DE2754333A1

DE2754333A1 - Vorrichtung und verfahren zum verringern der stoerungswirkungen auf sphygmometrische informationen

Info

Publication number: DE2754333A1
Application number: DE19772754333
Authority: DE
Inventors: Jerry D Haney; William David Jansen; William Trevor Link
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: American Hospital Supply Corp
Priority date: 1976-12-27
Filing date: 1977-12-02
Publication date: 1978-06-29
Also published as: JPS5383373A; DE2754333C2; CA1100332A; GB1593788A; US4367751A

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ausbilden von Informationen, die einen Hinweis auf den physischen Zustand eines Lebewesens geben und betrifft insbesondere eine verbesserte Vorrichtung und Verfahren zum Messen des Blutdrucks eines Patienten. Ganz speziell betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verringern der Wirkungen von Signalstörungen auf die Blutdruckmessungen.

Nach dem Stand der Technik gibt es zahlreiche Vorrichtungen für das Messen des Blutdrucks eines Lebewesens. Zahlreiche derartige Vorrichtungen und Arbeltsweisen verwenden eine druckbeaufschlagende Manschette, die, über eine selektive Steuerung des beaufschlagten Drucks, dergestalt arbeitet, daß zunehmend oder abnehmend ein von derselben umschlossenes Blutgefäß okkludiert wird. Verschiedene Formen an Wandlern werden sodann für das Feststellen des Zustandes des Blutgefäßes und/oder des Blutflusses in demselben als eine Funktion des durch die Manschette beaufschlagten Drucks angewandt. Nach einer allgemein bekannten Arbeitsweise wird z.B. ein Stethoskop für das Abhören der Korotkoff Geräusche.angewandt. Kompliziertere Verfahren und Vorrichtungen auf der Grundlage des gleichen Prinzips des Abhörens der Korotkoff Geräusche habea das Quecksilbermanometer durch eine mechanische oder elektromechanische Druckmeßvorrichtung ersetzt und benutzen Mikrofone für das Feststellen der Korotkoff Geräusche, die elektrisch anaylysiert v/erden. Nach einer weiteren Arbeitsweise, und zwar der Oszillometrie, führt der Wandler zur Ausbildung eines Signals mit Wellenform, das pulsiert und in einer gewissen Weise proportional zu der Größe und den Zeitverhältnissen des Blutdrucks in dem Blutgefäß ist als eine Funktion des durch die Manschette beaufschlagten Drucks.

Beispiele für diese letztere oszillometrischen Arbeitsweisen finden sich in der US-PS 3 9O3 872 und dem OS-Patent (US-Patentanmeldung SN 578 047). Die Verfahren zum Hessen des Blutdrucks nach diesen beiden Veröffentlichungen werden so durchgeführt, daß ein der Manschette zugeordneter Druckwandler dergestalt arbeitet, daß sowohl der durch die Manschette beaufschlagte Druck als auch eine kleine pulsierende Signalkoraponente, die kennzeichnend für die Pulsierungen des durch die Manschette umschlossenen Blutgefäßes ist, festgestellt werden. Das Anwenden von Algorithmen, wie im

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einzelnen in der obigen Patentschrift und Patentanmeldung beschrieben, führt dazu, daß das durch den Manschettenwandler ausgebildete Signal und insbesondere die pulsierende Komponente desselben durch bestimmte logische und Steuerkreise analysiert und verarbeitet wird unter Ausbilden von Hinweisen auf den diastolischen und systolischen Blutdruck des Patienten.

Grundlegend für die genaue Bestimmung des Blutdrucks unter Anwenden der obigen und weiterer Verfahrensweisen ist die Annahme, daß die von der Manschette erhaltenen und sodann verarbeiteten Signale kennzeichnend für praktisch lediglich die Phänomene ist, die dem Blutdruck im Inneren des Blutgefäßes zugeordnet sind. Das durch den Manschettenwandler ausgebildete Signal kann jedoch gelegentlich Komponenten auf v/eisen, deren Amplituden- und/oder Frqguenzbestandteile nicht kennzeichnend für den Druck in dem Blutgefäß sind. Diese Signalkomponentenwerden gewöhnlich als Störungen bezeichnet und hier als solche bezeichnet. Die Störungen können sich aufgrund einer Vielzahl an Gründen einschließlich einer bewußten und/oder unbewßten i'uskelaktivität seitens des Patienten, auf Druck zurückführendes Geräusch, das in der allgemeinen Umgebung auftritt, in der die Blutdruckmessungen durchgeführt werden, Anstoßen und/oder Bewegen der der Manschette zugeordneten Leitungen usw. ergeben. In jedem Fall können diese Störungen einen Teil des durch das spezielle System empfangenen und analytisch verarbeiteten Signals sein, und wenn dieselben nicht identifiziert und kompensiert werden, ergibt sich hierdurch eine Verzerrung und Ungültigkeit der schließlich erhaltenen 3utdruckmessungen.

Im Hinblick auf die obigen Gründe sind verschiedene Anstrengungen unternommen worden die Wirkungen der in dem empfangenen Signal vorliegenden Störungen für die Analyse zu identifizieren und/oder zu kompensieren. In Sachen der oben angegebenen Patentschrift und Patentanmeldung werden verschiedene aufeinanderfolgende Blutdruckimpulse kontinuierlich auf einen Durchschnittswert gebracht, um so die Wirkung einer Störung hintenanzuhalten. Man sieht, daß in einigen Fällen eine derartige Modifizierung der Daten eine geringe oder keine Wirkung auf die genaue Bestimmung der Blutdruckwerte hat. In anderen Fällen jedoch kann diese Modifizierung der Daten in Abhängigkeit von deren Auftreten und der speziellen in der Ana-

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lyse angewndten Algorithmen in ernsthafter Tieise die sich ergebende Blutdruckbestinimung verzerren.

