DE2532265C2

DE2532265C2 - Sphygmometer

Info

Publication number: DE2532265C2
Application number: DE19752532265
Authority: DE
Inventors: William T. Berkeley Calif. Link
Original assignee: Raychem Corp
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1975-07-18
Filing date: 1975-07-18
Publication date: 1986-04-30
Also published as: DE2532265A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Sphygmometer gemäß dem

Oberbegriff des Hauptanspruchs; sie eignet sich Insbesondere für das Messen des Blutdrucks.

Der Stand der Technik kennt eine Vielzahl von Vorrichtungen zur Messung des Blutdrucks von Lebewesen. Die einfachste und älteste derartige Vorrichtung besteht aus einer aufblasbaren Manschette, die In Verbindung mit einem Quecksilbermanometer verwendet wird, das den Druck in der Manschette anzeigt, sowie aus einem Stethoskop, das verwendet wird, ua auf die Korotkoff sehen Geräusche zu lauschen. Bei komplizierteren Verfahren und Geräten, die auf dem gleichen Prinzip beruhen, auf die KorotkofPschen Geräusche zu hören, ist das Quecksilbermanometer von einem mechanischen oder elektrischen Druckanzeiger ersetzt, und man ermittelt die KorotkofPschen Geräusche mittels eines Mikrophons, wobei sie elektrisch analysiert werden. Bei weiteren fortschrittlichen Blutdruckmeßi erfahren wird der Abstand von der Blutdruckmanschette zur Arterienwandung genau bestimmt, beispielsweise durch eine Messung der Doppierverschisbung von an der Arterie reflektierten Schallwellen. Der Abstand zur Arterie variiert selbstverständlich in Abhängigkeit von dem Druck innerhalb der bis zum gewissen Grad nachgiebigen Wandungen der Arterie. Zusätzlich werden vielfach direkt in die Blutgefäße eingeführte Vorrichtungen zu Blutdruckmessunger» verwendet.

Diejenigen Methoden, bei denen man auf die Korotkoffschen Geräusche lauscht, sind von Haus aus mit einer gewissen Ungenauigkeit behaftet, wenn der dlasto-Ilsche Blutdruck gemessen werden soll, da von der die Messung vornehmenden Person oder von der elektromechanischen Einrichtung, welche auf diese Geräusche achten, der Augenblick festgestellt werden muß, an dem die Geräusche verschwinden. Die auf der Dopplerverschiebung beruhende Messung Ist bezüglich der Anordnung des Meßgeräts relativ zu der Arterle sehr empfindlich. Die Einführung einer Vorrichtung In die Arterie zur Messung 1st zum einen schmerzhaft, »um anderen muß sie von einer medizinisch geschulten Person durchgeführt werden. Von den vorstehend erwähnten Meßmethoden liefert lediglich diejenige, bei der eine Vorrichtung in die Arterle eingeführt wird, eine exakte Darstellung von der tatsächlichen Beziehung zwischen dem pulsierenden Blutdruck im Innern eines Blutgefäßes und der Zeit unabhängig von dem extern angelegten Druck.

Aus der DE-AS 24 36 692 Ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung des Drucks und anderer Eigenschaften des Blutes bekannt, bei der kein Eingriff in die Arterle erforderlich ist. Da dort jedoch Blutdruck und Blutvolumen gleichzeitig gemessen werden müssen. Ist eine relativ komplizierte Einrichtung erforderlich; außerdem können nur kurzzeitige Messungen durchgeführt werden, um Blutstaus zu verhindern.

Ein weiteres unblutiges Meßverfahren ist aus der DE-OS 19 18 076 zur Beurteilung der Herzfunktion bekannt; dort wird aus der zweiten zeitlichen Ableitung des PuIsschlagslgnals eine charakteristische Zelt innerhalb des Pulsschlags ermittelt; die erste zeitliche Ableitung wird für besonders genaue Zeltmessungen ausgenutzt. Wird diese Zeitspanne als Funktion des Manschettendrucks aufgetragen, so kann der dlastollsche Blutdruck (nicht aber der systolische) ermittelt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sphygmometer der eingangs genannten Art zu schaffen, das auch ohne Verwendung einer In die Arterle eingeführten Vorrichtung eine genaue Blutdruckmessung ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst.

Bevorzugte Weiterbildungen sind In den Unteransprüchen beschrieben.

