DE4010734A1 - Einrichtung zur blutdruckmessung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Blut­ druckmessung, mit einer an eine menschliche Extremität anlegbaren Manschette, die einen mittels einer Pumpe mit einem übersystolischem Druck beaufschlagbaren Kanal auf­ weist, und mit einem Sensor, der den Druck in dem Kanal mißt, und dessen Ausgangssignal an eine Auswerteeinheit angelegt ist.

Eine derartige Einrichtung zur Blutdruckmessung ist bei­ spielsweise aus der deutschen Patentschrift 31 33 410 bekannt.

Einrichtungen dieser Art führen eine Blutdruckmessung nach Riva-Rocci aus. Eine derartige Blutdruckmessung erfordert einen Meßablauf, bei der zunächst die Armmanschette mit einem übersystolischen Druck beaufschlagt wird; anschlie­ ßend wird der übersystolische Druck mit einem Druckgradi­ enten von ca. 3 mm Hg/sec reduziert.

Prinzipiell ist die Druckmessung sowohl bei positivem Druckgradienten als auch bei negativem Druckgradienten möglich. Da bei gattungsgemäßen Einrichtungen üblicherwei­ se Volumenverdrängungs-Pumpen verwendet werden, ergibt sich jedoch bei positivem Druckgradienten ein stoßweiser Druckzuwachs. Die Überlagerung der durch die Arbeitsweise der Volumenverdrängungs-Pumpe hervorgerufenen Druckschwan­ kungen mit dem Puls führt zu Artefakten, die geeignet sind, die Messung erheblich zu erschweren, zumindest aber weniger mit dem zugrundeliegenden Meßprinzip vertraute Anwender erheblich zu irritieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Blutdruckmessung gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 derart weiterzubilden, daß eine artefaktfreie elektronische Blutdruckmessung möglich wird.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im An­ spruch 1 gekennzeichnet. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß nimmt die Auswerteeinheit eine Druckmes­ sung lediglich dann vor, wenn keine dynamischen Druckände­ rungen, wie sie typischerweise von Volumenverdrängungs- Pumpen hervorgerufen werden, auftreten. Hierdurch ist mit geringem Aufwand eine Artefaktunterdrückung möglich.

Die Blutdruckmessung insbesondere für mit den Meßprinzi­ pien weniger vertraute Anwender wird durch die im Anspruch 2 gekennzeichnete Weiterbildung, gemäß der die Auswerte­ einheit unterhalb eines bestimmten Schwelldruckes, der beispielsweise 30 bis 40 mm Hg (Anspruch 3) betragen kann, keine Messung vornimmt, weiter verinfacht. Hierdurch wird nicht nur die Meßgenauigkeit erhöht, sondern auch Irrita­ tionen der Anwender vermieden.

Eine bevorzugte Erfassung der dynamischen Druckänderung ist im Anspruch 4 gekennzeichnet. Gemäß dieser Ausbildung differenziert die Auswerteschaltung das Sensor-Ausgangs­ signal. Am differenzierten Signal können Druckschwankungen besonders leicht erfaßt werden.

Da die durch Druckänderungen hervorgerufenen Störungen zum Teil erst abklingen, wenn die eigentliche Druckschwankung bereits beendet ist, ist weiterhin bevorzugt ein Halte­ glied für das differenzierte Signal vorgesehen, so daß die Meßeinheit länger ausgeschaltet ist, als die Druckschwan­ kung dauert. Dieses Halteglied kann beispielsweise eine Diode aufweisen, über die das differenzierte Signal an einem Kondensator angelegt ist, der über einen Widerstand entladen wird (Anspruch 6).

In jedem Falle ist es bevorzugt, wenn beim Auftreten von dynamischen Druckänderungen die Blutdruck-Meßelektronik und insbesondere die Anzeigeeinheit, die den gemessenen Druck anzeigt, über einen Schalter abgeschaltet wird, so daß der Anwender erkennen kann, daß zur Zeit ein Betriebs­ zustand vorliegt, bei dem eine Messung nicht möglich ist.

Prinzipiell kann die erfindungsgemäße Einrichtung zur Blutdruckmessung mit beliebigen Sensoren arbeiten.

Aufgrund der besonderen Art der Auswertung, bei der das Signal dynamisch ausgewertet wird, um Druckschwankungen zu detektieren, ist es jedoch bevorzugt, wenn ein schnell ansprechender Sensor mit vergleichsweise großer Bandbrei­ te, der ein einfach weiter verarbeitbares Signal liefert, verwendet wird. Ein derartiger Sensor ist in den Ansprü­ chen 8 bis 12 gekennzeichnet. Erfindungsgemäß wird als Sensor eine elektrisch leitfähige Elastomer-Membran oder eine Elastomer-Bandstruktur verwendet, die ihre Leitfähig­ keit beim Anlegen einer mechanischen Spannung ändert (An­ spruch 8).