Eine wesentliche der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ausbilden von Informationen zu schaffen, die mit zunehmender Genauigkeit einen Hinweis auf den physikalischen Sustand des Lebewesens geben. Im Rahmen dieser Aufgabe soll ein Verfahren und Vorrichtung für die genaue Bestimmung des Blutdrucks vorgesehen werden.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein verbessertes Verfahren und Vorrichtung für das Messen des Blutdrucks zu schaffen, wobei dieselben weniger empfindlich gegenüber fehlerhaften Blutdruckmessungen sind bedingt durch Störungen, die in dem festgestellten Signal auftreten, das kennzeichnend für die Blutdruckpulsierungen in dem Blutgefäß ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren beruhen auf der Grundlage, daß durch Entfernen jedweder Informationen innerhalb eines speziellen zeitlichen Rahmens, innerhalb dessen eine Störung erkannt worden ist, die ansonsten während dieses Seitrahmens auftretende gültige Information kritisch für die genaue Bestimmung eines gewissen physikalischen Zustandes eines Patienten sein kann, z.B. dem diastolischen oder systolischen Druck. Un einen Verlust einer derartigen Information zu vermeiden, werden erfindungsgemäße eine Vorrichtung und ein Verfahren geschaffen, durch die das Auftreten einer Störung in den festgestellten Drucksignalen erkannt und eine derartige Feststellung dazu angewndt wird, daß die Pulsdruckdaten unter den gleichen Bedingungen des beaufschlagten Manechettendrucks wieder erstellt werden, wie sie zum Zeitpunkt vorlagen, ν ο die Störung festgestellt wurde. Kurz umrissen, vird dies dadurch bewerkstelligt, daß der beaufschlagte Druck wiederholt wird, bei dem die Störung auftritt, und zu diesem Zeitpunkt neue Pulsdruckdaten genommen werden. Es wird eine Anordnung angewandt, durch die die Verarbeitung von Störungsdaten durch den Signalanalysekreis inhibiert und anstelle derselben neue Daten angewandt werden. In dieser Weise weisen die durch den Entscheidungskreis angewandten Daten die Eigenschaft auf genau kennzeichnend für die Blutdruckbedingungen in dem Blutgefäß zu sein bzw. besitzen eine größere Wahrscheinlichkeit diese Eigenschaft zu haben.

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Die erfindungsgenäße Vorrichtung zum Ausbilden von Informationen, die einen Hinweis auf den physischen Zustand eines Labevenens geben kennzeichnet sich durch die folgenden Merkmale: eine Anordnung für das kontrollierte Beaufschlagen eines selektiv veränderbaren Drucks auf das Lebewesen benachbart zu einem Blutgefäß, eine Anordnung für das Messen eines zeitabhängigen fluktuierenden Wertes, der kennzeichnend für den pulsierenden Druck in dem Blutgefäß ist, eine Anordnung für das Messen eines τ-Jertes, der kennzeichnend für den selektiv veränderbaren Druck ist, der extern benachbart zu dem Blutgefäß beaufschlagt wird, eine Signalverarbeitungsanordnung, die in vorherbestimmter *^Teise auf den pulsierenden Druckwert als eine Funktion des beaufschlagten Drucks anspricht unter Ausbilden eines Ausgangssignals des physischen Zustandes des Lebewesens, eine Anordnung für das Feststellen eines Störungswertes in wenigstens dem den pulsierenden Druck wiedergebenden Wert und Ausbilden eines Steuerhinweise3 hierauf, eine Anordnung, die auf der Signalverarbeitungsanordnung gegenüber den festgestellten Störungswert und eine Steueranordnung, die der Druckbeaufschlagungsanordnung zugeordnet ist, für das Wiederholen des beaufschlagten Drucks, bei dem sich ein Hinweis auf das Auftreten einer Störung ergibt, aufgrund des Hinweises auf die Störung, wodurch sich störungsfreie V7erte für den Druck ergeben.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steueranordnung für das Wiederholen des beaufschlagten Drucks eine Anordnung auf, die zunächst den beaufschlagten Druck praktisch auf einen zuvor erreichten Druck einstellt, der nicht der Druck ist, Lei dem die Störung auftrat, sowie für die nachfolgende Änderung des eingestellten beaufschlagten Drucks wenigstens auf den Drucfc, bei dem zuvor die entsprechende Störung eingetreten ist.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Signalverarbeitungsanordnung daran gehindert, auf das festgestellte Störungssignal anzusprechen vermittels Inhibieren des Ansprechens auf den pulsierenden und den beaufschlagten Druckwert nur bis der Druck, bei dem die Störung auftrat, wieder erreicht wird.

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Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die Signalverarbeitungsanordnung daran gehindert auf das festgestellte Störungssignal anzusprechen vermittels Inhibieren des Ansprechens gegenüber dem pulsierenden und dem beaufschlagten Druckwert praktisch nur bis der eingestellte Drück erreicht worden ist, sowie die Werte des beaufschlagten und des pulsierenden Drucks, wie sie durch die Signalverarbeitungsanordnung während der Wiederholung des beaufschlagten Drucks empfangen werden, diese Druckwerte sersetzen, die während des entsprechenden, zuvor beaufschlagten Drucks erhalten worden sind.

Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die festgestellten Störungshinweise gezählt und es liegt eine Anordnung vor, durch die wenigstens die den beaufschlagten Druck wiederholende Anordnung außer Funktion gesetzt wird, sobald die Störungszählung einen vorherbestimmten Wert erreicht, wodurch die maximale Seitspanne begrenzt wird, die erforde4rlich ist, um ein Ausgangssignal zu erhalten, das einen Hinweis auf den physischen Zustand des Patienten ergibt. Die das Ansprechen inhibierende Anordnung für die Signalanalysierungsanordnuiig kann auch im Anschluß an diese Zählung außer Funktion gesetzt werden.

