DE3014219A1

DE3014219A1 - Blutdruckmesseinrichtung mit einem mikrofon

Info

Publication number: DE3014219A1
Application number: DE19803014219
Authority: DE
Inventors: Dr.phil.nat. Rudof A. Freiburg Hatschek
Original assignee: Asulab AG
Current assignee: Asulab AG
Priority date: 1980-02-18
Filing date: 1980-04-14
Publication date: 1981-08-27
Also published as: IT8119811A0; JPS56128142A; GB2069704B; IT1135508B; DE3014219C2; FR2475881A1; GB2069704A

Description

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³ 1 h. April 1980

Blutdruckmesseinrichtung mit einem Mikrofon

Die Erfindung betrifft eine Blutdruckmesseinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine aus der US-Patentschrift 2 827 040 bekannte 31utdruckmesseinrichtung weist ein Mikrofon zum Erfassen der vom Blut beim Durchströmen einer Arterie erzeugten Kocotkoff-Töne auf. Das Mikrofon ist über einen.Verstärker, ein Bandpass-Filter und einen Impulsformer mit einer Koinzidenz-Schaltung verbunden. Eine an einem Arm der zu untersuchenden Person befestigbare, aufblasbare Manschette ist mit einem Luftreservoir verbunden, das eine Auslassdüse aufweist, die beim Messen einen an einem Thermistor vorbeiström enden Luftstrahl erzeugt. Der zum Erfassen von Druckimpulsei dienende Thermistor ist über einen Verstärker und einen Im julsformer ebenfalls mit der Koinzidenzschaltung verbunden, ferner ist ein Manometer zum Erfassen des systolischen und ein Manometer zum Erfassen des diastolischen Druckes vorhanden. Die beiden Manometer sind je über ein Ventil mit dem juftreservoir verbunden. Das Luftreservoir ist ferner noch über ein Ventil mit einem Kompressor und zudem über ein Entlüftungsventil mit der Umgebungsatmosphäre verbunden. Des weitern ist noch eine Steuereinrichtung zum Betätigen der verschiedenen Ventile vorhanden.

Beim Durchführen einer Blutdruckmessung wird der Druck im Luftreservoir sukzessive erhöht. Dabei werden in gewissen Druckbereichen sowohl durch die Korotkoff-Töne als auch durch die Druckschwankungen Impulse erzeugt und der Koinzidenz-Schaltung zugeführt. Bei der.zuerst, d.h. beim niedrigsten Druck entstehenden Impuls-Koinzidenz wird das Manometer zur Messung des diastolischen Druckes vorübergehend mit dem Luftreservoir verbunden, so dass es den diastolischen Druck misst und anzeigt. Danach wird der Druck weiter erhöht. Bei der beim höchsten Druck auftretenden Impuls-Koinzidenz wird das zur Messung des systolischen Druckes dienende Manometer

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vorübergehend mit dem Luftreservoir verbunden und dadurch der systolische Druck gemessen.

Eine andere, aus der US-Patentschrift 3 450 131 bekannte Blutdruckmesseinrichtung weist ein Mikrofon auf, das über einen geregelten Verstärker mit den Eingängen von drei verschiedenen Bandpass-Piltern verbunden ist. Diese haben Durchlassfrequenzen von 40, 100 und l'OOO Hz. Die Ausgänge der drei Bandpass-Filter sind mit einer Logik-Schaltung verbunden. Ferner sind eine aufblasbare Manschette und ein Drucksensor vorhanden, der über einen ein- und ausschaltbaren Analog/Digital-Wandler und eine Tor-Schaltung mit einem Druckregistriergerät verbunden ist.

Beim Durchführen einer Blutdruckmessung wird die Manschette auf einen über dem systolischen Druck liegenden Druck aufgeblasen und dann langsam entlüftet. Dabei werden in einem gewissen Druckbereich Korotkoff-rTöne erzeugt und durch das Mikrofon in elektrische Signale umgewandelt. Die an die Ausgärige der Filter angeschlossene Logik-Schaltung ist nun derart ausgebildet, dass sie Signale, die eine l'OOO Hz-Komponente aufweisen, als Störgeräusche identifiziert, während sie Signale, die eine 40 und eine 100 Hz-Komponente aber keine I¹OOO Hz-Komponente aufweisen, als Korotkoff-Töne identifiziert. Bei jedem als Korotkoff-Ton identifizierten Signal werden der Analog/Digital-Wandler und die Tor-Schaltung durch die Logik-Schaltung derart gesteuert, dass der momentane, vom Drucksensor gemessene Druck im Druckregistriergerät registriert wird. Der erste registrierte Druckwert entspricht dann dem systolischen und der letzte registrierte Druckwert dem diastolischen Druck. Dabei ist im übrigen die Möglichkeit erwähnt, noch eine zusätzliche Schaltung vorzusehen, die so beschaffen ist, dass nur gerade der systolische und der diastolische Druck registriert werden.

