DE2215743A1 - Blutdruckmeßgerät - Google Patents

Description

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Beschreibung

zu der Patentanmeldung . *

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

betreffend
Blutdruckmeßgerät

Die Erfindung betrifft ein Blutdruckinessgerät mit einer Einrichtung.um eine Arterie durch einen äusseren Drück abzusperren und diesen Druck zu variieren, um ein Oeffnen und Schliessen der Arterie zu ermöglichen, Wandlern, die auf die Wechselwirkung zwischen Blutdruck und ausserem Druck ansprechen und elektrische Signale erzeugen und eine Einrichtung zur logischen Verarbeitung dieser Signale zum Zweck der Ermittlung des Blutdrucks.

Die klassische Methode zur indirekten Blutdruckmessung ist die Abschätzung des intra-arteriellen Druckes mit Hilfe der "Korotkoff-Töne. Dabei wird eine übliche Druekmnschette um ein der Extremitäten, beispielsweise einen Arm gelegt und auf einen den intra-arteriellen Blutdruck überschreitenden Druck aufgeblasen, um den Blutatroia abzusperren· Anschliessend wird d*r Druck aus der Manschette langsam abgelassen und dabei ötrx>m-

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abwärts auf charakteristische Töne geachtet, die nach herrschender Meinung von Turbulenzen herrühren, die entstehen;, wenn das " Blut bei einem den äusseren Druck übersteigenden intra-arteriellen Druck durch den abgesperrten Bereich durchströmt. Die Töne werden normalerweise mit Hilfe eines Stethoskopes oder eines Mikrophons' erfasst. Durch gleichzeitige Beobachtung eines den äusseren Druck anzeigendeh Manometers kann der systolische und diastolische Blutdruck des Patienten abgeschätzt werden.

Andere Methoden beruhen auf der Verwendung von Dehnungsmesstreifen , der Analyse von Impedanzänderungen, etc. Bin weiteres Verfahren, das im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, beruht darauf die Wandbewegung eines unter äusserer Druckanwendung abgesperrten Arterienabschnitts beim raschen Uebergang zwischen geöffnetem,und geschlossenem Zustand zu erfassen.

Bei allen diesen Verfahren stellt sich das Problem, genauere und von Störsignalen freie Messungen zu erreichen. Obwohl das Verfahren der Bestimmung der Wandbewegung bereits einen grossen Teil der möglichen Störungen ausschaltet gibt es noch immer Störungen, z.B. solche die durch Bewegung des Muskelgewebes hervorgerufen werden.

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Bei allen Messungen an physiologischen Systemen tritt eine hohe Znhl von Rtörnignfi-len auf, die ninbt ohne weiteres von den die gesuchte Informationen enthaltenden Signalen unterschieden werden können. Die Probleme wachsen sobald Vorrichtungen zur automatischen Signalverarbeitung eingesetzt werden, da eine Maschine charakteristische Unterschiede der Signale weniger gut erkennt, als das menschliche Ohr. Es wurde gefunden, dass Störsignale meistens die gleichen niedrigen Frequenzen besitzen, : wie die Blutdrucksignale. Bei Ultraschall-DopplexvVerfahren werden filter eingesetzt, um Störsignale mit niedrigen Frequenzen auszuschalten. Da jedoch bei der Bestimmung der Systole Signale mit

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niedrigen Frequenzen erfasst werden müssen, "besteht die Gefahr eines Genauigkeitsverlustes.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur automatischen Blutdruckmessung bereitzustellen, in der Störsignale automatisch erfasst und unterdrückt ■werden.

Erfindungsgemäss wird dies erreicht, durch einen zwischen die Wandler und die Einrichtung zur Signalverarbeitung eingeschalteten Detektor zur Errichtung einer maximalen Impulsbreite und/oder Impulsrate und zur Unterscheidung und Unterdrückung von Impulsen, die mit einer höheren Impulsrate und/oder Impulsbreite auftreten.

Nachfolgend ist anhand der beiliegenden Zeichnungen ein Ausf iürrungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigen

Figur 1 eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufes des Blutdruckes und des äusseren Druckes,

Figur 2· eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Figur 3 einen Schnitt durch den Arm eines Patienten entlang der Linie 3-3' der Figur 1,

Figur 4 eine detaillierte schematische Darstellung des Schaltdetektorp 58 in Figur 2,

Figur 5 eine detaillierte schematische Darstellung des Impulsbreiten, und -raten-Detektors ,43 der Figur 2,

Figuren 6 und 7 graphische Darstellungen des zeitlichen Sparmungsverlaufs an den in Figur 5 angegebenen entsprechenden

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Punkten,

Figur 8 eine detaillierte schematische Darstellung der logiachen Rückstellschaltung 48 der Figur 2,

Figur 9 eine detaillierte schematische Darstellung des systolischen Sperrzählers 52 der Figur 2, und

Figur 10 eine detaillierte schematische Darstellung der Alarmeinrichtung 56 der Figur 2.

Die vorliegende Erfindung wird anhand einer Blutdruckmesseinrichtung beschrieben, die mit dem Ultraschall-Doppler-Effekt arbeitet, aber sie ist ohne weiteres auch auf beinahe alle anderen Blutdruckmosseinrichtungen übertragbar, bei denen eine Druckmanschette und ein Wandler verwendet wird, unabhängig da~ von ob der Wandler beispielsweise ein TJltraschall-V/andler, ein Mikrophon oder ein Dehnungsmesstreifen ist. Die Erfassung des Verhaltens der Arterienwand untereinem Manschettendruck mittels einer den Dopplerreflex ausnützenden Messvorrichtung lässt sich am besten anhand der Figur 1 beschreiben, die eine Reihe von aufeinanderfolgenden arteriellen Druckwellen 11, und als gestrichelte Linie 12 den gleichmässig abfallenden Druck in der um einen Arm des Patienten gelegten Manschette sseigt.