Mach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der selektiv veränderbare beaufschlagte Druck, z.3. linear vor jeder aufeinanderfolgenden Druckpulsierung erhöht, und die Anordnung für das Wiederholen des beaufschlagten Drucks spricht automatisch auf den Störungshinweis an und der beaufschlagte Druck wird natürlichnach unten, jedoch nicht notwendigerweise auf null eingestellt unter Beginnen des Wiederholungslaufes durch die Druckwerte, bei denen die Störung aufgetreten ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren und 4ie erfindungsgemäße Vorrichtung finden insbesondere Nutzanwendung bei der Messung von diastolischen und systolischen Blutdrucken und wo die Druckbeaufschlagung sanordnung aus einer Blutdruckmanschette besteht sowie die Anordnung für das Messen sowohl des pulsiernden Drucks als auch des beaufschlagten Drucks aus einem Druckwandler in Verbindung mit der Manschette besteht.

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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Ausbilden einer Information, die einen Hinweis auf wenigstens den diastolidchen oder systolischen Druck in den Blutgefäß eines Lebewesens ergibt, bei der ein selektiv veränderbarer Druck auf das Lebewesen benachbart zu den Blutgefäß beaufschlagt wird, ein zeitabhängiger fluktuierender Wert gemessen wird, der kennzeichnend für den pulsierenden Druck in deir. Blutgefäß ist, ein ^T-'ert gemessen wird, der kennzeichnend für den selektiv extern benachbaft zu dem Blutgefäß beaufschlagten öeränderbaren Drucl· ist und der pulsierende Druckvert in einer vorherbestimmten τ-'eise als eine Funktion des beaufschlagten Drucks analysiert wird unter Ausbilden eines Ausgangssignals, das einen Hinweis auf wenigstens den diastolischen oder systolischen Druck in dem Plutgefr.3 darstellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Störungswert in wenigstens den den pulsierenden Druck wiedergebebenden Druckwert festgestellt und ein STeuerhinweis hieraus ausgebildet wird, die Analyse des pulsierenden Drucks als Funktion des beaufschlagten Drucks aufgrund des Vorliegens eines Hinweises auf die Sötörung inhibiert wird, odurch wenigstens ein festgestellter Störungswert zurückgewiesen wird, und der beaufschlagte Druck aufgrund des Hinweises auf das Auftreten der Störung dergestalt gesteuert wird, daß der bei Auftreten der Störung beaufschlagte Druck wiederholt wird.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsforn besteht die Steuerung zur Wiederholung des beaufschlagten Drucks zum Zeitpunkt des Vorliegens der Störung darin, daß zunächst der beaufschlagte Druck praktisch auf einen zuvor erreichten Druck eingestellt wird, der nicht der Druck ist, bei dem die Störung auftritt und sodann der eingestellte beaufschlagte Druck wenigstens auf den Druck verändert wird, bei den zuvor die entsprechende Störung aufgetreten ist.

Nach einer weiteren Ausführungsform werden die Störungshinweise gezählt und wenigstens die Wiederholung des beaufschlagten Drucks aufgrund nachfolgender Störungswerte verhindert, enn eine vorherbestimmte Zählung der Störungshinweise überschritten wird, wodurch die maximale Zeitspanne begrenzt wird, die erforderlich ist, um ein Ausgangssignal für den Hinweis des Blutdrucks zu erhalten.

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BAD ORIGINAL

Lin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargeteilt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Biockdiagramm, das die erfindungsgenäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren in Kombination mit einer Blutdruckmeßanordnung zeigt;

Fig. 2 eine Aufzeichnung des beaufschlagten Manschettendrucks gegen die Zeit und gibt die erfindungsgemäße Arbeitsweise wieder;

Fig. 3a, 3b und 3c die Drucksignale/ Ie sie durch den Signalverarjeitungskreis während der Intervalle A, B und C des in der Figur 2 gezeigten Manschettendrucks gesehen werden;

Fig. 3d eine Zusammensetzung der Figuren 3a, 3b und 3c;

Fig. 3e eine Darstellung der idealen Situation, bei der keine Störengen in den dem Signalanalysekreis zugeführten Drucksignalen auftreten;

Fig. 4 eine Aufzeichnung des Manschettendrucks gegen die Zeit ähnlich der Darstellung nach der Figur 2;

Fig. 5a und 5b Drucksignale, die durch den Signalverarbeitungskreis während der Intervalle A und B nach der Figur 4 gemäß einer wahlweisen erfindungsgemäßen Ausführungsform erhalten worden sind;

Fig. 6 eine Darstellung des beaufschlagten Manschettendrucksgegen die Zeit nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 7a, 7b und 7c die auf den Signalverarbeitungskreis beaufschlagten Drucksignale während der Intervalle A, A¹ und B nach der Figur 6.

Unter Bezugnahme auf die Figuren und insbesondere die Figur 1 erläutern dieselben bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsformen. Eine Anordnung für das Beaufschlagen eines veränderlichen Drucks benachbart zu einem Blutgefäß ist hier als Manschette 20 angeordnet um einen eine Artereie 22 aufweisenden Arm 21 gezeigt. Die Manschette 20 kann eine typische Blutdruckmanschette sein, so wie im Zusammenhang mit einem Stethoskop zum Abhören der Korotkoff Geräusche angewandt wird. Einen Teil dieses Druckbeaufschlagungssystem bildet die Pumpe oder Druckvorrichtung 23, die über den Schlauch 24 einwirkt. Ein Magnetspulen gesteuertes Ventil 25, das über den Schluach 26 einwirkt, kann dergestalt gesteuert werden, daß der Druck aui der Manschette 20 abgelassen wird.

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-JAMIOJ.ro

Bei der gezeigten Ausführungsform werden die Pumpe 23 und das Ventil 25 durch eine Pumpen- und Ventilsteuereinheit 27 über die Leitungen 28 bzw. 29 gesteuert und die Steuereinheit 27 wird ihrerseits automatisch über die Leitung 30 durch den logischen und .Manschettendruck-Zeitgeberkreis 31 gesteuert. Die normale Steuerung der Pumpe 23 und des Ventils 25 wird durch ein Startsignal inganggesetzt, das auf die Leitung 32 beaufschlagt einem Eingang des logischen und Zeitgeberkrieses 31 zugeführt wird.

