DE68915864T2

DE68915864T2 - Druck-Puls-Wellen-Messgerät.

Info

Publication number: DE68915864T2
Application number: DE68915864T
Authority: DE
Inventors: Chikao Harada; Kimimasa Kurosawa; Minoru Niwa; Hiroshi Sakai
Original assignee: Colin Corp
Current assignee: Colin Corp
Priority date: 1988-06-24
Filing date: 1989-06-23
Publication date: 1994-10-06
Anticipated expiration: 2009-06-24
Also published as: DE68915864D1; JPH025924A; US4976268A; EP0348224A1; EP0348224B1; JP2613628B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung der Druckpulswellen, die von einem arteriellen Blutgefäß eines lebenden Körpers erzeugt werden, an einer Vielzahl von Positionen auf einer Körperoberfläche oberhalb des arteriellen Blutgefäßes.
Druckpulswellen, die von einer Arterie eines lebenden Körpers synchron zu den Herzschlägen erzeugt werden, liefern Informationen bezüglich des kardiovaskulären Systems des Patienten, wie z.B. bezüglich des aktiven Zustands des Herzens, des Blutdrucks und des Grades an Arteriosklerose. Es ist bereits eine Vorrichtung bekannt, die die von einer Arterie eines Patienten erzeugte Druckpulswelle erfaßt indem sie einen Drucksensor verwendet, der über die Körperoberfläche direkt darüber gegen die Arterie gedrückt wird. Aber der Drucksensor ist so ausgelegt, daß er an einer Druckfläche davon die Körperoberfläche über eine gesamte Breite (oder Durchmesser) der Arterie berührt. Mit anderen Worten, die Druckfläche des Drucksensors ist breiter als die Breite der Arterie. Aus diesem Grund kann die Erfassung der Druckpulswelle durch die Wand der Arterie nachteilig beeinflußt werden, und die erfaßte Druckpulswelle kann keine genauen Informationen liefern.
Zur Lösung des oben genannten Problems ist vorgeschlagen worden, die Druckpulswellen an einer Vielzahl von Positionen zu erfassen, die voneinander auf der Körperoberfläche in einer Richtung beabstandet sind, die die Arterie kreuzt, und zwar um eine Strecke, die kleiner als die Breite der Arterie ist. Ein Beispiel der Druckpulswellenerfassungsvorrichtung dieser Art ist in der US-A-4,423,738 und in der US-A-4,269,193 offenbart. Die darin offenbarte Vorrichtung kann die einzige Position aus der Vielzahl von Positionen auswählen, die im wesentlichen frei von den Problemen der Wand der Arterie ist und an der ein Blutdruck gemessen wird, der einem intraarteriellen Blutdruck nahekommt.
Bei den oben genannten Vorrichtungen, bei denen die Druckpulswelle an einer Vielzahl von Positionen auf der Körperoberfläche direkt oberhalb der Arterie erfaßt wird, war aber die Anzahl der Erfassungspositionen unzureichend niedrig, vor allem im Falle einer Arterie mit einer verhältnismäßig kleinen Breite. Genauer beschrieben besteht der in diesen Vorrichtungen verwendete Drucksensor aus einer Halbleiterplatte mit einer verhältnismäßig großen Dicke und einer verhältnismäßig hohen Steifigkeit. Die Halbleiterplatte umfaßt eine Vielzahl von Druckaufnahmeabschnitten (d.h. druckerfassende Elemente) mit einer verhältnismäßig geringen Dicke, die vorgesehen werden, indem eine Vielzahl von Aussparungen in einer der gegenüberliegenden Oberflächen der Platte in einer Richtung der Dicke davon durch ein Photoätzverfahren gebildet werden. Beim Anlegen von Druck an die Halbleiterplatte wird in den Druckaufnahmeabschnitten eine Spannung erzeugt. Aber wenn jedes Paar von nebeneinanderliegenden Aussparungen übermäßig nahe beieinander ausgebildet ist, dann ist es nicht zulässig, eine elektrisch leitende Verdrahtung in einem Bereich zwischen jedem Paar an Aussparungen zu bilden. Außerdem wird in so einem Fall die Steifigkeit der Halbleiterplatte als Ganzes gesehen in nachteiliger Weise herabgesetzt, und die Genauigkeit der Druckmessung wird geopfert. Somit müssen die Druckaufnahmeabschnitte der Halbleiterplatte voneinander um einen Abstand beabstandet sein, der größer als eine benötigte Minimumlänge ist.
Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Druckpulswellenerfassungsvorrichtung vorzusehen, bei der die Druckpulswelle an einer vergrößerten Anzahl von Positionen pro Distanzeinheit auf der Körperoberfläche direkt oberhalb einer Arterie erfaßt wird.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Druckpulswellenerfassungsvorrichtung zur Erfassung von Druckpulswellen, die von einem arteriellen Blutgefäß eines Patienten erzeugt werden, an einer Vielzahl von Positionen auf einer Körperoberfläche direkt oberhalb des arteriellen Blutgefäßes vor, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt:
