DE3608876A1

DE3608876A1 - Elektronisches blutdruckmessgeraet

Info

Publication number: DE3608876A1
Application number: DE19863608876
Authority: DE
Inventors: Satoshi Kyoto Egawa; Yoshinori Yawata Kyoto Miyawaki; Osamu Amagasaki Hyogo Shirasaki; Satoshi Ueno
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1985-03-15
Filing date: 1986-03-17
Publication date: 1986-09-25
Also published as: US4793360A; US4703760A; DE3608876C2

Description

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- 4 BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Blutdruckmeßgerät und richtet sich im besonderen auf ein elektronisches Blutdruckmeßgerät, welches den Blutdruck durch Feststellung der Amplitude einer Pulswelle mißt, und ein elektronisches Blutdruckmeßgerät, welches den Blutdruck aus der Information einer geglätteten Pulswelle bestimmt.

Ii / Bei einem bekannten elektronischen Blutdruckmeßgerät, welches auf der sogenannten Oszillationsmethode beruht, wird eine Manschette um den Oberarm einer Person, deren Blutdruck gemessen werden soll, gelegt und, nachdem der Druck in der Manschette auf einen bestimmten Wert gebracht ist, Wellenforminformation aus dem Manschettendruck festgestellt und eine in dem Manschettendruck

T5 während der Druckabnahme in der Manschette enthaltene Pulswellenkomponente isoliert, so daß der mittlere Blutdruck, der maximale Blutdruck und der minimale Blutdruck der Person, deren Blutdruck gerade gemessen wird, aus diesen Daten bestimmt werden kann, indem die Amplitude der Pulswelle für jeden Herzschlag aufgefunden wird und der Blutdruck aus der Variationskurve (Einhüllungslinie) der Pulswelleriamplitudenwerte und dem Manschettendruck bestimmt wird.

Bei einem solchen elektronischen Blutdruckmeßgerät wird herkömmlicherweise der zu jedem Intervall gehörige Manschettendruck als der Manschettendruck am Anfang oder am Ende des entsprechenden Zeitintervalls bestimmt. Da der einem jeden Zeitintervall entsprechende Manschettendruck am Manschettendruck zu Anfang oder am Ende des entsprechenden Zeitintervalls abgelesen wird, sind

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jedoch bei einem solchen herkömmlichen elektronischen Blutdruckmeßgerät die Zeitpunkte, an welchen die Pulswelle mit ihrem Maximalwert und ihrem Minimalwert in jedem Intervall erscheint, von dem Zeitpunkt verschieden, zu dem der Manschettendruck abgelesen wird, weshalb bei dem bekannten Gerät ein gewisser Fehler zwischen dem Parameter (Maximalwertdifferenz) und dem Manschettendruck vorlag, was die durch das Gerät gelieferte Genauigkeit der Blutdruckbestimmung verminderte.

Da ferner der dem Parameter entsprechende Druckwert entweder am Anfang oder am Ende des Zeitintervalls des Manschettendrucksxgnals, in welchem dia Pulswellenkomponente kombiniert wird, ist, und daher der Anfang (oder das Ende) des Intervalls abhängig von dem einzelnen Fall entweder dem Maximalpunkt der Pulswelle oder dem Minimalpunkt der Pulswelle entsprechen kann, hat die Kurve des Manschettendrucksignals die Neigung, innerhalb der Amplitude der Pulswellenkomponente zu oszillieren, wodurch gewisse Schwankungen im Manschettendruckwert und gewisse Verzerrungen in der Parameterkurve vorliegen, was die Genauigkeit vermindert.

Einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung betrachtend, ist eine als Riva-Rocci-Korotkoff-Methode oder als auskultatorische Methode bekannte Blutdruckmeßtechnik bekannt. Bei einem elektronischen Blutdruckmeßgerät, welches auf dieser Riva-Rocci-Korotkoff-Methode beruht, beginnt, nachdem eine Manschette um den Arm eines Patienten gelegt und diese bis zu einer Unterbrechung des Blutstroms aufgepumpt worden ist, mit allmählicher Druckabnahme das Blut wieder zu fließen, wobei ein bestimmtes deutliches Blutgeräusch (das sogenannte Korotkoff-Geräusch) erzeugt wird, welches mit einem Mikrophon oder dergleichen festgestellt wird, wobei nachfolgend

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mit weiterer Druckabnahme in der Manschette dieses Geräusch schwächer wird, der Manschettendruck, bei welchem das Korotkoff-Geräusch beginnt, wird dann als der maximale Blutdruck des Patienten bestimmt, während der Manschettendruck, an welchem das Korotkoff-Geräusch verschwindet, als der minimale Blutdruck des Patienten bestimmt wird.

Eine weitere Blutdruckmeßtechnik, bei welcher eine Kanüle in die Arterie eines Patienten eingeführt wird, ist als blutige Methode bekannt.

Bei einem auf der Riva-Rocci-Korotkoff-Methode unter den auskultatorischen herkömmlichen Blutdruckmeßtechniken beruhenden elektronischen Blutdruckmeßgerät ist jedoch das Korotkoff-Geräusch ein Signal sehr kleiner Amplitude, wobei sein Frequenzbereich zwischen 30 Hz und 150 Hz liegt. Da dieser Frequenzbereich leicht durch externe Störsignale und Oszillationsstörsignale, die den gleichen oder einen ähnlichen Frequenzbereich umfassen, beeinträchtigt wird, ergibt sich das Problem, daß diese Störsignale die Ursache fehlerhafter Feststellungen werden, wobei solche Effekte oftmals fehlerhafte Blutdruckmessungen mit Blutdruckmeßgeräten nach der auskultatorischen Methode verursachen. Darüber hinaus sind bei Kindern oder Erwachsenen in einem Schockzustand Korotkoff-Gerausche nur schwer festzustellen, so daß in solchen Fällen eine Messung des Blutdrucks nach dem auskultatorischen Verfahren manchmal unmöglich ist. Ferner sind bei einem solchen, auf der auskultatorischen Methode beruhenden elektronischen Blutdruckmeßgerät ein Sensor (etwa ein Mikrophon) zur Feststellung des Korotkoff-Geräusches und außerdem eine entsprechende Ansteuerschaltung erforderlich, weshalb die Kosten solcher Blutdruckmeßgeräte eher hoch sind.

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Andererseits wird bei einer auf einer direkten Methode, etwa dem Einführen einer Kanüle in ein Blutgefäß des Patienten beruhenden Blutdruckmessung der Druck in einer Arterie auf einen externen Blutdruckgeber über eine mit physiologischer Kochsalzlösung gefüllte Kanüle übertragen. Bei einer solchen Methode können die Länge der Kanüle, das Einmischen von Blasen in dieser und NuIlpunktschwankungen der Blutdruckgeber Ursache für Fehler bei der Blutdruckmessung sein. Diese Fehler lassen sich durch eine angemessene Handhabung verringern, eine solche Handhabung erfordert aber Geschicklichkeit und Sorgfalt, so daß gewisse nur schwierig zu schaffende Techniken bei der Ausführung korrekter Blutdruckmessungen erforderlich sind. Ferner haben direkte Methoden wie die oben beschriebene ernstliche Nachteile insofern, als derartige invasive Prozeduren unweigerlich dem Patienten Schmerz, Unbehagen und geistige Anspannung bereiten und außerdem die Möglichkeit von Blutgefäßschmerzen und Infektionen erhöhen.

Ferner muß bei einem herkömmlichen Blutdruckmeßgerät, welches auf der Oszillationsmethode beruht, die Amplitude der Pulswelle entsprechend den Änderungen des Manschettendrucks festgestellt werden, und um die Pulswellenamplitude für jeden Herzschlag festzustellen, ist es erforderlich, die Pulsation auf dem Pulswellensignal, welche für jeden Pulsschlag kontinuierlich ist, abzutrennen. Diese Erkennung und Abtrennung der Pulsationen werden ausgeführt, indem das Impulswellensignal einer CPU eines Mikrorechners oder dergleichen als Pulswellendaten eingespeist und in der CPU ein Programm durchgeführt wird. Da eine komplizierte rechnerische Verarbeitung erforderlich ist, ist ein Mikrorechner mit einem Speicher (ROM) verhältnismäßig großer Kapazität erforder-