Wenn sich der Manschettcndruck dem Dyctolicchon Druck im Punkt 15 nähert, wird sich die Arterienwand kurzzeitig mit geringer Geschwindigkeit öffnen und schliessen, wobei infolge der Bewegung der Ai-terienwand ein Dopple r-Sigrial 13' eraeugt wird* Bei weiterem Abfallen des Manschettendrucke ergibt sich mit der nächsten Druckwelle in der Arterie der Schnittpunkt 14 in dein ein Doppler-Signal 14' erzeugt wird, das bereits eine wesentlich höhere Geschwindigkeit der Wandbewegimg anzeigt. In einem weiteren Schnittpunkt 15 zwischen dem Manschettendruck und dem intra-arteriellen Druck ergibt sich eine sehr schnelle Ooffmui&s-

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bzw. Schliessbewegung der Arterie und hieraus ein Doppler-Signal 15'. Es ist ersichtlich, dass bei der Systole Doppler-Signale beobachtet werden, die eine geringere Geschwindigkeit angeben und nach der Systole solche die eine höhere Geschwindigkeit angeben. Die "Verhältnisse sind jedoch nicht immer so wie im gezeigten Pail, da beispielsweise bei Schockpatienteii die Geschwindigkeit der Arterienwand erheblich geringer ist als bei Patienten mit hohem Blutdruck.

Bin Vorteil des Ultraschall-Doppler-Verfahrens besteht darin, dass von stationären Grenzflächen keine Signale erfasst werden, sondern nur solche von sich bewegenden Flächen, Das Doppler-Signal liegt im Tonfrequenz-Bereich und seine Frequenz ist proportional zur Geschwindigkeit der reflektierenden IMäche relativ zum Ultraschall-Wandler.

In den Figuren 2 und 3 der Zeichnung ist der Oberarm eines Patienten gezeigt, der von einer üblichen pneumatischen Manschette 22 umgüben ist, die mit einer geeigneten Pumpen- und Steuereinheit 23 aufgeblasen wird. Ein typisches pneumatisches System, dac zum Absperren der Artaria brachialis eingesetzt wird, enthält beispielsweise ein übliches automatisches elektro-pneumatisches Syatem (nicht gezeigt) zum schnellen Aufblasen und anschliessenden langsamen Entspannen der Manschette mittels eines Ablassventils, das die Luft in der Manschette naoli Erreielieii einea bestimmten, genügend hohen ManschettendruckB gleichraässig ablässt. Eine Leitung 25 verbindot die Manschette mit einer Anzeige-Einheit 26, die zwei Manometer 27, 28 zur Anzeige des systolischen und diastolischen Blutdrucks des Patienten enthält.

Unter der Manschette ist in Kontakt mit dem Arm eine Ultranchall-Uandler-Anordnung 30 zum Erfassen der Wandbewegungen dos abgesperrten Arterionabochnitts 29 angebracht. Die gezeigte

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Wandler-Anordnung enthält zwei piezoelektrische Kristalle 31, 32, von denen der eine Kristall 31 mit einem HF-Oscillator 33 verbunden ist, um eine Ultraschallwelle mit einer Frequenz von 2 MHz zu dem von der Manschette umgebenen Arterienabschnitt zu schicken, während der zweite Kristall 32 dem Empfang der von dem Arterien-Segment 29 reflektierten Ultraschallwelle und ihrer Umwandlung in ein elektrisches Signal dient. Obwohl hier eine Einrichtung mit getrennten Sende- und Empfangskristallen beschrieben ist, ist es klar, dass auch ohne weiteres ein gemeinsamer Sender/Einpfänger-Kriötall verwendet werden kann.

Der Empfangskristall 32 ist mit einem Diskriminator zur Gewinnung eines durch die Wandbewegung der Arterie infolge des Doppler-Effekts hervorgerufenen frequenz- und phasenmodulierten Signals. An den Diskriminator sind zwei Band-Pass-Filter 35, 36 angeschlossen. Bei Benützung einer Oscillator-Frequenz von 2 MHz ist der Filter 35 dazu bestimmt, Tonfrequenzsignale durchzulassen. Der Filter 35 hat eine Bandbreite von etwa 45 Hz bis etwa 300 oder 4OO Hz bei 3 db mit einem Bezugspunkt von O db bei 100 bis 200 Hz. Er besitzt eine Dämpfung von 21 db pro Oktave unterhalb und eine minimale Dämpfung von 12 db pro Oktave oberhalb dee Bandes. Der Filter % ist so ausgelegt, dass er Frequenzen von 100 bis 500 Hz bei 3 db durchläs3t und eine minimale Dämpfung von 18 db pro Oktave unterhalb des Bandes besitzt. Der Ausgang des Filters 35 ist mit dem geschlossenen Kontakt 3S, der Ausgang dea Filters 36 mit dem off «neu KoiiLakl 39 eines Relais 37 verbunden. An den Ausgang des Relais 37 ist ein Audioverstärker 41 angeschloasen, der wiederum mit einem einstellbaren Schwellen-Detektor 42 verbunden ist. Der digitale Ausgang des Schwellen-Detektors 42 führt zu einem Impulsbreiten- und -Folgefrequenz-Detektor 43 (im folgenden kurz B/F-Detektor genannt), dessen Ausgang wiederum mit dem Eingang einer NA.ND~Torachaltu.ng 44 verbunden ist.