_>ei der gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsform steuert der logische und Zeitgeberkreis die Pumpe 23 bzw. das Ventil 25 dergestalt, daß die Manschette 20 einen linear zunehmenden Druck auf den Arm 21 mit vorherbestimmter Geschwindigkeit über den interessierenden Druck-Bereich beaufschlagt und das Ventil läßt nach Erreichen des Endes dieses Bereiches schnell die Luft ab. In typischer Weise wird sich die Geschwindigkeitsänderung des beaufschlagten Drucks etwa in dem Bereich von 2b is 15 mm/sec, belaufen, und dies ist auch angenähert der Bereich des beaufschlagten Drucks zwischen aufeinanderfolgenden Blutdruckimpulsen dort, v;o sich die Geschwindigkeit des Herzschlages des Patienten auf etwa 60 Schläge pro Minute beläuft. ^eI der hier gezeigten Ausführungsform beläuft sich die Druckveränderungsgeschwindigkeit muf etwa 5 bis 7 mm/sec. Die Logik des Kreises 31 ist jedoch in der Lage, wie weiter unten erl,äutert, die Pumpe 23 und das Ventil 25 so zu steuern, daß die normalerweise kontinuierliche Druckzunahme, wie sie durch die Manschette 2 0 beaufschlagt wird unterbrochen und zeitweilig verringert oder wenigstens bei einem speziellen Wert gehalten werden kann zwecks Nachfolgendem Sammeln von Daten für diese entsprechenden Druckwerte.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführnngsform wird die Manschette zuerst und schnell auf einen Druck aufgepumpt, der größer als irgendein wahrscheinlicher systolischer Druck ist und man läßt sodann den Druck langsam auf einen Nullwert durch gesteuertes Entweichen der Luft und angenähert lineare Absinken. Der in der Manschette 20 vorliegnde Druck Ist die Summe des durch die Pumpe 23 beaufschlagten Drucks und des pulsierenden Drucks, der sich durch zeitabhängige, pulsierende Druckveränderungen in der Arterie 22 ergibt und diese Summe ist in der Figur 1 als S wiedergegeben.

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Der Manschettendruck wird durch den Druckwnadler 33 oder eine andere geeignete Anordnung gemessen. Wenn auch das von dem Wandler

kommende Signal S eine Summe des beaufschlagten Drucks und des pulsierenden Drucks ist, ist zu beachten, daß der beaufschlagte Druck (wiedergegeben als P^₀) um ein Vielfaches größer als der

pulsierende Druck (wiedergegeben als P ) ist, und somit ist der

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Wert von S praktisch gleich dem durch die Manschette 20 beaufschlagten Druck.

Das Ausgangssignal S des Druckwandlers 33 wird einem Signalverarbeitungskreis zugeführt, der in einer vorherbestimmten Weise in übeetnstimmung mit einem speziellen Algorithmus anspricht unter Wiedergabe sowohl des diastolischen als auch des systolischen Blutdruckwertes für den Überwachten Patienten.

In typischer Weise wird das von dem Wandler 33 kommende Signal S auf die Kreise 35, 36 und 37 beaufschlagt, die in der Lage sind in entsprechender Weise die Maximum-an-Maximum (P-P) Größe jedes aufeinanderfolgenden Impulses in dem pulsierenden Druck (P ), den sogenannten DC oder beaufschlagten Druckwert P- und die erste Zeitableitung P des P c pulsierenden Drucks zu bestimmen. Das

el

Ausgangssignal des P- Feststellkreises 36 besitzt die Größe des S Eingangssignals, von dem die sehr kleine P„_ pulsierende Druck-

omponente entfernt worden ist. Der P Maximum-an-Maximum Feststellkreis 35 weist einen Maximura-an-Maximum Feststellkreis für das Ausbilden von Ausgangssignalen P-P auf, die kennzeichnend für die Maximum-an-Maximum Werte der entsprechenden Blutdruckimpulse sind. Der P Feststellkreis 37 weist einen Differentiator für das Ausbilden der ersten Zeitableitung der P _Q Komponente des S Eingangssignals auf. Die Kreise für das Ausbilden dieser Werte sind in der oben angegebenen US-Patentschrift und Patentanmeldung erläutert, in denen weiterhin angegeben ist, daß der Maximum-anMaximum Wert (P-P oder P _) dazu angewandt wird, systolische

ac

Druckmessungen auszuführen, sowie der erste Zeitableitungswert (P ) dazu angewandt wird, diastolische Druckmessungen durchzuführen sowie der S oder P- Wert den beaufschlagten Druck für die entsprechenden Abtastungen von P-P und P wiedergibt.

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Es sei hier erwähnt, daß Anaiog- und/oder Digitalschaltkreise für die Kreise 35,36 und 37 angewandt werden können, und dasselbe gilt auchfür viele der verbleibenden und weiter unten erläuterten Funktionen. Es handelt sich hierbei um handelsgängige Mikroprozessoren und weitere Digitalschaltkreise, die bevorzugt sind. Es versteht sich weiterhin das Anwenden entsprechender Analog-Digitalkonverter und eines Programms, das dazu geeignet ist die erforderlichen Entscheidungs- und Steuerfunktionen eines Mikroprozessors zu leiten.

Der logische Entscheidungskreis 33 spricht auf die P-P, P, und P Signale der Feststellkreise 35 und 36 and 37 an unfler Feststellen und über die Wiedergabeanordnung 39 wiedergebend der diastolischen und systolischen Blutdruckwerte eines Patienten in Übereinstimmung mit den Erläuterungen in der oben angegebenen US-Patentschrift und US---atentammeldung.

