DK174974B1 - Automatisk ikke-indtrængende blodtryksmåler - Google Patents

Description

DK 174974 B1

Opfindelsen angår en automatisk ikke-indtrængende blodtryksmåler omfattende en trykmanchet eller en pelotte udstyret med en plethysmografisk måler af vaskuløst volumen, og som via mindst én forstærker, en fasekoxrektionsenhed og en afbryder er λ forbundet med en tryktransducer, der er fluidt forbundet til tiykmanchetten, hvilke 5 komponenter danner en lukket sløjfe i et servosystem med et kredsløb til automatisk indstilling og kontrol af indstillingspunktet og forstærkningen af servosystemet. Trykket i manchetten følger således den øjeblikkelige værdi af det indre arterietryk. I sådanne instrumenter er automatiske indstillinger og korrektioner af indstillingspunktet og forstærkningen også mulige.

10

Tilsvarende instrumenter kendes fra eksempelvis tjekkisk patentskrift nr. 133.205 og USA patentskrift nr. 4.510.940. De kendte instrumenter har enten ikke nogen automa-15 tisk begyndelsesindstilling af indstillingspunktet og forstærkningen, eller de er ikke i stand til at korrigere disse parametre under målingen. Selv om et instrument med en sådan korrektion allerede er blevet foreslået, sker korrektionen under en kortvarig afbrydelse af målingen. Et andet kendt instrument er udstyret med en yderligere manchet anbragt på et andet cirkulationsområde. De allerede foreslåede instrumenter gør det 20 muligt at måle blodtrykket på arterier af fingeren eller et andet område, der let vil kunne gennemlyses. En kontinuert blodtryksmåling er imidlertid ikke mulig på andre arterier, specielt større arterier.

Λ

Formålet med opfindelsen er derfor at tilvejebringe en automa-25 tisk ikke-indtrængende blodtryksmåler med en kontinuerlig korrektion af indstillingspunktet og af forstærkningen, uden DK 174974 B1 2 at blodtryksmålingen af den grund afbrydes.

En blodtryksmåler af den indledningsvis nævnte art er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at kredsløbet til indstilling af servosystemet er forbundet med en trykvibrati- ® Λ onsgenerator af en frekvens, der overstiger frekvensen af de højeste harmoniske komponenter af blodtrykbølgen, idet indstillingskredsløbet desuden er sluttet til et korrektionskredsløb, hvis indgang enten direkte eller via en forstærker af servosystemet er forbundet med den plethysmografiske måler, idet udgangen af korrektionskredsløbet er 10 forbundet til et summationselement af servosystemet

Instrumentet indeholder således til forskel fra tilsvarende kendte instrumenter en generator, der frembringer trykvibrationer, der overlejrer den grundlæggende trykbølge i manchet-15 ten eller pelotten, og et korrektionskredsløb, der kontinuer ligt observerer oscillationerne af det vaskuløse volumen tilvejebragt ved trykvibrationerne, hvilket kredsløb udleder et korrektionssignal fra deres amplitude og/eller fase under hvert impulsinterval. Korrektionssignalet bliver efter integra- 20 tion tilført til servosystemet, til justering af dettes indstil lingspunkt, dvs. kopressionsgraden af kammeret, på hvilket målingen foretages. Korrektionskredsløbet måler faktisk parallelt med blodtrykket den såkaldte dynamiske vaskul øse efter- givelighed, som er nøje relateret til denvaskuløsevægspænding, 25 og som justerer denne spænding til en værdi, der er optimal for den transmurale tryktransmission. Også kredsløbet til automatisk forstærkningsstyring arbejder på tilsvarende ba-sis, dvs. ved måling af volumenoscillationer frembragt ved trykvariationer. Den plethysmografiske måler af trykmanchetten 30 eller pelotten udnytter til forskel fra kendte instrumenter fotoelektrisk reflek-tionsplethysmografi.

Sammenlignet med kendte instrumenter af denne type har instrumentet ifølge opfindelsen flere fordele. Koirektionen af indstil-35 lingspunktet og af forstærkningen sker kontinuerligt, dvs. blodtryks målingen kører uden periodiske afbrydelser. Korrektionen afledes fra signalet af samme måler, som tilvejebringer funk- DK 174974 B1 3 tionen af servosystemet og kræver derfor ikke en yderligere måler. Instrumentet er således enklere for både bruger og producent. Det er imidlertid også muligt at anvende en anden måler, således som det er vist i den alternative udformning af instrumentet. Korrektionen er meget effektiv og hurtig, således at instrumentet ikke behøver en algoritme til at finde begyndelsesindstillingspunktet. Anvendelsen af en fotoelektrisk reflektions-plethysmograf som føler til måling af arterievolumenet gør det muligt på en ikke-indtrængende måde jq at måle blodtrykket ikke kun i fingeren, men også i andre arterier, der er tilgængelige fra overfladen.