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lieh, wobei ferner die Entwicklung des entsprechenden Programms schwierig ist, wodurch die Kosten für ein solches elektronisches Blutdruckmeßgerät erhöht werden. Außerdem kann es sein, daß, wenn der Patient einen unregelmäßigen Puls hat oder sein Puls schwach ist, die Erkennung des Pulsschlages nicht richtig durchgeführt wird, so daß manchmal eine genaue Blutdruckmessung unmöglich wird. Außerdem wird eine genaue Messung des Blutdrucks unmöglich, wenn der Patient während der Messung seinen Arm bewegt, weil dann die Erkennung des Pulsschlages nicht richtig durchgeführt wird oder weil die Pulswellenamplitude nicht genau festgestellt werden kann. Jl Dementsprechend ist es ein Ziel der Erfindung, ein

elektronisches Blutdruckmeßgerät zu schaffen, welches die oben beschriebenen Probleme vermeidet.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines elektronischen Blutdruckmeßgeräts, bei welchem die Pulswellenoszillationen die Ablesung des Manschettendruckes nicht beeinträchtigen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines elektronischen Blutdruckmeßgeräts, welches beim Patienten nicht Schmerz und Unbehagen erzeugt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines elektronischen Blutdruckmeßgeräts, welches nicht ungebührlich unter externen Störsignalen leidet.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines elektronischen Blutdruckmeßgeräts, welches nicht ungebührlich unter Oszillationsstörsignalen leidet.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines elektronischen Blutdruckmeßgeräts, welches den Blutdruck mit größerer Genauigkeit messen kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines elektronischen Blutdruckmeßgerätes, welches in sei-

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nem Aufbau verhältnismäßig einfach ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines elektronischen Blutdruckmeßgeräts, welches verhältnismäßig kostengünstig ist. ' Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines elektronischen Blutdruckmeßgeräts, bei welchem die Verarbeitungslast für eine in diesem enthaltene CPU vermindert ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines elektronischen Blutdruckmeßgeräts, bei welchem die darin enthaltene CPU eine verhältnismäßig geringe Speicherkapazität haben kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines elektronischen Blutdruckmeßgeräts, welches eine
Vereinfachung der Entwicklung der Programme für die darin enthaltene CPU ermöglicht.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines elektronischen Blutdruckmeßgeräts, welches nicht erfordert, daß die Pulswelle für jeden Pulsschlag erkannt wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines elektronischen Blutdruckmeßgeräts, welches für die Messung des Pulses einer Person mit verhältnismäßig unregelmäßigem Puls geeignet ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines elektronischen Blutdruckmeßgeräts, welches zur
Messung des Pulses einer Person mit verhältnismäßig
schwachem Puls geeignet ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines elektronischen Blutdruckmeßgeräts, welches zur

Messung des Pulses einer unter Schock stehenden Person geeignet ist.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines elektronischen Blutdruckmeßgeräts, welches zur Messung des Pulses eines Kindes geeignet ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines elektronischen Blutdruckmeßgeräts, dessen Meßgenauigkeit nicht wesentlich verschlechtert ist, auch wenn der Patient während der Messung seinen Arm bewegt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Elimination der Arten herkömmlicher Blutdruckmeßgeräte, welche auf der auskultatorischen Methode und/oder der Oszillationsmethode beruhen.

Hierzu schlägt die Erfindung ein elektronisches Blutdruckmeßgerät vor, welches aufweist: a) eine Manschette; b) ein Drucksystem zur Unterdrucksetzung und Evakuierung der Manschette; c) einen Drucksensor zur Feststellung des Druckes in der Manschette; d) einen Pulswellensensor zur Feststellung der Pulswellenkomponente im Verlauf der Manschettendruckänderungen; e) Pulswellenamplitudenextrahiermittel zum Herausziehen der PuIs-Wellenamplitude in zeitlicher Folge; f) Pulswellenmaximalamplitudenextrahiermittel zum Herausziehen des Maximalwerts der Pulswellenamplitude; g) Flächenberechnungsmittel zur Berechnung der Fläche zwischen einer Einhüllungslinie einer gewissen Anzahl von Daten, enthaltend repräsentative Daten, welche in der Zeitfolge herausgezogen sind, und einer die Endpunktsdaten der Daten in einer sequentiellen Weise verbindenden Linie, unter Verschiebung der repräsentativen Daten; h) erste Maximalflächenwertextrahiermittel zur Auffindung des Maximalwerts der Flächen, die auf der Seite höheren Manschettendrucks als der Manschettendruck, der dem Maximalwert der Amplitude der Pulswelle entspricht, berechnet wurden; i) zweite Maximalflächenwertextrahiermittel zum

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Auffinden des Maximalwerts der Flächen, die auf der Seite niedrigeren Manschettendrucks als der Manschettendruck, welcher dem Maximalwert der Amplitude der Pulswelle entspricht, berechnet wurden; und j) Blutdruckbestimmungsmittel zur Bestimmung eines maximalen Blutdrucks auf dem Manschettendruck, welcher der durch die ersten Maximalflächenwertextrahiermittel herausgezogenen Maximalfläche entspricht, und eines minimalen Blutdrucks aus dem Manschettendruck, welcher der durch die zweiten Maximalflächenwertextrahiermittel herausgezogenen Maximalfläche entspricht.

Ferner schlägt die Erfindung hierzu ein Blutdruckmeßgerät vor, welches aufweist: a) eine Manschette; b) ein Drucksystem zur Unterdrucksetzung und Evakuierung der Manschette; c) einen Drucksensor zur Feststellung des Druckes in der Manschette; d) Pulswellenextrahiermittel zum Herausziehen der dem Manschettendruck überlagerten Pulswellenkomponente; e) Signalsepariermittel zur Separierung des Pulswellensignals in eine Signalkomponente, welche größer als ein Referenzwert ist, und eine weitere Signalkomponente, welche kleiner als der Referenzwert ist; f) Glättungsmittel zur getrennten Glättung der beiden separierten Signalkomponenten; g) Pulswelleninformationsberechnungsmittel zur Berechnung von Pulswelleninformation durch Kombinieren der beiden geglätteten Signalkomponenten; und h) Blutdruckbestimmungsmittel zur Bestimmung des Blutdruckes gemäß der Pulswelleninformation und dem über den Drucksensor gewonnenen Manschettendruckwert .

Gemäß der oben als erstes definierten Erfindung werden während der Drucklosmachung nach dem Unterdrucksetzen der Manschette durch das Drucksystem, der Manschettendruck, eine Pulswellenkomponente und die Pulswellenamplitude

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festgestellt. Dabei wird für jeweils eine bestimmte Anzahl von Daten der Pulswellenamplitude die durch eine Einhüllungslinie der Daten und Daten verbindende Gerade umgebene Fläche in zeitlicher Folge berechnete Außerdem werden die Maximalflächen auf der Hochdruckseite und der Niederdruckseite in Bezug auf den Manschettendruck, welcher der Maximalamplitude der Pulswelle entspricht, herausgezogen und die Manschettendrucke, welche den auf der Hochdruckseite und der Niederdruckseite herausgezogenen Maximalflächen entsprechen, bestimmt, so daß der maximale Blutdruck und der minimale Blutdruck aus diesen Manschettendrucken bestimmt werden können. Da die Pulswellenkomponente, die zur Bestimmung der Blutdrucke verwendet wird, eine extrem niedrige Frequenz mit einem Frequenzbereich zwischen 1 Hz und 19 Hz hat, ist sie auf externe Störsignale und/ oder Schwingungsstörsignale nicht anfällig.

Andererseits wird gemäß der oben als zweites definierten Erfindung, wie sie schematisch in Fig. 14 der beigefügten Zeichnungen veranschaulicht ist, während der Drucklosmachung nach Aufpumpen der Manschette 1 durch das Drucksystem 2, der Manschettendruck durch den Drucksensor 3 festgestellt, während das Pulswellensignal, wie es beispielmäßig in Fig. 15(a) gezeigt ist, durch die Pulswellensignalextrahiermittel 4 herausgezogen wird. Dazu wird in Bezug auf einen Referenzwert L dieses Pulswellensignal in eine positive Pulswellenkomponente, wie sie in Fig. 15(b) gezeigt ist, und eine negative Pulswellenkomponente, wie sie in Fig. 15(c) gezeigt ist, durch die Signalseparierungsmittel 5 zerlegt, wonach diese Pulswellenkomponenten durch die Glättungsmittel 6 geglättet werden, um so eine geglättete positive Pulswellenkomponente, wie sie in Fig. 15(d) gezeigt ist, und eine geglättete negative Pulswellenkomponente, wie sie in Fig. 15(e) gezeigt ist, zu erzeu-

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gen. Diese geglättete positive und negative Pulswellenkomponente werden durch die Pulswelleninformationsberechnungsmittel 7 kombiniert, womit die geglättete Pulswelleninformation erzeugt wird, wie sie beispielsmäßig in Fig. 15(f) gezeigt ist, so daß der Blutdruck durch die Blutdruckbestimmungsmittel 8 aus dieser Pulswelleninformation und dem Manschettendruck bestimmt werden kann. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung ist der Algorithmus zur Bestimmung des Blutdruckes beliebig. Beispielsweise kann der dem Maximalwert der Pulswelleninformation entsprechende Manschettendruck als mittlerer Blutdruck, der Manschettendruck auf der Seite höheren Manschettendrucks, der 50% des Maximalwerts der Pulswelleninformationen spricht, als maximaler Blutdruck, und der Manschettendruck auf der Seite niedrigeren Manschettendrucks, der 70% des Maximalwerts der Pulswelleninformation entspricht, als minimaler Blutdruck bestimmt werden.

Im folgenden werden bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben.