Bei den aus den beiden US-Patentschriften 2 827 040 und 3 450 131 bekannten Blutdruckmesseinrichtungen wird also

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der kleinste Druck, bei dem noch ein Korotkoff-Ton auftritt als diastolischer Druck gemessen. Dabei wird das Vorhandensein eines Korotkoff-Tones dadurch festgestellt, dass die entsprechenden elektrischen, die in den Geräten vorhandenen Bandpass-Filter passierenden Signale einen gewissen Schwellwert überschreiten.

Es wurden nun Vergleichsmessungen durchgeführt, bei denen die diastolischen Blutdruckwerte einerseits indirekt, d.h. mit der Verwendung einer aufblasbaren Manschette und andererseits direkt oder "blutig", d.h. durch unmittelbares Verbinden der Arterien mit einem Druckmessgerät, gemessen wurden. Aus diesen Vergleichsmessungen geht hervor, dass die indirekte und die "blutige" Messmethode bei verschiedenen Patienten unterschiedlich gut übereinstimmen, wobei zum Teil beträchtliche Abweichungen auftreten können. Wenn man den "blutig" gemessenen Blutdruck als wahren Blutdruck betrachtet, so ergeben also die indirekten Messmethoden Messfehler, deren Grosse von individuellen Eigenschaften der untersuchten Patienten abhängig ist.

Es ist an sich seit langem bekannt, dass die Korotkoff-Töne beim Absenken des Manschetten-Druckes bis in den Bereich des diastolischen Druckes nicht nur leiser werden, sondern auch ihre Frequenz ändern. Es sei hiezu beispielsweise auf das I960 im Springer-Verlag von G. von Bergmann, W. Frey und H. Schwiegk herausgegebene "Handbuch der inneren Medizin", Band 9, fünfter Teil "Herz und Kreislauf" verwiesen.

In der Fachsprache wird durch die Ärzte insbesondere zwischen einem sogenannten vierten und fünften Korotkoff unterschieden. Der fünfte Ton ist dabei leiser und tiefer als der vierte Ton. Durch ärztliche Gremien wird derzeit empfohlen, den diastolischen Blutdruck beim vierten Korotkoff-Ton zu messen.

Untersuchungen haben nun gezeigt, dass der beim vierten Ko-

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rotkoff-Ton gemessene diastolische Blutdruck bei etwa 80 bis 90$ der untersuchten Personen etwa 7 bis 155? grosser ist als der beim fünften Korotkoff-Ton gemessene Blutdruck. Ein solcher Unterschied ist in Anbetracht der ohnehin kurzzeitig auftretenden Blutdruckänderungen im allgemeinen nicht von Bedeutung. Bei etwa 10 bis 20$ der untersuchten Personen ist der beim vierten Korotkoff-Ton gemessene, diastolische Blutdruck jedoch bis zu 7052 grosser als der beim fünften Korotkoff-Ton gemessene Druck.

Bei den vorgängig diskutierten, vorbekannten Blutdruckmessgeräten wird nun der diastolische Blutdruck immer beim gleichen Korotkoff-Ton gemessen, wobei es sich vermutlich um den vierten Korotkoff-Ton handelt. Dadurch können bei einem Teil der untersuchten Personen beträchtliche Messfehler entstehen.

Die Erfindung hat sich nun unter anderem zur Aufgabe gestellt, eine Blutdruckmesseinrichtung für die indirekte Blutdruckmessung zu schaffen, bei der die vorstehend erwähnten Messfehler eliminiert, oder mindestens verkleinert werden können.

Die Erfindung beruht nun auf der Nutzbarmachung der Erkenntnis, dass man bei der indirekten Blutdruckmessung auftretende Messfehler verkleinern kann, indem man nicht nur die Änderung der Lautstärke, sondern auch das individuell unterschiedlich ändernde Prequenzspektrum der Korotkoff-Töne berücksichtigt.

Die gestellte Aufgabe wird daher durch eine Blutdruckmesseinrichtung gelöst, die nach der Erfindung gemäss dem Anspruch 1 ausgebildet ist.

Zweckmässige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

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Zur Klarstellung sei noch bemerkt, dass in den Ansprüchen und der übrigen Beschreibung unter dem Blutdruck und dem Druck in der Luft-Kammer stets der bezüglich dem Umgebungs-Luftdruck gemessene Oberdruck zu verstehen ist.

Die Erfindung und weitere aus dieser hervorgehende Vorteile sollen nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. In der Zeichnung zeigen

die Figur 1 eine Draufsicht auf eine Blutdruckmesseinrichtung,

die Figur 2 ein Blockschaltbild der Blutdruckmesseinrichtung,

die Figur 3 ein Schaltbild der Filtermittel zur wahlweisen Erfassung verschiedener Korotkoff-Töne,

die Figur 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Frequenzganges der übertragungsfunktion der Filtermittel und

die Figur 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung des zeitlichen Ablaufs einer Blutdruckmessung.

