DE2460839B2 - Meßanordnung für die Pulswellenlaufzeit einer Meßperson - Google Patents
Meßanordnung für die Pulswellenlaufzeit einer MeßpersonInfo
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- A61B5/0285—Measuring or recording phase velocity of blood waves
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R25/00—Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents
Description
Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung gemäß f>o
dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Die übliche direkte Blutdruckmessung erweist sich in vielen Fällen als nachteilig, nämlich immer dann, wenn
man eine zumindest praktisch kontinuierliche Messung durchführen will oder wenn die Unterbringung einer *>5
Vielzahl von Ableitungen, Kabeln und Meßeinrichtungen Schwierigkeiten bereitet. Dies ist beispielsweise
dann der Fail, wenn man bei verkehrsphysioiogischen Untersuchungen Reaktionen des Kreislaufs des Fahrers
bei verschiedenen Verkehrsbedingungen testen will. Hier ist man daran interessiert, möglichst schnell und
kontinuierlich Meßwerte zu erhalten, die die Reaktion
des Körpers* des Fahrers beschreiben, und dies mit einer Meßanordnung, die einen nur geringen Aufwand
erfordert und nicht, wie ein üblicher Blutdruckmesser,
Einfluß auf die Gefäße hat
Wie beispielsweise die FR-PS 15 31 412 belegt, ist es
bekannt, daß die Pulswellenlaufzeit, also der zeitliche
Abstand zwischen einer bestimmten Stelle im EKG einerseits und dem Eintreffen der Pulswelle an einer
bestimmten Stelle des Körpers andererseits, im wesentlichen durch den Blutdruck bestimmt wird, wenn
man einmal von Einflössen der Änderungen des Tonus der Gefäßmuskulatur absieht
Aus der genannten FR-PS, der US-PS 37 34 086 und einer Arbeit in »Med. & biol. Engineering« Vol. 9,
pp. S. 125—138, Pergamon Press, 1971, Printed in Great
Britain, bekannte Meßanordnungen sowie die Anordnung nach der DE-OS 25 34 408, die im Falle der
Patenterteilung als älteres Recht zu werten ist, arbeiten grundsätzlich nach dem Prinzip, die Zeitdifferenz
zwischen einem aus der R-Zacke und einem aus der Pulswelle gewonnenen Signal entweder analog mittels
■ einer Sägezahnspannung oder digital durch Impulszählung zu messen. Dieses Prinzip verlangt aber relativ
komplizierte Mittel zur Weiterleitung und Auswertung nur desjenigen Analog- bzw. Impulszahlenwertes, der
im Zeitpunkt des Auftretens des aus der Pulswelle abgeleiteten Signals vorliegt. Demgemäß ergibt sich
zumindest bei Fehlen zusätzlicher Einrichtungen keine dauernde bzw. kontinuierliche Anzeige der Pulswellenlaufzeit
bzw. des Blutdrucks. Bei der Umsetzung der Zeitspanne in einen analogen Wert unter Verwendung
einer Sägezahnspannung, also eines Kondensators, geht auch die Temperaturabhängigkeit der Spannungshöhe
des Kondensators in die Meßgenauigkeit ein.
Den Nachteil eines für die praktische Anwendung unvertretbar großen Aufwands weist auch das aus der
DE-OS 19 05 620 bekannte Gerät zur Messung der Pulswellengeschwindigkeit auf, das mit Ausnutzung des
Dopplereffekts und demgemäß Frequenz-Analogspannungs-Wandlern
arbeitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßanordnung der eingangs genannten Art, also eine
solche zur Ermittlung der Pulswellenlaufzeit, zu schaffen, die infolge ihres geringen Aufwands und der
Vermeidung von Rückwirkungen auf den Körper der Meßperson auch unter extremen Meßbedingungen, wie
sie beispielsweise bei den verkehrsphysiologischen Untersuchungen vorliegen können, eingesetzt werden
kann und trotz geringen Aufwands eine kontinuierliche Anzeige liefert. Die erfindungsgemäße Lösung dieser
Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Hauptanspruchs.
Zum Feststellen des Zeitpunkts des Aussendens der Pulswelle wird das EKG mit einer einfachen Ableitung,
z. B. der bipolaren Brustwandableitung, abgenommen. Die R-Zacke des EKG fällt in den beginnenden
Druckanstieg im Ventrikel und liegt eine sehr kurze und konstante Zeit vor dem Aussenden der Pulswelle, so daß
sie als Maß für den Beginn der Pulswelle genommen werden kann. Diese R-Zacken des EKG werden also in
der erfindungsgemäßen Meßanordnung in erste elektrische Impulse konstanter Dauer umgewandelt.