(a) einen Hauptkörper, der eine Druckfläche aufweist, und der dafür vorgesehen ist, in Richtung auf die Körperoberfläche gedrückt zu werden, und eine Vielzahl von Durchgangslöchern, die dort hindurch ausgebildet sind und in die Druckfläche führen, (b) ein Plattenelement, das an der Druckfläche des Hauptkörpers derart befestigt ist, daß das Plattenelement die Öffnungen der Vielzahl von Durchgangslöchern abdeckt, wobei die Platte so flexibel ist, daß eine Vielzahl von verschiebbaren Abschnitten der Platte auf die Öffnungen der entsprechenden Durchgangslöcher ausgerichtet sind, (c) eine Vielzahl von optischen Fasern, wobei ein Ende jeder Faser in ein entsprechendes Loch der Vielzahl von Durchgangslöchern des Hauptkörpers derart eingebracht ist, daß die Endfläche einem entsprechenden aus der Vielzahl von verschiebbaren Abschnitten des Plattenelements gegenüberliegt und um eine vorbestimmte Entfernung davon beabstandet ist, und (d) eine Vielzahl von Signalerzeugungseinrichtungen, von denen jede mit dem anderen Ende einer entsprechenden optischen Faser verbunden ist, wobei jede Signalerzeugungseinrichtung die Druckpulswelle, die an einen entsprechenden aus der Vielzahl von verschiebbaren Abschnitten des Plattenelements übertragen wird, durch die Verschiebung des entsprechenden verschiebbaren Abschnitts, der durch die entsprechende optische Faser optisch erfaßbar ist, erfaßt und ein elektrisches Signal erzeugt, das die erfaßte Druckpulswelle darstellt.
Bei der Druckpulswellenerfassungsvorrichtung nach der Erfindung, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, ist das Plattenelement mit Elastizität an der Druckfläche des Hauptkörpers befestigt, in die sich die Vielzahl von Durchgangslöchern öffnet. Die Vielzahl der optischen Fasern ist mit dem Hauptkörper derart verbunden, daß jede der optischen Fasern an einem Ende in ein entsprechendes der Durchgangslöcher eingebracht ist, wobei ihre Endfläche dem Plattenelement gegenüberliegt, das an dem Hauptkörper befestigt ist. Wenn das Plattenelement gegen die Körperoberfläche direkt oberhalb eines arteriellen Blutgefäßes eines Patienten gedrückt wird, dann führt das zu einer sehr geringen Verschiebung der verschiebbaren Abschnitte des Plattenelements, die auf die entsprechenden Durchgangs löcher ausgerichtet sind, wenn die Druckpulswelle daran angelegt wird. Die Signalerzeugungseinrichtungen messen optisch die geringfügigen Verschiebungen der verschiebbaren Abschnitte des Plattenelements durch die optischen Fasern und erfassen die Druckpulswelle auf der Grundlage der gemessenen geringfügigen Verschiebungen des Plattenelements.
Somit benötigt der bei der vorliegenden Vorrichtung verwendete Hauptkörper im Gegensatz zu der herkömmlichen Vorrichtung keine elektrisch leitende Verdrahtung, die zwischen den Meßpunkten, vor allem den Durchgangslöchern des Hauptkörpers, ausgebildet sein muß. Außerdem ist die Dicke des Hauptkörpers nicht auf einen bestimmten Wert begrenzt und kann eine verhältnismäßig große Dicke aufweisen. Auch kann der Hauptkörper aus einem Element bestehen, das eine verhältnismäßig hohe Steifigkeit aufweist. Somit weist der Hauptkörper trotz der Vielzahl von Durchgangslöchern, die dort hindurch ausgebildet sind, nicht das Problem einer verringerten Steifigkeit auf. Deshalb kann jedes Paar an benachbarten Durchgangslöchern so ausgebildet sein, daß diese voneinander um eine sehr kleine Entfernung beabstandet sind. Folglich kann die vorliegende Vorrichtung die Druckpulswelle an einer ausreichend großen Anzahl von Positionen pro Distanzeinheit auf der Körperoberfläche direkt oberhalb der Arterie erfassen, indem nämlich eine ausreichend hohe Dichte an Meßpunkten verwendet wird.
Gemäß einem bevorzugten Merkmal der vorliegenden Erfindung umfaßt die Vorrichtung außerdem Druckmittel zum Drücken des Plattenelements, das an der Druckfläche des Hauptkörpers befestigt ist, gegen die Körperoberfläche, wobei das Druckmittel folgendes umfaßt: ein zylinderförmiges Gehäuse mit einer Bodenwandung, zum Aufnehmen des Hauptkörpers, eine flexible Membran, die sich zwischen dem Gehäuse und dem Hauptkörper befindet, um den Hauptkörper an dem Gehäuse zu befestigen, wobei die Membran mit dem Gehäuse dahingehend zusammenwirkt, daß sie eine fluidundurchlässige Druckkammer bildet, ein Band zum Aufsetzen des Gehäuses auf der Körperoberfläche, und eine Druckquelle zum Zuführen von mit Druck beaufschlagtem Fluid zu der Druckkammer, um den Hauptkörper gegen die Körperoberfläche zu drücken.
Vorzugsweise weist der Hauptkörper eine Steifigkeit auf.
Vorzugsweise weist der Hauptkörper Nuten auf, die in der Druckfläche davon ausgebildet sind, wobei die Nuten von dem Plattenelement abgedeckt sind, das an der Druckfläche befestigt ist, wobei die Vielzahl von Durchgangslöchern mit der Außenseite über diese Nuten in Verbindung steht.