Die in der Figur 1 dargestellte Blutdruckmesseinrichtung weist eine am Arm einer zu untersuchenden Person befestigbare Manschette 1 und ein als Ganzes mit 3 bezeichnetes Gerät auf. Die Manschette enthält eine durch einen Gummibeutel gebildete, deformierbare, aufblasbare Luft-Kammer sowie ein Mikrofon und ist durch eine Leitung 5, die einen mit der Luft-Kammer verbundenen Schlauch sowie ein mit dem Mikrofon verbundenes Kabel und am gerätseitigen Ende eine Steck-Kupplung J aufweist, lösbar mit dem Gerät 3 verbunden. Das Gerät 3 weist ein Gehäuse 9 mit einem Gewindestutzen 9a auf, an dem mit einer Oberwurfmutter 11 eine Pumpe 13 mit einem im wesentlichen zylindrischen Pump-Balg aus Gummi lösbar befestigt ist. Am Gehäuse 9 sind ein nippelartiger Luft-Anschluss 15 und ein

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durch einen Chassis-Stecker gebildeter, elektrischer Anschluss 17 befestigt, auf die die Steck-Kupplung 7 aufsteckbar ist. Ferner ist ein durch einen Chassis-Stecker gebildeter Anschluss 19 zum Anschliessen eines Kopfhörers vorhanden. Das Gerät weist ferner drei Drucktastenschalter 21, 23, 25» eine digitale Anzeige-Einheit 27 und verschieden im Innern des Gehäuses 9 untergebrachte, pneumatische und elektrische Bauelemente auf.

In der Figur 2 sind die aufblasbare Luft-Kammer 31 und das Mikrofon 33, die zur Manschette 1 gehören, sowie ein Teil der im Gerät 3 untergebrachten, pneumatischen und elektrischen Bauteile schematisch dargestellt. Die Luft-Kammer 31 ist durch den in der Leitung 5 vorhandenen Schlauch und durch im Gerät 3 vorhandene Luft-Leitungen über ein Rückschlagventil 35 mit der Pumpe 13 sowie ferner mit einem elektrisch steuerbaren Abström-Ventil 37 und einem Drucksensor 39 verbunden. Die Pumpe 13 ist noch mit einem ein Rückschlagventil 41 aufweisenden Lufteinlass versehen. Die beiden Rückschlagventile 35 und 4l sind derart geschaltet, dass man durch abwechselndes, manuelles Zusammendrücken und Freigeben des Pump-Balges Luft aus der Umgebung ansaugen und in die Luft-Kammer 31 pumpen kann.

Das Mikrofon 33 ist durch elektrische Leiter mit dem Eingang von Filtermitteln 51 verbunden, deren Ausgang sowohl mit dem Kopfhörer-Anschluss 19 als auch mit einem Diskriminator 53 verbunden ist, der ein Trimmpotentiometer 5^ zum Einstellen eines unteren Schwellwertes und einen Impulsformer aufweist. Dessen Ausgang ist mit einem Steuer-Teil 55 verbunden. Der Drucksensor 39 enthält eine Messwandler-Brückenschaltung, die aus piezoresistiven Elementen gebildet und mit dem Eingang eines Verstärkers 57 verbunden ist. Dessen Ausgang ist sowohl über einen Differentiator 59 als über eine diesen überbrückende Parallel-Verbindung mit dem Steuer-Teil 55 verbunden. Der Drucksensor 39 und der Verstärker 57 sind noch mit einer Vorrichtung 75 für den automatischen Null-Abgleich verbunden,

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die auch noch durch eine Leitung mit einem Ausgang des Steuer-Teils 55 verbunden ist. Der Au&gang des Differentiators 59 ist ebenfalls mit dem Steuer-Teil 55 und ferner mit einem Eingang eines Reglers 6l verbunden. Der Steuer-Teil 55 ist ebenfalls mit einem Eingang des Reglers 6l verbunden, dessen Ausgang mit dem elektromagnetischen Betätigungsorgan des Abström-Ventils 37 verbunden ist. Der Steuer-Teil 55 weist ferner zwei Anschlüsse auf, die je mit einem einen Analog-Spei cher 63 bzw. 65 bildenden Kondensator verbunden sind. Der Steuer-Teil ist ferner mit einem unter anderem einen Analog/ Digital-Wandler enthaltenden Anzeigesteuer-Teil 67 verbunden, der seinerseits mit der Anzeige-Einheit 27 verbunden ist. Ein Diskriminator 69 weist einen auch noch mit dem Ausgang des Differentiators 59 verbundenen Eingang und einen Ausgang auf, der mit einem Eingang eines Herzfrequenzmessers 71 sowie mit dem Steuer-Teil 55 verbunden ist. Der Herzfrequenzmesser 71 weist noch einen mit dem Steuer-Teil 55 verbundenen Steuer-Eingang und einen ebenfall mit dem Steuer-Teil 55 verbundenen Analog-Speicher auf. Der Drucktastenschalter 21 ist mit dem Steuer-Teil 55 und der Drucktastenschalter 23 mit dem Anzeigesteuer-Teil 67 verbunden. Ferner ist eine eine Batterie enthaltende Speisespannungsquelle 73 vorhanden, die mit den Speisespannungsanschlüssen der verschiedenen aktiven Elemente und dem Massenanschluss verbunden ist. Der Drucktastenschalter 25 und auch der Steuer-Teil 55 sind mit der Speisespannungsquelle 73 verbunden, die abgesehen von der Batterie noch gewisse Logik-Elemente und einen Regler zur Stabilisierung der Speise-Spannung aufweist. Die Batterie ist in einem durch einen Deckel abschliessbaren Batteriefach untergebracht .