Zweite elektrische Impulse konstanter Dauer werden durch die Anfänge der Puisweiien in einem vom Ort der
Ableitung entfernten Körperteil gebildet Beispielsweise geschieht dies am Ohrläppchen der MeBperson, wozu
eine Durchstrahlungseinrichtung mit einem iotoelektrischen
Empfänger vorhanden sein kann. Uni bei dieser Lichtintensitäts-Spannungs-Wandlung mit Hilfe bei- *·
spielsweise eines Fotowiderstands einen Impuls mit genügend schnell ansteigender Flanken zu erhalten, ist
es insbesondere im Wege dieser zweiten elektrischen Impulsgewinnung zweckmäßig, eine ein- oder zweimalige
Differenzierung vorzusehen und den so gewonnenen ι ο Impuls zum Ansteuern eines monostabilen Multivibrators
mit Schmitt-Trigger-Eingang zu verwenden.
Die ersten und die zweiten elektrischen Impulse konstanter Dauer werden nun in der erfindungsgemäßen
Meßanordnung einer Subtraktionseinheit züge- i">
führt, die Differenzimpulse bildet mit von der zeitlichen Oberdeckung der ersten und zweiten Impulse abhängiger
Impulsbreite. Aus diesen Differenzimpi'Isen wird
durch Umsetzung ein analoges Spannungssignal erzeugt das ein Maß für die Pulswellenlaufzeit und damit
für den Blutdruck darstellt
Diese Umsetzung erfolgt durch einen in den Weg der ersten elektrischen Impulse eingeschalteten, durch
einen Tiefpaß dargestellten integrator, so daß der Dividiereinheit ein analoges Spannungssignal zugeführt -'">
wird. Auch im Wege der zweiten elektrischen Impulse, und zwar zwischen Subtraktionseinheit und Dividiereinheit,
wird man einen zweiten Integrator vorsehen, so daß beiden Eingängen der Dividiereinheit analoge
Spannungssignale zugeführt werden. In der Dividierein- !<> heil wird demgemäß ein Zahlenwert, der dem Produkt
aus der Zeitspanne zwischen Aussenden der Pulswelle am Herzen und Eintreffen derselben beispielsweise am
Ohr entspricht, und einem Zahlenwert, der der Pulsfrequenz entspricht dividiert durch einen Zahicn- ir>
wert, der der Pulsfrequenz entspricht, so daß das analoge Ausgangsjignal des Dividierers ein Maß für die
Pulswellenlaufzeit ist.
Man wird die Impulsdauern der ersten und zweiten Impulse derart wählen, daß auch bei der maximalen ·»"
Pulszahl, bei der noch eine Messung erfolgen soll, die Hinterflanken der zweiten Impulse zeitlich in die
Abstände zwischen den ersten Impulsen fallen. Das Integral, d. h. der Flächeninhalt, der durch Überlappung
der ersten und der zweiten Impulse gebildeten 4*>
Differenzimpulse ist verständlicherweise um so größer, je größer die Verschiebung der beiden Impulse relativ
zueinander und damit die Laufzeit und je größer die Zahl der Impulse und damit die Pulsfrequenz ist.
Verlangt man beispielsweise, daß die Meßanordnung w bei maximal 120 Herzschlägen noch einwandfreie
Meßwerte liefern soll, so wird man die impulsdauer zu maximal 0,25 Sekunden wählen, so daß bei 120Puisschlägen
je Minute 0,25 Sekunden Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen ist. Dann ist sicherge- r>">
stellt, daß auch bei der maximalen noch zu verarbeitenden Impulszahl die Differenzimpulse nicht ineinander
übergehen, sondern noch aufgelöst erscheinen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figur beschrieben, die einen m>
Schaltplan wiedergibt. Auf eine ins einzelne gehende Darstellung der Schaltungen der einzelnen Schaltungsbausteine kann verzichtet werden, da sie handelsüblich
sind.
