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3lut druckme 5 svrfaäre
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mit Signalerkennung aus mehreren Komponenten.
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Bekanntes: Weltweit genormt ist zur unblutigen Durchführung von Blutdruckmessungen
an Mensch und Tier die völlige oder teilweise Unterdrückung der Arterienpulsation
durch Aufgabe eines Gegendrucks mittels einer um eine Probantenextremität (beim
Menschen linker Oberarm) gelegten aufblasbaren Manschette.
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Überwiegend werden auch bei den heutigen elektronischen Blutdruckmessern
die sogenannten Korotkoffschen Töne als Erkennungssignal für öffnung oder Schliessung
der Absperrstelle der Arterie in Abhängigkeit vom Momentanwert aus der Blutdruckpulsation
der Arterie ausgewertet. Mit der DP 2152688 ist darüberhinaus ein Verfahren bekannt,
welches eine Mehrkammermanschette einsetzt und aus der Volumenverschiebung, welche
zwischen den Manschettenkammern entsteht, zuverlässige Werte für den tatsächlichen
systolischen und diastolischen Blutdruckwert ableitet. Die so erzielten Werte entsprechen
sehr genau den mit sogenannten blutigen Verfahren, bei denen die Arterie eröffnet
und der Messfühler in den Blutstrom eingebracht wird, erzielten Messwerten. Allerdings
sind in der Medizin die aus den Korotkoffschen Tönen abgeleiteten, gegenüber den
wirklichen Blutdruckwerten leicht abweichenden Werte geläufiger.
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Bei Auskopplung der Korotkoffschen Tbne aus dem Probanten wird üblicherweise
ein Körperschallaufnehmer benutzt, der jedoch höchst lagekritisch an die geeignete
Stelle der Körperoberfläche des Probanten angekoppelt werden muss. Selbst wenn nach
diesem Prinzip der nachgeschaltete elektronische Aufwand erheblich vergrössert wird,
ist bisher keine völlig befriedigende Sicherheit in der Gewinnung des systolischen
und insbesondere des diastolischen Signals erreicht worden. Ein einigermassen geübter
Arzt erreicht mit dem einfachen Stethoskop mindestens die gleichen Genauigkeiten.
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Soll die Blutdruckmessung aus gleich welchen Gründen weitgehend automatisiert
werden, so sind zuverlässiger Verfahren zur Gewinnung des systolischen sowohl wie
besonders des diastolischer Signals aus dem Probanten erforderlich. Besondere Bedeutung
hat die Forderung der Medizin, dass-die abgeleiteten Werte gut kompatibel zu den
gewohnten Werten nach Korotkoff sein sollten.
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Erfindungsgedanke: Allgemein und sicher gilt: Die Zuvelässigkeit einer
Signallerkennung wächst mit der Anzahl der zur Erkennung herangezogenen und aus
der Signalentstehung im Probanten abgeleiteten physikalischen Kennwerte einerseits,
und andererseits mit zunehmender Sicherheit des Verfahrens gegen Anwendungsfehler.
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Vorliegende Erfindung beseitigt die aus ungenauer Anlegung des Körperschallaufnehmers
herrührenden Fehler durch Vermeiden eines üblichen Körperschallaufnehmers. Vielmehr
dient die Auflagefläche der M .nschette als Auskoppelfläche der benötigten Signale,
und damit wird eine verdreht angelegte Manschette bedeutungslos. Als Messwertwandler
dient an Stelle der allgemein üblichen Druckwandler ein ströwtngsabhängiger wandler,
der in über einen Wog geringen Strbrngswiderstands eingeschaltet ist, welcher zwei
Kammern einer Zweikammermanschette verbindet.
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Aufpumpen und Ablassen des Manschettendrucks erfolgt zweckmässig über
M!ege grösseren Strömungswiderstand, möglicht ohne starke Strömungsverkoppelung
mit dem Weg geringen Strömungswiederstandes.
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An der Oberfläche des Probantenkörpers während des Ablaufs der Blutdruckmessung
ercsheint ein resultierender Betrag an Volumenpulsation, welcher sich zusammensetzt
aus einer verhältnismässig energiereichen Komponente aus der Herzpulsation, einer
weniger energiereichen Komponente aus der Öffnung oder Schliessung der Absperrstelle
der Arterie in Abhängigkeit vom Verhältnis der Momentanwerte des Blutdrucks und
des Manschettendrucks, und einer Komponente geringen Energiegehalts aus der Enstehung
der Korotkoffschen Töne.