Auf dieser ist bzw. sind

Fig. 1 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der ersten bevorzugten Ausführungsform des elektronischen Blutdruckmeßgeräts gemäß der Erfindung; Fig. 1(a) veranschau

licht dabei den Vorgang der Abnahme des Manschettendrucks , Fig. 1(b) eine Folge von Pulswellenspitzen während des Druckabnahmevorgangs und Fig. 1(c) die Verteilung der Teilflächen, die durch die Einhüllungslinie und den Geraden

abschnitt umgeben sind, der Pulswellenspitzen in zeitlicher Folge,

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Fig. 2 ein Blockschaltbild der ersten Ausführungsform des elektronischen Blutdruckmeßgeräts gemäß der Erfindung,

Fign. 3(a) graphische Darstellungen, welche die Änderungen und 3(b) des Manschettendrucks und der Pulswellenamplitude während der Abnahme des Manschettendrucks bei der ersten Ausführungsform des elektronischen Blutdruckmeßgeräts wiedergeben, 10

Fig. 4 ein Flußdiagramm, welches den Gesamtvorgang eines Hauptprogramms für einen in der ersten bevorzugten Ausführungsform des elektronischen Blutdruckmeßgeräts enthaltenen Mikroprozessor wiedergibt,

Fig. 5 ein Flußdiagramm, welches in größeren Einzelheiten den Steuerfluß eines aus dem Hauptprogramm aufgerufenen Unterprogramms zur Herleitung einer Folge von Flächen auf der Seite hö

heren Manschettendrucks wiedergibt,

Fig. 6 ein Flußdiagramm, welches in größeren Einzelheiten den Steuerfluß eines wiederum aus dem Hauptprogramm aufgerufenen Unterprogramms zur

Herleitung der Maximalflächenwerte auf der Seite höheren Manschettendrucks wiedergibt,

Fig. 7 ein Flußdiagramm, welches in größeren Einzelheiten den Steuerfluß eines wiederum aus dem

Hauptprogramm aufgerufenen Unterprogramms zur Bestimmung des maximalen Blutdrucks wiedergibt,

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Fig. 8 ein Flußdiagramm, welches in größeren Einzelheiten den Steuerfluß eines wiederum aus dem Hauptprogramm aufgerufenen Unterprogramms zur Berechnung der Folge von Flächen auf der Seite niedrigeren Manschettendrucks wiedergibt,

Fig. 9 ein Flußdiagramm, welches in größeren Einzelheiten den Steuerfluß eines wiederumaus dem Hauptprogramm aufgerufenen Unterprogramms zur Berechnung der Maximalflächen auf der Seite

niedrigeren Manschettendrucks wiedergibt,

Fig. 10 ein Flußdiagramm, welches in größeren Einzelheiten den Steuerfluß eines wiederum aus dem Hauptprogramm aufgerufenen Unterprogramms zur

Bestimmung des minimalen Blutdrucks wiedergibt,

Fign. 11(a) WeIlenformendiagramme zur Veranschaulichung und 11(b) der differenzierten Pulswellen-Wellenform und der Pulswellen-Wellenform der ersten bevorzug

ten Ausführungsform des elektronischen Blutdruckmeßgeräts gemäß der Erfindung,

Fign. 12(a) Wellenformendiagramme zur Veranschaulichung und 12(b) der differenzierten Pulswellen-Wellenform und

der Pulswellen-Wellenform zur Veranschaulichung der Unterteilung der Pulswelle bei der ersten bevorzugten Ausführungsform des elektronischen Blutdruckmeßgeräts,
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Fig. 13 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Herleitung der Teilflächen auf der Seite höheren Manschettendrucks bei der ersten bevorzugten Ausführungsform des elektronischen Blutdruckmeßgeräts,

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Fig. 14 ein Blockschaltbild, welches schematisch den

Aufbau der zweiten bevorzugten Ausführungsform des elektronischen Blutdruckmeßgeräts gemäß der Erfindung zeigt,
5

Fig. 15 eine Darstellung einer Anzahl von Pulswellenformen zur Veranschaulichung der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei Fig. 45 (a) eine beispielsmäßige Wellenform für die Pulswellenkomponente, Fig. 15(b) die Wellen

form der positiven Pulswellenkomponente, Fig. 15(c) die Wellenform der negativen Pulswellenkomponente, Fig. 15(d) die geglättete Wellenform der positiven Pulswelle, Fig. 15(e) die geglättete Wellenform der negativen Pulswelle

und Fig. 15(f) die geglättete Wellenform der Pulswelle zeigt,

Fig. 16 ein Blockschaltbild der zweiten bevorzugten Ausführungsform des elektronischen Blutdruckmeß

geräts gemäß der Erfindung,

Fig. 17 ein Hauptflußdiagramm zur Veranschaulichung der

Arbeitsweise eines Programms für einen in der zweiten bevorzugten Ausführunqsform des elektro-

nischen Blutdruckmeßgeräts gemäß der Erfindung enthaltenen Mikrorechner,

Fig. 18 ein Flußdiagramm, welches in größeren Einzelheiten ein Berechnungs-Unterprogramm für eine

geglättete Pulswelle, welches aus dem Hauptflußdiagramm der Fig. 17 aufgerufen wird, zeigt,

Omron ... ..... ^p

Fig. 19 ein Blockschaltbild einer dritten bevorzugten Ausführungsform des elektronischen Blutdruckmeßgeräts der Erfindung, welche eine spezielle Schaltung zur Berechnung der geglätteten PuIswelle anstelle eines Mikrorechners verwendet,

und

Fig. 20 ein Schaltbild, welches einen speziellen Aufbau eines in Fig. 19 nur als Block gezeigten Teils der dritten bevorzugten Ausführungsform des

elektronischen Blutdruckmeßgeräts gemäß der Erfindung zeigt.

Die Erfindung wird nun anhand der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines elektronischen Blutdruckmeßgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. In Fig. 2 ist eine Manschette 1 als ein um den Arm eines Patienten zu legender Sack ausgebildet, welcher wie schon bisher aus Gummi oder einem anderen geeigneten schmiegsamen Material besteht, und diese Manschette 1 ist mit einem Drucksystem 2 verbunden, welches ein Ablaßventil 3 und eine Druckpumpe 4 umfaßt, welche über einen verzweigten Gummischlauch 5 miteinander verbunden sind. Ein Drucksensor 6 ist mit der Manschette 1 ebenfalls über den Gummischlauch 5 verbunden und wandelt den abgefühlten Manschettendruck in ein elektrisches Signal um. Der Ausgang des Drucksenscrs 6 ist mit einem Eingang eines Verstärkers 7 verbunden, und das elektrische Ausgangssignal des Drucksensors 6 bzw. das Manschettendrucksignal wird durch den Verstärker 7 gleichspannungsverstärkt. Der Ausgang des Verstärkers 7 ist einerseits mit einem Eingang eines A/D-Wandlers 8 und andererseits mit einem Eingang eines Bandpaßfilters 9 verbun-

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— 1 ο —

den, wobei letzteres auch für den Ausgang des Bandpaßfilters 9 gilt. Der Ausgang des A/D-Wandlers 8 ist mit einer CPU 10 verbunden.Auf diese Weise werden sowohl das Ausgangssignal· des Verstärkers 7 als auch das Ausgangssignal· des Bandpaßfilters 9 nach Umwandlung in Digitalsignaie durch den A/D-Wandler 8 der CPU 10 zugeführt.

Die CPU 10 führt entsprechend einem in ihr gespeicherten internen Programm bestimmte Vorgänge durch und hat die Funktionen der Bestimmung der Blutdruckwerte, wie des maximalen Blutdrucks, des minimalen Blutdrucks usw., wobei bestimmte Blutdruckwerte auf einer Anzeigeeinheit 11 angezeigt werden.

Wenn eine Messungsstarttaste, welche in der Zeichnung nicht besonders dargestellt ist, betätigt wird, startet die CPU 10 durch Ausgabe eines Befehls a die Druckpumpe 4, damit die Manschette 1 aufgepumpt wird, und steuert außerdem das Ablassen der Luft durch das Ablaßventil 3 durch Ausgabe eines Befehls b. Der Manschettendruck aus dem Verstärker 7 und die Pulswellenkomponente aus dem Bandpaßfilter 9 werden durch Befehle c und d in bestimmten Abtastzyklen abgelesen. Bei diesem elektronischen Blutdruckmeßgerät wird, nachdem die Manschette 1 um den Arm des Patienten gelegt und die Druckpumpe 4 durch Betätigen der Messungsstarttaste in Gang gesetzt worden ist, bis der Manschettendruck einen bestimmten Wert erreicht hat, die Druckpumpe angehalten und das allmähliche Ablassen der Luft durch das Ablaßven-

■ til 3 begonnen. Mit dem allmählichen Abnehmen des Man-

'■- schettendruckes wird das Ausgangssignal des Drucksensors 6 bzw. der Ausgang des Verstärkers 7 wie in Fig. 3(a), und die herausgezogene Pulswellenkomponente am Ausgang des Bandpaßfilters 9 wird wie in Fig. 3(b) gezeigt.

