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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Es ist schon ein automatisch aufzeichnendes Sphygmomanometer bekannt
(DT-OS 22 26 652), bei dem die von dem Bandpaßfilter abgegebenen Schwingungen unverändert
dem Eingang eines Schwellwertschalters zugeführt werden. Da die positiven und negativen
Halbwellen der Schwingungen eines Korotkow-Geräusches unregelmäßige Amplitudenwerte
haben, wird die Schwellwertspannung des Schwellwertschalters in der Regel so bemessen,
daß der Schwellwertschalter nur auf die für die Korotkow-Geräusche charakteristischen
großen Amplitudenwerte anspricht. Große Amplitudenwerte haben meistens nur eine
Halblwelle oder zwei Halbwellen pro Korotkow-Geräusch. Liegen zwei Halbwellen großer
Amplitude und unterschiedlicher Polarität vor, dann reagiert der Schwellwertschalter
immerhin auf eine Halbwelle. Liegt dagegen nur eine Halbwelle hoher Amplitude vor
und hat diese Amplitude nicht die richtige Polarität, so spricht der Schwellwertschalter
überhaupt nicht an.
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Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Auswertung der
Korotkow-Schwingungen erheblich verbessert wird, so daß durch eine falsche Auswertung
bedingte Meßfehler vermieden werden. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß die
dafür erforderlichen Mittel nur einen geringfügigen Mehraufwand bedeuten.
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Durch
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten
Meßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in dem Hauptanspruch
angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, wenn in Durchführung
des Verfahrens zwischen dem Bandpaßfilter und dem Schwellwertschalter eine Zweiweg-Gleichrichterschaltung
vorgesehen ist.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
an Hand zweier Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Blutdruckmessung
und Fig. 2 ein ausführliches Schaltbild des zur Gewinnung der Impulse benötigten
Schaltungsteils.
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Beschreibung der Erfindung In dem Blockschaltbild nach vlg. 1 bezeichnet
1 eine aufpumpbare Staumanschette, die ein Mikrofon 2; das ist vorzugsweise ein
örpesschallmikrofon, enthält. an das Körperschallmikrofon schließt sich eine Reihenschaltung
aus einem Vorverstärker 3, einem im wesentlichen nur die Frequenzen der Korotkow-Geräusche
durchlassenden Bandpaßfilter 4, einem Nachverstärker 5, einer Zweiweg-Gleichrichterschaltung
6, einem Schwellwertschalter 7 und einer monostabilen Kippschaltung 8 an.
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von
Von einer Ausgangsleitung 9 der monostabilen
Kippschaltung 8 zweigen drei Leitung 10, 11 und 12 ab, von denen die erste Leitung
10 mit einer Funktions-Anzeigevorrichtung 13, die zweite Leitung 11 mit einer ersten
Steuerungsvorrichtung 14 und die dritts Leitung 12 mit einer zweiten Steuerungsvorrichtung
15 verbunden ist.
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Ein ersten Ausgang 16 der ersten Steuerungsvorrichtung 14 steht mit
der Funktions-Anzeigsvorrichtung 13, ein zweiter Ausgang 17 mit der zweiten Steuerungsvorrichtung
15 und ein dritter Ausgang 18 mit einen ersten Elektromagneten 19 eines Zweizeigermanometers
10 in Verbindung. An einen ersten Ausgang 21 der zweiten Steuerungsvorrichtung schließt
sich ein zweiter Elektromagnet 22 das Zweizeiger-Manometers 20 an. Die beiden Elektromagnete
stehen über je eine in Fig. 1 durch gestrichelte Linien gekennzeichnete Wirkverbindung
mit je einem Zeiger 23, 24 des Manometers in Verbindung, und zwar kann mit dem Elektromagneten
19 der den sytolischen Blutdruck anzeigende erste Zeiger 23 und mit dem zweiten
Elektromagneten 22 der den diastolischen Blutdruck anzeigende zweite Zeiger 24 des
Manometers blockiert oder freigegeben werden.