Das erfindungsgemäße Gerät und das mit diesem durchgeführte Meßverfahren basleren auf Messungen, die in Beziehung zu dem zeitabhängigen pulsierenden Druck innerhalb eines Blutgefäßes stehen. Es gelingt hiermit eine rasche und geneue Messung des Blutdrucks. Man erhält des weiteren eine Darstellung, welche Im wesentlichen die Beziehung zwischen dem tatsächlichen

Ableitung maxlmiert wird;

F i g. 5 zeigt die Änderung der ersten zeitlichen Ableitung zu einem Zeltpunkt τ im Innern eines Impulses als Punktion des angelegten Manschettendrucks;

Flg. 6 zeigt die Verläufe von aufeinander folgenden Manschet tendrucklmpulsen in Abhängigkeit von der Zelt, wenn sich der gemessene Manschettendmck von 90 mm Hg auf 80 mm Hg und 70 mm Hg ändert;

Flg. 7 zeigt eine Kurve, In der das arterielle Volumen

pulsierenden Druck Im Innern eines Blutgefäßes und der 10 gegen den Druck an der Arterienwandung aufgetragen Zelt wiedergibt. Man kann schließlich Daten erhalten, ist, und die Nachgiebigkeitskurven für eine Arterle.

die Im wesentlichen der Nachgiebigkeitskurve bzw. Steifheitskurve des Blutgefäßes proportional sind.

Das erfindungsgemäße Gerät und der mit diesem durchgeführte Meßvorgang beruhen auf der Erkenntnis, is daß bei einem Auftragen des benachbart zu einem Blutgefäß aufgebrachten Drucks gegen einen zeitliche Ableitung des beobachteten Manschettendrucks die zeitliche Ableitung einen Extremwert durchläuft, wenn der angewandte Druck annähernd gleich dem Druck der nichtverformten Arterie zu einer Meßzelt innerhalb des Impulses von dem Prüfling Ist.

Die Erfindung stellt somit ein Gerät zur Vesfügung, das eine sphygmometrische Information liefert. Der Druck in einer Blutdruckmanschette wird von einem Druckwandler ermittelt. Das Drucksignal wird dann zeitlich differenziert, so daß man eine Wiedergabe desselben in Form einer zeitlichen Ableitung erhält. Diese Darstellung ist eine Funktion von zwei Variablen, dem extern in Nachbarschaft zu einer Arterie angelegten Druck und der Zelt innerhalb eines Blutdruckimpulses.

Die zeltliche Ableitung kann eine erste Ableitung sein, eine zweite Ableitung oder eine höhere Ableitung. Anschließend erfolgt zu einem ausgewählten Zeltpunkt Unter der Formulierung »Maxlmlerung« ein« Größe wird In den vorliegenden Unterlagen nicht notwendigerweise allein eine Extremwertbildung der positiven Werte verstanden. Die Bezeichnung »Maximierung« wird somit In einer weiten Bedeutung verwendet, wobei sie die Maximierung, d. h. die Extremwertbildung der negativen Werte und der positiven Werte einer Größe umfaßt. Wenn die ?u maxlmierende Große die erste zeitliche Ableitung ist, wird hiermit insbesor '.re ein negatives Extremum, d. h. ein Minimum verstäuben.

Im folgenden sollen anhand der Figuren, insbesondere anhand der F i g. 1 und 2, die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert werden.

Man erkennt am deutlichsten aus F i g. I, daß aus einer Größe eine entsprechende zeltliche Ableitung gebildet wird. Diese Größe ist einer Summe proportional aus einer zeltabhängigen, fluktuierenden Komponente - die als »Impuls« bezeichnet wird und dem pürierenden Blutdruck Im Innern eines Blutgefäßes entspricht - und einem variierenden, extern In Nachbarschaft zu dem Blutgefäß angelegten Druck, der im folgenden als angelegter Druck bezeichnet wird. Die Änderungen In der zeltlichen Ableitung werden elektronisch analysiert, in

innerhalb eines Impulses ein Vergleich der zeltlichen Ableitungen bei unterschiedlichen angelegten Drücken. Wenn die erste Ableitung ein negatives Extremum, d. h. ein Minimum einnimmt als Funktion des angelegten Drucks, gib' der entsprechend angelegte Druck den tatsächlichen Druck im Innern des Blutgefäßes wieder, das von dem angelegten Druck nicht verformt wird. Das erfindungsgemäße Gerät eignet sich besonders für eine genaue und rasche Messung des diastollschen und des sy st öl Ischen Blutdrucks, für eine genaue Wiedergabe eines DrucKverlaufs, der im wesentlichen dem nicht beeinflußten Blutdruckimpuls Innerhalb einer Arterie entspricht, und für die Schaffung einer Anzeige von einer Mehrzahl zeitlicher Ableitungen und der entsprechenden angelegten Drücke zu e""£r Meßzeit im Innern eines Impulses, wobei diese Anzeige im wesentlichen der Messung d»r Nachgiebigkeit bzw. Steifheit der Arterle proportional Ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden Im folgenden anhand der Figuren beschrieben.