Die CPU 10 bestimmt den mittleren Blutdruck, den maximalen Blutdruck und den minimalen Blutdruck aus dem

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festgestellten Druck und dem Amplitudenwert der Pulswelle (Spitzenwert) entsprechend einem Steuerfluß, wie er im folgenden beschrieben wird. Dieser Vorgang wird nun unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm der Fig. 4 beschrieben. Zunächst beginnt, wenn die Messungsstarttaste gedrückt und der Vorgang in Gang gesetzt wird, die Druckpumpe 4 über den Befehl a zu arbeiten (im Schritt ST1), und die Manschette 1 wird aufgepumpt, bis ein für die Messung ausreichender bestimmter Druck aufgebaut ist (im Schritt ST2).

Sobald der Manschettendruck einen bestimmten vorgegebenen Wert erreicht, wird die Druckpumpe 4 angehalten und gleichzeitig mit dem Beenden des Aufpumpens (im Schritt ST3) beginnt das Ablaßventil 3 über den Befehl b mit dem allmählichen Ablassen der Luft, wodurch die Druckabnahme beginnt (im Schritt ST4). Durch den Befehl c wird für jedes T1 (beispielsweise 100 ms) der Ausgang des Verstärkers bzw. der Manschettendruck A/D-gewandelt und gespeichert (im Schritt ST5). Ähnlich wird durch einen Befehl d für jedes T2 (beispielsweise 10 ms) der Ausgang des Bandpaßfilters 9 bzw. die Pulswellenkomponente durch den A/D-Wandler 8 A/D-gewandelt und durch die CPU aufgenommen und gespeichert (im Schritt ST6).

Die diskreten Daten der A/D-gewandelten Impulswelle werden für jeden Punkt differenziert (im Schritt ST7).

Diese Differentiation wird nach der folgenden Gleichung durchgeführt:

Σ {f (n + j) -f (n-j.)} X j j - ι

f ■ ( η ) =

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wobei η = 1f 2, 3 usw. , k eine Normierungskonstante (im Beispiel k = 110) und f(n) ein Originaldatenwert, mit η als 5 gewählt im Beispiel, ist.

Fig. 11 zeigt die Wellenformen der Pulswelle vor und nach der Differentiation. Fig. 11(a) ist eine differenzierte Wellenform, und Fig. 11(b) die Pulswellen-Wellenform.

Dann wird der Maximalwert der differenzierten Pulswelle herausgezogen. Im einzelnen wird nachfolgend auf den Differentiationsvorgang des Schrittes ST7 bestimmt, ob der Maximalwert der differenzierten Pulswelle festgestellt worden ist oder nicht (im Schritt ST8), und diese Feststellung des Maximalwerts
der differenzierten Pulswelle wird wiederholt, bis ein solcher Wert festgestellt ist (im Schritt ST9). Dieser Vorgang besteht in einem Vergleichen des aktuellen differenzierten Wertes mit dem Maximalwert bis zu diesem Zeitpunkt und einem Erneuern bzw. Aktualisieren des Maximalwerts, wenn der aktuelle Wert größer als der bisherige Maximalwert ist, wobei, wenn der Wert für langer als ein bestimmtes Zeitintervall (beispielsweise 3 Sekunden) nicht aktualisiert wird, der Wert als der Maximalwert der differenzierten Pulswelle betrachtet wird.

Daher ist, wenn das bestimmte Zeitintervall ohne Aktualisierung des differenzierten Wertes abgelaufen ist, das Bestimmungsergebnis für die Feststellung des Maximalwerts der differenzierten Pulswelle im Schritt ST10 ein NEIN, und der Prozeßfluß kehrt nach Schritt ST5 zurück, und der Prozeß der Feststellung des Maximalwerts der differenzierten Pulswelle wird auf einer Echtzeitbasis wiederholt. Wenn der Maximalwert der differenzierten Pulswelle festgestellt wird, dann wird das Bestimmungsergebnis des Schrittes ST10 ein JA, und der Maximalwert der differen-

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zierten Pulswelle wird gespeichert (im Schritt ST11). Der Prozeßfluß kehrt dann nach Schritt ST5 zurück, da aber das Bestimmungsergebnis für die Feststellung des Maximalwerts der differenzierten Pulswelle im Schritt ST8 nun ein JA wird, geht der Prozeßfluß auf Schritt ST12 und führt einen Pulswellenteilungsvorgang durch.

Dieser Impulswellenteilungsvorgang besteht in einem Einstellen von <X Prozent (c*. = 10 bis 20) des im Schritt ST9 herausgezogenen Maximalwerts der differenzierten PuIswelle als Schwellwert,Auffinden eines Schnittpunkts zwischen diesem Wert und der ansteigenden Kurve der differenzierten Impulswelle, und Einstellen des Punktes auf der Pulswellen-Wellenform, der diesem Schnittpunkt entspricht, als Teilungspunkt. Die in Fig. 12 gezeigte Linie TH ist der Schwellwert, und d1, d2, d3 usw. sind Teilungspunkte. Für jedes der durch diese Teilung der Pulswelle definierte Intervall wird der Maximalwert der Pulswelle festgestellt (im Schritt ST13), und diese Maximalwerte der Pulswelle werden als die Pulswellenspitzen eingestellt.

Der Maximalwert dieser Pulswellenspitzen für verschiedene Teilungsintervalle wird gewonnen. Die Feststellung des maximalen Spitzenwerts der Pulswelle besteht in einem Vergleich des aktuellen Pulswellenspitzenwerts mit den vorhergehenden Pulswellenspitzenwerten, und wenn der aktuelle Pulswellenspitzenwert größer als die vorhergehenden ist, wird der größere Pulswellenwert als Aktualisierungsdaten gespeichert, und wenn keine Aktualisierung für mehr als ein bestimmtes Zeitintervall stattfindet, wird der Impulswellenspitzenwert als maximaler Spitzenwert der Pulswelle gespeichert (im Schritt ST17). Der Manschettendruck, der diesem maximalen Spitzenwert der Pulswelle entspricht, wird als ein mittlerer Blutdruck CM gespeichert.

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Wenn der maximale Spitzenwert der Pulswelle gespeichert ist, wird das Bestimmungsergebnis hinsichtlich der Feststellung des maximalen Spitzenwerts der Pulswelle im Schritt ST14 ein JA, und dann wird bestimmt, ob der PuIswellenspitzenwert gleich oder kleiner als ß % (ß gleich 40 bis 60) des maximalen Spitzenwertes ist (im Schritt ST18). Wenn er nicht gleich oder kleiner als ß % ist, kehrt der Prozeßfluß nach Schritt ST5 zurück, und die Prozesse, welche die A/D-Umwandlung des Manschettendrucks, die Speicherung (im Schritt ST5), die A/D-Umwandlung der Pulswelle, die Speicherung (im Schritt ST6) , die Impulswellenspitzenwertfeststellung (im Schritt ST14) usw. enthalten, werden wiederholt.

Wenn die Pulswellenspitze kleiner oder gleich ß % der Maximalspitze wird, dann wird das Bestimmungsergebnis des Schrittes ST18 ein JA, was bedeutet, daß der Pulswellenspitzenwert, welcher zur Messung erforderlich ist, in diesem Zustand bereits gemessen ist, und von der CPU 10 wird ein Befehl b auf das Ablaßventil 3 ausgegeben. Dadurch beginnt das Ablaßventil 3 mit dem Schnellablaß der Luft (im Schritt ST19).

Damit sind die Echtzeitprozesse, wie die Differentiation der Pulswelle, die Feststellung der Pulswellenspitzen usw. im Ablaßprozeß des Manschettendruckes beendet. Danach werden gewisse Prozesse auf den in diesem Echtzeitprozeß gewonnenen Pulswellenspitzenwerten ausgeführt, wonach der Prozeß der Bestimmung des maximalen Blutdrucks und des minimalen Blutdrucks zu beginnen ist. Im folgenden wird nun der Prozeß der Bestimmung von Blutdrucken beschrieben.

Nach dem Schnellablaß der Luft wird eine Zeile von Flächen (a(n)), die durch die Einhüllungslinien und die Geraden bestimmt sind, in Bezug auf die Gruppe von Daten der herausgezogenen Pulswellenspitzen (PP(n)) auf der Seite

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höheren Manschettendrucks von der Pulswellenmaximalspitze (Pmax) berechnet (im Schritt ST20).

Ein konkretes Beispiel der Berechnungen der Flächen a(n) wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 13 beschrieben.

In Fig. 13 bezeichnet η auf der x-Achse Pulswellenfolgenummern, während die y-Achse die entsprechenden Pulswellenspitzen darstellt. Die Fläche a(n), die durch die Pulswellennummer η dargestellt ist, wird erhalten, indem eine durch Punkte (n-2,0), (n+2,Pp(n+2)), (n-1,Pp(n-1)), (n,Pp(n)), (n+1 ,Pp(n+1) , (n+2,Pp(n+2)) , (n+2,0) definierte Fläche von einer Trapezfläche abgezogen wird, die durch
Punkte (n-2,0), (n-2,Pp(n-2)), (n+2,Pp(n-2)), und (n+2,0) definiert ist.