Das Mikrofon 33 ist mit dem Eingangs-Anschluss 81 und dem Massen-Anschluss 83 der separat in der Figur 3 dargestellten Filtermittel 51 verbunden. Der Anschluss 81 ist über einen Kondensator 8 -4 mit dem nicht-invertierenden Eingang 85a und über einen Widerstand 87 mit dem invertierenden Eingang 85b eines Verstärkers 8 5 verbunden. Der nicht-invertierende

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-Sr- 40

Eingang 85a ist mit zwei parallel geschalteten Widerständen 89, 91 verbunden, von denen der Widerstand 89 direkt und der Widerstand 91 über einen Schalter 93 mit dem Massen-Anschluss verbunden ist. Der Verstärker-Ausgang 85c ist über einen Widerstand 95 und einen diesem parallel geschalteten Kondensator 97 mit dem invertierenden Eingang 85b verbunden, der auch noch über einen Widerstand 99 mit einem in Serie geschalteten Kondensator 101 mit dem Massen-Anschluss 83 verbunden ist. Der Verstärker-Ausgang 85c ist mit dem Ausgangs-Anschluss 103 der Filter-Mittel verbunden. Im übrigen ist der Verstärker 85 noch durch nicht dargestellte Leitungen mit der Speisespannungsquelle 73 verbunden.

Das Trimmpotentiometer 54 und der Schalter 93 sind im Innern des Gehäuses 9 untergebracht, so dass sie nur nach dem öffnen des Deckels, der auch das Batteriefach abschliesst, verstellt bzw. betätigt werden können.

Das Verhältnis zwischen der bezüglich Masse gemessenen Spannung am Ausgangs-Anschluss 103 und der bezüglich Masse gemessenen Spannung am Eingangs-Anschluss 81 sei als Transmissionsfaktor T bezeichnet. Die Abhängigkeit des Transmissionsfaktors von der Frequenz f ist für die beiden Stellungen des Schalters 93 in der Figur 4 dargestellt. Wenn der Schalter 93, wie in der Figur 3 gezeichnet, offen ist, wird die Übertragungsfunktion der Filtermittel durch den Transmissionsfaktor gemäss der Kurve 111 wiedergegeben. Wenn der Schalter 93 dagegen geschlossen ist, verläuft der Transmissionsfaktor gemäss der Kurve 113. Der durch die Kurve 111 wiedergegebene Transmissionsfaktor hat bei der Frequenz f₂ ein ziemlich scharfes Maximum, wobei der Maximalwert mit T_? bezeichnet ist und beispielsweise etwa 100 beträgt. Die untere Grenzfrequenz, bei der der Transmissionsfaktor gemäss der Kurve 111 gleich Tp/V2* beträgt, ist mit f, bezeichnet. Die Kurve 113 steigt langsam an, erreicht ein plateauförmiges Maximum und fällt dann wieder ab, wobei der maximale Transmissionsfaktor für die Kurve 113 den Wert T₁ hat. Die untere

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-sf- ΛΛ

Grenzfrequenz der durch die Kurve 113 dargestellten Übertragungsfunktion ist mit f_-bezeichnet. Der plateauförmige und abfallende Teil der Kurve 113 fällt mindestens annähernd mit Teilen der Kurve 111 zusammen. Wie aus der Figur 3 ersehen werden kann, ergibt sich also bei dem durch die Kurve 113 wiedergegebenen Frequenzgang eine untere Grenzfrequenz f, , die grosser ist als die Grenzfrequenz f, und die Frequenz f„. Die untere Grenzfrequenz f, des Frequenzganges gemäss der Kurve 111 beträgt mindestens 10 Hz. Ferner beträgt sie höchstens 30, und vorzugsweise höchstens 25, beispielsweise etwa 20 Hz. Dagegen beträgt die Grenzfrequenz f, mindestens 35 sowie vorzugsweise mindestens 40 und höchstens etwa 60 Hz, nämlich beispielsweise etwa 50 Hz. Die Frequenz f«, bei der die Kurve 111 ihr Maximum erreicht, beträgt etwa 25 bis 35 und beispielsweise 30 Hz. Das plateauförmige Maximum der Kurve 113 befindet sich oberhalb fp und erstreckt sich von etwa 80 bis 12 0 Hz. Die obere Grenzfrequenz liegt für beide Kurven bei etwa 130 bis 200 Hz. Der maximale Transmissionsfaktor Tp der Kurve 111 ist mindestens 3055 und beispielsweise etwa 50$ grosser als der maximale Transmissionsfaktor T₁ der Kurve 113.

