DEP0036035DA - Anordnung zur direkten Messung des Blutdrucks - Google Patents

Description

Zur direkten unblutigen Messung des Blutdruckes am Menschen sind Versuchsanordnungen bekannt, bei denen der in einer Arterie herrschende Druck durch einen äusseren Gegendruck kompensiert wird, sodass die Aderwandung entlastet ist. In diesem Fall ist offensichtlich der äussere Gegendruck gleich dem zu messenden Innendruck. Bei bekannten Anordnungen wird dieser Gegendruck in einer gänzlich undehnbaren, z.B. manschettenartigen Kammer erzeugt, die fest über der Abnahmestelle, z.B. der Arteria radialis, angebracht ist und nur an der Hautauflage über der Arterie ein durch eine Membran abgeschlossenes Fenster aufweist. Füllt man diese Kammer mit einer inkompressiblen Flüssigkeit, und steigert den Druck langsam, so zeigt ein an die Kammer angeschlossenes Druckmanometer mit wachsender Entlastung der Arterienwand durch den äusseren Gegendruck wachsende Pulsationen, vgl. Abb. 1, deren Maximum im Bereich völliger Entlastung der Aderwandungen liegt. Die Grenzwerte dieser Druckänderungen ergeben den systolischen (oberen) und diastolischen (unteren) Blutdruck. Steigert man den Gegendruck weiter, so werden infolge Verengung des Aderquerschnittes, wie Abb. 1 zeigt, die Pulsationen kleiner, um bei gesperrtem Durchgang schliesslich aufzuhören. Man bezeichnet das Auftreten der maximalen Pulsationen als Kriterium für die Entlastung der Aderwandung.

Will man diese Änderungen des Blutdruckes auf ein anzeigendes oder schreibendes Mess-System übertragen, so lässt man in bekannter Weise den Kammerdruck auf eine elastische Membran wirken und überträgt deren Auslenkungen auf mechan. oder pneumat. Wege mittels grosser Hebelübersetzungen oder über Schlauchleitungen auf das Mess-System. Derartige, mit grossen Membran- wegen arbeitende Systeme müssen zwangsläufig fehlerhaft arbeiten, weil sich die Ader nur dann über den ganzen Druckbereich im entlasteten Zustand befindet, wenn ihre Volumenänderung durch die Membranbewegung nicht verbraucht wird. Es muss vielmehr zur Erzielung exakter Messwerte gefordert werden, dass die mit der Membranbewegung verbundene Volumenänderung vernachlässigbar klein ist gegen die im Entlastungszustand der Aderwandung mögliche Volumenänderung der Ader. Diese Forderung führt zu ausserordentlich kleinen Membranwegen, die mittels mechanischer Mittel nicht übertragbar sind.

Gemäss der Erfindung wird daher -ausgehend von der vorstehenden Erkenntnis- vorgeschlagen, die Membran so zu bemessen, dass ihrer dem ganzen Druckbereich zugeordneten Durchbiegung und Fläche eine Volumenänderung entspricht, die klein ist gegen die im Entlastungszustand der Aderwandung mögliche Volumenänderung der Ader, und gleichzeitig zur Anzeige des Membranweges ein stellunganzeigendes elektrisches Übertragungssystem zu benutzen.

Zur Durchführung dieser Lehre sind piezoelektrische Kristalle nicht geeignet, da sie keine Stellungsanzeige der Membran (stehende Druckwerte, sondern nur Druckänderungen übertragen können. Zur Messung äusserst kleiner Wege sind indessen induktive oder kapazitive Modulatoren bekannt, bei denen eine dem Weg zugeordnete Änderung der Induktivität oder Kapazität eine Amplituden- oder Frequenzmodulation einer Hilfsfrequenz bewirkt. Diese modulierte Hilfsfrequenz kann beliebig verstärkt werden. Durch nachfolgende Gleichrichtung wird die dem Weg entsprechende Modulation vom Hilfsträger befreit und kann in Längenwerten angezeigt werden. Es bereitet keine Schwierigkeiten, die Übertragungsglieder linear zu bemessen, sodass eine Eichung der Messgeräte in den Membranwegen zugeordneten Druckwerten erfolgen kann. Die Anwendung einer elektrischen Übertragungsmethode zur Druckmessung vermeidet die bisher üblichen Schlauchleitungen sowie die bei mechan. Übertragung notwendige Anordnung der Messapparatur am Patienten.

