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Bekanntes: Weltweit genormt ist zur unblutigen Durchführung
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von Blutdruckmessungen an Mensch und Tier die vUllige oder teilweise
Unterdrückung der Arterienpulsation durch Aufgabe eines Gegendrucks mittels einer
um eine Probantenextremität (beim Menschen linker Gberarm) gelegten aurblasbaren
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 Abhängigleit vom Momentanwert aus der Blutdruckpulsation
der Arterie ausgewertet. Mit der DP 2152688 ist darüberhinaus ein Verfahren be'#annt,
welches eine Mehrkam:ermanschette einsetzt und aus der Volumenverschiebung, welche
zwischen den Alanschettenkammern 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 Zesawerten. 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 Töne 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 Genautgkeiten.
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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 diastolischen 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 Zuverlässigkeit
einer Signalerkennung wächst mit.der Anzahl der zur Erkennung herangezogenen un#
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 Manschette als Auskoppelfläche der benötigten Signale,
und damit wird eine verdreht angelegte Manschette bedeutungslos. Als Messwertwandler
dient an Stelle der allgemein üblichen Druckwandler ein ströii::i#ngsabhängiger
Wandler, der in ikxr einen Weg geringen Strömungswiderstands eingeschaltet ist,
welcher zwei Kammern einer Zweilam:nermanschette verbindet.
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Aufpumpen und Ablassen des Manschettendrucks erfolgt zweckmässig über
Wege grösseren Strömungswiderstand, möglicht ohne starke Strömungsverkoppelung mit
dem Weg geringen Strömungswiderstandes.
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An der Oberfläche des Probantenkörpers während des Ablaufs der Blutdruckmessung
erscheint ein resultierender Betrag an V#lunienpulsation, welcher sich zusammensetzt
aus einer aas ptnt 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 energie reiche 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 Uerzpulsation aufgetastet, das heißt 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 strömungsabhängige Wandler liefert weiterhin nach geeigneter elektronischer
Aussiebung die weniger energiereiche Signalkompotente 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 Korotkoffschen Tones ein, und zwar in Zeitnähe
des Signalbeginns und/oder in Zeitnähe des Signalendes. Soll die Zeitselektierung
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 Differenzieren erreichbar ist.
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Die weiterhin vorhandene Komponente geringen Energiegehalts entsteht
aus der arteriellen plötzlichen Bewegung, die im P.robantenlLörper zur Entstehung
der Korotkoffschen Töne führt und tritt als Signalkomponente mit dem Grundfrequenzgehalt
des Korotkoffschen Tones am Strömungsindikator als Tonmodulation der Strömung auf,
wo sie in ein entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt wird. Dieses kann erfindungsgemäss
nach entsprechender elektrischer Verstärkung zusätzlich zur elektronischen Messsignalausgabe
menschlich abgehbrt und gehöridentifiziert werden.
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Erfindungsgemäss wird wie erklärt, aus der. Zeitfolge 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 einzelnen Signalkomponenten als auch des eigentlichen
Korotkoffsignals heranzuziehen. Soll also ein echtes Blutdrucksignal erkannt werden,
so werden die Zeitbedingungen und die Energiebedingungen aller Signalkomponeten
ausgewertet. Somit ist eine probantengegesteuerte Signalselektierung erreicht, Die
sehr weit streuenden Probantenfunktionen bestimmen selbst die Mindestdauer der wirksamen
Totzeiten, womit zeitlich bestmögliche StUrungsausblendung erreicht ist.
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Da aber besonders auch der Gesamtwert der vom Probanten ausgedoppelten
Signalenergie sehr grossen Schwankungen unterworfen ist - das Herz eines besonders
kräftigen und gesunden Probanten liefert insgesamt kräftigere Signale als das Herz
eines Schwachen -wird die Gesamtempfindlichkeit der elektronischen Anordnung in
Abhängigkeit von der energiereichen Signalkomponente aus
der Herzpulsation
automatiscti geregelt und damit anOepasste Hierbei ist es besonders wichtig, dass
diese Regelung rechtzeitig vor dem Auftreten des ersten zu seleiktierenden Signals
wirksam wird, weil diese Signalkomponente bereits vorher zur Verfügung steht.