Es sei noch vermerkt, dass die in den Figuren 2 und 3 dargestellten, elektronischen Bauteile und Blöcke auch zu integrier ten Schaltkreisen zusammengefasst werden können.

Im folgenden soll nun anhand des.Diagramms in der Figur 5 die Arbeitsweise der Blutdruckmesseinrichtung erläutert werden. Für eine Messung wird die Manschette 1 durch die Leitung 5 mit dem Gerät 3 verbunden und am Arm der zu untersuchenden Person befestigt.

Das Gerät 3 ist derart bemessen, dass es bequem mit einer Hand gehalten werden kann, wobei die Pumpe 13 gleichzeitig als Handgriff dient. Wenn nötig können auch alle drei Drucktastenschalter 21, 23 und 25 mit der das Gerät haltenden Hand betätigt werden.

Nun soll zuerst die Änderung des Druckes ρ in der Luft-Kammer

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31 im Verlauf der Zeit t diskutiert werden. Der zeitliche Verlauf des Druckes ρ ist durch die Kurve 121 des in der Figur 5 dargestellten Diagramms wiedergegeben. Wenn die Manschette befestigt ist, wird das Gerät im Zeitpunkt t durch ein kurzes Drücken des EIN/AUS-Drucktastenschalters 25 betriebsbereit gemacht. In dem sich vom Zeitpunkt t bis zum Zeitpunkt t-, erstreckenden Zeitintervall wird dann der Drucksensor 39 durch die Null-Abgleich-Vorrichtung 75 automatisch auf Null abgeglichen. Das Ende dieses Abgleiches wird dadurch signalisiert, dass die Anzeige-Einheit 27 die Zahl O anzeigt. Zwischen den Zeitpunkten t, und t₂ wird mit der Pumpe 13 stossweise Luft in die Luft-Kammer 31 gepumpt, so dass in dieser ein Luftdruck entsteht, der grosser als der systolische Druck ist. Kurz nach der Beendigung des Aufpumpvorganges beginnt im Zeitpunkt t. Luft aus der Luft-Kammer 31 durch das Ventil 37 in die Umgebung abzuströmen, so dass der Druck in der Luft-Kammer 31 absinkt. Dabei wird mit dem Drucksensor eine zum Druck ρ proportionale Spannung erzeugt und mit dem Differentiator 59 der Differentialquotient dp/dt bestimmt. Der Regler 61 regelt das Abström-Ventil 37 derart, dass der Different ialqotient dp/dt bis auf die noch näher erläuterten, durch die Herztätigkeit bewirkten Druckschwankungen während der eigentlichen Messphase konstant bleibt.

Wenn nun der Druck ρ beginnend von einem oberhalb des systolischen Druckes p_s liegenden Maximaldruck abnimmt, treten vom Zeitpunkt t^ an durch die Herzschläge verursachte Druckschwankungen auf. Diese Druckschwankungen werden mit dem Differentiator 59 erfasst. Der Diskriminator 69 erzeugt dann bei jeder durch einen Herzschlag bewirkten Druckschwankung, bei der der Differentialquotient dp/dt einen vorgegebenen Schwellwert von mindestens 100 Pa/s und beispielsweise 400 Pa/s überschreitet,einen Impuls. Diese Impulsfolge ist in der Figur 5 mit 123 bezeichnet.

Wenn sich der Druck in der Luft-Kammer 31 bei seiner Abnahme innerhalb eines gewissen Bereiches befindet, erzeugt

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das Blut beim Durchströmen der von der Manschette umschlossenen Arterie bei jedem durch einen Herzschlag erzeugten Blutstoss Geräusche, die sogenannten Korotkoff-Töne. Diese Korotkoff-Töne werden durch das Mikrofon 33 in elektrische Tonfrequenz-Signale umgewandelt und über die Filtermittel 51» die vorzugsweise auch eine Verstärkung ergeben, auf den Diskriminator 53 übertragen. Wenn die Spannungen der Korotkoff-Ton-Signale den durch den Diskriminator 53 festgelegten, unteren Schwellwert übersteigen, führt der zum Diskriminator gehörende Impulsformer dem Steuer-Teil 55 jeweils einen Impuls zu. Diese Impulsfolge ist in der Figur 5 mit bezeichnet und erstreckt sich vom Zeitpunkt t,- bis zum Zeitpunkt

Im Steuer-Teil werden die durch die Druckschwankungen erzeugten Impulse und die durch die Korotkoff-Töne erzeugten Impulse einem UND-Tor zugeführt. Wie aus der Figur 5 ersichtlich ist, sind die durch die Druckschwankungen erzeugten Impulse breiter als die durch die Korotkoff-Töne erzeugten Impulse. Das UND-Tor bildet also eine Koinzidenzschaltung und öffnet während jedes Impulses der Impulsfolge 123 ein Fenster für die Impulse der Impulsfolge 125. Vom Mikrofon herkommende Signale werden also nur weiterverarbeitet, wenn sie in ein durch eine Druckschwankung geöffnetes Fenster fallen, d.h. wenn zwischen den Ton-Signalen und den Druckschwankungen eine Koinzidenz besteht. Dadurch können die Korotkoff-Töne von Störgeräuschen unterschieden und die letzteren unterdrückt werden.

