistorverstärker C
eingeschaltet, der sich in die Eingangsanpassungsstufe 19, die Empfindlichkeitseinstellung
20, die Bandbreiteneinatellung 21 für die oberen und unteren Frequenzgrenzen, einen
mehrstufigen integrierten Verstärker 22 und einen Spitzengleichrichter 23 gliedert.
Der Gleichrichter 23 hat neben seiner Hauptaufgabe der Gleichrichtung noch die zweite
Aufgabe zu erfüllen, nämlich durch Ausnutzung des Schwellenwertes der Silisiumdioden
die im übersystolischen Druckbereich a gemäß Fig.1 übertragenen kleinen Oszillationen
weitgehend zu unterdrücken, die vom Anprall der Pulewellen am proximalen Manschettenrand
verursacht werden. Diese Wirkung der Dioden ist in Fig.2 -durch die gestrichelte
Linie 24 und in Fig.5 durch die gestrichelte Linie 25 angedeutet und bedeutet eine
Nullpunktverschiebung nach oben.
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Dies hat den Vorteil, daß der Zeiger des Zeinerinstrumentea
14 im übersystolischen Druckgebiet'auf der Marke Null liegt und erst bei Erreichen
des systolischen Druckes langsam auszuschlagen beginnt, so daß das Kriterium für
den systolischen Druck deutlicher ist.
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Erfindungsgemäß wird für den dem kapazitiven Druckmeßwandler 13 folgenden
Verstärker ein hoher flingangswiderstand gewählt, der am besten durch Einsatz eines
Peldeffekttransistors in der Eingangsstufe erreicht wird. Die Vorspannung des kapazitiven
Wandlers liefert eine handelsübliche Batterie. Der Smpfindlichkeitseinstellung folgt
eine Bandbreiteneinstellung, wobei eine schmalere Bandbreite bei der Ablesung Bewegungsstörungen
verringern soll, während eine größere Bandbreite bei Registrierungen mit eingebautem
Verstärker eine mehr formgetreue Aufzeichnung erreicht.
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Man kann in Abwandlung des Erfindungsgedankens ein Schreibgerät,
s.B. ein EKG-Gerät anschließen, und zwar an den Signalausgang 26. So stellt die
Fig.5 die Aufzeichnung eines derartigen Gerätes dar.
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In Fig.6 ist ein genaueres Schaltbild dargestellt, das eine Ergänzung
des Blocksohaltbildes der Fig.3 bildet. Hierbei sind die einzelnen Bauelemente der
Schaltung zu Gruppen zusammengefaßt, die durch geschlossene gestrichelte Umrandungen
voneinander abgegrenzt sind. An den Kondensator-Druckwandler 13 wurd eine Anpassungsstufe
27 angeschlossen, die aus einem Feldeffekttransistor 28 besteht, der als Impedanzwandler
geschaltet ist, in welch letzterem eine Leistungsverstärkung erzeugt wird. Durch
die anschließende Bandbreiteneinstellung 21 wird eine weitgehende Störunanfälligkeit
bei
der Messung erreicht und daran schließt sich der Verstärker 22 an.
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In dem vorliegenden Gerät wird erfindungsgemäß eine Doppelwegspitzenspannungsgleichrichtung
durchgeführt, wobei eine HZ kurve 16 gemäß Fig.1 erzielt wird. Bei dieser Spitzenspannungsgleichrichtung
können infolge ungewollter plötzlicher Bewegungen bei dem zu messenden Tier Zeigeranschläge
verursacht werden, wodurch die Ablesung unmöglich würde. Um das zu vermeiden, kann
durch kurzzeitiges Betätigen der im Schaltungsbild 6 angedeuteten Kurzschlußtaste
18 erreicht werden, daß diese störbedingten Maximalausschläge des Zeigerinstruments
14 wieder eliminiert werden, und zwar dadurch, daß die Kondensatoren der Gleichrichterschaltung
augenblicklich entladen werden, so daß die begonnene Messung fortgesetzt werden
kann.
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Schließlich kann in Weiterbildung des Erfindungsgedankens die vorhin
beschriebene Spitzengleichrichtung durch eine Mittelwertgleichrichtung ersetzt werden.
Zu diesem Zweck kann z.B. auf die Doppelweggleichrichtung ein Tiefpaß folgen, hinter
welchem der Mittelwert des Signals abbegriffen wird, Diese Schaltung hat den Vorteil,
daß sich die Störspitzen infolge von Mittelwertgleichrichtung wegen des Integrationseffekts
weniger oder kaum bemerkbar machen.