In dem Block 38 nach der Figur 1 mit der Bezeichnung "Entscheidung", "Logik" und "Speicherung" kann eine Datenspeicheranordnung für die vorübergehende Speicherung der P-P, P, und P Daten vorliegen, insbesondere wenn eine spezielle logische Entscheidung getroffen werden soll nur relativ kurz nachdem die speziellen in Frage stehenden Daten eingegangen sind. Ein Beispiel hierfür würde in einem System bestehen, Lei dem bezüglich des beaufschlagten Drucks eine nach unten gerichtete und nicht eine nach oben gerichtete Schräge vorliegt, da der systolische Druck als der erkannt wird, der der beaufschlagte Druck ist, Lei dem der P-P Wert praktisch die Hälfte seines maximalen Wertes ist und ein beaufschlagzer Druck ist, der größer als derjenige ist, ;.ei dem das Maximum P-P auftritt.

Der Entscheidungs-Logik und/oder Speicherungskreis 38 ist mit einer logischen Anordnung versehen, die allgemein als "Inhibierung" £ür bezeichnet ist, um so die weitere Erfassung von P-P, P und P Daten

eic

aus dem Wandler 33 zu inhibieren oder zu blockieren aufgrund weiter unten erläuterter Gründe, ^hlweise kann die Schaltung für die "Inhibierung" Funktion zwischen dem Wandler 33 und den Eingängen der Feststellkreise 35, 36 und 37 angeordnet sein, ..obei Vorsorge getroffen ist, daß das S Signal (für P_dc) dem Manschettensteuerungskreis 31 zugeführt wird.

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Die Schaltung 40 für das Feststellen der Störung erhält die Eingangssignale P-P, P^_c und P von den Ausgängen der Peststellkreise 35, 36 und 37. Der Störungsdetektor 40 ist so aufgebaut, daß derselbe das Auftreten einer Störung in irgendeinem oder allen seiner Eingangssignal erkennt und einen Hinweis darauf gibt. Die Schaltung des Mikroprozessorprogramms des Detektors 40 kann dergestalt sein, daß lediglich ein Kriterium bei dessen Suche für die Störung oder eine Mehrzahl an unterschiedlichen Kriterien angewandt wird. So kann z.B. eine bekannte Schaltung dazu angewandt werden, die Wiederholung des in der Manschette beaufschlagten Drucks ingangzusetzen, wo die spezielle Störung festgestellt wurde. Das auf der Leitung 41 auftretende Signal wird durch das normalerweise offene Tor 42 dem Eingang eines logischen und Zeitgeberkreises 31 zugeführt, der den durch die llanschette 2 0 beaufschlagten Druck steuert.Der beaufschlagte Druck, entweder wiedergegeben durch das Signal S oder vorzugsweise durch P^ an dem Ausgang des Kreises 36 wird auf einen Eingang des logischen und Zeitgeberkreises 31 überführt zwecks zunächst Speichern des P. Wertes, bei dem die Störung eingetreten ist, sowie weiterhin um anschließend zu erkennen, :ann dieser gespeicherte Wert des beaufschlagten Drucks während des Wiederholungslaufes erreicht wordenist, wie weiter, unten erläutert.

Weiterhin.zu dem auf der Leitung 41 auftretenden Steuersignal für einen Störungshinweis liefert zusätzlich der Detektor 40 ein ähnliches Steuersignal auf der Leitung 43 bedingt durch den Hinweis auf die Störung und reit üblicher Weise längerer Dauer, das selektiv durch das normalerweise offene Tor 44 dem Inhibierungsi.reis zugeführt wird, der dem logischen Entscheidungskreis und Speicher 38 zugeordnet ist. Das Steuersignal 43 arbeitet dahingehend, daß die Verarbeitung des Störungswertes als ein gültiger Datenpunkt verhindert wird» und zwar entweder indem für nachfolgende und wahrscheinlich bessere Daten gesorgt wird, die über gespeicherte Störungsdaten geschrieben werden oder vorzugsweise indem die wirksame Einführung der Störung in den Speicher in dem Kreis 38 von vornherein verhindert wird, wie z.B. ein Anwenden eines Tors. Wenn z.B. der in der Einheit 38 vorgesehene Speicher

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ein sogenanntes "push-down stack", einen umlaufendes Gedächtnis oder ein Gedächtnis mit wahllosem Zugeiff (RAM) aufweist, ' ann das Signal 43 die Adressenlagen in den Gedächtnis dergestalt steuern, daß ungültige Daten weggelassen v/erden und/oder dieselben mit neuen Daten überschrieben v/erden. In jedem Fall besteht die Wirkung des Signals 43 darin, daß der festgestellte Störungswert aus dem Datenstrom entfernt wird, der anschließend durch den logischen Entscheidungskreis 38 weiterverarbeitet wird.

Die Dauer des Signals 43 zwecks Inhibieren des Fintritts neuer Daten in dem logischen und Speicherkreis 38 wird durch die Dauer der punktierten Verlängerung der Leitung 45 bestimmt, die wiedergibt, daß die Wiederholung eines Teils des Bereiches des beaufschlagten Drucks gerade ausgeführt wird. Das auf der Leitung 45 auftretende Signal wird durch den logischen und Zeitgeberkreis 31 des Manschettendurcks ausgebildet, /ie weiter unten erläutert und dient z.B. dazu, einen bistabilen Kreis (nicht gezeigt) zu rückzustellen, der dem Detektor 40 zugeordnet ist, obei der letztere durch Erkeneen einer durch das Signal 41 angezeigten Störung eingestellt worden ist.

Der logische und Zeitgeberkreis 31 für das Steuern des durch die Manschette 20 beaufschlagten Drucks arbeitet nach einer Ausführungsform in der in den Figuren 2 und 3a bis 3e gezeigten Weise. Unter Bezugnahme auf diese Figuren sieht man, daß nach der Figur der durch die Manschette 2 0 beuairschlagte Druck linear in mehreren Segmenten A, ^ und C zunimmt. Der zu Beginn der Aufzeichnung wiedergegebene Manschettendurck kann sich auf etwa 40 mm Hg belaufen und unterhalb dieses Wertes können keine Aussage-Kräftigen Messungen vorgenommen werden, -ei Zunahme des Manschettendrucks in dem Segment A treten Druckdatenpunkte bei jedem aufeinanderfolgenden Impuls oder etwa einmal pro Sekunde auf. Dise Druckdatenpunkte können P, und/oder Ρ-Γ und/oder P sein, ".robei P-P in den Figuren 3a bis 3e wiedergegeben ist.