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Mit der leitung 25 steht ein Druck-Wandler 45 in Verbindung der zur Erfassung und Umwandlung dee Kansch.ettenaru.cks in analoges elektrisches Signal dient. Der Druck-Wandler 45 ist mit einemDifferential-Komparator 46 verbunden, der zur Bestimmung des maximalen Manschettendrucks vor der Entspannung der Manschette dient. Ein mono-stabiler Multivibrator (nachfolgend .kurz Univibrator) 47 ist an den Komparator 46 angeschlossen und sein Ausgang führt zu einem zweiten Eingang der KAKD Torschaltung 44. · Wenn der Univibrator 47 durch die Anstiegsflanke eines vom Komparator 46 kommenden Impulses angesteuert wird, erzeugt er einen Impuls mit einer Breite von 2,5 Sekunden. Dieser Impuls dient als Sperrimpuls, um eine unerwünschte Ansteuerung des KAND-Tors 44 durch den Pumpenmotor oder die Manschetten-Bewegungen beim Aufblasen zu verhindern. Ausser dem Tor 44 ist an den Ausgang des Univibrators 47 auch eine logische Bückstelleinheit 48 angeschlossen.

Der Ausgang des KAND-Tors 44 ist mit einem Univibrator verbunden, dessen Ausgang zu Anzeige Einheit 26 führt. Wenn der Univibrator 49 angesteuert wird, erzeugt er einen Impuls von Millisekunden Dauer, der zur kurzzeitgen visuellen Anzeige der von der Wandbewegung der Arterie herrührenden Doppler-Signale eine Lampe 50 zum Aufleuchten bringt. Der Ausgang des NAUD-Tors führt ausserdem zu einer Logikschaltung 51, die einen Zähler zur Steuerung des systolischen und diastolischen Manometers 27, 28 über die Leitungen 53 und 54? d.h. insbesondere zu Blockierung der Quecksilbersäulen der Manometer bei den gemessenen systolischen und diastolischen Blutdruckwerten des Patienten enthält. An die Anzeige-Einheit 26 kann eiii.Aufzeichnungsgerät 55 angeschlossen sein. Zu einer Alarmeinrichtung 56 führen die Ausgänge desB/F-Detektors 43, des Univibrators und der logischen Rückstelleinheit 4Ö und ihr Ausgang ist mit einer an der Anzeige-Einheit 26 angebrachten Lampe zur Anzeige der Alarmrückstellung verbunden.

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Der Ausgang des Filters 36 ist über eine Leitung 57 mit einem Schalt-Detektor 58 verbunden, der die vom Filter kommenden Signale überwacht und unter bestimmten, noch zu beschreibenden Bedingungen den Erregerkreis 59 des Relais 37 ansteuert. Weitere-Eingänge des Schalt-Detektors 58 sind an die Rückstelleinheit 48, an den Univibrator 49 und an den B/F-Detektor 43 angeschlossen.

Ein Blockdiagramm des Schalt-Detektors 58 ist in Figur gezeigt. Die vom Filter 36 kommende Leitung 57 führt zum Eingang eines Operationsverstärkers 61 der dazu dient, an einem Eingang eines Komparators 62 eine stabile Gleichspannung zu erzeugen, der die Doppler-Signale überlagert sind. Den zweiten Eingang des Komparators 62 bildet eine einstellbare Bezugsspannung. Die einstellbare Bezugspannung bildet eine Schwelle für die Signalampl.itude der Doppler-Signale. Der Ausgong des Konparators führt zu einem Impulsformer 63, der über einen Inverter 64 mit einer Vergleicher-Kippschaltung 65 verbunden ist, wobei der Rückstelleingang der letzteren an den B/F-Detektor 43 angeschlossen ist und von diesem sowohl die erwünschten Doppler-Signale als auch Störsignale erhält. Die Kippstufe 65 enthält 2 NAliD-Torschaltungen 70 und 70'. Ein vom Inverter 64 kommender Impuls schaltet das NAND-Tor 70 durch, während ein vom B/F-Detektor 43 kommender Impuls das NAND-Tor 70' durchschaltet, wobei die Kippschaltung 65 zurückstellt und als Vergleichschaltung mit dem vom Impulsformer kommenden 100 Hz Impuls wirkt» Ein Ausgangsimpuls von der Kippschaltung 65 entlädt kurzzeitig eine Kapazität 66, um einen Ausgangsimpuls an einem Inverter 67 hervorzurufen. Durch Koinzidenz dieses Impulses mit dem 250 Millisekunden-Signal vom Univibrator 49, der nur durch einen Arterienimpuls angesteuert wird, schaltet eine NAND-Torschaltung 68 3urch. Eine bistabile Kippstufe (nachfolgend kurz Flip-Flop) 69 wird durch den Ausgang des NAND-Tors 68 angesteuert und durch den negativen Teil des 250 Milli-

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Sekunden-Impulses rückgestellt. Der Ausgang des Flip-Flop 69 führt zum Stelleingang eines Impulszählers 71.

Der Zähler 71 enthält genügend Stufen um die vom Flip-Flop 61 erzeugten Signale'zu zählen. Wenn beispielsweise vier Arterien- oder Doppler-Signale mit einer Frequenz von 100 Hz und einer ausreichenden G-rösse gezählt xferden, steuert der Ausgang des Zählers 71 den Erregerkreis 51 an, wodurch das Relais 37 auf den Kontakt 39 umschaltet und für die 100 Hz-Signale den Weg in die Blutdruokmess-Schaltung freigibt.