Die durch Punkte (n-2,0), (n-2,Pp(n-2)), (n+2,Pp(n-2), und (n+2,0) definierte Trapezfläche ergibt sich als 1/2«4h· ♦(Pp(n+2) + Pp(n-2)), wenn h das Intervall zwischen einem Punkt (i,0) und einem Punkt (i+1,0) ist (wobei i von
n-2 bis n+1 geht).

Die trapezförmige Fläche Q(i), die durch die Punkte (i,0), (i,Ppi)), (i+1 ,Pp(i+D), und (i+1,0), (wobei i von n-2 bis n+1 geht), definiert ist, ist Q(i) 1/2 h (Pp(i)+ + Pp(i+1)). Daher läßt sich die Fläche a(n) ausdrücken
durch

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1 η + 1

5 a (η)= 4h( P ρ (η + 2) + P ρ (η- 2) ) -Σ G Ci)

2 ■ i- η-2

- h U(P pCn + 2) + P p(n-2))

10 - { Ρρ(η-2) + PpCn-D)

+ (PpCn-D + PpCn)) + (PpCn) + Pp(ntD) + (PpUlI)) + Ρρ(ητ2)) } )

15 = K (3(Pp(n+2) + Pp(n-2))

-2 C PpCn-D + PpCn ) +Pp-(ntD) }

Wenn h=1, dann läßt sich a(η) herleiten als:

3
25 a (η)= ( P P Cn + 2) + P P (η - 2)

- ( PpCn-D + Ρρ(η ) + PpUrD) }

Wenn jedoch irgendeiner der Punkte (n-1,Pp(n-1)), 30 (n,Pp(n)) und (n+1,Pp(n+1)) oberhalb einer die Punkte (n+2,Pp(n+2)) und (n-2,Pp(n-2)) liegt, wird a(n) zu null gesetzt, da dies bedeutet, daß die Einhüllungslinie im Bereich des mittleren Blutdrucks weg von der dem

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maximalen Blutdruck entsprechenden Fläche ist.

Diese Flächen a(n) werden für jede der Pulswellennummern durch Inkrementierung der Pulswellennummer η der in Fig. 1(b) gezeigten Pulswellenspitzen um 1 berechnet. Damit wird eine Reihe bzw. Folge von Flächen (a(n)), wie in Fig. 1(c) gezeigt, berechnet.

Nachfolgend wird aus der Flächenfolge (a(n)) eine Maximalfläche festgestellt (im Schritt ST21), und setzend den Manschettendruckwert, welcher der Gruppe aus der PuIswellenfolge entspricht, welche den Maximalflächenwert ergibt, als CI (siehe Fig. 1), wird der maximale Blutdruckwert CS aus der folgenden Gleichung gemäß dem mittleren Blutdruckwert CM, welcher bereits herausgezogen und gespeichert worden ist (siehe Fig. 1), bestimmt (im Schritt ST22):

CS = 3 / 4 (CI - CM ) + CM

Für den aus dieser Gleichung bestimmten maximalen Blutdruck hat sich experimentell bestätigt, daß er richtig und brauchbar ist.

Als nächstes wird eine Folge von Flächen a(η), die durch die Einhüllungslinie und die geraden Linien umgeben sind, in der gleichen Weise wie im Schritt ST20 in Bezug auf eine Folge von Daten herausgezogener Pulswellenspitzen PP(n) auf der Seite niedrigeren Manschettendrucks zur Pulswellenmaximalspitze (Pmax) berechnet (im Schritt ST23).

Nachfolgend wird die Maximalfläche aus der Folge von Flächen a(n) hergeleitet (siehe rechte Seite der Fig. 1 (c)) (im Schritt ST24) und der minimale Blutdruckwert aus dem Manschettendruckwert CD (siehe Fig. 1(a)), der dem Maximalwert der Flächen entspricht, bestimmt (im Schritt ST25). Der maximale Blutdruck und der minimale Blutdruck werden

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- 26 -

dann auf der Anzeigeeinheit 11 angezeigt (im Schritt ST26) und die Messung ist beendet.

Im folgenden werden nun die speziellen Prozesse der vom Schritt ST20 bis zum Schritt ST25 im Hauptfluß aufgerufenen Unterprogramme beschrieben.

Erläuterung der Berechnung der Folge von Flächen auf der Manschettenhochdruckseite (im Schritt ST20).

Mit Eintreten in den Schritt ST20 im Hauptfluß, wird die Pulswellennummer η auf 2 gesetzt (im Schritt ST51), wie dies im Flußdiagramm der Fig. 5 gezeigt ist, und es wird 1 zu η addiert (im Schritt ST52), und es wird bestimmt, ob nmax = η oder nicht (im Schritt ST53). rnnax ist hierbei eine ganze Zahl, welche bewirkt, daß Pmax gleich PP(nmax) (der Manschettendruck, der diesem nmax entspricht, ist der mittlere Blutdruck CM) ist, und solange das Bestimmungsergebnis im Schritt ST53 ein NEIN ist, ist die Berechnung der Flächen auf der Manschettenhochdruckseite durchzuführen. Mit anderen Worten, wenn das Bestimmungsergebnis des Schrittes ST53 ein NEIN ist, wird bestimmt, ob die folgenden Ungleichungen gelten oder nicht (in den Schritten ST54, ST55, ST56):

Pp(n) >

Pp(n-2) + P p(n

(1)

Pp(n-l) >

Pp(ntl) >

Pp(n-2) + Pp(n

Pp(n-2) + Pp(n + 2)

• 2

Pp(n-2)

••••(2)

+ Pp(n

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_ ₂₇ . " 36088*6

Wenn irgendeine dieser Ungleichungen gilt, bedeutet dies, daß entweder PP(n), PP(n-1) oder PP(n+1) oberhalb der oben genannten geraden Linie liegt, weshalb die Fläche a(n) zu null bestimmt wird (im Schritt ST57). Wenn keine der Ungleichungen gilt, dann wird die Gleichung

( P p(n*2) + P p(n-2))

- (Pp(n-l) + PpCn) + Pp(n+D) (4)

ausgeführt (im Schritt ST58) , und nachdem der Prozeßfluß zum Schritt ST52 zurückgekehrt ist, wird η um 1 inkrementiert und die Berechnung der Flächen wiederholt. Im Schritt ST53 ist, wenn nmax = η ist, die Bereichnung von a(n) auf der Seite höheren Manschettendrucks beendet und der Systemfluß kehrt zum Hauptfluß zurück.

Erläuterung der Berechnung der Maximalfläche auf der Manschet tenhochdruckse ite (im Schritt ST21).

Mit Eintreten in den Schritt ST21 im Hauptfluß wird, wie im Flußdiagramm der Fig. 6 gezeigt, der Maximalwert der Fläche Amax zu null gesetzt (im Schritt ST61). Dann wird η auf 2 gesetzt (im Schritt ST62) und nach Addieren von 1 zu η (im Schritt ST63) wird bestimmt, ob nmax η ist oder nicht (im Schritt ST64). Solange bis dieses Bestimmungsergebnis ein JA wird, wird der Maximalwert der Fläche amax mit den sequentiell ausgelesenen Flächenwerten a(n) verglichen (im Schritt ST65), und wenn der ausgelesene

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— Zo —

Flächenwert a(η) kleiner als der Maximalwert ist, kehrt der Systemfluß, so wie er ist, nach Schritt ST63 zurück, wenn aber der Flächenwert a(n) größer als der Maximalwert ist, wird dieser Flächenwert a(n) zur Aktualisierung des maximalen Flächenwerts amax verwendet (im Schritt ST66). Der Wert von η an diesem speziellen Punkt wird als nmax als korrespondierend zum Maximalflächenwert amax gespeichert (im Schritt ST67), und nachdem der Systemfluß zum Schritt ST63 zurückgekehrt ist, wird η um 1 erhöht, um den Aktualisierungsvorgang des Maximalflächenwerts amax danach zu wiederholen. Im Schritt ST64 ist, wenn nmax = η ist, die Ableitung der maximalen Fläche auf der Seite des hohen Manschettendrucks beendet und der Systemfluß kehrt zum Hauptfluß zurück.

Erläuterung der Berechnung des maximalen Blutdrucks (im Schritt ST22).

Mit Eintreten in den Schritt ST22 im Hauptfluß wird, wie im Flußdiagramm der Fig. 7 gezeigt, der Manschettendruck CM zum Zeitpunkt, zu dem der Maximalwert Pmax der Pulswellenspitze gewonnen wurde, in PRESS1 substituiert (im Schritt ST71). Nachfolgend wird der Manschettendruck CI zum Zeitpunkt, zu dem die Pulswellenspitze Pp(Namax) die Fläche maximalisiert, in PRESS2 substituiert (im Schritt ST72) . Durch Ausführen der Berechnung (2(PRESS2) + (PRESS1))/3 wird dann der maximale Blutdruck CS bestimmt (im Schritt ST73), bevor der Systemfluß zum Hauptfluß zurückkehrt.