Vorzugsweise ist auch die Vielzahl von Durchgangslöchern durch den Hauptkörper derart ausgebildet, daß die Durchgangslöcher in einer Reihe in regelmäßigen Abständen angeordnet sind. In diesem Fall ist es empfehlenswert, daß jeder dieser regelmäßigen Abstände etwa 0,2 mm beträgt. Auch ist es in diesem Fall vorzuziehen, daß sich dann, wenn der Hauptkörper gegen die Körperoberfläche gedrückt wird, 3 bis 5 Durchgangslöcher direkt oberhalb des arteriellen Blutgefäßes befinden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung der Erfindung umfaßt jede der Signalerzeugungseinrichtungen folgendes: eine Laserquelle zum Aussenden von Laserstrahlen, die eine einzige Wellenlänge aufweisen, eine erste konvexe Linse zum Umformen der Laserstrahlen in parallele Strahlen, einen nichtpolaren Strahlenteiler zum Aufteilen der parallelen Strahlen in einen ersten und einen zweiten Strahl derart, daß der Strahlenteiler den ersten Strahl durchläßt und den zweiten Strahl reflektiert, eine zweite konvexe Linse, die es erlaubt, daß der erste Strahl auf eine Endfläche des anderen der entgegengesetzten Enden einer entsprechenden optischen Faser aus der Vielzahl von optischen Fasern einfällt, wobei der erste Strahl von der entsprechenden optischen Faser übertragen wird, von einem entsprechenden der verschiebbaren Abschnitte des Plattenelements reflektiert wird, erneut von der entsprechenden optischen Faser übertragen wird, und von dem nichtpolaren Strahlenteiler reflektiert wird, wobei sich der erste Strahl aufgrund einer Verschiebung des entsprechenden verschiebbaren Abschnitts bezüglich der Phase ändern kann, einen Reflektorspiegel zum Reflektieren des zweiten Strahls, wobei der zweite Strahl, der von dem Reflektorspiegel reflektiert wird, durch den nichtpolaren Strahlenteiler durchgelassen wird, ein Fotoelement zur Erfassung einer Mischung, die aus dem ersten Strahl, der von dem Strahlenteiler reflektiert wird, und dem zweiten Strahl besteht, der durch den Strahlenteiler durchgelassen wird, und einen Erfassungsschaltkreis zum Lesen einer Phasenänderung der Lichtmischung in regelmäßigen Zeitabständen, und zum Erzeugen eines elektrischen Signals auf der Grundlage der periodisch erhaltenen Ablesungen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt die Vorrichtung desweiteren eine Steuereinrichtung zum Verarbeiten der elektrischen Signale, die von der Vielzahl von Signalerzeugungseinrichtungen geliefert werden, zum Auswählen eines der elektrischen Signale, das frei von Einflüssen der Wand des arteriellen Blutgefäßes ist, und zum Überwachen des Blutdrucks des Patienten auf der Grundlage des ausgewählten elektrischen Signals.
Bei noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt die Vorrichtung außerdem eine Steuereinrichtung zum Empfangen der elektrischen Signale von der Vielzahl von Signalerzeugungseinrichtungen und zum Variieren der Druckkraft, mit der der Hauptkörper gegen die Körperoberfläche gedrückt wird, und zum Bestimmen eines Grades an Arteriosklerose des arteriellen Blutgefäßes auf der Grundlage der erhaltenen elektrischen Signale.
Die oben genannten und fakultativen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung des gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiels besser verständlich, wenn diese in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, die beispielshalber angegeben sind. Es zeigen:
Fig. 1 eine veranschaulichende Darstellung einer allgemeinen Anordnung der Druckpulswellenerfassungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine veranschaulichende Darstellung eines Detektorkopfes und einer Signalerzeugungseinrichtung der Vorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht einer Druckfläche eines Hauptkörpers, der sich in dem Detektorkopf der Vorrichtung nach Fig. 1 befindet, und
Fig. 4 eine Ansicht einer graphischen Darstellung, die einen Zyklus der Druckpulswelle zeigt, die von einem elektrischen Signal dargestellt wird, das von der Signalerzeugungseinrichtung nach Fig. 2 erzeugt wird.
In Fig. 1 ist eine allgemeine Anordnung einer Druckpulswellen erfassungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 12 einen Detektorkopf, der abnehmbar auf einer Oberfläche eines Handgelenks 10 eines Patienten mit Hilfe eines Handgelenkbandes 14 angebracht werden kann. Der Detektorkopf 12 umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 16 mit einer Bodenwandung, einen Hauptkörper 18, der in dem Gehäuse 16 untergebracht ist, und eine flexible Membran 22, die sich zwischen dem Gehäuse 16 und dem Hauptkörper 18 befindet, um den Hauptkörper 18 an dem Gehäuse 16 zu befestigen. Die flexible Membran 22 arbeitet mit dem Gehäuse 16 zusammen, um eine fluidundurchlässige Druckkammer 20 zu bilden. Wenn das mit Druck beaufschlagte Gas von einer elektrischen Pumpe 24 über ein Druckregelventil 26 der Druckkammer 20 zugeführt wird, dann wird der Hauptkörper 18 über die Körperoberfläche gegen eine Pulsader 30 gedrückt, die nahe einem Radius (Speiche) 28 verläuft. So wirken das Gehäuse 16, die Membran 22, das Band 14, die Pumpe 24 und andere Elemente zusammen, um als eine Druckeinrichtung zum Drücken des Hauptkörpers 18 gegen die Pulsader 30 zu dienen.