In der Abb. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Um den im Schnitt dargestellten Unterarm 1, in welchem die Arterie 2 liegt, ist eine undehnbare Manschette 3 satt anliegend gespannt, jedoch derart, dass die Blutzirkulation nicht beeinflusst wird. In der Manschette 3 befindet sich eine Druckkammer 4, die durch eine auf der Haut aufliegende dünne Gummiwandung 5 abgeschlossen ist. In der oberen festen Kammerwand ist ein durch eine an der Grenzfläche zwischen der Druckkammer 4 und dem Kolbenzylinder als Dichtung dienende dünne elastische Haut 6 abgedeckte Fenster vorgesehen, in dem ein auf der Membran 6 ruhender Stempel 7 vertikal beweglich ist. Mit dem zentrisch geführten Stempel 7 steht der ferromagnetische Kern 8 des Spulenpaares 9 in dem zu magnet. Kraftlinienschluss vorgesehenen Mantelkörper 10 in Verbindung. Der Kern ist ausserhalb des Mantels an der elastischen Membran 11 zentriert, welche auch zur Aufnahme des Druckes dient. Mittels des Druckgebers 12 wird nun der Druck einer in der Kammer 4 befindlichen inkompressiblen Flüssigkeit, z.B. Wasser, solange gesteigert, bis ein an die Spulen 9 angeschlossenes Messgerät, welches später beschrieben wird, maximale Druckänderung anzeigt. Das der Hahn 13 mit einer Kapillaröffnung versehen ist, werden Druckänderungen nicht auf das Manometer 14 übertragen, dieses zeigt vielmehr nur den mittleren Druck an und kann dazu dienen, den elektr. Teil des Druckmessers einzueichen. Das Manometer würde zur Betätigung durch die veränderlichen Druckwerte eine viel zu grosse Volumenänderung beanspruchen, also falsch messen. Nach Schliessen des Hahns 13 kann die Druckmessung mit dem elektr. Messgerät, z.B. zur Überwachung des Patienten während der Operation, laufend vorgenommen werden. Der elektrische Teil des Messgerätes bei anhand des Beispieles nach Abb. 3 erläutert. Hier liegen die Spulen 9 des induktiven Gebers in einer Brückenschaltung mit dem Potentiometer 16. Der Oszillator 15 speist diese Brücke mit einer Hilfsfrequenz, z.B. 1000 Hz. Steht der Kern 8 in der Symmetrieebene der Spulen 9, so hat der Nullzweig der Brücke keine Spannung, wird er durch einen festen oder einen sich zusätzlich ändernden Druck aus der Symmetrielage gebracht, so entsteht infolge Störung des Brückenabgleiches eine dem Druckverlauf proportionale Spannungsänderung im Nullzweig. Die Spannung des Generators 15 gelangt dadurch in wechselnder Grösse zum Verstärker 17 und zum Gleichrichter 18, der das Messgerät 19 speist, welches in Druckwerten geeicht ist. Es kann ein gewöhnliches Drehspulmesswerk benutzt werden, welches so dämpfungs- arm ist, dass es die Druckänderungen im Pulsrhytmus mitmacht. An seiner Stelle ist auch ein schreibendes Messgerät verwendbar.

Anstelle des induktiven Brückenzweiges kann auch ein Differentialkondensator benutzt werden, dessen Mittelplatte vom Stempel 7 betätigt wird. Auch können die an sich bekannten Methoden zur Umwandlung von Kapazitätsänderungen in Amplitudenwerte, z.B. mit Frequenzmodulation arbeitende Resonanzkreise benutzt werden.

Die eingangs gegebene Lehre der Übersetzung des Adervolumens findet ihre Begrenzung weniger in der Möglichkeit, auch kleinste Weglängen noch messbar zu machen, als in der Temperaturabhängigkeit der Kompressionsflüssigkeit. Erwärmt sich dieses Übertragungsmittel, so täuscht es infolge Vergrösserung des Volumens eine Drucksteigerung vor. Es wird daher zweckmässig eine Übertragungsflüssigkeit mit kleinem Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet, z.B. Wasser. Um auch noch restliche Volumenänderungen infolge Erwärmung zu kompensieren, können mechanische oder elektrische Kompensationsglieder, z.B. ein auf einen Ausgleichskolben wirkender Bimetallstreifen oder Thermoelemente vorgesehen sein.

Claims (5)

1.) Anordnung zur direkten Messung des Blutdruckes unter Anwendung eines äusseren als Messgröße dienenden, die Aderwandung entlastenden Gegendruckes, der auf eine, an einer Gegendruckkammer angebrachte elastische Membran wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbiegung der Membran und deren Fläche für den gesamten Druckbereich einer Volumenänderung entspricht, die klein ist gegen die im Entlastungszustand der Aderwandung mögliche Volumenänderung der Ader, und dass zur Anzeige des Membranweges ein stellunganzeigendes elektrisches Übertragungssystem benutzt ist.

2.) Anordnung n. Anspr. 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elektr. Übertragungssystem ein magnet. oder kapazitiver Modulator in Brückenschaltung benutzt ist.

3.) Anordnung n. Anspr. 1 u. 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Druckübertragung zwischen Ader und Membran eine Flüssigkeit mit kleinem Wärmeausdehnungsfaktor verwendet ist.

4.) Anordnung n. Anspr. 1 u. folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation von durch Wärmeschwankungen bedingten Änderungen des Druckkammervolumens mechanische oder elektr. Kompensationsglieder vorgesehen sind.

5.) Anordnung nach Anspr. 1 u. folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegendruck mittels eines Druckkolbens auf den Geber übertragen wird, und dass als Dichtung des Druckkolbens eine über die Grenzfläche zwischen Druckkammer und Kolbenzylinder gespannte sehr dünne elastische Haut benützt ist.