Mit 1 und 2 sind Klemmen zum Anschluß einer Ableitung, vorzugsweise der bipolaren Brustwandableitung,
zur Gewinnung des EKG a bezeichnet, dessen Verlauf als Spannung u i in Abhängigkeit von der Zeit I
oberhalb der Klemmen 1 und 2 angedeutet ist Als charakteristisches Merkmal des EKG werden die
R-Zacken zur Gewinnung von ersten elektrischen
Impulsen konstanter Dauer über das Differenzierglied 3 dem monostabilen Multivibrator 4 mit Schmitt-Trigger-Eingang
zugeführt an dessen Ausgang 5 die ersten elektrischen Impulse konstanter Dauer artstehen. Diese
Impulse sind in Form des Spannungsverlaufs U1 über
der Zeit t oberhalb der Ausgangsklemme S angedeutet Die Impulsdauer /1 ist konstant Diese ersten
elektrischen Impulse werden dem einen Eingang der Subtraktionseinheit 6 zugeführt
Die Klemme 7 ist verbunden mit dem Ausgang des fotoelektrischen Empfängers, beispielsweise eines Fotowiderstandes,
einer Durchstrahlungseinrichtung, die beispielsweise die Lichtdurchlässigkeit eines Ohrläppchens
der Meßperson erfaßt Diese Lichtdurchlässigkeit zeigt an, wann die Pulswelle an diesem Körperteil
ankommt Der Verlauf der entsprechenden Spannung u 2 über der Zeit t ist nahe der Klemme 7 angedeutet
Besonders markant ist der Wendepunkt A, der den Beginn der Pulswelle am Ohr wiedergibt Um hier einen
möglichst steilen Anstieg der Kurve zu erhalten, erfolgt in der Einheit 8 eine zweifache Differentiation der
Kurve, und der entstehende Spannungsanstieg dient zum Ansteuern des monostabilen Multivibrators 9, der
ebenfalls mit einem Schmitt-Trigger-Eingang versehen ist. Demgemäß stehen am Ausgang 10 dieses Multivibrators
9 zweite elektrische Impulse, die durch die Spannung U 2 in Abhängigkeit von der Zeit t
wiedergegeben sind. Da der Multivibrator 9 so ausgelegt ist, daß die zweiten elektrischen Impulse
dieselbe Zeitdauer wie die ersten Impulse, also f 1, besitzen, sind die in den Spannungsverläufen UX und
t/2 erzeugten Impulse hinsichtlich Dauer und Amplitude gleich, jedoch gegeneinander um die Zeitdifferenz
zwischen dem Auftreten der R-Zacken und der Wendepunkte A verschoben. Diese Zeitverschiebung
wird in der Subtraktionseinheit 6 ermittelt, so daß am Ausgang 11 derselben Differenzimpulse entstehen, die
durch den Spannungsverlauf t/3 über der Zeit t dargestellt sind. Die Länge dieser Differenzimpulse
entspricht also jeweils der zeitlichen Verschiebung zwischen R und A.
Man erkennt, daß die Spannung U3 auch negative Impulse enthält. In diesem Ausführungsbeispiel ist der
Subtraktionseinheit 6 daher der Vollwellengleichrichter 12 nachgeschaltet, so daß man eine Spannung t/3' an
seinem Ausgang 13 erhält, die nur positive Impulse aufweist. Diese Impulse werden mittels des ersten
Tiefpasses 14 integriert, an dessen Ausgang 15 demgemäß eine Analogspannung t/4 steht die dem
Produkt von Pulswellenlaufzeit und Pulsfrequenz entspricht. Die Spannung t/4 wird dem Zähler-Eingang
Z der Dividiereinheit 16 zugeführt, an deren Ausgang das Meßgerät 17 angeschlossen ist.
Nun ist man nicht an dem genannten Produkt, sondern allein an der Pulswellenlaüfzeit interessiert. Zu
diesem Zweck werden die zweiten elektrischen impulse, d. h. die Spannung t/2, in diesem Ausführungsbeispiel
ebenfalls über einen integrierenden zweiten Tiefpaß 18 dem Nenner-Eingang N der Dividiereinheit 16 nach
Gleichrichtung in Form der Spannung U5 zugeführt. Den Ausgang der Dividiereinheit 16 bildet dann eine
analoge Spannung, die ein Maß für die Pulswellenlaufzeit ist und an dem Spannungsmesser 17 angezeigt wird.
Wie bereits ausführlich dargelegt, wird man die Impulsbreite t i so groB wählen, daß auch bei der
höchsten Pulsfrequenz, bei der die Meßanordnung noch
einwandfrei arbeiten soll, die hinteren Flanken der zweiten elektrischen Impulse (Spannung U2) noch in
den Zwischenraum zwischen aufeinanderfolgenden ersten elektrischen Impulsen (Spannung Ui) fallen.