Der Hauptkörper 18 besteht aus einem Element mit einer verhältnismäßig hohen Steifigkeit, z.B. aus einem metallischen Element oder einem Keramikelement, und weist eine Dicke von 2 bis 20 mm auf. Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, weist der Hauptkörper 28 eine Vielzahl von Durchgangslöchern 34 auf, die dort hindurch ausgebildet sind und in eine Druckfläche 32 des Hauptkörpers 18 führen, und die so ausgelegt sind, daß sie in einer Reihe entlang einer vorbestimmten geraden Linie verlaufen. Eine Druckplatte 36 ist mit der Druckfläche 32 des Hauptkörpers 18 derart verbunden, daß die Druckplatte 36 die Durchgangslöcher 34 abdeckt, die in die Druckfläche 32 führen. Die Druckplatte 36 wird z.B. von einem glänzend plattierten Metallblech mit einer verhältnismäßig geringen Dicke oder einem Blech aus rostfreiem Stahl mit einer verhältnismäßig geringen Dicke gebildet, so daß die Druckplatte 36 einen gewissen Grad an Elastizität aufweist. Wie ganz deutlich in Fig. 3 gezeigt ist, weist die Druckfläche 32 des Hauptkörpers 18 Nuten 38 auf, die darin ausgebildet sind und die von der Druckplatte 36 abgedeckt werden, die an der Druckfläche 32 befestigt ist. Die Durchgangslöcher 34 stehen mit der Atmosphäre oder der Umgebungsluft über die Nuten 38 in Verbindung, die von der Druckplatte 36 abgedeckt werden, um eine Druckdifferenz zwischen den Durchgangslöchern 34 und der Atmosphäre zu verhindern. Die Vielzahl an Durchgangslöchern 34 ist in regelmäßigen Entfernungsabständen ausgebildet. Die Entfernungsabstände der Durchgangslöcher 34 entsprechen den Entfernungsabständen zwischen den Erfassungspositionen, an denen die von der Pulsader 30 erzeugte Druckpulswelle erfaßt wird. Die Entfernungsabstände der Durchgangslöcher 34 werden derart vorbestimmt, daß sie beträchtlich kleiner als die Breite oder der Durchmesser der Pulsader 30 sind, z.B. etwa 0,2 mm, so daß 3 bis 5 Durchgangs löcher 34 und folglich auch die gleiche Anzahl an Erfassungspositionen auf der Körperoberflache direkt oberhalb der Pulsader 30 angeordnet sind.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind eine Vielzahl von optischen Fasern 40a, 40b, 40c, ... mit dem Hauptkörper 18 derart verbunden, daß ein Ende 39a der gegenüberliegenden Enden 39a, 39b jeder optischen Faser 40 in ein entsprechendes Loch der Vielzahl von Durchgangslöchern 34 eingebracht ist, und daß eine Endfläche 41a des einen Endes 39a in einer vorbestimmten Entfernung der Druckplatte 36 gegenüberliegt oder auf diese ausgerichtet ist. Das andere Ende 39b jeder optischen Faser 40 ist mit einer Signalerzeugungseinrichtung 42 verbunden. Demgemäß umfaßt die vorliegende Vorrichtung eine Vielzahl von Signalerzeugungseinrichtungen 42, deren Anzahl der der Durchgangslöcher 34 entspricht. Jede der Einrichtungen 42 weist die gleiche Konfiguration auf und arbeitet in der gleichen Art und Weise.
Im folgenden wird nun die Signalerzeugungseinrichtung 42 genauer beschrieben, die mit der optischen Faser 40a verbunden ist. Die Signalerzeugungseinrichtung 42 umfaßt eine Laserquelle 44, die Laserstrahlen aussendet, die eine einzige Wellenlänge aufweisen, eine erste konvexe Linse 46, die die von der Laserquelle 44 ausgesandten Laserstrahlen in parallele Strahlen umformt, und einen nichtpolaren Strahlenteiler 48, der die parallelen Strahlen in einen ersten und einen zweiten Strahl derart aufteilt, daß der Strahlenteiler 48 den ersten Strahl durchläßt und den zweiten Strahl reflektiert. Die Signalerzeugungseinrichtung 42 umfaßt desweiteren einen Reflektorspiegel 49, der den zweiten Strahl reflektiert, der von dem Strahlenteiler 48 reflektiert worden ist, und eine zweite konvexe Linse 50, die es erlaubt, daß der erste Strahl, der von dem Strahlenteiler 48 durchgelassen worden ist, auf eine Endfläche 41b des anderen Endes 39b der optischen Faser 40a einfällt. Der von dem Reflektorspiegel 49 reflektierte zweite Strahl fällt auf den Strahlenteiler 48 ein. Der erste Strahl wird von der optischen Faser 40a übertragen, die als eine Stablinse wirkt, wird von der Druckplatte 36 reflektiert, wieder von der optischen Faser 40a übertragen und fällt auf den Strahlenteiler 48 ein. Die Signalerzeugungseinrichtung 42 umfaßt auch ein Fotoelement 52, welches eine Lichtmischung erhält, die aus dem zweiten Strahl, der von dem Strahlenteiler 48 durchgelassen wird, und dem ersten Strahl besteht, der von dem Strahlenteiler 48 reflektiert wird, und erzeugt ein elektrisches Signal, das die erfaßte Lichtmischung darstellt, und einen Erfassungs schaltkreis, der ein elektrisches Druckpulswellensignal SMa (auf das im folgenden als DPW-Signal SMa Bezug genommen wird) auf der Grundlage des von dem Fotoelement 52 gelieferten elektrischen Signals erzeugt.