Eine derartige Elastomer-Membran kann beispielsweise aus Silikongummi bestehen, dem zum Erzielen einer elektrischen Leitfähigkeit Kohlenstoff oder andere leitfähige Partikel beigemengt sind (Anspruch 10).

In jedem Falle ist es jedoch bevorzugt, wenn die Elasto­ mer-Membran lediglich mittig einen leitfähigen Streifen aufweist, dessen durch Beimischungen zum Elastomer erzeug­ te Leitfähigkeit zur Druckmessung ausgewertet wird. Durch diese Ausbildung ist sichergestellt, daß tatsächlich nur der Druck im Kanal und nicht andere, auf die Elastomer- Membran wirkende Spannungen gemessen werden.

Um die Reproduzierbarkeit der Leitfähigkeit bei den ein­ zelnen in verschiedenen Geräten verwendeten Elastomer- Membranen zu erhöhen, sowie um gegebenenfalls eine indivi­ duelle Eichung zu vermeiden, ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Membran so ausgebildet ist, daß die druckabhängi­ ge Widerstandsänderung in dem Teil der "Kennlinie" elek­ trischer Membranwiderstand/Mischungsverhältnis gemessen wird, der flach ansteigt, da dann Mischungsverhältnis- Änderungen zwischen unterschiedlichen Chargen und/oder in einer Membran die Meßergebnisse nur geringfügig beeinflus­ sen.

Die im Anspruch 12 gekennzeichnete Weiterbildung, gemäß der die Elastomer-Membran erst durch den in dem Kanal wirkenden Druck kontaktiert wird, hat den Vorteil, daß im drucklosen Zustand kein Strom fließt, so daß der sogenann­ te "Stand-By"-Stromverbrauch der erfindungsgemäßen Ein­ richtung minimiert wird.

Die Leitfähigkeit des erfindungsgemäß ausgebildeten Sen­ sors kann gemäß Anspruch 13 leicht dadurch gemessen wer­ den, daß der Sensor Teil einer Spannungsteiler- oder Brückenschaltung ist. Hierbei ist es bevorzugt, wenn der Sen­ sor auf dem Substrat einer elektronischen Schaltung ange­ ordnet ist, die zumindest einen Teil der Auswerteeinheit aufnimmt, da hierdurch ein kompakter und einfacher Aufbau erhalten wird.

Im Anspruch 15 ist eine weitere Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Einrichtung gekennzeichnet: Gemäß den Merkma­ len des Anspruchs 15 weist die Einrichtung ein Gehäuse auf, das einseitig durch eine Öffnung mit der Umgebung verbunden, so daß sich ein Druckausgleich einstellen kann, und bei dem der druckführende Schlauch zur Manschette durch eine T-Verbindung über einen Seitenkanal angeschlos­ sen ist. Dabei kann insbesondere das zur Pumpenseite wei­ sende Lumen des T-Stücks größer als das zur Manschetten­ seite weisende Lumen sein (Anspruch 16).

Die in den Ansprüchen 8 bis 12 gekennzeichnete Elastomer- Membran kann weiterhin dazu verwendet werden, daß sie als passives Rückschlagventil für die Pumpe wirkt (Anspruch 17), so daß sich eine besonders einfache Ausführungsform ergibt.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des all­ gemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird, deren einzige Figur ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung zeigt.

Die Einrichtung weist einen Sensor 1 auf, der im Kanal der nicht dargestellten Druckmanschette angeordnet ist, und beispielsweise aus einem leitenden Elastomer besteht, dessen Leitfähigkeit vom beaufschlagenden Druck abhängt. Bei einer bevorzugten Ausführung enthält die druckbeauf­ schlagte Elastomermembran nur einen schmalen, mittig ver­ laufenden Streifen, der durch Beimischungen aus elektrisch leitfähigem Material besteht, und der an seinen Rändern durch Form- und Kraftschluß vorzugsweise durch versilberte oder vergoldete Drähte kontaktiert wird, die unter Zug­ spannung stehen und die zugleich als Kontaktierung für die nachfolgende elektronische Auswerteschaltung dienen. Der Vorteil dieser Anordnung liegt in der dauerhaften und sicheren elektrischen Kontaktierung sowie in der sehr großen Leitfähigkeitsänderung einer solcherart gestalteten Membran unter Druckbeaufschlagung.