Fremdeles kan generatoren af trykvibrationer ifølge én udformning af opfindelsen være en oscillator, hvis udgang via et andet summationselement er forbundet til spændings-15 tryktransduceren, hvorhos korrektionskredsløbet består af en smalbåndsforstærker afstemt til frekvensen af oscillatoren og en første detektor, hvis udgang er forbundet til et evalueringskredsløb forbundet med den første integrator. Derved opnås en særlig hensigtsmæssig udformning af blodtryksmåleren.

20 Ifølge opfindelsen kan forstærkeren af servosystemet desuden bestå af en første forstærker og en anden forstærker med elektronisk forstærkningsstyring, hvilken anden forstærker via et højpasfilter er forbundet til en anden detektor, og en anden integrator, λ hvis udgang er forbundet til indgangen til styring af forstærkningen af den anden for stærker.

25

Endelig kan den plethysmografiske måler være en fotoelektrisk reflektionsplethysmo-graf, hvis lysføler og lyskilde er anbragt i den indre ark af trykmanchetten eller pelotten eller i den overfor liggende stive understøtning i naboområdet af den målte arterie. 1

Opfindelsen skal nærmere forklares i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et blokdiagram over en automatisk ikke-ind- trængende blodtryksmåler ifølge opfindelsen, 4 DK 174974 B1 fig. 2 et blokdiagram over en foretrukken udførelsesform for * den automatiske ikke-indtrængende blodtryksmåler ifølge opfindelsen og fig. 3 bølgeformer og kurver til illustration af virkemåden af den i fig. 1 og 2 viste bloktryksmåler.

10

Fig. 1 illustrerer udformningen af den grundlæggende udførelsesform ifølge opfindelsen. 1 er en trykmanchet. Trykmanchetten 1 er forsynet med en plethysmografisk måler 2 af arterievo-lumenet og omgiver en målezone 3. Den plethysmografiske måler 2 er via et summationselement 4 forbundet til en forstærker 5, hvilken forstærker 5 er forbundet til en spændingstryktransducer 6. Trykmanchetten 1 er på den ene hånd forbundet fluidt til spændings-tryktransduceren 6, på den anden hånd til en generator 7 af trykvibrationer. Til udgangen af 2q forstærkeren 5 er der derudover forbundet et korrektionskredsløb 8, hvis udgang er forbundet til summationselementet4.

Af hensyn til funktionen af trykmanchetten 1 danner summa-25 tionsdelen 4, forstærkeren 5 og spændings-tryktransduceren 6 en sløjfe af et servosystem, hvilket servosystem holder arterievolumenet af den målte zone 3 på en konstant værdi ved øjeblikkelige trykændringer i trykmanchetten 1. Arterien kom-primeres således, at den vaskuløse væg har en spænding på nul. Kun under disse omstændigheder svarer trykket i tryk-30 manchetten 1 til intra-arterietrykket. : En sådan tilstand afprøves ved hjælp af trykvibrationer frembragt af generatoren 7, idet korrektionskredsløbet DK 174974 B1 5 8 frembringer det nødvendige korrektionssignal. Dette korrektionssignal bringes i den tilsvarende polaritet til summationsdelen 4, der kontinuerligt justerer kompressionsgraden r af det vaskuløse volumen, således at tilstanden af en spænding på nul af den vaskuløse væg er opnået fuldt ud.

Den foretrukne udførelsesform af den automatiske ikke-indtræn-10 gende blodtryksmonitor ifølge opfindelsen er vist i fig. 2. Trykmanchetten 1 anbringes i et egnet område, eksempelvis på fingeren, underarmen, tindingsområdet (eng.: temporal region) osv., hvor arterien 12 ligger i et blødt væv mod en naturlig baggrund, eksempelvis benet 13 eller en kunstig understøtning. En lyskilde 10 og en lysføler 11 er anbragt på 1$ indersiden af trykmanchetten 1 på en sådan måde, at arterien 12 ligger i nærheden eller derimellem. Lysføleren 11 er via" en første summationsdel 14 forbundet til en første forstærker 15, hvis udgang via en anden afbryder 21 og en første integrator 22 med ændret polaritet er ført tilbage til den første summa-' tionsdel'14. Udgangen af den" første forstærker 15 er derudover 20 forbundet til en anden forstærker 16 med en elektronisk forstærkningsstyring. Den anden forstærker 16 er via en fasekorrektionsenhed 17 og en første .afbryder 18 og et andet sum-summationselement 19 forbundet til spændings-tryktransduceren A 6, hvilken transducer er forbundet til trykmanchetten 1 og et elektromanometer 20. Udgangen af den første forstærker 25 15 er også forbundet til en smalbåndsforstærker 25, hvis ud- DK 174974 B1 6 gang via en første detektor 26 er forbundet til et evalueringskredsløb 27 forbundet til den første afbryder 21. Styreindgangen af evalueringskredsløbet 27 er forbundet til udgangen af den anden forstærker 16. Udgangssignalet af den ® anden forstærker 16 er ført tilbage gennem et højpasfilter 28 og en anden detektor 29 til en anden integrator 30, hvis udgangsspænding styrer forstærkningen af den anden forstærker 16. Den første afbryder 18 og den anden afbryder 21 styres ved hjælp af et eksternt signal tilført fra en styreudgang 31..