Genauer gesagt stellt das von dem Erfassungsschaltkreis 54 der Signalerzeugungseinrichtung 42, die mit der optischen Faser 40a verbunden ist, erzeugte DPW-Signal SMa die Druckpulswelle dar, die an einen verschiebbaren Abschnitt 37a der Druckplatte 36 übertragen wird, wobei dieser Abschnitt auf die Öffnung des entsprechenden Durchgangslochs 34 ausgerichtet ist und der Endfläche 41a des einen Endes 39a der optischen Faser 40a gegenüberliegt. Wie oben beschrieben worden ist, besteht die Lichtmischung, die von dem Fotoelement 52 erfaßt worden ist, aus dem ersten Strahl der von der Druckplatte 36 reflektiert worden ist, und dem zweiten Strahl, der von dem Reflektorspiegel 49 reflektiert worden ist. Beim Anlegen der Druckpulswelle von der Pulsader 30 auf den verschiebbaren Abschnitt 37a der Druckplatte 36 verschiebt sich der verschiebbare Abschnitt 37a geringfügig aufgrund seiner Elastizität, woraus sich eine Änderung des Strahlenverlaufs des ersten Stahls ergibt, und dadurch ändert sich die Phase des ersten Strahls. Der Strahlenverlauf des zweiten Strahls wird nicht verändert, und der zweite Strahl wird als ein Referenzlicht verwendet, das eine Referenzphase aufweist. Der Erfassungsschaltkreis 54 liest eine Phasenverschiebung bzw. -änderung des ersten Strahls hinsichtlich der Referenzphase des zweiten Strahls in regelmäßigen kleinen Zeitabständen, wobei die Änderung einer geringfügigen Verschiebung der Druckplatte 36 entspricht, und erzeugt das DPW-Signal SMa auf der Grundlage der periodisch gelesenen Änderungen. Somit stellt das DPW-Signal SMa die Druckpulswelle dar, die kontinuierlich auf den verschiebbaren Abschnitt 37a der Druckplatte 36 synchron zu dem Herzschlag des patienten einwirkt. In der graphischen Darstellung von Fig. 4 ist ein Zyklus der Druckpulswelle, die von dem DPW-Signal SMa dargestellt ist, gezeigt, der einem Herzschlag entspricht.
Die vorliegende Druckpulswellenerfassungsvorrichtung umfaßt desweiteren noch eine Steuereinrichtung 56, die die DPW-Signale SMa, SMb, SMc, ... von den jeweiligen Signalerzeugungseinrichtungen aufnimmt, die mit den jeweiligen optischen Fasern 40a, 40b, 40c, ... verbunden sind. Jedes der DPW-Signale SMa, SMb, SMc, ... stellt die Druckpulswelle dar, die an einen entsprechenden der verschiebbaren Abschnitte 37a, 37b, 37c, ... der Druckplatte 36 übertragen wird, nämlich die Druckpulswelle, die an einer entsprechenden aus der Vielzahl von Positionen auf der Körperoberfläche direkt oberhalb der Pulsader 30 erfaßt worden ist. Die Steuereinrichtung 56 verarbeitet die erhaltenen DPW-Signale SMa, SMb, SNc, ... gemäß den Software- Programmen, die vorher dort eingespeichert worden sind, um so das einzige Signal aus den DPW-Signalen oder die einzige aus den Erfassungspositionen auszuwählen, das bzw. die frei von Einflüssen der Wand der Pulsader 30 ist, wie dies von dem vorher erwähnten US-Patent 4,423,738 gelehrt wird. Die Steuereinrichtung 56 überwacht den Blutdruck des Patienten auf der Grundlage des ausgewählten DPW-Signals SM. Alternativ dazu kann die Steuereinrichtung 56 so ausgelegt sein, daß sie die DPW-Signale SM von der Signalerzeugungseinrichtung 42 aufnehmen kann, während sie die Druckkraft variiert, mit der der Hauptkörper 18 gegen die Pulsader 30 gedrückt wird, indem sie das Druckregelventil 26 ansteuert, um so einen Grad an Arteriosklerose der Pulsader 30 auf der Grundlage des erhaltenen DPW-Signals SM zu bestimmen (wie dies von der vorher erwähnten japanischen Patentanmeldung Nr. 63-87720 gelehrt wird). In beiden Fällen befiehlt die Steuereinrichtung 56 einer (nicht gezeigten) Anzeige, den gemessenen Blutdruck oder den Grad an Sklerose des Patienten anzuzeigen.
Aus dem vorher Erwähnten folgt, daß es bei der vorliegenden Vorrichtung anders als bei der herkömmlichen Vorrichtung, bei der elektrisch leitende Verdrahtungen zwischen den einzelnen druckempfindlichen Elementen vorgesehen sind, nicht notwendig ist, die Vielzahl der Durchgangslöcher 34 mit elektrisch leitenden Verdrahtungen zu versehen. Außerdem bestehen für den Hauptkörper 18 keinerlei Begrenzungen bezüglich seiner Dicke. Und wie auch vorher beschrieben worden ist, besteht der Hauptkörper 18 aus einem verhältnismäßig steifen Element. Deshalb wird die Steifigkeit des Hauptkörpers 18 selbst durch die dort hindurch ausgebildeten Durchgangslöcher 34 nicht wesentlich reduziert. Folglich werden die Durchgangslöcher sehr nahe beieinander ausgebildet. D.h., mit der vorliegenden Vorrichtung kann die Druckpulswelle an einer ausreichend großen Anzahl von Erfassungspositionen pro Distanzeinheit auf der Körperoberfläche direkt oberhalb der Pulsader 30 gemessen werden, indem nämlich eine ausreichend hohe Dichte von Erfassungspunk ten verwendet wird.