Figur 5 zeigt ein Blockschaltbild des Impulsbreiten- und ~Folgefrequenz-tDetektor 43, dessen Eingang ein NAND-Tor 72 bildet, das mit seinen Eingängen an den Sohwellen-Detektor 42, die Ansteuerung des Oscillators 33 und den Q-Ausgang einer noch zu beschreibenden Schaltung 92 angeschlossen sind. Der Ausgang des NAND-Tor 72 führt zum Stelleingang eines Flip-Flop 73, dessen Q-Ausgang mit einem Univibrator 74 verbunden ist, der Impulse von 120 Millisekunden Dauer erzeugt. Der Ausgang des Univibrators 74 ist einerseits mit dem Rückstelleingang des Flip-Flop 73 und andererseits mit einem weiteren Univibrator verbunden* der Impulse von 130 Millisekunden Dauer erzeugt_β Dieser Univibrator 75 ist mit einem Inverter 76 und einem Eingang eines NAND-Tors 77 verbunden. Der zweite Eingang des NAND-Tors 77 ist an den ζ-Ausgang des Flip-Flop 73 angeschlossen und sein Ausgang führt üum Gtelleiiigang wines Flip-Flop 70« Der ^-Ausgang dieses Flip-Flop 78 ist mit einem Eingang eines weiteren NAND-Tor 79 verbunden, dessen beide anderen Eingänge an den Inverter 76 und an den Π-Aucgang des Flip-Flop 73 angeschlossen sind. Ein NAHD-Tor 81 hat zwei Eingänge,dessen einer an den Schwellen-Detektor 42 und dessen anderer an den Q-Ausgang der noch au beschreibenden Schaltung 92 angeschlossen ist. Ein NAND-T-or 81 besitzt zwei Eingänge, dessen einer an den Ausgang dos ITAND-TOR 81 und dessen zweiter über oinc Kapazität 83 an den Ausgang de3 NAND-Tor 79 angeschlossen ist und dr.s am Ausgang

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Punktfrequenzimpulse abgibt. Ueber eine Inverterstufe 83' stehen ausserdem die invertierten Signale zur Verfugung.

Die ersten Arterien- oder Doppler-Signale passieren das NAND-Tor 72 und setzen Flip-Plop 73, der seinerseits den Univibrator 74 für 120 Millisekunden durchschaltet, und am Ende dieses Impulses rückgestellt wird. Durch gleichzeitige Ansteuerung des Univibrators 75 für 130 Millisekunden wird praktisch ein "Fenster" von 250 Millisekunden Dauer erzeugt, in welchem sowohl die Breite als auch die Folgefrequenz der Arterien- oder Doppler-Signale analysiert wird. Da gefunden wurde, dass die maximal mögliche Impulsdauer eines normalen Arterienimpulses etwa 100 Millisekunden beträgt, liegt ein solcher Impuls innerhalb der 120 Millisekunden, während Störimpulse, deren Länge 120 Millisekunden übersteigt, ausgeschieden werden. Es wurde weitergefunden, dass ein zweiter Impuls der innerhalb der Periode von 250 MilIiBekunden empfangen, wird mit grosser Walirscheinlichkeit ein Störimpuls ist, da die maximale zu erwartende Impulsrate 240 pro Minute ist.

Die logische Funktion lässt sich am besten aus Figur 6 ersehen, in der die Kurve a das Ausgangssignal des NAND-Tor 72 darstellt. Ein erster Impuls 84 stellt den Flip-Flop 73, dessen ζ-Ausgang das in der Kurve b gezeigte Signal dessen Q-Ausgang das in der Kurve c gezeigte Signal liefert. Flip-Flop 73 steuert den Univibrator 74 an dessen Aus""sm^ssi^nsl durch die Kurve d dargestellt ist und der einen Impuls von 120 Millisekunden Dauer erzeugt. Die Rückflanke dieses Impulses steuert den Univibrator 75 an, dessen Ausgangsaignal in der Kurve e gezeigt ist und der einen Impuls von 130 Millisekunden Dauer erzeugt. Falls innerhalb der Periode von 250 Millisekunden ein zweites Doppler-Signal 85' ankommt, wird der Univibrator 74 ein weiteres Mal angesteuert und liefert einen positiven Impuls vor» gleicher Dauer am Q-Ausgang den Flip-Flop 73. Der Φ- Ausgang de κ Flip-Flop 73 und der Ausgangsimpuls des Univibrators 75 über-

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schneiden sich und schalten das NAND-Tor-77 durch, -wodurch der Impuls 85 als Störimpuls identifiziert wird, weil er in zu kurzem Abstand vom Impuls 85^! gefolgt wurde. Ebenso wird Univibrator 74 wiederum angesteuert, wenn der Eingangsimpuls 85^f langer als 120 Millisekunden ist. In diesem Pail ist wiederum der Q-Ausgang des Flip-Flop 73 koinzident mit dem Impuls von 130 Millisekunden Dauer und schaltet das NAND-Tor 77 durch, um automatisch den Impuls 85' als Störimpuls zu identifizieren. In jedem der beiden Fälle, in denen ein Störimpuls auftritt» wird der Flip-Flop 78 durch das NAND-Tor 77 angesteuert, um am ζ-Ausgang einen negativen Impuls zu liefern und diesen dein NAND-Tor 79 zuzuführen. Infolge der Polarität der Signale, die dem NAND-Tor 79 vom Inverter 76 und dem ^-Ausgang des Flip-Flop 73 zugeführt werden, schaltet das NAND-Tor 79 nicht, wodurch auch die Kapazität 81 nicht entladen wird und somit das NAND-Tor 82 nicht durchschalten kann.