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Da die energiereiche Komponente aus der Herzpulsation in jedem Falle
bereits vor Entstehung eines Korotkoffschen Tones zur Verfügung steht, wird das
daraus abgeleitete elektrische Signal vorwiegend zur Störausblendung benutzt, indem
die Bildung eines Blutdrucksignals am Ausgang der Elektronik nur während der Dauer
des energiereichen Signals aus der Herzpulsation aufgetastet, das heist ermöglicht,
wird.
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Damit ist für einen erheblichen Anteil der Zeitdauer einer Herzschlagperiode
eine Störung des Messvorgangs ausgeschlossen.
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Der strömungsabhängi ge wandler liefert weiterhin nach geeigneter
elektronischer Aussiebung die weniger energiereiche Signalkomponente aus der Öffnung
oder Schliessung der Absperrstelle der Arterie.
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Diese weniger energiereiche Signalkomponente schliesst in ihre Zeitdauer
wiederum die Entstehungszeit des I(orotkoffschen Tones ein, und zwar in Zeitnähe
des Signalbeginns und/oder in zeitnähe des Signalendes. Soll die Zeitselectierung
für ein Blutdruckausgangssignal optimiert werden, so wird diese weniger energiereiche
Signalkomponente nicht nur mit Ihrer natürlichen Signaldauer zur Selektierung benutzt,
sondern die Signalkomponente wird nur an ihrem Anfang und/oder ihrem Ende auf die
Selektierung wirksam, was beispielsweise durch Differenzierer. erreichbar ist.
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Die weiterhin vorhandene Komponente geringen Energiegehalts entsteht
aus der arteriellen plötzlichen Bewegung, die im Probantenkörprr zur Entstehung
der Korotkoffschen Töne führt und tritt als Signalkomponente mit dem Grundfrequenzgehalt
des Korotkoffschen Tones am Strömungsindikator als Tonmodulation der Strömung auf9
wo sie in ein entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt wird. Diese kann erfindungsgemäss
nach entsprechender elektrischer Verstärkung zusätzlich zur elektronischen Messsignalausgabe
menschlich abgehört und gehöridentifiziert werden Erfindungsgemäss wird wie erklärt,
aus der Zeit folge der benannten Signalkomponenten bereits ein recht enges sogenanntes
Zeittor gewonnen, Darüberhinaus sieht die Erfindung vor, auch den den Signalkomponenten
typischen stark unterschiedlichen Energieinhalt durch zusätzliche Anwendung sogenannter
Schwellendiskriminatoren zur weiteren Selektierung sowohl der einzelr,en Signalkomponenten
als auch des eigentlichen Korotkoffsignals heranzuziehen. Soll also ein echtes Blutdrucksignal
erkannt werden, so werden die Zeitbedigungen und die Energiebedigungen aller Signalkomponeten
ausgewertet. Somit ist eine probantengesteuerte Signalselectierung erreicht0 Die
sehr weit streuenden Probantenfunktionen bestimmen selbst die Mindestdauer der wirksamen
Torzeiten, womit zeitlich bestmögliche Störungsausblendung erreicht ist.
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Da aber besonders auch der Gesamtwert der vom Probanten ausgekoppelten
Signalenergie sehr grossen Schwankungen unterworfen ist - das Herz eines besonders
kräftigen und gesunden Probanten liefert insgesamt kräftigereSiale als das Herz
eines Schwachen -wird die Gesamtempfindlichkeit der elektronischen Anordnung in
Abhängigkeit von der energiereichen Signalkomponente aus
der Horzpulsation
automatisch geregelt und damit angepasst.
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Hierbei ist es besonders wiclitig, dass diese Regelung rechtzeitig
vor deiii Auftreten des ersten zu selektierenden Signals wirksam wird, weil diese
Signalkomponente bereits vorher zur Verfügung steht.
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Es ist weiterhin vorgesehen, aus der Anstiegsflanke sowohl wie der
Abfallflanke der Signalkomponente aus der Herzpulsation Totzeiten abzuleiten und
gegenüber dem Signal aus Öffnung und Schliessung der Arterie selektierend zu verarbeiten0
Da zur Verwirklichung dieser erfindungsgemässen Funktionen sehr wohl handelsübliche
Bauteile und Baugruppen anwendbar sind, wird auf die Festlegung eines Schaltungsaufbaus
im Einzelnen hier verzichtet, Das Blockschaltbild gibt einer Überblick über die
Wiksamkeit der benötigten Baugruppen, deren Funktion beifolgend erklärt ist, hierzu
Skizze A mit Erklärung hierzu, Die Zweikammermanschette ist in Skizze B im Beispiel
dargestellt und erklärt, wobei sich der Strömungswandler im Inneren der Manschette
in einem Durchbruch der Trennwand zwischen den beiden Manschettenkammerern befindet.