Erläuterung der Berechnung der Fläche auf der Seite niedrigen Manschettendrucks (im Schritt ST23).

Mit Eintreten in den Schritt ST23 im Hauptfluß wird, wie im Flußdiagramm der Fig. 8 gezeigt, zunächst η auf nmax-2

Omron ... P ²⁹⁷.°Γ^ΟΕ

(im Schritt ST81) gesetzt, und nach Addieren von 1 zu η (im Schritt ST82) wird bestimmt, ob η gleich nend-2 ist oder nicht (im Schritt ST83). Hierbei ist nend die Folgenummer der Pulswelle, welche als letzte herausgezogen worden ist. Solange das Bestimmungsergebnis des Schritts ST82 ein NEIN ist, wird während der Schritte ST84 bis ST86 bestimmt, ob die gleichen Ungleichungen (1), (2) und (3) gelten oder nicht, und zwar auf die gleiche Weise wie bei der Berechnung der Folge von Flächen auf der Seite höheren Manschettendrucks, die in Verbindung mit Fig. 5 beschrieben worden ist, und wenn irgendeine der Ungleichungen gilt, wird a(n) zu null gesetzt (im Schritt ST87), wenn aber andererseits keine der Ungleichungen gilt, dann wird die Fläche a(η) durch Gleichung (4) berechnet (im Schritt ST88), bevor der Systemfluß nach Schritt ST82 zurückkehrt. Danach wird η um 1 im Schritt ST82 inkrementiert, und die Berechnung für die Flächen wird wiederholt, bis η gleich nend wird. Im Schritt ST83 ist, wenn η gleich nend-2 ist, die Berechnung der Flächen a(n) auf der Seite niedrigeren Manschettendrucks beendet und der Systemfluß kehrt zum Hauptfluß zurück.

Erläuterung der Berechnung der Maximalfläche auf der Seite niedrigeren Manschettendrucks (im Schritt ST24).

Mit Eintreten in den Schritt ST24 im Hauptsystemfluß wird zunächst, wie im Flußdiagramm der Fig. 9 gezeigt, der Maximalwert der Flächen Amax zu null gesetzt (im Schritt ST91). Dann wird η auf nmax-2 gesetzt (im Schritt ST92), und nachdem η weiter um 1 inkrementiert ist (im Schritt ST93), wird bestimmt, ob η gleich nend-2 ist oder nicht (im Schritt ST94). Solange bis dieses Bestimmungs-

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ergebnis ein JA wird, werden die Flächenwerte a(η) und der Maximalwert der Flächen amax verglichen, und einerseits wird der Maximalwert der Flächen amax aktualisiert (im Schritt ST95 und Schritt ST96), und andererseits wird das n, bei welchem eine Aktualisierung stattfand, als Namax gespeichert (im Schritt ST97), bevor der Systemfluß nach Schritt ST93 zurückkehrt. Danach wird der Aktualisierungsprozeß des Maximalflächenwerts amax wiederholt. Wenn η gleich nend-2 ist im Schritt ST94, ist die Herleitung der Maximalfläche auf der Seite niedrigeren Manschettendrucks beendet und der Systemfluß kehrt zum Hauptfluß zurück.

Bestimmung des minimalen Blutdrucks (im Schritt ST25).

Mit Eintreten in den Schritt ST25 im Hauptfluß wird der Manschettendruck CD, bei welchem die Impulswellenspitze Pp(namax) vorliegt, welche den Minimalwert der Flächen bewirkt, als der minimale Blutdruck bestimmt (im Schritt ST101, wie im Flußdiagramm der Fig. 10 gezeigt). Nach dieser Bestimmung kehrt der Systemfluß zum Hauptfluß zurück.

Die verschiedenen Blutdrucke können also aus dem Manschettendruck und der Pulswelle gemessen werden. Es hat sich bestätigt, daß der maximale, minimale und mittlere Blutdruck, wie sie nach obigem Verfahren erhalten werden, mit den Blutdruckmessungen übereinstimmen, wie sie unter Verwendung des Korotkoff-Geräuschs gewonnen werden.

Bei obiger Ausführungsform wurde ein Bandpaßfilter zum Herausziehen der Pulswelle verwendet, es ist im Rahmen der Erfindung jedoch auch möglich, stattdessen ein digitales Filter zu verwenden, und ebenso ist es möglich, das ein Pulswellensignal enthaltende Manschettendrucksignal in eine CPU einzuspeisen und das Manschettendrucksignal und die Pulswellenkomponente durch einen Software-Prozeß, der von

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einem digitalen Filter verschieden ist, zu separieren.

Ferner wurde bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform das Herausziehen der Pulswellenspitzenwerte durch Pulswellenteilung nach Herleitung der differenzierten Werte der Pulswelle durchgeführt, dies soll jedoch hinsichtlich des Herausziehens der Irapulswellenspitzenwerte nicht als einschränkend zu verstehen sein.

Anders als bei herkömmlichen Blutdruckmeßgeräten können, da eine Blutdruckmessung durch Ausnutzung von Information über den Manschettendruck und die Amplitude der Pulswelle, welche eine Oszillation innerhalb des Manschettendrucks ist, durchgeführt wird und der Frequenzbereich dieser Pulswelle die niedrigen Werte von 1 Hz bis 10 Hz hat, durch Vorsehen eines Filters eines solchen Bandes nahezu alle externen Störsignale und Schwingungsstörsignale eliminiert werden, so daß die Amplitudeninformation der Pulswelle zur Verarbeitung durch eine Recheneinrichtung ohne jede Verzerrung verwendet werden kann, und eine genaue Blutdruckmessung auch in einer störsignalreichen Umgebung möglich ist. Insbesondere da die Bestimmung des Blutdruckes auf der Berechnung der Flächen beruht, die von der Einhüllungslinie der Pulswellenamplitude, welche keine StörSignalkomponenten enthält, und der Linie, welche beide Enden einer bestimmten Anzahl von Daten verbindet, umgeben sind, und diese Flächen als Parameter verwendet werden, wird die Differenz in den Flächen sehr augenfällig, so daß eine genaue Blutdruckmessung möglich wird.

Im folgenden wird nun unter Bezugnahme auf die Fign.

14 bis 20 eine zweite bevorzugte Ausführungsform des elektronischen Blutdruckmeßgeräts gemäß der Erfindung beschrieben.

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Fig. 16 zeigt ein Blockschaltbild dieser zweiten bevorzugten Ausfuhrungsform des elektronischen Blutdruckmeßgeräts gemäß der Erfindung. Bei diesem elektronischen Blutdruckmeßgerät erfolgt eine Trennung der positiven und negativen Komponenten der Pulswelle und eine Glättung derselben durch eine Verarbeitung in der CPU 29. In dieser Zeichnung bezeichnet 21 die Manschette, die wie schon früher als um den Arm des Patienten zu legender Gummisack ausgebildet ist, wobei diese Manschette 21 mit einem Drucksystem 22 verbunden ist, welches ein Ablaßventil 23 und eine Druckpumpe 24 enthält, die über ein Gummischlauchsystem 25 verbunden sind. Ein Drucksensor 26 ist ebenfalls mit der Manschette 21 über das Schlauchsystem 25 verbunden, wobei dieser Drucksensor 26 den Manschettendruck in ein elektrisches Signal umwandelt.

Das Ausgangssignal des Drucksensors 26 wird durch einen Verstärker 27 verstärkt und nach Umwandlung in ein Digitalsignal durch einen A/D-Wandler 28 einer CPU 29 zugeführt.

Die CPU 29 enthält einen Speicher, wie einen ROM und einen RAM, und führt die Prozesse zur Bestimmung des Blutdruckes durch. Diese CPU 29 hat die Funktionen des Herausziehens von Gleichspannungs-und Pulswellenkomponenten aus der Gleichspannungskomponente und der Pulswellenkomponente des auf sie über den A/D-Wandler 28 gegebenen Manschettendrucksignals, des Trennens der herausgezogenen Pulswellenkomponente in eine positive Pulswellenkomponente und eine negative Pulswellenkomponente im Vergleich zu einem bestimmten Referenzwert, des Glättens der beiden getrennten Pulswellenkomponenten einzeln durch gleitendes Mitteln, des Kombinierens der geglätteten Pulswellenkomponenten zu Pulswelleninformation und des Bestimmens eines mittleren Blutdrucks, maximalen Blutdrucks und minimalen Blutdrucks

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aus dem Manschettendrucksignal und der Pulswelleninformation. Die bestimmten Blutdruckwerte werden auf einer Anzeigeeinheit 30 angezeigt. Die CPU 29 ist ferner mit den Funktionen der Steuerung des Ingangsetzens und der Deaktivierung der Druckpumpe 24 entsprechend einem Signal a und des Schaltens des Ablaßventils 23 zwischen allmählicher Luftablassung und schneller Luftablassung durch ein Signal b ausgestattet.

Im folgenden wird nun die Arbeitsweise der vorliegenden Ausführungsform des elektronischen Blutdruckmeßgeräts unter Bezugnahme auf die in den Fign. 17 und 18 gezeigten Flußdiagramme beschrieben.