Figur 7 zeigt die Situation wenn keine Störimpulse auftreten. Der ^-Ausgang des Flip-Flop 78 bleibt auf logisch L ermöglicht damit dem NAND-Tor 79 das Sehalten, wenn der Ausgang des Inverter 76 und der ^-Ausgang des Flip-Flop 73 auf logisch L liegen, und damit eine vorübergehende Entladung der Kapazität 83. Demzufolge schaltet das NAND-Tor 82 auf 0 und gibt damit das Auftreten eines Arterienimpulses an. Nachdem das NAND-Tor 81 mit einem Signal vom Flip-Flop 92 angesteuert wurde, das anzeigt, dass vier gültige Arterienimpulse gezählt wurden, erlaubt das NAND-Tor 81 allen folgenden, vom Schwellen-Detektor 42 kommenden Impulsen, beginnend mit dem fünften auf diese Weise gekennzeichneten Impuls, zum NAND-Tor 82 zu passieren. Gleichzeitig wird das NAND-Tor 72 durch den ^-Ausgang des Flip-Flop 92 gesperrt. Dies ist sinnvoll, da Störsignale in der Eegel isoliert auftreten und daherkeine vier Signale hintereinander gezählt werden können.

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Ausaerdem ist aua den Figuren 2 und 4 ersichtlich, dass nach dem Auftreten von vier gültigen Arterienimpulsen im Detektor 58 das Relais 37 umgeschaltet wird, um den Band-Pass-Filter 36 in das System einzuschalten. Dadurch werden die Stör- · signale mit niedrigen Frequenzen leichter eliminiert, während bei Frequenzen oberhalb von 100 Hz eine gute Empfindlichkeit zum Erfassen von Blutdruck-Signalen bestehen bleibt.

Wie aus Figur 8 ersichtlich ist, enthält die logische Rückstellschaltung 48 ein RAJ¹JD-TOr 87 mit einem ersten Eingang, der mit dem Univibrator 47, und einem zweiten Eingang, der über eine Kapazität 88 mit einer ersten (nicht gezeigten) Kippschaltung in der logischen Schaltung 51 verbunden ist. Diese Kippschaltung die durch einen rückstellbaren Zeltgeber mit einer vorbestimmten Periode auf logisch L gestellt wird, ist von der Art wie sie üblicherweise zur vorübergehenden Blockierung eines Manometers verwendet wird. Bei den Eingangs-Signalen des HAND-Tor 87 sind normalerweise auf logisch L um den Ausgang auf O zu halten. In jedem Fall, in dem der Sperrimpuls von 2,5 Sekunden anliegt und ein zweiter Impuls von 2,5 Sekunden fehlt, schaltet das NAIiD-Tor 87 und veranlasst ein Rückstellung. Falls innerhalb der 2,5 Sekunden ein zweiter Impuls fehlt, wird durch den Zeitgeber die Kippstufe deblockiert und ein Impuls erzeugt, der durch die Kapazität 88 differenziert wird um den Ausgang des KAND-Tor 87 auf logisch I zu bringen. Der Inverter 86 inventiert diese Impulse zum Zweck der Rückstellung.

Die Zähleinrichtung 52 enthält wie in Figur 9 gezeigt, einen Zähler 81, der vier Arterien-Impulse zählt. Sein Rückstelleingang ist mit dem Inverter 86 verbunden, wenn die erste Kippstufe abschaltet und wenn der 2,5 Sekunden dauernde Sperrimpuls anliegt. Der Zähler 91 wird durch die invertierten Impulse des B/F-Detcktors 43 angesteuert. Der Ausgangs des Zählers 91 ist mit dem Stelicingang des Flip-Flop 91 verbunden,

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dessen Rückstelleingang an den Inverter 86 angeschlossen ist. Das Kippen des Flip-Flop 92 ergibt am ^-Ausgang für das vierte Arterien-Signal ein Ausgangs-Signal, das dem NAND-Tor 93 und dem NAND-Tor 81 zugeführt wird. Der ^-Ausgang des Flip-Flop ist an das NAND-Tor 72 angeschlossen, um diese zu sperren, wenn der Q-Ausgang auf logisch L liegt. Auf diese Weise passieren alle nach dem vierten Arterien-Impuls ankommenden Impulse den B/F-Detektor über das NAND-Tor 81. Das NAND-Tor 93 wird durch den vierten Arterien-Impuls geöffnet, um die vom NAND-Tor 82 kommenden Impulse durchzulassen. Der Ausgang des NAND-Tor 93 ist mit einem Inverter 94 verbunden, der das systolische Mano- · meter über eine zweite übliche Kippstufe (nicht gezeigt) der logischen Schaltung 51 dauernd blockiert.

Die Figur 10 zeigt eine-iAlarmeinrichtung 56, die einen Univibrator 101 enthält, der seinerseits an den Univibrator angeschlossen ist, um mit der abfallenden Flanke des Ausgangs-Impulses des Univibrators 47 einen weiteren Impuls von ungefähr 2,5 Sekunden Dauer zu erzeugen und diesen . einem Eingang eines NAND-Tor 102 zuzuführen. Der zweite Eingang des NAND-Tor 102 wird mit vom NAND-Tor 82 kommenden Arterien-Impulsen versorgt. Wenn nun während der zweiten Periode von 2,5 Sekunden Dauer innerhalb von 10 Millimetern unterhalb des maximalen Manschettendrucks der erste gültige Arterien-Impuls auftritt, wird das NAND-Tor 102 gesperrt, um den Flip-Flop 103 zu schalten und damit die Alarmrückstellampe zum Aufleuchten zu bringen, was bedeutet, dass die Manschette nicht hoch genug über den systolischen Druck des Patienten aufgepumpt wurde. Die Vorrichtung muss deshalb mit einem höheren Manschettendruck betrieben werden.