Die vorliegende Vorrichtung weist in keinem Teil davon einen Stromkreis auf, der die Körperoberfläche des Patienten direkt berührt, wodurch eine Verwendung davon mit einer höheren Sicherheit gewährleistet ist.
Obwohl das gegenwärtig bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung zu veranschaulichenden Zwecken mit seinen Eigentümlichkeiten beschreiben worden ist, ist es selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Einzelheiten des veranschaulichten Ausführungsbeispiels beschränkt ist, sondern auch anders verkörpert werden kann.
So kann z.B. anstelle der einzelnen Druckplatte 36, die bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel verwendet worden ist, auch eine Vielzahl von separaten verschiebbaren oder verformbaren Elementen verwendet werden, die in die Öffnungen der entsprechenden Durchgangslöcher 34 eingebracht werden.
Obwohl bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Hauptkörper 18 bewegt wird, wenn die Membran 22 in Richtung auf die Handgelenkoberfläche oder die Pulsader 30 ausgedehnt wird, ist es möglich, außerdem eine Einrichtung zum Bewegen des Hauptkörpers 18 in eine Richtung, die die Pulsader 30 kreuzt, oder eine Vorrichtung zur winkelmäßigen Positionierung des Hauptkörpers 18 um eine Achse, die sich parallel zu der Pulsader 30 erstreckt zu verwenden.
Obwohl bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel jede der optischen Fasern 40a, 40b, 40c, ... aus einer einzigen Faser besteht, ist es auch möglich, anstelle der einzelnen Faser ein Bündel von Fasern zu verwenden.
Obwohl bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel die Druckpulswelle auf der Grundlage der Änderung der Phase der Lichtmischung, die von dem Fotoelement 52 aufgenommen wird, erfaßt wird, ist es möglich, die Druckpulswelle auf der Grundlage der Änderung des Betrags oder der Intensität des Lichts zu erfassen, das von der Druckplatte 36 reflektiert wird. In diesem Fall ist es vorzuziehen, daß zumindest eine mittlere optische Faser, von der aus Licht in Richtung auf die Druckplatte 36 ausgestrahlt wird, und ein Bündel von äußeren optischen Fasern, die die zumindest eine mittlere Faser umgeben, zur Aufnahme des von der Druckplatte 36 reflektierten Lichts mit jeder Erfassungsposition auf der Körperoberfläche direkt oberhalb der Pulsader 30 verknüpft sind. Das von dem Bündel an äußeren optischen Fasern übertragene Licht wird von einem Fotoelement aufgenommen, das auf der Grundlage des empfangenen Lichts ein DPW-Signal erzeugt. Es ist notwendig, daß das Licht, das in Richtung auf die Druckplatte 36 ausgestrahlt wird, eine konstante Intensität oder Energie aufweist. Solange diese Anforderung erfüllt ist, können verschiedene herkömmliche Lichtquellen wie z.B. eine LED-Diode (Lumineszenzdiode) und eine Lampe verwendet werden.
Alternativ dazu kann die Druckpulswelle unter Verwendung der Doppler-Verschiebung bei der Frequenz des von der Druckplatte 36 reflektierten Lichts erfaßt werden, welche sich aufgrund der an sie übertragenen Druckpulswelle verschiebt. Die Doppler-Verschiebug wird mit einem bekannten Fotoüberlagerungssystem gemessen. In diesem Fall wird vorzugsweise eine Lichtquelle verwendet, die ein Paar von unterschiedlichen Laserstrahlen aussendet, die ein Paar von verschiedenen Polarisationsebenen, die orthogonal zueinander sind, und ein Paar von unterschiedlichen Frequenzen, und einen Teiler zum Aufteilen der Mischung aus Laserstrahlen in einen ersten und einen zweiten Strahl aufweist. Der erste Strahl wird von der Druckplatte 36 reflektiert, und demgemäß ändert sich der Strahlenverlauf des ersten Strahls aufgrund einer geringfügigen Verschiebung des verschiebbaren Abschnitts 37 der Druckplatte 36. Der Strahlenverlauf des zweiten Strahls wird nicht verändert. Eine erste Lichtmischung, die aus den Mischlaserstrahlen besteht, die gerade von der Laserquelle ausgesandt worden sind, wird als ein Referenzlicht verwendet, und ein Referenzüberlagerungssignal wird auf der Grundlage des Referenzlichts erzeugt. In der Zwischenzeit wird eine zweite Lichtmischung, die aus dem ersten Strahl, der von der Druckplatte 36 reflektiert wird, und dem zweiten Strahl besteht, dessen Strahlenverlauf nicht verändert wird, als ein Messungslicht verwendet, das eine Verschiebung der Überlagerungsfrequenz aufweist, die der an die Druckplatte 35 übertragenen Druckpulswelle entspricht, und ein Meßüberlagerungssignal wird auf der Grundlage des Messungslichts erzeugt. Die Druckpulswelle wird auf der Grundlage der Frequenzverschiebung des Meßüberlagerungssignals gegenüber dem Bezugsüberlagerungssignal erfaßt.