Flg. 1 zeigt ein Gesamtblockschaltbild, aus dem dur mit dem erfindungsgemäßen Gerät bewirkte Meßvorgang ersichtlich ist;

FI g. 2 zeigt ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Gerätes in Verbindung mit einer Blutdruckmeßelnrlchtung, aus dem die Wirkungswelse des ersichtlich ist;

Flg. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die zweite zeltliche Ableitung des Manschettendrucks bestimmt wird;

F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Ausgangsslgnai ,iriilldet wird, das eine Anzeige von einer Mehrzahl von Meßzelten und den entsprechenden aneeleeten Drücken liefert, wenn die erste zeltliche diesem Fall, indem man sie wesentlich als Funktion des angelegten Drucks zu einer sog. Meßzelt innerhalb des Impulses maximalisiert, so daß ein Ausgangssignal entsteht, das den physikalischen Zustand des PrP.flings anzeigt.

F Ig. 2 zeigt eine Einrichtung 1, welche dazu dient, die der jumme proportionale Größe in eine Darstellung der zeitlichen Ableitung derselben umzuformen. FI g. 2 zeigt des weiteren eine Einrichtung 2, welche dazu dient, elektronisch Änderungen In der Darstelluag der zeitlichen Ableitung zu analysieren, welche durch den angelegten Druck Induziert werden. Die Einrichtung 2 enthält genauer ausgedrückt eine Einrichtung, um Im wesentlichen eine Maximierung der zeltlichen Ableitung als Funktion des angelegten Drucks zu einer Meßzelt Im Innern eines Impulses vorzunehmen.

Im folgenden soll im einzelnen auf FI g. 2 eingegangen werden.

Ma.. sTkennt eine Einrichtung zur Anlegung eines unterschiedlichen Drucks in Nachbarschaft zu einem Blutgefäß, wobei diese Einrichtung zur Anlegung eines Drucks eine Blutdruckmeßeinrichtung enthält, Insbesondere eine Manschette 3, die im dargestellten Fall um einen Arm herunigelegt Ist, der eine Arterie 9 enthält. Die Manschette 3 kann eine typische Druckmanschette Gerätes 60 sein, wie sie beispielsweise verwendet wird, wenn man ein Stethoskop benutzt, um auf die Korotkolfschen

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55 Geräusche zu lauschen. Ein weiteres Teil der Einrichtung zur Ausübung eines Drucks, das mit der Manschette zusammenwirkt, ist e'ne Pumpe 13. Die Pumpe kann aus einem einfachen Gummibalg bestehen, sie kann jedoch auch eine mit Fremdantrieb versehene Pumpe sein. Die Pumpe wirkt auf d!e Manschette 3 über eine Verbindungsleitung 17. Der Druck In der Manschette Ist die

Summe aus dem von der Pumpe angelegten Druck und aus dem pulsierenden Druck, der auf den zeitabhängigen pulsierenden Durckanstleg Im Innern der Arterie zurückzuführen Ist. Der Druck in der Manschette wird von einem Druckwandler 21 oder einer anderen geeigneten Einrichtung gemessen.

Das Ausgangssignal des Druckwandlers 21 enthalt ein Summensignal 5. Das Summensignal S gibt den Druck in der Manschette wieder. Das Signal wird von der Umwandlungseinrichtung 1 In eine zeitliche Ableitung Obergeführt. Bei der In Flg.2 dargestellten Ausführungsform gelangt das Signal 5 von der Umformereinrichtung 1 zu dor Maxlmlerungseinrlchtung 2 Ober die Leitung 27, wobei es dort In einen Analog-Dlgltal-Umformer 29 eintritt, dessen Aufgabe spater noch näher erläutert wird. Das In der Leitung 23 der Umformereinrichtung 1 zugeführte Signal 5 wurde zuvor In einem Vorverstärker 25 vorverstärkt. Das Signal 5 geiangt des weiteren Ober eine Leitung 30 zu einem Differentiator 31, der ebenfalls einen Teil der Umformereinrichtung 1 bildet. In dem Differentiator 31 wird das Signal 5 differenziert, so daß man ein differenziertes Signal erhält, beispielsweise eine erste zeitliche Ableitung 5. Das differenzierte Signal 5 wird zum einen über eine Leitung 32 einer Speichereinheit 33 In der Maxlmierungselnrlchtung 2 zugeführt. Die Speichereinheit kann ein typischer sog. »bucket-brigaden-Analogspetcher sein, dessen Betrieb Im folgenden noch näher erläutert wird. Das differenzierte Signal wird des weiteren über eine Leitung 35 einem Komparator 37 zugeführt.