Der Steuer-Teil 55 enthält ein elektronisches Schaltorgan, das den Ausgang des Verstärkers 57 vom Einschalten des Gerätes an mit dem Speicher 6j> verbindet.

Der Steuer-Teil 55 enthält ferner Mittel, um das Erscheinen des ersten, das vorgenannte UND-Tor passierenden Korotkoff-Signals festzustellen. Wenn das erste Korotkoff-Signal eintrifft, wird die vom Verstärker 57 des Druckmesskanals kommende Leitung vom Speicher 63 abgetrennt. In diesem wird da-

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her die Grosse des beim Eintreffen des ersten Korotkoff-Ton-Signals vorhandenen Druckes, d.h. der systolische Druck, gespeichert.

Wenn nun der Druck in der Luft-Kanuner 31 absinkt, folgen dem ersten Korotkoff-Ton weitere Korotkoff-Töne. Der Steuer-Teil 55 enthält nun Mittel, die den Ausgang des Verstärkers 57 bei jedem Korotkoff-Ton, d.h. bei jedem Impuls der Impulsfolge 125, kurzzeitig mit dem Speicher 65 verbinden. In diesem wird also bei jedem Korotkoff-Ton ein neuer Druckwert gespeichert, wobei die Grosse dieser Druckwerte sukzessive abnimmt. Wie bereits erwähnt, erstreckt sich die Impulsfolge 12 5 bis zum Zeitpunkt tg. Da nach dem Zeitpunkt tg keine weiteren Impulse mehr folgen, bleibt der im Zeitpunkt tg gemessene Wert des Druckes p.bis zum Abschalten des Gerätes im Speicher 65 gespeichert. Dieser Speicher-Wert stellt dann den diastolischen Druck dar.

Der Steuer-Teil 55 weist nun auch noch Sehaltungs-Mittel auf, durch die festgestellt wird, wann während eines vorgegebenen Zeitintervalls von 2 bis 10 und beispielsweise 5 Sekunden kein Korotkoff-Ton mehr auftritt. Am Ende dieses Zeitintervalls, nämlich im Zeitpunkt t₇, führt der Steuer-Teil 55 dem Regler 6l ein Signal zu, das bewirkt, dass das Ventil 37 ganz geöffnet wird. Der Druck ρ sinkt dann sehr schnell ab und erreicht im Zeitpunkt tg wieder den Wert Null, d.h. den Umgebungs-Luftdruck.

Der Steuer-Teil 55 ist im übrigen derart beschaffen, dass er den Ausgang des Verstärkers 57 bis zum Zeitpunkt t„ in regelmässigen Zeitabständen von beispielsweise 0,3 s mit dem Anzeigesteuer-Teil 67 verbindet. Der Anzeige-Teil 27 zeigt dann jeweils den momentanen Druck an. Der Steuer-Teil könnte aber auch derart ausgebildet sein, dass der Druck, in dem zwischen den Zeitpunkten th und t„ liegenden Zeitintervall jeweils bei jedem Impuls der Impulsfolge 12 3 angezeigt würde.

Der Steuer-Teil schaltet ferner vorübergehend den Herzfrequenz-

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messer 71 ein, so dass dieser während des Auftretens der Impulsfolge 12 3 die Herzfrequenz misst und deren Mittelwert bestimmt. Dieser wird im Speicher des Herzfrequenzmessers gespeichert.

Der Steuer-Teil 55 ist nun derart beschaffen, dass der Speicher 63 oder der Speicher 65 oder den die Herzfrequenz speichernden Speicher durch kurzes Drücken des Drucktastenschalters 21 zyklisch abgefragt werden können. Der betreffende, in analoger Form gespeicherte Speicher-Wert wird dann dem Anzeigesteuer-Teil 67 zugeführt und von diesem in ein Digital-Signal umgewandelt. Dieses wird der Anzeige-Einheit zugeführt, so dass diese also wahlweise den systolischen oder den diastolischen Druck oder die Herzfrequenz anzeigt. Der Anzeigesteuer-Teil 6J enthält ein zwischen die Zuleitungen von den Speichern 63, 65 und den Analog/Digital-Wandlern eingeschaltetes, mit dem Drucktastenschalter 23 umschaltbares Netzwerk. Dieses ermöglicht, bei der Druckanzeige zwischen der Anzeige in Kilopascal oder Torr zu wählen, wobei die Umschaltung durch kurzes Drücken des Drucktastenschalters 23 bewirkt wird.

Wenn alle drei Speicher-Werte abgelesen wurden, kann das Gerät durch kurzes Drücken des EIN/AUS-Drucktastenschalters ausgeschaltet werden, womit die Messung abgeschlossen ist.

Nachdem nun die allgemeine Arbeitsweise der Einrichtung dargelegt wurde, soll nun noch der Zweck der Umschaltbarkeit der Übertragungsfunktion der Filtermittel 51 näher erläutert werden.