Zunächst wird mit Beginn des Programms durch ein Signal a die Druckpumpe 24 in Gang gesetzt und das Aufpumpen der Manschette beginnt. Das Aufpumpen wird (durch wiederholte Entscheidung im Schritt ST1) fortgesetzt, bis sich ein für die Messung ausreichender Manschettendruck aufgebaut hat. Sobald der Manschettendruck einen bestimmten vorgegebenen Wert erreicht hat, wird die Druckpumpe 24 angehalten und das Aufpumpen endet (im Schritt ST2). Das Ab- laßventil 23 läßt dann durch ein Signal b allmählich die Luft aus der Manschette 21 ab (im Schritt ST3), wonach der Blutdruckmeßvorgang beginnt. Im einzelnen wird im Schritt ST4 die Berechnung des geglätteten Werts der Pulswelle durchgeführt. Dieser Prozeß enthält eine Reihe von Schritten, die vom Herausziehen der in Fig. 15(a) gezeigten Impulskomponente bis zur Gewinnung der in Fig. 15(f) gezeigten Pulswelleninformation durchgeführt werden, wobei deren Beschreibung im einzelnen im folgenden gegeben wird. Die Berechnung der geglätteten Pulswelleninformation im Schritt ST4 wird in zeitlicher Folge durchgeführt, und es wird bestimmt, ob der Maximalwert der Impulswelleninformation festgestellt worden ist oder nicht (im Schritt ST5). Das Bestimmungsergebnis ist ein NEIN, bis der Ma-

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ximalwert festgestellt ist, und in einem solchen Fall wird der Prozeß des Schrittes ST4 wiederholt. Sobald der Maximalwert der Pulswelleninformation festgestellt ist, wird das Bestinmungsergebnis im Schritt ST5 ein JA, und es wird nachfolgend bestimmt, ob der Wert eines variablen Kennzeichens 1 ist oder nicht (im Schritt ST6). Dieses Kennzeichen ist ein Kennzeichen zur Bestimmung, ob der mittlere Blutdruck und der maximale Blutdruck bereits bestimmt worden sind oder nicht,und wird zu 1, sobald der mittlere Blutdruck und der maximale Blutdruck bestimmt worden sind. Daher ist das Bestimmungsergebnis des Schrittes ST6 anfänglich ein NEIN, und nachdem der Fluß zum Schritt ST7 weitergegangen ist, erfolgt die Bestimmung des mittleren Blutdrucks und des maximalen Blutdrucks. Im einzelnen wird bei dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung der Manschettendruck, bei welchem der geglättete Wert der Pulswelle der Maximalwert ist, als der mittlere Blutdruck · bestimmt, während der Manschettendruck, bei welchem der geglättete Wert der Pulswelle 50% des Maximalwerts und im Bereich ist, in welchem der Manschettendruck höher als der mittlere Blutdruck ist, als der maximale Blutdruck bestimmt wird. Danach wird der Wert des variablen Kennzeichens auf 1 gesetzt (im Schritt ST8). Nachfolgend wird bestimmt, ob der geglättete Wert der Pulswelle gleich oder kleiner 70% des Maximalwerts geworden ist oder nicht (im Schritt ST9). Wenn er nicht gleich oder kleiner 70% ist, kehrt der Systemfluß nach Schritt ST4 zurück, und es werden die auf den Schritt ST4 folgenden Prozesse durchgeführt, da aber der Maximalwert des geglätteten Werts der Pulswelle festgestellt worden ist und der Wert des variablen Kennzeichens 1 ist, werden die Schritte ST7 und ST8 übersprungen, wenn sie danach erreicht werden. Sobald der geglättete Wert der Pulswelle 70% des Maximalwerts erreicht, wird das Bestimmungsergebnis des

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Schrittes ST9 ein JA, und der Manschettendruck, bei welchem der geglättete Wert der Pulswelle 75% des Maximalwerts wird, wird als der minimale Blutdruckwert bestimmt (im Schritt ST10). Dann werden der bestimmte mittlere Blutdruckwert, maximale Blutdruckwert und minimale Blutdruckwert auf der Anzeigeeinheit angezeigt (im Schritt ST11) und das Ablaßventil 23 läßt über das Signal b die Luft rasch ab, bevor der Meßvorgang beendet ist.

Im folgenden werden nun spezielle Prozesse zur Berechnung des geglätteten Werts der Pulswelle im Schritt ST4 beschrieben.

In dem in Fig. 17 gezeigten und oben beschriebenen Hauptprogrammfluß werden zunächst, wenn der Prozeß des Schrittes ST4 beginnt, die Pulswellendaten P(i), wie in Fig. 18 gezeigt, berechnet (im Schritt ST401). Die Berechnung dieser Pulswellendaten P(i) in der CPU 29 wird durch einen Abtastzyklus durchgeführt, welcher mit Intervallen der Größenordnung von 100 ras, beispielsweise, durchgeführt wird. Die Wellenform dieser Pulswellendaten P(i) vom Beginn zum Ende der Messung ist beispielsmäßig in Fig. 15(a) gezeigt. Als nächstes wird bestimmt, ob die Pulswellendaten P(i) größer als ein Referenzwert L (welcher im vorliegenden Fall null ist) sind oder nicht (im Schritt ST402). Wenn P(i) größer als null ist, wird P(i) als positive Pulswellenkomponentendaten Pp(i) gespeichert, und null wird als negative Pulswellenkomponentendaten Pn(i) gespeichert (im Schritt ST403 und im Schritt ST404). Wenn andererseits P(i) als kleiner als der Referenzwert L (welcher null in diesem Falle ist) im Schritt ST402 bestimmt wird, wird P(i) als negative Pulswellenkomponentendaten Pn(i) gespeichert, und null wird als positive Pulswellenkomponentendaten Pp(i) gespeichert (im Schritt ST404 und im Schritt ST405). Die Wellenformen der positiven Puls-

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wellenkomponentendaten Pp(i) und der negativen Pulswellenkomponentendaten Pn(i) vom Beginn bis zum Ende der Messung sind beispielsmäßig in den Fign. 15(b) und 15(c) gezeigt.

Nach Separierung der positiven Pulswellenkomponentendaten Pp(i) und negativen Pulswellenkomponentendaten Pn(i) in den Schritten ST402 bis ST406, wie oben im einzelnen beschrieben, wird im Schritt ST407 die Berechnung des gleitenden Mittels der positiven Pulswellenkomponente App(i) durchgeführt, wonach im Schritt ST408 das gleitende Mittel der negativen Pulswellenkomponente Apn(i) durchgeführt wird. Diese gleitenden Mittel App(i) und Apn(i) werden nach den folgenden Gleichungen berechnet:

A PP(i-j) =

PP(i-2j)+PP(i-2j+l)+PP(i-2j+2)+ -+PP (i-1)+PP (i)

2 j

APH(i-j) =

PN(i-2j)+PN(i-2j + lHPN(i-2j+2)+ -+ PN (i-1)+PN (i)

2 j

Die Wellenformen des gleitenden Mittels der positiven Pulswellenkomponente App(i) und des gleitenden Mittels der negativen Pulswellenkomponente Apn(i) vom Beginn bis zum Ende der Messung sind beispielsmäßig in den Fign. 15(d) und 15(e) gezeigt.

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Dann werden die Berechnung und Zuordnung A P (i-j) -A PP(i-j) - A PN(i-j)

durchgeführt (im Schritt ST409) , and die Sunme aus dem geglätteten Wert der positiven Pulswellenkomponente App(i-j) und dem geglätteten Wert der negativen Pulswellenkomponente Αρη(i-j) wird als der geglättete Pulswellenwert Ap(i-j) gesetzt. Mit Beendigung dieser Prozesse kehrt der Steuerfluß ins Hauptprogramm zurück. Wenn der Prozeß im Schritt ST4 bis zum Ende der Messung wiederholt wird, erhält man einen geglätteten Pulswellenwert, wie er beispielsmäßig in Fig. 15(f) gezeigt ist.

Bei der oben beschriebenen zweiten bevorzugten Ausführungsform des elektronischen Blutdruckmeßgeräts wurde ein Programmfluß der CPU zur Gewinnung des geglätteten Pulswellenwerts benützt, es ist aber auch alternativ möglich, eine elektronische Schaltung zur Gewinnung der geglätteten Pulswellenwerte zu verwenden. Fig. 19 ist ein Blockschaltbild eines elektronischen Blutdruckmeßgeräts, welches eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt und bei welchem der geglättete Pulswellenwert durch eine elektronische Schaltung gewonnen wird.