Der Komparator 37 liefert Ausgangssignale, welche den Wert 1 oder Null einnehmen können. Das Ausgangssignal des Komparators 37 nimmt hierbei den Wert 1 an, wenn das differenzierte Signal S großer als Null ist. Das Ausgangssignal des Komparators 37 nimmt dagegen dein Wert Null ein, wenn das differenzierte Signal S kleiner oder gleich Null Ist. Hierzu wird das differenzierte Signal mit einem Bezugssignal verglichen, welches das Erdpoientlal oder Masse Ist, das Ober die 37 zu dem Zeltgeber 41 gelieferte Signal den Wert 1 einnimmt. In physikalischer Hinsicht entspricht die Änderung Im Vorzeichen des differenzierten Signals einer Richtungsänderung Im zeitabhängigen pulsierenden Blutdruck von einem Abfall zu einem Anstieg, was bei dem sog. diastolischen Druck des Untersuchungsobjekts bzw. des Prüflings auftritt. Durch die Verwendung des Komparators wird somit eine Bezugszelt In jedem Impuls festgelegt, die Im wesentlichen gleich der Zelt Ist, bei der der Druckimpuls Im wesentlichen den diastolischen Druck erreicht.

Man erhält einen Mittelwert des differenzierten Signals S für eine ausgewählte Zelt auf der zeltabhängigen, impulsartig fluktuierenden Blutdruckkurve, wenn man die Ausgangssignale zu gewünschten Zeltpunkten vor dem diastolischen Druckpunkt von der Speichereinheit 33 über den Multlplexschalter 47 In die Slgnal-Mlttelwcribiidufigäcinhcii 45 einspeist. Wenn d!s mit 5, 6, ? und 8 bezeichneten Ausgangssignale der Speichereinheit 33 einen Zugang zu Werten liefern, welche das differenzierte Signal zu Zeltpunkten wiedergegeben, die 50, 60, 70 und 80 Millisekunden vor dem Zeltpunkt liegen, bei dem In dem Testobjekt der Diastolendruck auftritt, dann liefert die Slgnal-Mlttelungselnhelt als Ausgangssignal einen Wert, der dem Mittelwert des differenzierten Signals S„,_r entspricht zu einem Zeltpunkt von annähernd '·..£ Millisekunden vor dem Diastolendruck. Da der zeltabhängige fluktuierend pulsierende Blutdruck sich In diesem Bereich langsam ändert und eine Kurve, welche die Beziehung zwischen dem Blutdruck und der Zelt wiedergibt, sich in diesem Bereich wesentlich linear ändert, liefert der angelegte Druck, der dem mittleren differenzierten Signal bei einem Maximum entspricht, eine gute Nahrung für den diastolischen Druck.

Das Ausgangssignal von der Slgnal-Mlttelwertblldungseinheit 45 gelangt über eine Leitung 48 zu dem Analog-Dlgital-Umwandler 43. Das Signal 5, dessen Werte durch den vorstehend erwähnten Analog-Dlgltal-Umformer 29 umgeformt sind, und das mittlere differen-

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Leitung 36 anliegt. Das Ausgangssignal des Komparators 40 zierte Signal S„, dessen Werte durch den Analog-Dlglgeiangt über eine Leitung 38 zu einem Zeltgeber 41. tal-Umformer 43 umgeformt sind, sind synchronisiert. Wenn das von dem Komparator 37 dem Zeltgeber 41 so daß beide gleichzeitig von Signalen umgeformt zugeführte Silgnal den Wert 1 einnimmt, erhalt die Spei- werden, welche von dem Zeltgeber 41 an die beiden cherelnheit 33 von einem über eine Leitung 44 von dem Analog-Dlgltal-Umformer über Leitungen 46 und 44 Zeitgeber 41 gesteuerten Analog-Dlgltal-Umformer 43 45 abgegeben werden. Die Daten des mittleren dlfferenzlerden Befehl, einen Wert oder mehrere Werte des differenzierten Signals einer Slgnal-Mittelwertbildungselnheit 45
zuzuführen.
Der genaue Wert oder die genauen Werte des dlfferen-