Es ist auch ein Störimpuls gezeigt, der . einem Eingang eines Schalters 107 und einem Inverter 105 zugeführt Wird, wobei der Inverterausgang mit einem Univibrator 106 ver-

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bunden ist, der beginnend mit jedem ankonmenden Störimpuls 250 Millisekunden abzählt. Der Univibrator ist mit einem zweiten Eingang des »Schalters 107 verbunden. Der Schalter 107 ist über eine in Sperrichtung vorgespannte Diode 108 mit dem Ausgang eines NPNP-Transistors 109 verbunden, der über eine Kapazität 111 am NAND-Tor 87 anliegt. Der Schalter 107 wirkt als eine Konstant-Strom-Quelle, um über die während des 250 Millisekunden dauernden Impulses oder während des gesamten Störimpulses, falls dieser länger als 250 Millisekunden ist, in Durchgangsrichtung vorgespannte Diode einen Strom zu liefern. Ein geeigneter analoger Zähler 112, zählt während einer (Jesamtperiode von 2,5 Sekunden. Dies bedeutet, dass entweder 8-10 Impulse gezählt werden, wenn jeder Störimpuls den Univibrator 106 250 Millisekunden lang ansteuert; oder kontinuierlich am Schalter 107 ankommende Störsignale; oder, drittens eine Kombination der beiden Möglichkeiten. In jedem dieser Fälle wird der Flip-Flop 105 durch den Zähler 112 angesteuert, um die Alarnirückütellainpe zum Aufleuchten zu bringen. Vom NAND-Tor 87 über di# Kapazität 111 ankommende Rückstellsignale öffnen den NPNP-Schalter um die Zählschaltung 13.2 zu entladen. Der Flip-Flop 103 wird über einen vom Inverter 86 kommenden Impuls rückgestellt.

Die Funktion der Vorrichtung ist wie folgt: Zunächst, wird die Manschette auf einen vorbestimmten Druck aufgeblasen, der den systolischen Druck des Patienten überschreitet um den Arterienabschnitt 29 unter der Manschette abzusperren. Wenn der Manschettendruck anschliessend reduziert wird, beginnt das Blut in dem Punkt, in dem der Manschettendruck gleich oder geringfügig kleiner als die Systole ist, kurzzeitig in das Arteriensegment 29 zu strömen. Wenn der Manschettendruck weiter fällt, bleibt der Arterienabschnitt 29 jeweils langer geöffnet, wie dies in Figur 1 gezeigt ist, und bleibt schliesslich von dem Punkt, in dem der Manschettendruck dem diastolischen Druck gleich ist, immer geöffnet. '

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Während dieses Vorganges wird mit Hilfe des Sendekristalls 31 ein Ultraschall-Signal in den Arm gesendet. Die reflektierte Ultraschallenergie enthält eine Komponente, die aufgrund der Reflektion der sich bewegenden Arterienwand eine Doppler-Verschiebung aufweist und wird mit dem Kristall 32 empfangen und in elektrische Signale umgewandelt. Die Signale werden dem Diskriminator 34 zugeführt, mit dem ein für die Doppler-Verschiebung repräsentatives Signal gewonnen wird. Die Frequenzbänder der Filter 35 und 36 wurden nach eingehenden Studien so gewählt, dass mit ihnen im wesentlichen alle eine Wandbewegung der Arterienwand anzeigenenden Dopplersignale bei einer Verwendung einer Trägerfrequenz von 2 MHz erfasst werden.

Bei einer Analyse des Doppler-Signals hat ergeben, dass die Faktoren Energie der von der Arterienwand reflektierten Welle, Translation der Arterienwand und Geschwindigkeit der Bewegung der Arterienwand von Bedeutung sind. Unter sonst gleichen Bedingungen variieren die drei Grossen von Person zu Person und von Messung zu Messung. Bei einer normalen Messung unterscheiden sich die erfassten Signale aufgrund der Variation dieser drei Grossen bezüglich der Amplitude und der Frequenz, sodass diese beiden Grossen zweckmässigerweise zu einer Diskrimination herangezogen werden.

Bei dem Messzyklus wird zunächst die Systole bestimmt und dann aufgrund bestimmter Kriterien automatisch umgeschaltet, um die nach der Systole erfassten Werte genauer messen zu können.

Bs wurde auch gefunden, dass die Arteriensignale in der Regel nicht langer als 120 Millisekunden dauern und dass ihre Impulsrate 240 pro Minute (entspricht einer Periode von 250 Millisekunden) nicht überschreiten. Dementsprechend werden Signale die ausserhalb dieser Grenzen liegen nicht als Arteriensignale betrachtet, sondern als Stö'rDign&le rückgewiesen.

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Den Filter 35 passieren praktisch alle vom Diskriminator kommenden Signale, deren Frequenz zwischen 45 und 310 Hz liegt. ■ Unterhalb 45 Hz werden Signale unterdrückt, die in der Regel von Armbewegungen, "falschen" Bewegung der Arterienwand (d.h. solche, die nicht durch die Wechselwirkung zwischen Manschettendruck und intra-arteriellem Druck hervorgerufen werden), Strahlung etc. herrühren. Das Ausgangsignal des Filters 35 wird über den Kontakt 38 des Relais 37 dem Tonfrequenzverstärker 41 zugeführt und von diesem dem Schwellendetektor 42 zur Amplitudendiskriminierung eingegeben, Die vom Schwellendetektor 42 ausgegebenen Signale werden dann dem B/F-Detektor 43 zugeführt.