Bezüglich der Figur 3a ergibt sich, daß bei Vorliegen des fünften scheinbaren P-P Wertes P~Pc_a bei einem beaufschlagten Druck von 60 oder 70 mm Hg festgestellt wird und der Detektor 40 erkennt, daß es sich um eine Störung handelt bedingt dufch eine übermäßige Amplitude. Diese Erkenntnis wirkt überdie Leitung 41 so ein, daß die Logik des Kreises 31 über die Leitung 29 ein Steuersignal an

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das Ventil 256 ab gibt unter scnellem Druckabfall des Manschettendrucks um einen vorherbestimmten Betrag von z.B. 15 bis 20 mm Hg. Sodann überführt der logische und Zeitgeberkreis 31 wieder die Steuerung an die Pumpe 23, die ihre lineare, nach oben gerichtete Druckschräge mit der gleichen Geschwindigkeit wie zuvor aufnimmt, jedoch von dem neuen nach unten angepaßten Druckwert. Diese erneut afugenommene Schräge ist durch B gekennzeichnet. Dieses Arbeiten mit einem Druckabfall und erneutem Aufnehmen der nach oben gerichteten Schräge dient dazu, den beaufschlagten Druck zu wiederholen, ~ei dem die Steuerung festgestellt wurde, um so bei diesem TJert genaue Druckdaten zu erhalten, wie dies durch den gültigen P-P Wert (P—Prj,) in der Figur 3b wiedergegeben ist. Das Fortsetzen der Schräge B führt zu weiteren gültigen P-P Werten P^-PgU/ P-P_7b usw.

Bei dieser Ausführungsform ist vorhergesagt worden, daß die während des Segmentes A , d.h. P~P_i ~ P~P 4, angenommenen Druckdaten-. unkte für die Analyse zurückgehalten werden sollen. Daher wird durch die Schaltung 31 auf der Leitung 45 ein "P-Wiederholungssignal" ausgebildet, durch das die Einführung von Daten in den Kreis 38 inhibiert wird bis der Manschettendruck, wie durch P, angegeben auf den Wert zurückkehrt, beidem die Störung festgestellt wurde und sodann wird bei dem nächsten Herzschlag die neue Abtastung ίΡ'Ρςν,) vorgenommen.

Ilan sieht, daß eine weitere Störung an dem scheinbaren P^-P-IgJ₃ Wert in den Schrägesegment 3 auftritt, v.-orauf die obige Arbeitsweise wiederholt wird, unter Ausbilden des gültigen P~P-ig_c Wertes nach der Figur 3c.

Unter Bezugnahme auf die Figur 3e ist dort ein normales Muster von P-P Datenpunkten wiedergegeben, ..enn keine Störungen festgestellt werden. Die Figur 3d zeigt die Datenpunkte in Obereinstimmung mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise, ./enn zwei Störunen vorliegen. Man sieht, daß bei diesem letzteren Verlauf der notwendigerweise länger als derjenige nach der Figur 3 e ist, die gleiche Anzahl und Werte der Druckdatenpunkte vorliegt, so daß die Schaltung 38 für die Analyse die gleichen Werte erhält.

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Anstelle des Arbeitens des in den Figuren 2 und 3a bis 3e gezeigten logischen Kreises 31 kann derselbe so konfiguiert sein, daß sich ein Arbeiten gemäß derAusführungsfona nach den Figuren 4, 5a und 5b ergibt. Hier ist die Manschettendruckschräge identisch derjenigen nach der Figur 2, jedoch liegt das P-Uiederholungssignal auf der Leitung 45 lediglich lange genug vor, damit das Signal die Störung beseitigt, die durch den scheinbaren P-P₅ Uert bedingt wird, jedoch nicht lange genug, um die Aufnahme der neuen

P-P-, und P-P., Uerte zu blockieren, die in das Gedächtnis über 3d 4b

(Streichen) der alten Uerte P-B., und P-P. eingeschrieben werden.

ja 4a

In dieser Weise weist das Segment B nicht nur die neuen Druck-.erte beginnend mit der Wiederholung des llanschettendrucks auf, ,-ei dem die Störung eintritt, sondern ebenfalls neue Druckwerte über das wiederholte Teil des beaufschlagten Drucks. Es versteht sich, daß der "Ende-zu-Ende" DAtenblock an einer beliebigen Stelle innerhalb des wiederholten Teils des beaufschlagten llanschettendrucks gemacht werden kann.

Die Figuren 6 und 7a bis 7c zeigen eine v/eitere Arbeitsweise, wobei der logische und Zeitgebcrkreis 31 so konfiguriert oder progaammiert ist, daß die wiederholung des beaufschlagten Manschettendrucks, bei dem die Störung eintritt, nicht einen Druckabfall und soit Wiederholung der v/eiteren Ilancchettenzwischendrücke erforderlich macht. VJie in der Figur 6 gezeigt, wird vielmehr der Manschettendruck bei dem Druck konstant gehalten, bei dem die Störung auftritt bis der nächste Herzschlag eingetreten ist. Dies führt zu dem kurzen Segment A¹ ^n der Figur 6 und dem entsprechenden P~^P5_ai ^T--⁷ert in der Figur 7b. Die Schräge wird sodann aufgenommen unter Ausbilden des Segmentes B, das zunächst den gültigen P-Pg_b Wert nach der Figur 7c aufzeichnet. Nie bei der Anodnung nach den Figuren 4, 5a und 5b liegt das Signal aufder Leitung 45 lediglich solange vor, daß ein Ausschalten der Störung erfolgt, wie durch den scheinbaren !-Tert P~?c wiedergegeben .