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Es ist weiterhin vorgesehen, aus der Anstiegsflanlce sowohl wie der
Abfallflanke der Signalkomponete aus der lIerzpulsation Torzeiten abzuleiten und
gegenüber dem Signal aus Öffnung und Schliessung der Arterie selektierend zu verarbeiten.
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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 einen Überblick
über die Wirksamkeit der benötigten Baugruppen, deren Funktion beifolgend erklärt
ist, hierzu Skizze A mit Erklärung hierzu0 Die Zweikaminermanschette ist in Skizze
B im Beispiel, dargestellt und erklärt, wobei sich der Strömungswandler im Inneren
der Manschette in einem Durchbruch der Trennwnd zwischen den beiden Manschette-Ramri,ern
befindet0 In Skizze 1 C ist eine Ausführungsform dargestellt, welche den Strbmungswandler
über gesonderte Anschlüsse ausserhalb der Manschettenkammern vorsieht0 Nach der
Erfindung ist die Zweikairmermanschette zu bevorzugen, da die Gegeneinanderschaltung
der Strömungen aus beiden Kammern die bereityströmungsseitige Kompensation der Streuung
der Auskoppelbedingungen der Signale erbringt, und weil ausserdem die Signalauswertung
für das diastolische Signal besonders günstig erfolgen kanne Je doch ist die Heranziehung
mehrere Signalkomponenten zur Signalselektierung nach der Erfindung auch mit Anwendung
einer Einkammermanschette möglich, wenn diese eine Manschettenkammer über einen
Weg geringen Strömungswiderstandes mit einem Ausgleich Volumen verbunden ist, und
wenn der Strömungsindikator in diesem Weg angeordnet ist. Hierzu Skitze D und Erläuterung.
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Als Strömungslndikat oren und Wandler eignen sich erfindungsgemäss
besonders gut solche mit geringer Ansprechträgheit, da die Grundfrequenz des Korottkofschen
Tones noch übertragen werden muss e
Aus diesem Grunde sieht die
Erfindung als Wandlerelement eine Anordnung sehr dünner Drähte, beispielsweise olframdrähte,
vor, welche durch einen Heizstrom hinreichend weit über die Umgebungstemperatur
aufgeheizt und von der Strömung abgekühlt werden, sodass die Strömungsmodulation
als elektrische Modulation zufolge der Widerstandsänderung aus der Temperaturänderung
auftritt. Hierzu Skizzen E und F Als besonders triigheitsarpe sWandlerelement benennt
die Erfindung eine zweckentsprechend ausgebildete lonenkammer, bei welcher die strömende
Luft den durch die lonenwanderung 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.
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sind Jeweils zwei oder drei Sensorstrecken anzuordnen.
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Skizzen G und H.
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Obwohl die Selektierung der Signalkomponenten durchaus mit herkömmlichen
Mitteln der Frequenzauswahl, der Amplitudenauswahl und der Relativzeitbestimmung
(Impulsdauer) erfolgen kann, wird mit Hinblick auf Vereinfachung die Anwendung von
Torschaltungen, und oder Verkniipfungsschaltungen 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, den Raumbedarf und den Betriebsstrombedarf zu senken. Bei den hier zu
verarteitenden 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 Koppeiglieder. Skizze L0 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 selelctierbarenLEehleril unsicher würde, zu unterbinden.
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Erfindungsgemäss ist hierzu die Verzögerung der Ausgabe eines Blutdrucksignals
bis nach dem Wirksamwerden einer störungsbedingten Aus@a@@k Austastung vorgesehen.
Da der Zeitbetrag der hierfür erforderlichen Verzögerung bezogen auf die Zeitverhältnisse
von Blutdrucksignalen sehr kurz ist, erscheint dieses Verfahren unbedenklich.