Wie aus den vorangehenden Darlegungen hervorgeht, wird der beim letzten Impuls der Impulsfolge 125 in der Luft-Kammer vorhandene, momentane Druck als diastolischer Druck p_D identifiziert und gemessen. Wenn sich der Druck, von grösseren Werten her abnehmend dem diastolischen Druck annähert, werden die Korotkoff-Töne leiser. Zudem verschiebt sich ihr Frequenzspektrum gegen tiefere Frequenzen hin.

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Eine solche Verschiebung zu tiefen Frequenzen hin erfolgt vorallem zwischen den in der Fachsprache als vierter und fünfter Korotkoff-Ton bezeichneten Tönen. Diese beiden Töne werden von den Ärzten aufgrund ihrer relativen Lautstärke und ihres unterschiedlichen Klanges identifiziert. Wie Ana*- lysen der Frequenzspektren gezeigt haben, liegen die lautstarken Komponenten des Frequenzspektrums beim vierten Korotkoff-Ton noch weitgehend oberhalb 50 bis 80 Hz. Dagegen hat der fünfte Korotkoff-Ton ein Lautstärkenmaximum in der Umgebung von 30 Hz.

Wenn der Schalter 93 offen und die Übertragungsfunktion der Filtermittel 51 durch die Kurve 111 der Figur k wiedergegeben wird, werden die Frequenzen im Bereich der Frequenz fp» die wie erwähnt beispielsweise etwa 30 Hz beträgt, angehoben. In diesem Fall wird auch noch das durch den fünften Korotkoff-Ton erzeugte, dem Diskriminator 53 zugeführte elektrische Tonfrequenz-Signal so stark angehoben, dass es den Schwellwert des Diskriminators überschreitet und die Erzeugung eines Impulses der Impulsfolge 12 5 bewirkt. Der diastolische Druck wird dann beim fünften Korotkoff-Ton gemessen.

Wenn der Schalter 93 dagegen geschlossen und die Übertragungsfunktion der Filtermittel 51 durch die Kurve 113 dargestellt ist, hat der Transmissionsfaktor T in der Umgebung der Frequenz fp nur einen relativ kleinen Wert. Das vom erwähnten, fünften Korotkoff-Ton erzeugte, dem Diskriminator 53 zugeführte elektrische Signal reicht dann nicht mehr aus, um den Schwellwert des Diskriminators zu überschreiten. In diesem Fall wird also der letzte Impuls der Impulsfolge 125 durch den vierten Korotkoff-Ton erzeugt, so dass der diastolische Druck also beim vierten Korotkoff-Ton gemessen wird.

Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass der vierte und fünfte Korotkoff-Ton von den Ärzten aufgrund ihrer relativen Lautstärke und ihres Klanges identifiziert werden. Der vierte und fünfte Korotkoff-Ton ist daher nicht notwendigerweise

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identisch mit dem vierten bzw. fünften Impuls der Impulsfolge 125.

Die vorstehend beschriebene Blutdruckmesseinrichtung ist unter anderem für Patienten vorgesehen, die ihren Blutdruck selbst messen und ihre Messresultate dann von Zeit zu Zeit dem sie behandelnden Arzt vorlegen. Wie nun bereits in der Einleitung erwähnt wurde, können individuelle Eigenschaften der Patienten, insbesondere unterschiedliche Ausbildungen der Arterien, die Lautstärken und Frequenzspektren der Korotkoff-Töne beeinflussen. Der Arzt kann nun aber bei einer Untersuchung des Patienten ebenfalls eine Blutdruckmessung mit der Einrichtung durchführen. Der Arzt hat dabei die Möglichkeit, die Korotkoff-Töne mit einem Stethoskop oder mit einem an den Anschluss 19 angeschlossenen Kopfhörer abzuhören und dabei fortlaufend den momentanen Druck abzulesen. Der Arzt kann dann aufgrund seiner akustischen Beurteilung der Korotkoff-Töne und seiner übrigen Kenntnisse über den Patienten entscheiden, ob es in einem gegebenen Fall sinnvoll ist, den Blutdruck beim vierten oder beim fünften Korotkoff-Ton zu messen. Falls die Lautstärke der Korotkoff-Töne stark vom üblichen Wert abweicht, kann der Arzt mit dem Trimmpotentiometer 5^ auch noch den Schwellwert des Diskriminators 53 an die individuellen Eigenschaften des Patienten anpassen. Durch die Auswahl des vierten oder fünften Korotkoff-Tones als Kriterium für die Messung des diastolischen Druckes und nötigenfalls durch Verändern des Diskriminator-Schwellwertes kann die Obereinstimmung der Messwerte des diastolischen Druckes mit dem tatsächlich vorhandenen, "blutig" gemessenen diastolischen Blutdruck verbessert werden. Ferner wird dadurch auch die Aussagekraft der Messungen verbessert und leichter mit den Messwerten anderer Patienten vergleichbar.