Der B/F-Detektor 43 prüft alle ankommenden Signale auf ihre Breite und Impulsrate. Die Signale, für Vielehe die mit dem Univibrator 74 durchgeführte Prüfung der Impulslänge und die mit dem Univibrator 75 durchgeführte Prüfung der Impulsrate positiv ausfällt, schalten das NAND-Tor 79 durch, an dessen Ausgang damit ein gültiges Arteriensignal geliefert wird. Alle Signale deren Breite grosser als 120 Millisekunden oder deren Impulsabstand kleiner als 250 Millisekunden ist, sind aufgrund der Koinzidenz am NAND-Tor 77 als Störimpulse gekennzeichnet und das NAND-Tor 79 sperrt. Mit einem Ausgangsimpuls des NAND-Tors 79 werden durch das NAND-Tor 82 Tonfrequenzimpulse erzeugt. Nach den ersten vier Arterienimpulsen schaltet das NAND-Tor 72 ab, sodass anschliessend die Arteriensignale am B/F-Detektor vorbeigehen. Durch alle folgenden Arteriensignale, die vom Schwellendetektor 42 kommen, wird das NAND-Tor 81 geöffnet um am Ausgang des NAND-Tors 82 einen Tonfrequenzimpuls zu erzeugen.

Der Manschettendruck wird dadurch überwacht, dass im Druck-Wandler 45 der in der Verbindungsleitung 25 herrschende Druck in ein digitales Signal umgewandelt'und mit einem eingestellten Wert verglichen wird, um den vorbestimmten Kaximal-

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druck in der Manschette sicherzustellen. In dem Punkt, in dem der Maximaldruck erreicht wird, wird die Pumpe 23 abgeschaltet, die Manschette langsam und gleichmässig entspannt und durch den Komparator 46 ein Signal erzeugt, das den Univibrator 47 ansteuert, um durch diesen mit Hilfe eines 2,5 Sekunden dauernden Ausgangsimpulses das HAUD-Tor 44 zu-sperren. Dadurch'wird eine fehlerhafte Ansteuerung durch Signale verhindert, die entweder vom Pumpenmotor oder von der sich beim Aufpumpen bewegenden Manschette herrühren. Der Ausgangsimpuls des Univibrators 47 steuert ausserdem das KAMD-Tor 87 der logischen Rüokstelleinheit 48 an, um einen Rückstellimpuls für alle Zähleinheiten und den Flip-Flop 92 zu erzeugen.

Wenn nach dem Ende des 2,5 Sekunden dauernden Sperrimpulses durch den B/F-Detektor 43 ein Signal abgegeben wird, schaltet das NAND-Tor 44 durch und steuert den Univibrator 49 an. Dieser erzeugt einen Aus gangs impu3.s von 250 Millisekunden Dauer, der die Lampe 50 zum Aufleuchten bringt. Die Ausgangsimpulse des NAND-Tors 44 werden ausserdem der Logik 51 zugeführt, um über eine übliche Blockierschaltung das systolische Manometer zu blockieren und eine Anzeige zu liefern. In der Logik-Einheit 51 der systolischen Blockierschaltung 52 schaltetdar Flip-Flop 92 nachdem vier gültige Arterienimpulse durch den Zähler 91 gezählt wurden, um das NAND-Tor 93 zu öffnen und nach vier Impulsen über den Inverter 94 die Kippstufe zur permanenten Blockierung des systolischen Manometers durchsn?.— schalten. Gleichzeitig werden die Arteriensignale dem Band-Pass-Filter 36 zugeführt, der alle Signale mit-einem Frequenzanteil von mehr al 3 100 Hz passieren lässt. Die vom Filter kommenden. Signale werden in den Schalt-Detektor 58 eingegeben, der aufgrund bestimmter Kriterien das Relais 37 betätigt, um den Kontakt 39 zu schliessen und damit Filter 36 in die Messung einzuschalten.

Die vom Band-Pasa-Filter 36 abgegebenen Doppler-Signale 209847/0660

werden dem Schalt-Detektor 58 zugeführt und dann im Vergleicher 46 mit einer Bezugsspannung verglichen. Die Ausgangsignale werden geformt und in der Kippstufe 65 gespeichert. Bei Koinzidenz eines Ausgangsimpulses der Kippstufe 65 mit einem 250 Millisekunden dauernden Arterienimpuls vom Detektor 43 wird das NAND-Tor 68 geöffnet, wodurch Flip-Flop 69 durchgeschaltet wird und der Zähler 71 zu zählen beginnt. Flip-Flop 69 ist durch den negativen Teil des vom Univibrator 49 kommenden Impulses von 250 Millisekunden Dauer rückgestellt. Diese Dauer von 250 Millisekunden stellt sicher, dass nur ein Impuls pro Herzschlag den Flip-Flop 69 durchschalten und zum Zähler 71 gelangen kann, wodurch alle Impulse mit einer von 250 Millisekunden abweichenden Periode zurückgewiesen werden.

Nachdem der Zähler 71 vier Arteriensignale gezählt hat, schaltet das Relais 37 um und verbindet dadurch den Filter mit dem Tonfrequenzverstärker 41. Das Relais und der Zähler werden nicht mehr angesteuert, bis ein vom Univibrator 47 kommender Sperrimpuls erzeugt wird, der einen Neubeginn des Messzyklus veranlasst. Es ist selbstverständlich, dass die Filterumschaltung nicht während jedes Messzyklus stattfinden muss, da es vorkommen kann, dass nicht genügend Doppler-Signale mit ausreichender Energie durch den Filter 36 passieren.