Der Erfindungsgegenstand ist hier im Zusammenhang mit einen kontinuierlichen linearen, eine η ah oben gerichtete Schrägung aufweisenden Manschettendruck beschrieben worden. Der Erfindungsgegenstand ist jedoch in gleicher ''Teise auf Stufen-weise Manschettendrücke und/oder sich verringernde Drücke oder eine nach

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unten gerichtete Schräge aufweisende Drücke anwendbar. In dem letzteren Fall jedoch würde der Druck nach oben angepaßt werden für eine festgestellte Störung und würde einen Teil des abnahnenden Drucks wiederholen.

Unter erneuter 3ezugnahme auf die Figur 1 ist dort ein Zähler 50 gezeigt, der um den Betrag von acht oder einer anderen vorherbestimmten, geeigneten Sahl eine Division vornimmt zwecks Degrenzen der Anzahl ,um die das System einen beaufschlagten Druck wiederholt aufgrund des Feststeilens einer Störung. Obgleich ein Vergleich der Figuren 3d und 3ed offensichtlich zeigt, daß die Blutdruckmessung ansonsten wesentlich länger dauert, wenn eine große Anzahl von Störungen vorliegt. In typischer Weise kann jede festgestellte Störung die Meßzeit um 2 bis 5 Sekunden verlängern in Abhängigkeit davon, welche der oben angegebenen Arbeitsweisen herangezogen wird. Durch fiberführen des die Störung angebenden Signals 41 dufch das Tor 51 zu dem Triggereinlaß

- 8 des Zählers 50 liefert der Zähler auf der Leitung 52 ein Steuersignal, wenn acht aufeinanderfolgende Störungen festgestellt worden sind. Das Tor 51 wird durch das Ausgangssignal 52 des Zählers 50 gesteuert und blockiert die weitere Einführung von TriggerSignalen 41 in den Zähler, sobald derselbe acht gezählt hat.

Das von dem Zähler 50 kommende und auf der Leitung 52 vorliegende Signal wird den Steuereingängen der Tore 42 und 44 zugeführt zwecks Schließen der Tore und einem Verhindern der Wiederholung des Manschettendrucks und des Löschens der Störungssignale, nachdem acht Störungen festgestellt worden sind, um so alle übermäßige Verlängerung der Meßzeit zu verhindern. In einem derartigen Fall können weitere Störungen aufweisende Datenpunkte angenommen und von denselben Dufchschnittswerte festgestellt werden für die sich anschließende Analyse durch den Kreis 38. Wahlweise kann das einen Hinweis auf die Störung ergebende Signal 41 (nicht gezeigt) dazu angewandt werden in dem Kreis 38 als standardisierte oderDurchschnittswerte des Drucks eingeführt zu werden, wenn der Zähler 50 das Tor 44 schließt.

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Bei den hier beschriebenen Ausführungsformen und weiteren Blutdruckraeßanordnungen mit Störungsdetektoren, jedoch keine Anordnung für das Wiederholen des Blutdrucks,kann ein Störungszähler so wirken, daß auf eine vorherbestimmte Zahl festgestellter Störungen, d.h. 5 bis 10, ο angesprochen wird, daß die gesamte Messung beendet v/ird und eine Unterbrechung der Messung oder Fehleranzeige erfolgt. Dies v/ürde übemäßig ungenaue Blutdruckmessungen verhindern, vrenn der Patient sich in einem Sustand befindet, der zur Ausbildung einer großen Anzahl an Störungen führt.

Anstelle der durch das Elockdiagramin nach der Figur 1 wiedergegebenen einzelnen Schaltkreise kann das gleiche Ergebnis auch durch logische Operationen anhand gespeicherter Daten erreicht werden unter der Steuerung eines vorprogrammierten Mikroprozessors,

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L c e r s e i t e

Claims

Γ»! 1 /~V -L. ··"»■; (090) · JlW50

Diplom-Chemiker Telegramme! INDUSPROP BERLIN

PATENTANWALT D-I BERLIN 33

MANFRED MIEHE falkenr.ed4

Telefon: (09011 Telegramme: Il Tdem tmS4d

US/O2/2368 AO 2966

AMERICAN OPTICAL CORPORATION Southbridge, Mass. 01550, USA

Vorrichtung und Verfahren zum Verringern der Störungswirkungen auf

sphygmometrische Informationen

Patentansprüche

Vorrichtung zum Ausbilden von Informationen, die einen Hinweis auf den physischen Zustand eines Lebewesens geben, gekennzeichnet durch die Kombination der nachfolgenden Merkmale: eine Anordnung für das kontrollierte Beaufschlagen eines selektiv veränderbaren Drucks auf das Lebewesen benachbart zu einem Blutgefäß, eine Anordnung für das Messen eines zeitabhängigen fluktuierenden Wertes, der kennzeichnend für den pulsierenden Druck in dem Blutgefäß ist, eine Anordnung für das Messen eines Viertes, der kennzeichnend für den selektiv veränderbaren Druck ist, der extern benachbart zu dem Blutgefäß beaufschlagt wird, eine Signalvearbeitungsanordnung, die in vorherbestimmter Weise auf den pulsierenden Druckwert als eine Funktion des beaufschlagten Drucks anspricht unter Ausbilden eines Ausgangssignals des physischen Zustandes des Lebewesens, eine Anordnung für das Feststellen eines Störungswertes in wenigstens dem den pulsierenden Druck wiedergebenden Wert und Ausbilden eines Steuerhinweises hierauf, eine Anordnung, die auf den Hinweis der Störung anspricht unter Inhibieren des Ansprechens der Signalverarbeitungsanordnung gegenüber dem festgestellten Störungswert und eine Steueranordnung, die der Druckbeaufschlagungsanordnung zugeordnet ist, für das Wiederholen des beaufschlagten Drucks, bei dem sich ein Hinwels auf das Auftreten einer Störung ergibt, aufgrund des Hinweises auf die Störung, wodurch sich stö-