Das Meßgerät 17 kann in Zeiteinheiten, z. B. Millisekunden, geeicht sein und zeigt die Pulswellenlaufzeit
praktisch kontinuierlich an. Es wird nämlich bei jedem Herzschlag eine Messung durchgeführt, d. h. in
den besonders interessierenden Untersuchungsphasen mit höherer Pulszahl ergibt sich eine Vielzahl von
Meßergebnissen je Minute.
Verständlicherweise kann, ggf. zusätzlich zu dem Meßinstrument 17, an den Ausgang der Dividiereinheit
16 auch eine Registriereinheit, beispielsweise ein Schreiber, angeschlossen sein. Ein weiterer Vorteil der
erfindungsgemäßen Meßanordnung besteht darin, daß sie auch zur Registrierung der Pulswellenlaufzeit bzw.
Pulswellengeschwindigkeit auf digitalem Wege geeignet ist. Hierzu wird an den Ausgang 11 des durch einen
üblichen Operationsverstärker gebildeten Subtraktionsgliedes 6 ein handelsüblicher Universalzähler angeschlossen.
Zur Gewinnung der dem Nenner-Eingang N der Dividiereinheit 16 zugeführten elektrischen Größe kann
natürlich auch die Spannung Ui dienen, da es hier lediglich darauf ankommt, ein der Pulsfrequenz
entsprechendes Signal zu gewinnen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Meßanordnung zur Gewinnung einer die
Pulswellenlaufzeit einer Meßperson wiedergebenden elektrischen Größe mit einer Ableitung zur
Abnahme des Elektrokardiogramms und Einrichtungen zur Gewinnung eines ersten elektrischen
Impulssignals aus der R-Zacke desselben, ferner mit Mitteln zur Erfassung der Pulswellen an einem vom
Ort der Ableitung entfernten Körperteil und Einrichtungen zur Gewinnung eines zweiten Impulssignals
daraus, und mit Erfassung der zeitlichen Verschiebung der ersten und zweiten Impulssignale,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (3, 4; 8, 9) zur Gewinnung erster elektrischer Impulse
(UX) konstanter Dauer (ti) aus den R-Zacken (R)
und zweiter elektrischer Impulse (U2) ebenfalls
konstanter Dauer ft X) aus den Anfängen (A) der Pulswellen (u2) ausgelegt sind und ausgangsseitig
mit den Eingängen einer Subtraktionseinheit (6) in Verbindung stehen, die Differenzimpulse (U3) mit
von der jeweiligen zeitlichen Überdeckung der ersten (U X) und zweiten Impulse (U2) abhängiger
Impulsbreite erzeugt sowie über einen ersten Integrator (14) mit einem Eingang (Z) einer
Dividiereinheit (16) in Verbindung steht, vor deren anderen Eingang (N) eine Einrichtung (18) zur
Gewinnung eines der jeweiligen Pulsfrequenz entsprechenden Analogsignals (U 5) geschaltet ist.
2. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen mit den
ersten und/oder zweiten elektrischen Impulsen (U 1, U 2) gespeisten zweiten und/oder dritten Integrator
(18) enthält.
3. Meßanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Subtraktionseinheit
(6) und dem ersten Integrator (14) ein Vollwellengleichrichter (12) liegt.
4. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß der Körperteil ein Ohr ist und die Mittel zur Erzeugung der zweiten
elektrischen Impulse (UT) eine Durchstrahlungseinrichtung
mit einem fotoelektrischen Empfänger enthalten.
5. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Impulse (UX, Ul) die gleiche Impulsdauer
(t 1) besitzen.
6. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdauern (t X) der ersten und zweiten Impulse (U X, U2) derart
gewählt sind, daß auch bei der maximalen Pulszahl die Hinterflanken der zweiten Impulse (U2) zeitlich
in die Abstände zwischen den ersten Impulsen (U X) fallen.
2»
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742460839 DE2460839C3 (de) | 1974-12-21 | 1974-12-21 | Meßanordnung für die Pulswellenlaufzeit einer Meßperson |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19742460839 DE2460839C3 (de) | 1974-12-21 | 1974-12-21 | Meßanordnung für die Pulswellenlaufzeit einer Meßperson |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2460839A1 DE2460839A1 (de) | 1976-06-24 |
DE2460839B2 true DE2460839B2 (de) | 1979-03-29 |
DE2460839C3 DE2460839C3 (de) | 1979-11-15 |
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ID=5934243
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19742460839 Expired DE2460839C3 (de) | 1974-12-21 | 1974-12-21 | Meßanordnung für die Pulswellenlaufzeit einer Meßperson |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2460839C3 (de) |
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- 1974-12-21 DE DE19742460839 patent/DE2460839C3/de not_active Expired
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