In dieser Figur sind die Manschette 61, das Drucksystem 62, das Ablaßventil 63, die Druckpumpe 64, der Schlauch 65 und der Drucksensor 66 ähnlich denjenigen der in Fig. 16 gezeigten zweiten bevorzugten Ausführungsform. Es wird jedoch das Drucksignal, welches eine Pulswellenkomponente dem Manschettendruck überlagert enthält und welches durch den Drucksensor 65 in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, einem Hochpaßfilter 67 zugeführt, und nur die Pulswellenkomponente wird am Hochpaßfilter 67 ausgegeben. Die von diesem Hochpaßfilter. 67 ausgegebene Puls-

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- JO "

Wellenkomponente wird einer Positiv-ZNegativkomponenten-Separierschaltung 68 zugeführt und die Pulswellenkomponente in eine positive Pulswellenkomponente und eine negative Pulswellenkomponente getrennt, wie sie beispielsmäßig in den Fign. 15 (b) und I5(c) gezeigt sind. Diese positiven und negativen Pulswellenkomponenten werden individuell den Tiefpaßfiltern 69 bzw. 70 zugeführt, und nach Glättung durch diese Tiefpaßfilter 69 und 70 werden geglättete Pulswellensignale für die positive und die negative Komponente, wie sie beispielsmäßig in den Fign. 15(d) und 15(e) gezeigt sind, ausgegeben. Das negative geglättete Pulswellensignal wird durch einen Inverter 71 invertiert und das positive geglättete Signal aus dem Tiefpaßfilter 69 durch einen Addierer 72 zu diesem addiert. Der Addierer 72 erzeugt daher ein geglättetes Pulswellensignal, in welchem das positive und₌ das negative geglättete Pulswellensignal kombiniert sind, wie es beispielsmäßig in Fig. 15(f) gezeigt ist. Dieses geglättete Pulswellensignal wird durch einen A/D-Wandler 73 in einen Digitalwert umgewandelt, bevor es der CPU 74 zugeführt wird, und ebenso wird die Ausgabe des Drücksensors 66 durch den A/D-Wandler 73 in ein Digitalsignal als das Manschettendrucksignal umgewandelt, bevor es der CPU 74 zugeführt wird.

Spezielle Schaltungen für das Hochpaßfilter 77, für die Positiv-ZNegativkomponenten-Separierschaltung 68, für die Tiefpaßfilter 69 und 70, für die Inversionsschaltung 71 und für den Addierer 72 können beispielsweise den in Fig. 20 gezeigten Aufbau haben. Der einschlägige Fachmann wird diese Schaltungen ohne weiteres verstehen, so daß auf eine ins einzelne gehende Beschreibung aus Gründen der Kürze verzichtet wird.

Der Meßvorgang dieses elektronischen Blutdruckmeßgeräts erfolgt unter der Steuerung durch die CPU 74, und

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die Berechnung des geglätteten Pulswellenwerts im Schritt ST4 der Fig. 17 wird durch die oben beschriebene elektronische Schaltung durchgeführt, im übrigen aber erfolgt die Bestimmung des Blutdruckes durch die CPU 74 in einer ähnliehen Weise wie bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wiedergegeben durch das Flußdiagramm der Fig. 17.

Gemäß dieser dritten bevorzugten Ausführungsform des elektronischen Blutdruckmeßgeräts, bei welcher der geglättete Pulswellenwert durch eine elektronische Schaltung gewonnen wird, sind die Kosten insgesamt vermindert, da eine solche Analogschaltung für diesen Zweck relativ einfach aufgebaut sein und damit auch die Belastung der GPU vermindert werden kann, weshalb eine CPU mit verhältnismäßig geringer Speicherkapazität verwendet werden kann.

Da bei dieser zweiten und dritten bevorzugten Ausführungsform des elektronischen Blutdruckmeßgeräts die Pulswelle nicht für jeden Pulsschlag festgestellt werden muß und keine komplexe Berechnung erforderlich ist, erübrigt sich die Entwicklung schwieriger Steuerprogramme, wobei außerdem die Speicherkapazität der verwendeten CPU gering sein kann, so daß sich ein preiswertes Blutdruckmeßgerät ergibt.

Da eine geglättete Pulswelle verwendet wird, treten weniger Beeinträchtigungen auf, auch wenn der Patient einen unregelmäßigen Puls haben sollte oder er während der Messung seinen Arm bewegt. Da ferner die Aufteilung der Pulswelle zur Gewinnung einer Einhüllungslinie nicht erforderlich ist, kann ein solches elektronisches Blutdruckmeßgerät auf die Messung des Blutdruckes von Leuten angewandt werden, die einen verhältnismäßig schwachen Puls haben.

Da ferner das Korotkoff-Geräusch nicht verwendet wird, wird diese Vorrichtung durch verschiedene externe

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Störsignale und andere Wechselwirkungen nicht beeinträchtigt, und sie kann für die Messung des Blutdruckes von Kindern oder von Patienten, die unter Schock stehen, verwendet werden. Ferner hilft die Tatsache, daß ein Korotkoff· Geräuschsensor nicht erforderlich ist, die Kosten des Blutdruckmeßgeräts als Ganzen zu vermindern.

KI/fg

Claims

WILHELMS - KILFAN &_: PARTNER ■_

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS EUROPÄISCHE PATENTVERTRETER MANDATAIRES EN BREVETS EUROPEENS

DR.RER.NAT. ROLF E. WILHELMS

DR. RER. NAT. HELMUT KILIAN

DR.-ING. JÜRGEN SCHMIDT-BOGATZKY*

EDUARD-SCHMID-STRASSE 2 8000 MÜNCHEN 90

TELEFON (089) 65 20 91

TELEX 523 467 (wilp-d)

TELEGRAMME PATRANS MÜNCHEN

TELEFAX G3/G2 (089) 651 62 06

P 2970-DE

OMRON TATEISI ELECTRONICS CO.
KYOTO JAPAN

Elektronisches Blutdruckmeßgerät

Prioritäten: 15. März 1985 - Japan - Nr. 52902/1985
22. März 1985 - Japan - Nr. 59297/1985

PATENTANSPRÜCHE

/ 1/ Elektronisches Blutdruckmeßgerät, gekennzeichnet durch

(a) eine Manschette (1),
5

(b) ein Drucksystem (2) zum Aufpumpen und Evakuieren der
Manschette,

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(c) einen Drucksensor (6) zur Feststellung des Druckes in der Manschette,

(d) einen Pulswellensensor zur Feststellung der Pulswellenkomponente im Zuge der Manschettendruckänderung;

(e) Pulswellenamplitudenextrahiermittel zum Herausziehen der Pulswellenamplitude in Zeiteinteilur.gsfolge,

(f) Pulswellenmaximalamplitudenextrahiermittel zum Herausziehen des Maximalwerts der Pulswellenamplitude,

(g) Flächenberechnungsmittel zur Berechnung der Fläche zwischen einer Umhüllungslinie einer bestimmten Anzahl von Daten, welche in der Zeiteinteilungsfolge herausgezogene repräsentative Daten enthalten, und einer die Endpunktsdaten der Daten verbindenden Linie in sequentieller Weise unter Verschiebung der repräsentativen Daten,

(h) erste Maximalflächenwertherausziehmittel zum Auffinden des Maximalwerts der Fläche, die auf der Seite höheren Manschettendrucks als der Manschettendruck, der dem Maximalwert der Amplitude der Pulswelle entspricht, berechnet ist,

(i) zweite Maximalflächenwertextrahiermittel zum Auffinden des Maximalwerts der Fläche, die auf der Seite niedrigeren Manschettendrucks als der Manschettendruck, der dem Maximalwert der Amplitude der Pulswelle entspricht, berechnet ist, und

(j) Blutdruckbestimmungsmittel zur Bestimmung eines maximalen Blutdrucks aus dem Manschettendruck, der der durch

Omron ... P 2970-DE *

-■ "V "V V.-VV I

- 3 -■" ^: ^^ΛΛΛ-Ο

die ersten Maximalflächenwertextrahiermittel herausgezogenen Maximalfläche entspricht, und eines minimalen Blutdrucks aus dem Manschettendruck, der der durch die zweiten Maximalflächenwertextrahiermittel herausgezogenen Maximalfläche entspricht.
2. Elektronisches Blutdruckmeßgerät, gekennzeichnet durch

(a) eine Manschette (1 , 21; 61)

(b) ein Drucksystem (2, 23, 24; 63, 64) zum Aufpumpen und Evakuieren der Manschette;

(c) einen Drucksensor (3, 26; 66) zur Feststellung des

Druckes in der Manschette, #

(d) Pulswellenextrahiermittel (4) zum Herausziehen der dem * Manschettendruck überlagerten Pulswellenkomponente,

(e) Signalsepariermittel (5) zum Trennen des Pulswellensignals in eine Signalkomponente, welche größer als ein Referenzwert ist, und eine weitere Signalkomponente, welche kleiner als dieser Referenzwert ist,

(f) Glättungsmittel (6) zur getrennten Glättung der beiden getrennten Signalkomponenten,

(g) Pulswelleninformationsberechnungsmittel (7) zur Berechnung von Pulswelleninformation durch Kombinieren der beiden geglätteten Signalkomponenten, und

(h) Blutdruckbestimmungsmittel (8) zur Bestimmung des Blutdrucks gemäß der Pulswelleninformation und dem über den Drucksensor gewonnenen Manschettendruckwert.