Die Elastomermembran kann dabei mit anderen Widerständen zu einer Brückenschaltung geschaltet sein. Das Ausgangs­ signal des durckabhängigen Sensors 1 wird über einen Im­ pedanzwandler 2 an einen Schwellwertschalter 3 und an ein Differenzierglied 4 angelegt. Das Ausgangssignal des Differenziergliedes 4 ist an ein Halteglied 5 angelegt, dessen Ausgangssignal einen Schalter 6 öffnet, der durch das Ausgangssignal des Schwellwertschalters geschlossen wird.

Der Schalter 6 schaltet die Spannungsversorgung für die eigentliche Auswerteelektronik 7.

Bei einer möglichen Schaltung ist eine elektrische Meß­ brücke mit dem elektrisch leitfähigen Elastomer in einem oder in mehreren Zweigen und zwei Transistoren, von denen der eine als elektronischer Schalter dient. Sein Eingang wird bei Druckbeaufschlagung gehoben, so daß der Schalter oberhalb eines Schwellendruckes eingeschaltet wird. Der zweite Transistor legt die Eingangsspannung des ersten Transistors jedoch solange auf Nullpotential, solange an seinem Eingang ein Signal anliegt. Dieses Signal wird als Spannung an einer Kapazität abgegriffen, die über eine Diode geladen wird und einen Widerstand definiert entladen wird. Die Diode bezieht ihr Potential über eine weitere Kapazität, die als Differenzierglied ausgelegt wird.

Solange dynamische Leitfähigkeitsänderungen an der Meß­ brücke erzeugt werden, steht ein Potential an dem zweiten Transistor an, so daß der erste Transistor mit seinem Eingang auf Nullpotential gehalten wird und daher nicht einschalten kann.

Die Meßelektronik zur Blutdruckbestimmung wird so während der artefaktanfälligen Aufblasphase stillgelegt. Nach Beendigung der Aufblasaktivität gibt der zweite Transistor den Eingang des ersten Transistors frei, so daß dieser einschalten kann. Bei einer Ausführung der Membran derart, daß sie erst bei Durchbiegung unter Druck den elektrischen Kontakt zur elektronischen Auswertung herstellt, kann erreicht werden, daß die Artefaktunterdrückung im inakti­ ven Zustand keinerlei eigenen Strombedarf aufweist.

Claims (17)

1. Einrichtung zur Blutdruckmessung, mit einer an eine menschliche Extremität anlegbaren Manschette, die einen mittels einer Pumpe mit einem übersystolischen Druck be­ aufschlagbaren Kanal aufweist, und mit einem Sensor, der den Druck in dem Kanal mißt, und dessen Ausgangssignal an eine Auswerteeinheit angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit eine Druckmessung lediglich dann vornimmt, wenn keine dynami­ schen Druckänderungen auftreten.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit unterhalb eines bestimmten Schwelldruckes keine Messung vornimmt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwelldruck 30-40 mm Hg beträgt.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung zur Erfassung dynamischer Druckänderungen das Sensor-Aus­ gangssignal differenziert.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das differenzierte Signal in einem Halteglied für eine bestimmte Zeit gehalten wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Halteglied das differen­ zierte Signal über eine Diode in einem Kondensator mit Entladewiderstand gespeichert wird.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten von dynamischen Druckänderungen über einen Schalter die Blutdruck-Meßelek­ tronik abgeschaltet wird.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor eine elektrisch leitfähige Elastomer-Membran oder eine Elastomer-Band­ struktur aufweist, die ihre Leitfähigkeit beim Anlegen einer mechanischen Spannung ändert.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomer-Membran ledig­ lich mittig einen leitfähigen Streifen aufweist, dessen Leitfähigkeit durch Beimischungen zum Elastomer erzeugt wird.

10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomer-Membran im elek­ trisch leitfähigen Teil aus Silikongummi mit beigemengtem Kohlenstoff oder anderen leitfähigen Partikeln besteht.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die druckabhängige Wider­ standsänderung im unteren, flach ansteigenden Ast der Kennlinie elektrischer Membranwiderstand/Mischungsverhält­ nis gemessen wird.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomer-Membran erst unter Druck kontaktiert wird, so daß im drucklosen Zustand kein Strom fließt.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor Teil einer Span­ nungsteiler oder Brückenschaltung ist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor auf dem Substrat einer elektronischen Schaltung angeordnet, die Teil der Auswerteeinheit ist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung in einem Ge­ häuse angeordnet ist, das einseitig durch eine Öffnung mit der Umgebung verbunden ist und bei dem der druckführende Schlauch zur Manschette durch eine T-Verbindung über einen Seitenkanal angeschlossen ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Pumpenseite weisende Lumen des T-Stücks größer als das zur Manschettenseite weisende Lumen ist.

17. Einrichtung nach einem Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomermembran derart aufgehängt ist, daß sie als passives Rückschlagventil für die Pumpe wirkt.