ten Signals werden In digitaler Form von dem Analog-Dlgital-Umformer 43 über eine Leitung 49 einem Schieberegister 53 für das differenzierte Signal zugeführt. In entsprechender Welse werden die Daten des Signals In

zierten Signals, welche eingegeben werden sollen, werden 50 digitaler Form über die Leitung 54 von dem Analog-

be! der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch die Einstellung eines Multlplexschalters 47 bestimmt. Der Multlplexschalter 47 ermöglicht eine Auswahl des abzutastenden Bereichs der Speichereinheit. Für den Betrieb des Geräts Ist er nicht unbedingt notwendig. Die Signal-Mltielwertbildungseinheit 45 ist ebenfalls nicht unbedingt notwendig, wobei sie vielmehr für die Herstellung eines Mittelwerts des differenzierten Signals als für die Herstellung eines Werts von einer speziellen Stelle in der Speichereinheit nützlich ist.

Die Speichereinheit 33 bei der In Fig. 2 dargestellten Ausführungsform speichert Werte des differenzierten Signais S zu Zeitpunkten, die ein Vielfaches von beispielsweise iO Millisekunden, d. h.«... 80,70,60,50, Digital-Um former 29 zu dem Signalschieberegister 55 geleitet. Der Zeitgeber liefert des weiteren über die Leitung 56 ein Taktsignal zu den beiden Schieberegistern 53 und 55, um diese Register darüber zu Informieren, wenn sie von den Analog-Digital-Umformern beschickt werden.

Aufeinander folgende Bereiche des 5-Kontakts von dem Schieberegister 53 für das differenzierte Signal werden von einer Summations- und Gewichtungseinheit 57 entsprechend einem geeigneten Algorithmus aufsummiert und gewlchtet und dann dem Dlgitalkomparator 61 über die Leitung 62 zugeführt. So können beispielsweise vier aufeinander folgende Mittelwerte der differenzierten Signale S_m voa der Summations- und Gewichtungseln-

40, 30, 20_T 10 und 0 Millisekunden vor dem Zeltpunkt 65 heit gemlttelt werden. Die Summations- und Gewichliegen, an dem das differenzierte Signal sein Vorzeichen tungseinheit verzögert das aufsummierte und gewichtete von Minus nach Plus ändert, was einer Zeit vor dem
Augenblick entspricht, an dem das von dem Komparator

Ausgangssignal und leitet es anschließend zu dem Komparator 61. In dem Komparator 61 werden aufelnan-

der folgende, gewlchtete Summen miteinander verglichen. Wenn die letztere Summe Im Vergleich zur früheren Summe einen erwünschten Wert aufweist, d. h., wenn sie größer Ist als die frühere Summe, erhält ein Sperreglsler (latch) 65 von dem Komparator 61 den Befehl, S-Daten aus einer ausgewählten Lage des Slgnalschlebereglste:·? SS über die Leitung 66 einzugeben, d. h., dasjenige i?rucksignal 5 einzugeben, das dem mittleren differenzierten Signal entspricht, wenn dieses ein Extremum einnimmt. Des weiteren erhalt das Register 63 von dem Komparator 61 über die Leitung 67 den Befehl, das Ausgangssignal der Summations- und Gewlchtungseinhelt 57 über die Leitung 68 einzugeben. Das Signal wird aus dem Signalschieberegister SS In das Sperregister geleitet und anschließend von der Binarform In eine binärkodierte Dezimalform von dem Binärdezlmalumformer 69 übergeführt, sowie von einer Ausgabeeinheit 73 wiedergegeben bzw. angezeigt.

FI g. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der man eine zweite zeitliche Ableitung erhalten will, d.h., das zweifach differenzierte Signal S. Für die Messung des systollschen Blutdrucks Ist dies besonders nützlich, da die Kurve, die sich bei einer Auftragung des zweifach differenzierten Signals 5 gegen das Signal 5 ergibt, durch ein relativ scharfes Maximum hindurchgeht, wenn der angelegte Druck sich dem systollschen Druck des Testobjekts nähert. Dies stellt eine besonders nützliche Technik dar, da das differenzierte Signal in diesem Bereich des Impulses immer annähernd Null ist un.'! da die Kurve, die man bei einem Auftragen des Signals gegen das differenzierte Signal erhält, unter Umständen nur eine relativ geringe oder gar keine Änderung aufweist.