In Skizze C ist eine Ausführungsform dargestellt, welche den Strömungswandler über
gesonderte Anschlüsse ausserhalb der Manschettenkammern vorsieht.
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Nach der Erfindung ist die Zweikammermanschette zu bevorzugen, da
die Gegeneinanderschaltung der Strömungen aus beiden Kammern die bereitströ;nungsseftige
Kompensation der Streuung der Auskoppelbedingungen der Signale erbringt, und weil
ausserdem die Signalauswertung für das diastolische Signal besoners günstig erfolgen
kann.
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Jedoch ist die Heranziehung mehrere Signalkomponenten zur Signalselektierung
nach der Erfindung auch mit Anwendung einer Einkainmermanschette möglich, wenn diese
eine Manschettenkammer über einen Weg geringen Strömungswiderstandes mit einem Ausgleichs-Volumen
verbunden ist, und wenn der Strömungsindikator in diesem Weg angeordnet ist. Hierzu
Skitze D und Erläuterung.
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Als Strömungsindikatoren und Wandler eignen sich erfindungsgemäss
besondars gut solche mit geringer Ansprechträgheit, da die Grundfrequenz des Korottkofschen
Tones noch übertragen werden muss.
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Aus diesem Grunde sicht ilie Erfindung als ifandlerelement eine Anordnung
sehr dünner Drähte, beispielsweise Wolframdrähte, vor, welche durch einen Heizstrom
hinreichend weit über die Umgebungstemperatur aufgeheizt und von der Strömung abgekühlt
werden, sodass die Strözungsmodulation als elektrische Modulation zufolge der Widerstandsänderung
aus der Temperaturänderung auftritt0 Hierzu Skizzen E und F Als besonders trägheitsar
5 Wandlerelement benennt die Erfindung eine zweckentsprechend ausgebildete Ionenkammer,
bei welcher die strömende Luft den durch die Ionenwanderung entstehenden elektrischen
Strom moduliert. Die Erzeugung der Ionen geschieht erfindungsgemäss durch Einbringung
einer -gerigen Menge eines geeigneten Nuklids zweckmässig mit Strahlung im Alphabereich,
dessen Strahlung die Luft ionisiert Zur eventuell erforderlichen Erkennung der Strömungsrichtung
sind jeweils zwei oder drei Sensorstrecken anzuordnen.
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Skizzen G und H Obwohl die Selektierung der Signalkomponenten durchaus
mit herkömmlichen Mitteln der Frequenz auswahl, der Amplit udenauswahl und der Relativzeitbestiimnung
(Impulsdauer) erfolgen kann, wird mit Hinblick auf Vereinfachung die Anwendung von
Torschaltungen, und oder Verknüpfungsschaltungen zur Erfindung benannt, die hier
ausreichend sind. Skizze I und K.
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Erfindungsgemäss wird weiterhin die bevorzugte Anwendung von mechanischen
Resonazgliedern an Stelle von elektrischen Frequenzauswahlschaltungen benannt mit
dem Ziel, aer Raumbedarf und den Betriebsstrombedarf zu senken. Bei den hier zu
verarbeitenden Frequenzbereichen werden relativ einfache mechanische Schwinger klein
und preiswert, Besonders benannt werden hier Lambdaviertelschwinger aus Piezokeramik,
die durch Schwingmassenabgleich frequenzbestimmt werden, sowie die Verkoppelung
solcher Elemente über starre oder elastische Koppelglieder. Skizze iio Weiterhin
wird zur Signalselektierung der ohnehin vorhandene elektronische Aufwand zusätzlich
angewandt und ergänzt mit dem Ziel, das Auftreten von Fremdstörungen, die im Allgemeinen
als vergleichsweise sehr kurzzeitige Störimpulese mit hohen Amplituden auftreten
auf Grund ihrer stark vom Signal abweichenden Frequenz und Amplitude zu selektieren
und damit die Signalausgabe eines scheinbaren Blutdrucksignals, welches jedoch mit
derartigen oder anderen selektierbaren Fehlern unsicher würde, zu unterbinden.
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Erfindungsgemäss ist hierzu die Verabgerung der Ausgabe eines Blutdrucksignal
bis nach dem Wirksamwerden einer störungsbedingten Austastung vorgesehen. Da der
Zeitbetrag der hierfür erforderlichen Verzögerung hezogen auf die Zeitverhältnisse
von Blutdrucksignalen sehr kurz ist, erscheint dieses Verfahren unbedenklich.