10

Den første afbryder 18 er forbundet til en spændingskilde 23, og det andet summationselement 19 er forbundet til en oscillator 24.

15

Funktionen af instrumentet er styret ved hjælp af den første afbryder 18 og den anden afbryder 21. Inden man starter målingen er det nødvendigt at anbringe begge afbrydere 18,21 i position a. I denne position af afbryderne 18,21 er sløjfen af servo-systernet åben, trykket i trykmanchetten 1 svarer til spæn- 20 dingen indstillet i spændingskilden 23, og den automatiske nulsløjfe er lukket, dvs..den første integrator kompenserer gradvis DC-komponenten af den fotoelektriske spænding af lysføleren 11, der svarer til volumenet af arterien 5. Efter nogle få sekunder er udgangsspændingen af den første forstærker 25 15 indstillet på nul, og afbryderen 18,21 anbringes i position b. Hvis korrektionssignalet af udgangen af evalueringskredsløbet 27 er nul, vil udgangsspændingen af den første λ integrator 22 ikke blive ændret, og servosystemet holder det fotoelektriske signal fra lysføleren 11 svarende til volume-30 net af arterien 12 ved dettes oprindelige værdi. I denne situation frembringer enhver ændring af det vaskuløse volumen en øjeblikkelig trykændring i trykmanchetten 1, der kompenserer for volumenændringen næsten uden restfejl, hvis forstærkningen af den anden forstærker 16 er blevet indstillet pas-3 5 sende takket være fasekorrektionsenheden 17, der virker som en PID-regulator. Hvis begyndelsesvolumenet blev valgt på DK 174974 B1 7 den måde, at arterievæggen havde en spænding på nul, svarer trykket i trykmanchetten 1 og således udgangsspændingen af elektromanometeret 20 i hvert øjeblik til intra-arterietrykket.

F

® I praksis kan man imidlertid vurdere det vaskuløse volumen til at begynde med, dvs. indstillingspunktet af servosystemet, med besvær, og derudover er det kendt, at dettes værdi kan ændres under målingerne. Det ønskede indstillingspunkt i instrumentet er derfor fundet automatisk og korrigeret kohtinu-10 erligt, således at små trykvibrationer overlejres på det re gistrerede trykforløb, hvis frekvens overstiger hver af de naturlige frekvenser i trykbølgen. Oscillatoren 24 er kilden af disse vibrationer, idet oscillatorens periodiske udgangsspænding adderes til udgangsspændingen af fasekorrektions-15 enheden 17 i den anden summationsdel 19. Spændings-tryktrans- duceren 6 aflaster ' da det ønskede trykforløb. De overlejrede trykvibrationer i trykmanchetten 1 frembringer derefter små, men målelige oscillationer af arterievolumenet 12, der registreres sammen med det oprindelige fotoelektriske signal ved 20 hjælp af lysføleren 11, forstærkes ved hjælp af den første forstærker 15 og separeres og forstærkes yderligere ved hjælp af smalbåndsforstærkeren 25, der er afstemt til frekvensen af oscillatoren 24, hvorefter det detekteres ved hjælp af den første detektor 26. Udgangssignalet af denne detektor 2 5 26 svarer til den fysiologiske variable, der omtales som deh dynamiske vaskuløse overensstemmelse (DVC), der mærkbart af-'> hænger af arteriens vægspænding.

Som vist i fig. 3 er restfejlen af det fotoelektriske signal, 30 dvs. en lille forøgelse af det vaskuløse volumen PG i den systolske del af hvert slag, ledsaget af en karakteristisk ændring af DVC i afhængighed af indstillingen af servosystemets indstillingspunkt. Som vist i sektion A af fig. 3 i tilfælde af, at indstillingspunktet er indstillet ukorrekt, således 35

at det vaskuløse volumen PG opretholdes ved hjælp af servosystemet ved en for høj værdi, er det registrerede tryk CP

DK 174974 B1 8 lavere end det virkelige intra-arterielle tryk BP - vist stiplet - og DVC formindskes ved forøgelsen af det vaskuløse volumen under afvigelsen fra restfejlen. Det modsatte tilfælde er illustreret i sektion C i fig. 3. Hvis kamrene komprimeres 5 4 for meget ved hjælp af servosystemet, der da måler et ukorrekt højt tryk, så øges DVC mærkbart ved begyndelsen af slaget.