Man erkennt aus F1 g. 3, daß das von dem Differentiator 31 differenzierte Signal über eine Leitung 32 einem zweiten Differentiator 77 zugeführt wird, der dieses aufnimmt. Der zweite Differentiator formt das differenzierte Signal 5 In ein zweifach differenziertes Signal S um. Anschließend wird das zweifach differenzierte Signal über eine Leitung Sl zu der Speichereinheit 33 geleitet. Es ist ersichtlich, daß bei dieser Ausführungsform der Erfindung die anschließenden mit den In der Speichereinheit gespeicherten Daten durchgeführten Operationen genau in der gleichen Welse durchgeführt werden, wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, wobei lediglich das zweifach differenzierte Signal bei den restlichen Operationen das differenzierte Signal ersetzt.

Flg. 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die erhaltene Information bezüglich des phsyikallschen Zustandes des Prüflings die Nachgiebigkeit bzw. so Steifheit der Arterle des Prüflings enthält. Bei dieser Ausführungsform möchte man eine Kurve erhalten, weiche die Abhängigkeit des differenzierten Signals S von dem Signal 5 zu einer geeignet gewählten Zeit innerhalb des Impulses wiedergibt.

In Fig. 4 werden aufeinanderfolgende Mittelwerte des differenzierten Signals S_me über eine Leitung 85 einem Digltal-Analog-Umformer 87 zugeführt und von dort über eine Leitung 89 dem A"-Achseneingang 91 eines ΑΤΙ'-Aufzeichnungsgeräts 93 zugeführt. Die Werte des Signals S, welche den Mittelwerten des differenzierten Signals entsprechen, werden in koordinierter Weise von dem Analog-Digltal-Umformer 29 über eine Leitung 95 dem Digltal-Analog-Umformer 97 zugeführt und von dort über eine Leitung 99 dem /'-Achseneingang ICl des X- Y-Aufzeichnungsgeräts. Dem Z-Achsenelngang 103 des A"-K-Aufzeichnungsgeräts werden Taktsignale von dem Zeitgeber 41 über eine Leitung 105 zugeführt, so daß das Aufzeichnungsgerät den Befehl erhält, das Aufzeichnungspapier bei jedem Taktsignal zu berühren. Flg. 4 zeigt des weiteren einen Integrator 107. Mit Hilfe desselben kann durch eine Integration des differenzierten Signals über die Signalkurve ein Kurvenzug erhalten werden, der die Abhängigkeit des arteriellen Volumens von dem auf die Arterlenwandung wirkenden Druck wiedergibt. Auch bei dieser Vorrichtung sind die vorstehend anhand von FI g. 2 beschriebenen Bauelemente vorhanden, wobei sie in der dort beschriebenen Welse wirken.

FI g. 5 zeigt den Verlauf von der Ableitung 5 des Signals. Man erkennt hieraus insbesondere den scharfen Knick In dieser Kurve, der dann auftritt, wenn der in Nachbarschaft zu der Wandung der Arterle aufgebrachte Druck wesentlich gleich dem Momentandruck Pa ist, der während des Impulses Im Innern der Arterle herrscht. Die dargestellte Kurve zeigt ein negatives Extremum für die Ableitung des Signais, was tatsächlich physikalisch auftritt. Auf der Kurve sind die Werte des differenzierten Signals für Manschettendrücke von 70, 80 und 90 mm Hg angezeichnet. Für die Messung kann jede geeignete Zelt τ Innerhalb des Impulses gewählt werden. Man muß hierbei lediglich vermelden, daß man derartige Zeltpunkte Im Innern des Impulses wählt, bei denen die Ableitung des Signals sich zu schnell ändert oder bei denen diese Null Ist, beispielsweise am Peak des systollschen Drucks, während des Systolenanstlegs und an dem dicrotlschen Einschnitt.