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Gleichermassen erfolgt die erfindungsgemässe Unterdrückung der Ausgabe
eines Blutdrucksignals dann, wenn beispielsweise durch Bewegungsunruhe des Probanten
Störsignale erzeugt werden, die nach ihrer gewöhnlich gegenüber den Blutdrucksignalen
viel grösseren Amplituden und mit oftmals viel grösseren Wiederholungshäufigkeiten,
die oftmals auf mechanische Ausscheingvorgänge angestossener mechanischer Teile
zurückzuführen sind, in an sich bekannten Selektierungsanordnungen, wie Schwellenwert
analysatoren und Impulszähler oder Nulldurchgangszähler zusätzlich als Störsignale
erkannt werden.
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Erklärung zu den Skizzen: Skizze A) gibt im Blockschaltbild die erfindungsgemässe
Funktion der electronischen Anordnung in ihrem Prinzip an: 47 stellt den Strömungsindikator
dar, der aus der modulierten Strömung eine modulierte elektrische Signalfolge liefert.
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48 siebt das Signal der Herzpulsation aus, verstärkt dieses, und
regelt diese verstärkung angesteuert von 58 49 siebt das Signal aus Schliessung
und Öffnung der Arterie aus, verstärkt dieses und regelt diese Verstärkung angesteuert
aus 58 50 siebt das Signal aus dem Korotkoffschon Ton herrührend aus, verstärkt
dieses und regelt diese Verstärkung angesteuert aus 58 51 slebt kurzzeitige Störimpulse
und Impulsserien aus, wird in seiner Ansprechschwelle von 58 gesteuert 52 erkennt
Schwellenwert und Zeitdauer nach 48 53 erkennt Schwellenwert und Zeitdauer nach
49 54 erkennt Schwellenwert und Zeitdauer nach 50 55 erkennt Zahlder Störimpulsgruppen
und deren systemfremd kurze einzeldauer 56 erkennt in jedem der vier Kanäle Kanalsignalfremde
Anzahlen von Nulldurchgängen und kanalfremde Amplituden 57 wird aus 52 und 53 angesteuert
und bildet aus der Zeitrelation ein freigabesignal für 59 unter Einbeziehung eines
Signal aus 54 58 bildet die Regelspannung für die Gesamtansprechempfindlichkeit
und steuert damit 48 49 50 und 51 59 verknüpft unter Berücksichtigung der Zeiterelation
das Signal aus dem Korotkoffschen Ton mit den aus 52 und 53 gebildeten Erkennungssignalen
und liefert ein Freigabesignal an 60 60 bildet die Signalverzögerung für ein bis
dahin als richtig befundesnes Signal aus 59 und 63 und verknüpft Letztere 61 erhält
das nurmehr verzögerte Signal aus 60 und wird seinerseits von 55 und 56 mit dort
eventuell angefallenen Austatssignalen angesteuert.
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62 ist ein zusätzlicher Austastanschluss, über den aus innerhalb des
Messablaufs gegebenen Umständen die Signalausgabe ausgetastet warden kann.
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63 ist die Signalausspeisung zur weiteren Verarbeitung oder Tonsignal
oder Lichtsignalgabe zwecks menschlicher Zuordnung zum zugehörigen Momentanwert
des Manschettendrucks.
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Erklärung zu Skizze B: Hier ist eine Doppelkammermanschette gezeigt
bei der der Strömungsindikator im Inneren der Manschette in einem Durchbruch der
Manschettentrennwand angeordnet ist. es bedeuten: 1 Querschnitt durch eine Manschettenkammer
2 Querschnitt durch die andere Manschettenkammer 3 Trennwand zweischen beiden Kammern
4 Rundrohr oder Flachrohrförmige Halterung in welcher das Störmungsindindikatorelement
5 angeordnet ist, mit kleinem Strömungswiderstand 6 und 7 Zuleitungen zu den beiden
Manschettenkammern mit gleichen, jedoch relativ grossen Strömungswiderstäden 8 Zusammenführung
von 6 und 7 zum Zweck gemeinsamen Aufpumpens und Entleerens der Manschettenkammern
bei geringstmöglicher Verkoppelung gegenüber 4 Erklärung zu Skizze C: Hier ist eins
Doppelmanschette gezeigt, die aus zwei an sich getrennten Kammern 9 und 13 besteht,
welche über einen Weg mit geringem Strömungswiderstand 11 verbunden sind, in welchem
Weg sich der Strömungsindikator 12 befindet. Die Wege 13 und 14 stellen die beiden
grossen Strömungswiderstände dar, die bei 15 vereinigt sild und von dort her der
Füllung und Entleerung der manschette dienen.