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Gleichermnssen erfolgt die erfindungdgemässe Unterdrückung der Ausgabe
eines Blutdrucks.ignals 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,
Erklärung zu den Shizzen: Skizze A) gibt im Blockschaltbild
die erfindungsgemasse Funktion der elektronischen 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 siebt kurzzeitige Störimpulse
und Impulsserlen 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 angesteuett
und bildet aus der Zeitrelation ein Freigabesignal für 59 unter Einbeziehung eines
Signals aus 54 58 bildet die Regelspannung für die Gesamtansprechempfindlichkeit
und steuert damit 48 49 50 und 51 59 verknüpft unter Berücksichtigung der Zeitrelation
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 nunmehr 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 Aus#astanschluss, über den aus innerhalb des
Messablaufs gegebenen Umständen die Signalausgabe ausgetastet werden 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 3: Hier ist eine Doppelkatninermanschette gezeigt,
bei der der Strömungsindikator im Inneren der Manschette fl n 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 Strömungsindikatorelement
5 angeordnet ist, mit kleinem Strömungs-6 und 7 Zuleitungen zu den beiden widerstand
Mansciiettenkainmern mit gleichen, jedoch relativ grossen Strömungswiderständen
8 Zusammenführung von 6 und 7 zum Zweck gemeinsamen Aufpumpens und Entleerens der
Manschettenkammern bei geringstmöglicher Verkoppelung gegenüber 4 Erklärung zu Skitze
O: Hier ist edre Doppelmanschette gezeigt, die aus zwei an sich getrennten Kammern
9 und 10 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 sind und
von dort her der Füllung und Entleerung der Manschette dienen0 Erklärung zu Skizze
D Hier ist eine Einkammermanschette dargestellt, Nr. 16, welche ueber den Weg geringen
Strömungswiderstandes 18 mit dem Ausgleichsvolumen 17 verbunden ist. in 18 ist der
Strömungsindikator 19 angeordnet.
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Über den Weg hohen Strömungswiderstandes 20 erfolgt Füllung und Entleerung
der Manschette. Eine Kompensation 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
isolieren den Einschmelzdurchführung 23 ein Wendeldråhtförmiger Strömungsumsetzerelement
gezeigt, welches über die Anschlüsse 22 seinen Heizstrom erhält und seine Widerstandsänderung
in Abhängigkeit voh der Strömungspulsation ausspeist. Gut brauchbare Ergebnisse
liefert bereits die dünnstmögliche Wolframdrahtwendel aus einer kleinen Gliihbirne
e Erklärung zu Skizze F Hier ist eine Röhre 25 versehen mit zwei isolierten Durchführungen,
wobei auf die eine Isolierung bei entsprechendem SchhltungsnullpurXkt verzichtet
werden kann, zwischen diesen Durchfhrvngen ist der zu heizende Draht gewendelt,
teilweise gewendelt und gerade oder völlig gerade an geordnet, um die Anspreohdarakteristik
dieses Umsetzetelements 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 Alphast rahlung, konzentrisch oder excentrisch
im Strömungsvolumen angeordnet. Bei geeigneter Wahl des Rohabstandes des Nuklids
und geeigneter Polung kann das Rohr den Nullpunkt der lonenstrecke direkt bilden,
Hier erzeugt das Nuldid Ionen, die vom Nuklid zum Gegepol wandern und einen Strömungsabhängigen
Strom liefern, der mit bekannten Mitteln, vorzugsweise FEST, verstärkt und weiterverarbeitet
werden kann, Erklärung zu Skizze H Hier ist zur Erzielung einer Richtungsabhängigen
Strbmungserfassung im Rohr 34 eine dreifache Anordnung von Nukliden 55.36 und 37
gezeigt, welche über die Anschlüsse 38 39 und 40 strbmungsrichtungs abhängige elektrische
Ströme liefern, jenachdem ob sich die tonnen aus dem Mittelern Nuklid zu denen des
Linken oder des rechten Nuklids mehr oder weniger addieren, Erklärung zu Skizze
I : Der Transistor wird an seiner Basis mit einer Spannung UB angesteuert, die im
Verhältnis zur Ansteuerspannung an UO 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 Schwellensert Empfindlichkeit
für beide Spannungen vervdrklicht, Über dem Emitterwiderstand Ru wird das verknüpfte
und schwellenbewertete Signal abgenommen.
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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 UB2 erfolgt während der Anwesenheit
von UC die Addition von UB1 und UB2.
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Erklärung zu Skizze L : Hier ist ein etnfacher-Lambdaviertelschwinger
dargestellt.
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Er besteht aus einem piezokeramischen sogenannten 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 den Eingang, und mit dem Elektrodenstreifen
67 den Ausgang des Schwingelements.
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Die erzielte Ausgangsspannung zeigt bei mechanischer Resonanz deutliches
Maximum, Eingangsspannung und Ausgangs spannung sind am heissen Ende galvanisch
getrennt0