Claims

1. Druckpulswellenerfassungsvorrichtung zur Erfassung von Druckpulswellen, die von einem arteriellen Blutgefäß eines Patienten erzeugt werden, an einer Vielzahl von Positionen auf einer Körperoberfläche direkt oberhalb des arteriellen Blutgefäßes, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt:

einen Hauptkörper (18), der eine Druckfläche (32) aufweist, und der dafür vorgesehen ist, in Richtung auf die Körperoberfläche gedrückt zu werden, und eine Vielzahl von Durchgangslöchern (34), die dort hindurch ausgebildet sind und in die Druckfläche führen,

ein Plattenelement (36), das an der Druckfläche des Hauptkörpers derart befestigt ist, daß das Plattenelement die Öffnungen der Vielzahl von Durchgangslöchern abdeckt, wobei die Platte so flexibel ist, daß eine Vielzahl von verschiebbaren Abschnitten (37) der Platte auf die Öffnungen der entsprechenden Durchgangslöcher ausgerichtet sind,

eine Vielzahl von optischen Fasern (40), wobei ein (39a) Ende jeder Faser in ein entsprechendes Loch der Vielzahl von Durchgangslöchern des Hauptkörpers derart eingebracht ist, daß die Endfläche (41a) einem entsprechenden aus der Vielzahl von verschiebbaren Abschnitten des Plattenelements gegenüberliegt und um eine vorbestimmte Entfernung davon beabstandet ist, und

eine Vielzahl von Signalerzeugungseinrichtungen (42), von denen jede mit dem anderen (39b) Ende einer entsprechenden optischen Faser verbunden ist,