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rungsfreie Vierte für den Druck ergeben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung für das Wiederholen des beaufschlagten Drucks eine Anordnung aufweist, die zunächst den beaufschlagten Druck praktisch auf einen zuvor erreichten Druck einstellt, der nicht der Druck ist, ...ei den die Störung auftrat, sowie für die nachfolgende änderung des eingestellten beaufschlagten Drucks wenigstens auf den Druck, bei dem zuvor die entsprechende Störung eingetreten ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsanordnung daran gehindert wird, auf das festgestellte Störungssignal ansprechen vermittels Inhibieren des Ansprechens auf den pulsierenden und den beaufschlagten Druckwert nur bis der Druck,bei den Störung auftrat, wieder erreicht wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsanordnung daran gehindert wird auf das festgestellte Störungssignal anzusprechen vermittels Inhibieren des Ansprechens gegenüber dem pulsierenden und dem beaufschlagten Druckwert praktisch nur bis der eingestellte Druck erreicht worden ist^ sowie die Werte des beaufschlagten und des pulsierenden Drucks, ie sie durch die Signalverarbeitungsanordnung während der Wiederholung des beaufschlagten Drucks empfangen werden, diese Druckwerte ersetzen, die während des entsprechenden, zuvor beaufschlagten Drucks erhalten worden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung vorliegt, die auf eine vorherbestimmte Anzahl festgestellter Störungshinweise anspricht, um wenigstens die den beaufschlagten Druck wiederholende Anordnung daran zu hindern, auf die nachfolgenden Störungswerte anzusprechen, wodurch die maximale Zeitspanne begrenzt wird, die erforderlich ist, um ein Ausgangssignal zu erhalten, das einen Hinweis auf den physischen Zustand ergibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung für das VJiederholen des beaufschlagten Drucks automatisch auf den Störungshinweis anspricht.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der selektiv veränderbare beaufschlagte Druck normalerweise vor jeder sich wiederholenden Druckpulsierung in dem Blutgefä* verändert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die normale Veränderung des beaufschlagten Drucks vor jeder aufeinanderfolgenden Druckpulsierung eine Zunahme aufweist, wobei der beaufschlagte Druck um einen vorherbestimmten Wert verringert wird unter Anpassen auf die Wiederholungseinstellung.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g ekennzeich-

n e t , daß die Druckbeaufschlagungsanordnung aus einer Blutdruckmanschette besteht, obei die Anordnung für das Messen sowohl des pulsierenden Drucks als auch des beaufschlagten Drucks einen Druckwandler in Verbindung mit der Manschette aufweist, die Signalverarbeitungsanordnung auf den pulsierenden Druck und den beaufschlagten Druck anspricht unter Ausbilden von Ausgangssignaen, die einen Hinweis auf den diastolischen und den systolischen Druck des Blutgefäßes ergeben.

10. Verfahren zum Ausbilden einer Information, die einen Hinweis auf wenigstens den diastolischen oder systolischen Druck in dem Blutgefäß eines Lebewesens ergibt, bei dem ein selektiv veränderbarer Druck auf das Lebewesen benachbart zu dem Blutgefäß beaufschlagt wird, ein zeitabhängiger fluktuierender Wert gemessen wird, der kennzeichnend für den pulsierenden Druck in dem Elutgefäß ist, ein VJert gemessen wird, der kennzeichnend für den selektiv extern benachbart zu dem Blutgefäß beaufschlagten, veränderbaren Druck ist und der pulsierende Druckwert in einer vorherbestimmten Weise als eine Funktion des beaufschlagten Drucks analysiert wird unter Ausbilden eines Ausgangssignals , das einen Hinweis auf wenigstens den diastolischen oder systolischen Druck in dem Blutgefäß darstellt, dadurch gekennzeichnet , daß ein Störungswert in wenigstens dem den pulsierenden Druck wiedergebenden Wert festgestellt und ein Steuerhinweis hierauf ausgebildet wird, die Analyse des pulsierenden Drucks als Funktion des beaufschlagten Drucks aufgrund des Vorliegens eines Hinweises auf die Störung in-

ibiert wird, wodurch wenigstens ein festgestellte jStörungswert zurückgewiesen wird, und der beaufschlagte Druck aufgrund des Hin-

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weises auf das Auftreten der Störung dergestalt gesteuert wird, daß der bei Auftreten der Störung beaufschlagte Druck wiederholt wird.

1Φ. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerng zur Wiederholung des beaufschlagten Drucks zum Zeitpunkt des Vorliegens der Störung darin besteht, daß zunächst der beaufschlagte Druck pfaktisch auf einen zvor erreichten Druck eingestellt wird, der nicht der Druck ist, bei dem die Störung auftritt und sodann der eingestellte beaufschlagte Druck wenigstens auf den Druck verändert wird, ei dem zuvor die entsprechende Störung aufgetreten ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Inhibierung der Analyse des pulsierenden Drucks fortgesetzt wird lediglich bis der beaufschlagte Druck, bei dem die Störung aufgetreten ist, erneut erreicht worden ist.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Inhibierung der Aaalyee des pulsierenden Drucks fortgesetzt wird lediglich bis der eingestellte Druck erreicht ist, sowie d4er beaufschlagte und der pulsierende Druckwert analysiert werden, die während dieser Veränderung des beaufschlagten Drucks und der Wiederholung desselben auftreten unter Ausschluß der Druckwerte, die während des entspredhenden vorhergehend beaufschlagten Drucks analysiert worden sind.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Störungshinweise gezählt und wenigstens die Wiederholung des beaufschlagten Drucks aufgrund nachfolgender Störungswerte verhindert wird, wenn eine vorherbestimmte Zählung der Störungshinweise überschritten wird, wodurch die maximale Zeitspanne begrenzt wird, die erforderlich ist, um ein Ausgangssignal für den Hinweis des Blutdrucks zu erhalten.

15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich-

n et , daß der Arbeitsschritt des Steuerns der veränderlichen Druckanordnung für das Wiederholen des beaufschlagten Drucks automatisch ausgefiührt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekenn ze ich-

n e t , daß normalerweise eine Veränderung des beaufschlagten Drucks vor jeder aufeinanderfolgenden Druckpulsierung in dem Blutgefäß ausgeführt wird.

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