Die Einrichtung kann in verschiedener Hinsicht modifiziert werden. Beispielsweise könnte man die zwischen das Mikrofon und den Diskriminator eingeschalteten Filtermittel derart

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ausbilden, dass man nicht nur zwei, sondern wahlweise drei oder mehr verschiedene ubertragungsfunktionen einschalten kann. Dadurch könnte die Übertragungsfunktion noch besser an die individuellen Eigenschaften eines Patienten angepasst werden. Ferner könnte man die Auswahl der Übertragungsfunktion statt durch einen Schalter auch durch ein anderes manuell einstellbares Einstellorgan, beispielsweise durch ein Potentiometer bewirken, wobei dann eine kontinuierliche Beeinflussung des Frequenzganges der Übertragungsfunktion möglich wäre.

Ferner sei noch darauf hingewiesen, dass statt eines separaten Mikrofons und eines separaten Drucksensors auch ein Ton-Druck-Aufnehmer vorgesehen werden könnte, der sowohl zur Erfassung der vom Blut erzeugten Töne als auch zur Erfassung des quasistatischen Blutdruckes und der durch die Herzschläge erzeugten Druckmodulation dient. Dieser kombinierte Ton-Druck Aufnehmer könnte entweder in der aufblasbaren Manschette oder im Gerät mit den Elektronik-Bauteilen enthalten sein. Die vom Ton-Druck-Aufnehmer gelieferten elektrischen Signale können dann durch eine Frequenzweiche aufgezweigt und dem Ton- bzw. Druck-Kanal der Elektronik zugeführt werden.

Im übrigen sei für weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Blutdruckmesseinrichtungen noch auf die Deutschen Offenlegungsschriften Nr.

(Anmeldungen mit Priorität von den Schweizerpatentanmeldungen 1296/80, 1298/80, 1299/80) verwiesen.

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Claims

Asulab A.G., Biel (Schweiz-): : . .··..··. JU I

-HENK-EE-KERN-FEiLRR-HÄNZBIi

Dr.phil. DIpI. lug. Dr.rcr.net. Dlpl.li*.

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PATENTANSPRÜCHE

14. April 1980

lJ Blutdruckmesseinrichtung mit einem Mikrofon zum Erlassen der vom Blut in einer Arterie erzeugten Töne und mit dem Mikrofon verbundenen Filtermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einstellorgan (93) vorhanden ist, mit dem wahlweise eine von mindestens zwei verschiedenen übertragungsfunktionen der Filtermittel (51) einstellbar ist, und dass der Transmissionsfaktor (T) der Filtermittel (51) bei den beiden Übertragungsfunktionen in verschiedener Weise von der Frequenz abhängig ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellorgan ein Schalter (93) ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Grenzfrequenz (f\> f-z) der Filtermittel (51) bei den verschiedenen Übertragungsfunktionen verschieden ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Grenzfrequenz (f-i» f-z) bei einer einschaltbaren übertragungsfunktion 10 bis 30 Hz und bei einer anderen einschaltbaren übertragungsfunktion mindestens 35 Hz beträgt . -
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Transmissionsfaktor (T,, Tp) der Filtermittel (51) bei den verschiedenen Übertragungsfunktionen verschieden ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4 und nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Transmissionsfaktor bei der Übertragungsfunktion mit der kleineren, unteren Grenzfrequenz (f,) grosser ist als bei der Übertragungsfunktion mit der grösseren, unteren Grenzfrequenz (f,).

Zb/ro/Fall 2-«
ir

130035/0318
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Filtermittel (51) über einen Diskriminator (53) mit einem Steuer-Teil (55) verbunden ist, dass ein Drucksensor (39) zum Erfassen des Druckes einer aufblasbaren, deformierbaren, zur Befestigung an einer zu untersuchenden Person bestimmten Kammer C3D vorhanden und über einen Differentiator (59) sowie einen Diskriminator (69) ebenfalls mit dem Steuer-Teil verbunden ist, dass die Diskriminatoren (53, 69) Mittel aufweisen, um dem Steuer-Teil (55) Impulse zuzuführen, wenn die ihnen von den Filtermitteln (51) bzw. dem Differentiator (59) zugeführten Signale einen Schwellwert überschreiten, und dass der Steuer-Teil (55) Mittel aufweist, am die Töne, die gleichzeitig mit einer durch die Herzschläge' verursachten Druckschwankung auftreten, zu ermitteln. ■ . '
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (31) mit einem Abström-Organ (37) zum Entlüften der Kammer (31) verbunden ist, dass ein Speicher (65) vorhanden ist, dass der Steuer-Teil (55) Mittel aufweist, um denjenigen Druck-Messwert (p_D) im Speicher (65) zu speichern, der vom Drucksensor (39) gemessen wird, wenn der beim kleinsten Druck gleichzeitig mit einer durch einen Herzschlag verursachten Druckschwankung auftretende Ton eintrifft.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ton-Druck-Aufnehmer vorhanden ist, der sowohl als Mikrofon zum Aufnehmen der vom Blut erzeugten Töne als auch zum Erfassen des Druckes einer aufblasbaren, deformierbaren, zur Befestigung einer zu untersuchenden Person bestimmten Kammer dient.

130035/0318

ORIGINAL