Fig. 6 zeigt aufeinander folgende Blutdruckimpulse A, B und C und erläutert Insbesondere die Änderung In den Verläufen dieser Kurven In Nachbarschaft zu dem Auftreten des dlastollschen Drucks, Insbesondere an den Punkten a, b und c (entsprechend dem Zeltpunkt τ, wenn r kleiner ist als die Perlode T des Impulses), wenn der angelegte Druck ausgehend von dem In a dargestellten Fa!!, d. h. einem Wert, der erheblich über dem diastolischen Druck der Arterie liegt, auf einen Wert abfallt, der gleich dem dlastollschen Druck ist, wie dies in b dargestellt Ist, sowie auf einen Wert, der unter derr diastolischen Druck liegt, wie dies bei c wiedergegeben 1st. Die Kurve A entspricht einem angelegten Druck von 90 mm Hg, die Kurve B von 80 mm Hg und die Kurve C von 70 mm Hg, wobei angenommen wird, daß der diastollsche Druck bei 80 mm Hg liegt. Die relativ großen Änderungen In der zeitlichen Ableitung des angelegten Drucks P bei der Annäherung des angelegten Drucks an den diastolischen Druck des Prüflings sind graphisch In Flg. 6 dargestellt.

In Flg. 7 sind das arterielle Volumen V_a als Funktion des arteriellen Wandungsdrucks P_aw dargestellt, sowie die arterielle Nachgiebigkeit γα = UVJdP_1n als Funktion des arteriellen Wandungsdrucks. Die abrupte Änderung in der Kurve für das arterielle Volumen entspricht dem Zusammenfallen der Arterie, ein positiver Wert des arteriellen Wandungsdrucks zeigt an, daß Pa der Innendruck der Arterle größer Ist als der außen angelegte Druck. Es ist ersichtlich, daß die arterielle Nachgiebigkeit, d. h. die sog. Spannung der Arterle, als Funktion des arteriellen Wandungsdrucks einen Maximalwert zeigt, wenn der angelegte Druck gleich dem Innendruck der Arterie ist. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß die in F ig. 7 dargestellte Kurve für die arterielle Nachgiebigkeit und die Kurve far die Ableitung 5 des Signals aus Flg. 5 zueinander proportional sind. Das wird deutlicher ersichtlich, wenn eine dieser Kurven um 90° gedreht wird, so daß Ihre Drucksachen übereinstimmen.
In der vorstehenden Beschreibung der bevorzugten

Ausfuhrungsformen der Erfindung enthielt die verwendete Elektronik eine Kombination von Bauelementen für Analog- und Digitaloperationen. Es gibt eine Vielzahl von äquivalenten Techniken, bei denen Im vorstehenden als digital beschriebene Bauelemente analoge Bauelemente sein können und umgekehrt.

Bei dem Beuieb der Vorrichtung zur Gewinnung einer Information, welche den physikalischen Zustand eines lebenden Prüflings anzeigt, wird ein selektiv variierbarer Druck an den Prüfling von außen benachbart zu einem Blutgefäß angelegt, und es erfolgt die Messung einer Große, die einer Summe proportional Ist, wobei diese Summe sich aus einer zeitabhängigen fluktuierenden Komponente des pulsierenden Blutdrucks im Innern eines Blutgefäßes und dem sich ändernden extern In Nachbarschaft zu dem Blutgefäß angelegten Druck zusammensetzt. Diese Große wird anschließend In ein Ausgangssignal, das allgemein einem Wert des angelegten Drucks entspricht, wenn die erste zeltliche Ableitung ein Extremum einnimmt.

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tung von zumindest seiner fluktuierenden Komponente darstellt. Die Änderungen des die zeitliche Ableitung darstellenden elektrischen Signals, welche dadurch Induziert werden, daß der angelegte Druck variiert wird, werden elektronisch analysiert. Hieraus wird schließlich ein Ausgangssignal gewonnen, das den physikalischen Zustand in dem lebenden Prüfling bzw. der Versuchsperson anzeigt.

Bevorzugterwelse erfolgt eine Maxlmlerung der zeitlichen' Ableitung von zumindest der fluktuierenden Komponente der Größe als Funktion des angelegten Drucks zu einer Meßzeit Innerhalb des Impulses, wobei das Ergebnis dieses Vorgehens zur Anzeige gebracht wird. Vorzugsweise wird hierbei von der der Summe proportionalen Größe die erste zeltliche Ableitung gebildet.