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Erklärung zu Skizze D Hier ist eine Einkammermanschette dargestellt,
Nr. 16, welche über den Weg geringen Strömungswiderstandes 18 mit dem Ausgeleichsvolumen
17 verbunden ist, in 18 ist der Strömungsindicator 19 angeordnet.
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Über den Weg hohen Strömungswiderstandes 20 erfolgt Füllung und Entleerung
der Manschette. Eine Kompensastion der Auskoppelbedingungen aus dem Probantenkörper
erfolgt in dieser Manschette nicht.
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Erklärung zu Skizze E: Hier ist in einem Hohlrohabschnitt 24 mit der
isolierenden Einschmelzdurchführung 23 ein Wendeldrahtförmiger Strömungsumsetzerelement
gezeigt, welches über die Anschlüsse 22 seinen Heizstrom erhält und seine Widerstandsänderung
in Abhängigkeit von der Strömungspulsation ausspeist. Gut brauchbare Ergebnisse
liefert bereits die dünnstmögliche Wolframdrahtwendel aus einer klener Glühbirne.
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Erklärung zu Skizze F: Hier ist eine Röhre 25 versehen mit zwei isolierten
Durchführungen, wobei auf die eine Isolierung bei entsprechendem Schaltungsnullpunkt
verzichtet werden kann, zwischen diesen Durchführungen ist der zu heizende Draht
gewendelt, teilweise gewendelt und gerade oder völlig gerade angeordnet, um die
Ansprechcharakteristik dieses Umsetzerelements den Erfordernissen anzupassen.
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26 ist das Heizelement , 27 und 28 sind Durchführungen und Anschlüsse
Erklärung
zur Skizze G Hier ist in einem Rohr 30, welches zur Verhinderung von Strahlungsaustritt
beidseitige abgebogen sein kann, auf einer hochisolierenden Halterung 31 das Nuklid
32 als Strahlungsquelle, vorzugsweise für Alphastrahlung, konzentrisch oder excentrisch
im Strömungsvolumen angeordnet. Bei geeigneter Wahl des Rohabstandes des Nuklids
und geeigneter Bolung kann das Rohr den Nullpunkt der Ionenstrecke direkt bilden.
Hier erzeugt das Nuklid Ionen, die vom Nuklid zum Gegepol wandern und einen Strömungsabhängigen
Strom liefern, der mit bekkanten Mitteln, vorzugweise FET, verstärkt und weiterverarbeitet
werden kann.
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Erklärung zu Skizze H: Hier ist zur Erzielung einer Richtungsabhängigen
Strömungserfassung im Rohr 34 eine dreifache Anordnung von Nukliden 35, 36 und 37
gezeigt, welche über die Anschlüse 38, 39 und 40 strömungsrichtungsabhängige elektrische
Ströme liefern, jenachdem ob sich die Ionnen aus dem ittlern Nuklid zu denen des
Linken oder des rechten Nuklids mehr oder weniger addieren.
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Erklärung zu Skizze I : Der Transistor wird an seiner Basis mit einer
Spannung UB angesteuert, die im Verhältnis zur Ansteuerspannung an UC Kollektor
niedriger sein, und deren Strom geringer sein kann. Steht gleichzeitig am Kollektor
eine erforderliche Spannung UC an, so ist eine Und-Verknüpfung erfüllt und eine
Schwellenwert Empfindlichkeit für beide Spannungen verwirklicht. Uber dem Emitterwiderstand
RA wird das verknüpfte und schwellenbewertete Signal abgenommen, Erklärung zu Skizze
K Über das zu Skizze I erklärte hinausgehend ist hier gezeigt, wie eine Oder-Verknüpfung
bei gleichzeitiger Schwellenbewertung für die Spannungen UB1 oder UB2 mit UC erfolgen
kann. Die Signalabnahme erfolgt an RA. Bei gleichzeitiger Aufschaltung von UBl und
UJ32 erfolgt während der Anwesenheit von UC die Addition von UBl und UB2.
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Erklärung zu Skizze L Hier ist ein einfacher Lambdaviertelschwinger
dargestellt.
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Er besteht aus einem piezokeramischen sogennanten Multimorphschwinger
65, welches mit dem Gewicht 64 auf seine Sollfrequenz abgeglichen ist, und welches
bei 68 in ausreichender Masse gehalten ist, Die gemeinsame, eine Breitseite bedeckende
Elektrode 69 bildet zusammen mit dem Streifen 66 d-n Eingang, und mit dem Elektrodenstreifen
67 den Ausgang des Schwingelements.
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Die erzielte Ausgangsspannung zeigt bei mechanischer Resonanz deutliches
Maximum, Eingangs Spannung und Ausgangs spannung sind am heissen Ende galvanisch
getrennt0