Im Alarmsystem 46 schaltet der Flip-Flop 103, wenn während des 2,5 Sekunden dauernden Ausgangsirnpulses des Univibrators 101, der auf den ebenfalls 2,5 Sekunden dauernden Sperrimpuls folgt, ein gültiges Arteriensignal das NAifÜ-Torr 102 öffnet, und bringt die Alarmlampe zum Aufleuchten, wodurch angezeigt wird, dass ein gültiger Arterienimpuls innerhalb von 10 Millimeter unterhalb des maximalen Manschettendruckes erfasst wurde und damit die Manschette nicht genügend aufgepumpt wurde.

Der Flip-Flop 103 bringt die Alarmlampe auch dann zum Aufleuchten, wenn der Zähler 132 während 2,5 Sekunden Stör-

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signale gezählt hat, wobei der Zählvorgang auf zweierlei Arten geschehen kann. Erstens schaltet jeder Störimpuls über den Inverter 105 und den Univibrator 106 den Schalter 107 durch, der als Konstant-Stromquelle dient und dein Zähler 112 einen Minimalimpuls von 250 Millisekunden Dauer zuführt/ während zweitens eine kontinuierliche Störung den Schalter 107 direkt durchschaltet und den Zähler 112 damit kontinuierlich zählen lässt.

Die vorstehende Beschreibung betrifft nur eine bevorzugte Ausführungsform, jedoch sind ohne weiteres Modifikationen möglich, ohne von der Erfindung abzuweichen. Es ist beispielsweise möglich, anstelle der Frequenz von 2 MHz eine solche von 8 MHz zu verwenden, was bedingt, dass das Frequenzband des Filters 35 von 180 bis 1240 Hz und dasjenige des Filters 36 von etwa 400 bis 2000 Ha reichen muss,. Dies deshalb, weil eine um den Faktor vier erhöhte Frequenz auch bei den Doppler-. Signalen eine Yervierfachung der Frequenz ergibt. Es .kann ausserdem erforderlich sein, die Perioden von 250 Millisekunden und 2,5 Sekunden etwas zu variieren, da sich die'Anzahl der gültigen Arterienimpuls.e und der Störsignale ändern kann.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   ( IJ Blutdruckmessgerät mit einer Einrichtung um eine Arterie durch einen äusseren Druck abzusperren und diesen Druck zu variieren, um ein Oeffnen und Schliessen der Arterie zu ermöglichen, Wandlern, die auf die Wechselwirkung zwischen Blutdruck und äusserem Druck ansprechen und elektrische Signale erzeugen, und eine Einrichtung zur logischen Verarbeitung dieser Signale zum Zweck der Ermittlung des Blutdrucks, gekennzeichnet durch einen zwischen die Wandler und die Einrichtung zur Signal-Verarbeitung eingeschalteten Detektor zur Errichtung einer maximalen Impulsbreite und/oder Impulsrate und zur Unterscheidung und Unterdrückung von Impulsen die mit einer höheren Impulsrate und/oder Impulsbreite aiiftreten.
2. 2. Blutdruckmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor Tor -Schaltungen zur Sperrung von Störimpulsen und Weiterleitung von Impulsen mit der zulässigen Impulsrate und Impulsbreite zur Verarbeitungseinrichtung.enthält.
3. 3» Blutdruckmessgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zähleinrichtung zum Zählen einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen mit zulässiger Impulsrate und -breite und zur Weiterleitung der auf die vorbestimmte Anzahl folgenden Impulse und eins an den Ausgang der Zähleinrichtung angeschlossene Blockierschaltung zum Festhalten der Anzeige des systollschen Blutdruckes.
4. 4. Blutdruckroessgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine weitere Zähleinrichtung, die an den Ausgang des Detektors angeschlossen ist, zum Zählen einer vorbestimmten Zahl von Störimpulsen und eine an den Ausgang dieser Zähleinrichtung angeschlossene Alarmeinrichtimg.

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5. 5. Blutdruckmessgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähleinrichtung zum Zählen der Störimpulse ein Analogzähler ist, der bei langer dauernden Störimpulsen deren Impulsdauer summiert.
6. 6. Blutdruckmessgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, eine erste zwischen den Wandlern und deia Detektor angeordneten Filtereinrichtung mit einem ersten Frequenzband, eine zweite zwischen den Wandlern und dem Detektor angeordnete Filtereinrichtung mit einem zweiten Frequenzband, die anstelle der ersten Filtereinrichtung eingeschaltet werden kann, und einen Schaltdetektor, der auf die Intensität der die zweite Filtereinrichtung passierenden Signale anspricht und bei einer bestimmten Signalintensität die zweite Filtereinrichtung anstelle der ersten schaltet.
7. 7. Blutdruckmessgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen an den Detektor angeschlossenen Zeitgeber zur Erzeugung eines Ausgangssigna3:s aufgrund eines inne:rhalb einer bestimmten Druckdifferenz vom maximalen Manschettendruck auftretenden Arteriensignals und eine auf das Ausgangssignal des Zeitgebers ansprechende Alarmvorrichtung,

   — .,a

   insbesondere mit einem Blutdruckmessgerät nach, dem AnsprjAC^l, dadurch gekennzeichnet, dass eine Arterie durch ejjaen äusseren Druck abgesperrt und dieser Druck variieri^jEctfci, um ein Oeffnen und Schliessen der Arterie zu ermögl^aiien, ein die aufgrund der Wechselwirkung zwischen BlutdrüeKund Manschettendruck hervorgerufenen V/andbewegung d»3<Arterie anzeigendes elektrisches Signal gewonnen w^ardund das gewonnene Signal bezüglich Impulsrate und/od^'impulsbreitG analysiert wird, um Impulse die mit einej>-ii6neren Impulsrate und/oder Impulsbreite auf treten, zu .

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