Die Geräte ermöglichen somit eine Messung des dlastollschen Blutdrucks In einer Arterle von einem Säugetier, bei dem der Blutdruck in der Arterie eine Wellenform aufweist, die eine Systole und eine Diastole für jeden Herzschlag enthalt. Bei dieser Messung wird ein variabler Druck an den Körper des Säugetiers von außen so angelegt, daß dieser auf eine Arterie drückt. Der Druck wird derart gewählt, daß er die Arterle zumindest teilweise zusammendrücken und damit verschließen kann. Das Pulsieren des Blutdrucks in der Arterle wird festgestellt, und man erzeugt ein zeltabhängiges Ausgangssignal, das den Verlauf des Blutdrucks In der Arterle entsprechend den Herzschlägen wiedergibt und Diastolen und Systolen enthält, wobei die Steigung dieses Kurvenverlaufs unmittelbar vor dem Systolenanstleg für eine Vielzahl von Herzschlägen festgestellt wird, Indem man das Ausgangssignal differenziert. Durch Feststellung der größten Steigung kann der dlastollsche Blutdruck festgestellt werden.

Diese Feststellung der größten Steigung erfolgt bevorzugterweise dadurch, daß man das negative Extremum des differenzierten Ausgangssignals ermittelt.

Man kann somit den diastolischen Blutdruck mit Hilfe einer Manschette ermitteln, die so ausgebildet ist, daß sie einen Druck auf ein Blutgefäß ausübt, welcher dieses zusammenpreßt. Hierbei wird zunächst ein Druck an die Manschette angelegt. Anschließend wird der Blutdruck an einem Punkt in dem Blutdruckimpuls unmittelbar vor dem Einsetzen des Systolenanstiegs bestimmt, und es erfolgt eine Differentiation des Blutdrucks an dieser Stelle, so daß man eine erste zeitliche Ableitung des Blutdrucks an dieser Stelle erhält. Anschließend erfolgt eine Maximierung dieser ersten zeltlichen Ableitung als Funktion des angelegten Drucks, und man erzeugt ein

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sphygmometer zur unblutigen Messung von Parametern des strömenden Blutes durch Auswertung des an einem äußerlich an den Blutgefäßen angelegten Druckwandler gemessenen Druckverlaufs, wobei an den Druckwandler ein selektiv varilerbarer äußerer Druck angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (1, 2) vorgesehen sind, mit denen zu einem bestimmten Zeitpunkt Innerhalb des Pulsschlags eine zeitliche Ableitung des am Druckwandler gemessenen Gesamtdrucks (S) erzeugt und der Extremwert der Ableitung als Funktion des angelegten äußeren Drucks bestimmt wird. is

2. Sphygmometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste zeltliche Ableitung (S) des gesamten Drucks ermittelt wird und daß dertielm Extremwert der Ableitung angelegte äußere Druck gielch dem diastolischen Druck des Blutgefäßes 1st.

3. Sphygmometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite zeitliche Ableitung CS') des Gesamtdrucks ermittelt wird und daß der beim Extremwert der zweiten Ableitung angelegte äußere Druck gleich dem sytollschen Druck des Blutgefäßes Ist.

4. Sphygmometer nach einem der Ansprache 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Nachgiebigkeit der Arterie der Wert der ersten zeltlichen Ableitung (S) zu einem gewissen Zeltpunkt innerhalb des Herzschlags als Funktion des gesamten Drucks (S) ermittelt wird.

5. Sphygmometer nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Komparator (37) vorgesehen ist, der be! voreSnsteübaren Werten der ersten Ableitung (S) eine Abtastung der In einem Speicher (33) abgelegten ersten Ableitung (S) veranlaßt.

6. Sphygmometer nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung bei einem Vorzelchenwechsel der ersten Ableitung veranlaßt wird.

7. Sphygmometer nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb jedes Pulsschlags mehrere Werte der ersten zeitlichen Ableitung (S) gemessen und der Mittelwert (In Baueinheit 45) gebildet wird.

8. Sphygmometer nach einem der Ansprüche 1 bis

7. dadurch gekennzeichnet, daß die bei verschiedenen angelegten äußeren Drücken ermittelten Werte der ersten Ableitung (S) in einem Schieberegister (S3) enthalten sind und daß Einrichtungen (57, 61, 63) vorgesehen sind, mit denen die Position des Extremwerts in diesem Schieberegister ermittelt wird.

9. Sphygmometer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Schieberegister (55) vorgesehen ist, in das die den Werten der ersten Ableitung (S) entsprechenden Werte des gesamten Drucks (S) eingetragen werden und aus dem die dem Wert der ersten Ableitung entsprechende Position zu einer Angabeneinheit (73) ausgegeben wird.

10. Sphygmometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckwandler eine Druckmanschette verwendet 1st.