Ved korrekt indstilling af trykmonitoren - se sektion B -har det vaskuløse volumen PG en middelværdi, og det registrerede tryk CP er identisk med det intra-arterielle tryk BP..

10 Et evalueringskredsløb 27 - se fig. 2 - af instrumentet, der

i princippet er en portstyret forstærker trigget ved hjælp af restfejlsignalet opnået ved udgangen af den anden forstærker 16 , detekterer netop denne transiente afvigelse af DVC

ved begyndelsen af hvert slag, udleder derfra fejlsignalet 15 E - se fig. 3 - og tilfører dette til den første integrator 22, hvis udgangsspænding vurderer indstillingspunktet af servosystemet ved hjælp af det første summationselement 14. På denne måde er graden af arteriekompression automatisk og kontinuerligt korrigeret, således at arterievægspændingen er minimal.

20

En kontinuert styring af forstærkningen er tilvejebragt ved hjælp af den anden forstærker 15 - se fig. 2 - med elektronisk forstærkningsstyring og ved hjælp af kredsløbet bestående af højpasfilteret 28, den anden detektor 29 og den anden inte-25 .

grator 30. Fra udgangssignalet af den anden forstærker 16 udvælger højpasfilteret 28 højere frekvenser end den lavest antagne frekvens af servosystemets egne oscillationer og også ^ oscillationerne frembragt ved bevidst inducerede trykvibra- tioner i manchetten. Sådanne frekvenskomponenter er AC-for- stærket og detekteret ved hjælp af den anden detektor 29 og integreret ved hjælp af den anden integrator 30, hvortil der også føres en konstant spænding, der vurderer den nødvendige forstærkning af servosystemet. Udgangsspændingen af den anden integrator 30 holder således forstærkningen af den anden for-3 5 stærker 16 ved en værdi, der med sikkerhed er lavere end den værdi, ved hvilken udæmpede oscillationer af servosystemet kunne opstå.

Claims (5)

1. Automatisk ikke-indtrængende blodtryksmåler til måling af blodtryk i arterier, 5 der kan komprimeres fra overfladen, omfattende en trykmanchet (1) eller en ’’pelotte” udstyret med en plethysmografisk måler (2) af vaskuløst volumen, og som via mindst én forstærker (5), en fasekorrektionsenhed (8) og en afbryder er forbundet med en spændings-tryktransducer (6), der er fluidt forbundet til trykmanchetten (1), hvilke komponenter danner en lukket sløjfe i et servosystem med et kredsløb til automatisk 10 indstilling og kontrol af indstillingspunktet og forstærkningen af servosystemet, kendetegnet ved, at kredsløbet til indstilling af servosystemet er forbundet med en trykvibrationsgenerator (7) af en frekvens, der overstiger frekvensen af de højeste harmoniske komponenter af blodtrykbølgen, idet indstillingskredsløbet desuden er sluttet til et korrektionskredsløb, hvis indgang enten direkte eller via en forstærker af servosystemet er 15 forbundet med den plethysmografiske måler (2), idet udgangen af korrektionskredsløbet er forbundet til et summationselement af servosystemet.

2. Måler ifølge krav 1, kendetegnet ved, at generatoren (7) af trykvibrationer er en oscillator (24), hvis udgang via et andet summationselement er forbundet til spæn- 20 dings-tryktransduceren (6), hvorhos korrektionskredsløbet består af en smalbåndsforstærker (25) afstemt til frekvensen af oscillatoren (24) og en første detektor (26), hvis udgang er forbundet til et evalueringskredsløb (27) forbundet med en første integrator. Λ

3. Måler ifølge krav 1, kendetegnet ved, at forstærkeren af servosystemet består af 25 en første forstærker (5) og en anden forstærker (16) med elektronisk forstærkningssty- ring, hvilken anden forstærker via et højpasfilter (28) er forbundet til en anden detektor (29), og en anden integrator (30), hvis udgang er forbundet til indgangen til styring af forstærkningen af den anden forstærker (16). 1

4. Måler ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den plethysmografiske måler (12) er en fotoelektrisk reflektionsplethysmograf, hvis lysføler og lyskilde er anbragt i den indre DK 174974 B1 10 ark af trykmanchetten (1) eller pelotten eller i den overfor liggende stive understøtning i naboområdet af den målte arterie.

5 10 Λ