wobei jede Signalerzeugungseinrichtung die Druckpulswelle, die an einen entsprechenden aus der Vielzahl von verschiebbaren Abschnitten des Plattenelements übertragen wird, durch die Verschiebung des entsprechenden verschiebbaren Abschnitts, der durch die entsprechende optische Faser optisch erfaßbar ist, erfaßt und ein elektrisches Signal erzeugt, das die erfaßte Druckpulswelle darstellt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, desweiteren mit Druckmitteln zum Drücken des Plattenelements (36), das an der Druckfläche (32) des Hauptkörpers (18) befestigt ist, gegen die Körperoberfläche, wobei das Druckmittel folgendes umfaßt

ein zylinderförmiges Gehäuse (16) mit einer Bodenwandung, zum Aufnehmen des Hauptkörpers,

eine flexible Membran (22), die sich zwischen dem Gehäuse und dem Hauptkörper befindet, um den Hauptkörper an dem Gehäuse zu befestigen, wobei die Membran mit dem Gehäuse dahingehend zusammenwirkt, daß sie eine fluidundurchlässige Druckkammer (20) bildet,

ein Band (14) zum Aufsetzen des Gehäuses auf der Körperoberfläche, und

eine Druckquelle (24) zum Zuführen von mit Druck beaufschlagtem Fluid zu der Druckkammer, um den Hauptkörper gegen die Körperoberfläche zu drücken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Hauptkörper (18) eine Steifigkeit aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Hauptkörper (18) Nuten (38) aufweist, die in der Druckfläche (32) davon ausgebildet sind, wobei die Nuten von dem Plattenelement (36) abgedeckt sind, das an der Druckfläche befestigt ist, wobei die Vielzahl von Durchgangslöchern (34) mit der Außenseite über diese Nuten in Verbindung steht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Vielzahl von Durchgangslöchern (34) durch den Hauptkörper (18) derart ausgebildet sind, daß die Durchgangslöcher in einer Reihe in regelmäßigen Abständen angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der jeder dieser regelmäßigen Abstände etwa 0,2 mm beträgt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Durchgangslöcher so in dem Hauptkörper angeordnet sind, daß sich dann, wenn der Hauptkörper (18) gegen die Körperoberfläche gedrückt wird, 3 bis 5 Durchgangslöcher (34) direkt oberhalb des arteriellen Blutgefäßes befinden.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der jede der Signalerzeugungseinrichtungen (42) folgendes umfaßt

eine Laserquelle (44) zum Aussenden von Laserstrahlen, die eine einzige Wellenlänge aufweisen,

eine erste konvexe Linse (46) zum Umformen der Laserstrahlen in parallele Strahlen,

einen nichtpolaren Strahlenteiler (48) zum Aufteilen der parallelen Strahlen in einen ersten und einen zweiten Strahl derart, daß der Strahlenteiler den ersten Strahl durchläßt und den zweiten Strahl reflektiert,

eine zweite konvexe Linse (50), die es erlaubt, daß der erste Strahl auf eine Endfläche (41b) des anderen (39b) der entgegengesetzten Enden einer entsprechenden optischen Faser aus der Vielzahl von optischen Fasern (40) einfällt, wobei der erste Strahl von der entsprechende Glasfaser übertragen wird, von einem entsprechenden der verschiebbaren Abschnitte (37) des Plattenelements (36) reflektiert wird, erneut von der entsprechenden optischen Faser übertragen wird, und von dem nichtpolaren Strahlenteiler reflektiert wird, wobei sich der erste Strahl aufgrund einer Verschiebung des entsprechenden verschiebbaren Abschnitts bezüglich der Phase ändern kann,

einen Reflektorspiegel (49) zum Reflektieren des zweiten Strahls, wobei der zweite Strahl der von dem Reflektorspiegel reflektiert wird, durch den nichtpolaren Strahlenteiler durchgelassen wird,

ein Fotoelement (52) zur Erfassung einer Mischung, die aus dem ersten Strahl der von dem Strahlenteiler reflektiert wird, und dem zweiten Strahl besteht, der durch den Strahlenteiler durchgelassen wird, und

einen Erfassungsschaltkreis (54) zum Lesen einer Phasenänderung der Lichtmischung in regelmäßigen Zeitabständen, und zum Erzeugen eines elektrischen Signals auf der Grundlage der periodisch erhaltenen Ablesungen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, desweiteren mit

einer Steuereinrichtung (56) zum Verarbeiten der elektrischen Signale, die von der Vielzahl von Signalerzeugungseinrichtungen (42) geliefert werden, zum Auswählen eines der elektrischen Signale, das frei von Einflüssen der Wand des arteriellen Blutgefäßes ist, und zum Überwachen des Blutdrucks des Patienten auf der Grundlage des ausgewählten elektrischen Signals.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, desweiteren mit

einer Steuereinrichtung (56) zum Empfangen der elektrischen Signale von der Vielzahl von Signalerzeugungseinrichtungen (42) und zum Variieren der Druckkraft, mit der der Hauptkörper (18) gegen die Körperoberfläche gedrückt wird, und zum Bestimmen eines Grades an Arteriosklerose des arteriellen Blutgefäßes auf der Grundlage der erhaltenen elektrischen Signale.