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An einem zweiten Ausgang 25 der zweiten Steuerungsvorrichtung @@@ließt
siche eine Abschaltvorrichtung 25 an, die in einer @@ter unten arläterten Weise
zum automatischen Abschalten der Stromversorgung der Blutdruckmeßeinrichtung dient.
Die Abschaltvorrichtung steht mit einem ersten Eingang 27 eines elektronischen Speichers
28 in Verbindung, der noch einen zweiten Eingang 39 hat. Ein von Hand zu betätigender
Schalter 30 steht mit einem.
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einem, zum Beispiel positiven, Anschluß 31 einer Batterie 32 und mit
dem anderen Anschluß mit dem zweiten Eingang 29 des Speichers 28 in Verbindung.
Über den Speicher 28 kann die Batterie 32 mit einer Stromversorgungsvorrichtung
33 verbunden werden, die zwischen einem Anschluß 34 und einem Anschluß 35 eine positive
Gleichspannung und zwischen dem Anschluß 34 und einem Anschluß 36 eine negative
Gleichspannung abgibt. Der zweite Eingang 29 des Speichers 28 steht mit einem Eingang
37 'er ersten Steuerungsvorrichtung 14 in Verbindung. Dem Eingang 37 liegt eine
Verzögerungsvorrichtung 38 parallel.
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Ein zum Aufpumpen der Manschette 1 bestImmter Druckbali 39 steht über
Luftschläuche 40 erstens mit der Manschette 1, zweitens mit dem Zweizeiger-Manometer
2G und drittens mit einem Ventil 41 in Verbindung, das mit dem Schalter JJ mechanisch
gekoppelt ist.
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Der Druckball 39 hat ein von Hand zu betätigendes Ablaßventil 42 zum
vollständigen Entlüften der Manschette nach einer Blutdruckmessung.
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Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Einrichtung ist folgende:
Will ein Patient seinen Blutdruck messen, so legt er zunächst die Staumanschette
1 an. Daraufhin schaltet er den Schalter 30 in die mit p = "Pumpen" bezeichnete
Schaltersteilung um. Mit dem Umschalten wird das Ventil 41 geschlossen. Gleichzeitig
leitet der dann geschlossene Schalter 30 da positive Potential der Batterie 32 an
den zweiten Einfang des elektronischen Speichers 28 weiter, der der Schalterzustand
wie eine bistabile Kippschaltung speichert. Damit Wird automatisch die Batterie
32
Batterie 32 mit dem Eingang der Stromversorgungsvorrichtung
33 verbunden, so daß diese die beiden stabilisierten Gleichspannungen abgibt. Mit
dem Einschalten der Stromversorgung werden über die Steuerungsvorrichtungen 14 und
15 die im Ausgangszustand blockierten Zeiger des Zweizeiger-Manometers 20 freigegeben,
indem die Elektromagnete 19 und 22 erregt werden.
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Mit dem Einschalten der Stromversorgung wird auch die Funktions-Anzeigevorrichtung
13 wirksam und eine zu dieser Vorrichtung gehörende Lichtquelle eingeschaltet. Das
Aufleuchten der Lichtquelle signalisiert, daß jetzt die Manschette 1 mit dem Druckball
39 aufgepumpt werden kann. Die Zeiger 23, 24 des Manometers zeigen nunmehr den mit
dem Aufpumpen zunehmenden Manschettendruck an.
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Hat der Patient die Manschette auf einen Druckwert aufgepumpt, der
über seinem durchschnittlichen systolischen Blutdruck liegt, so schaltet er den
Schalter 3G in die zweite Schalterstellung m = "Messen' um, wodurch ein automatisch
ablaufender Meßvorgang des systolischen und diastolischen Blutdrucks eingeleitet
wird Im einzelnen qeschieht dabei folgendes. Das Ventil 41 wird beim Umsehaiten
des Schalters 30 geöffnet, so daß die in der Manschette enthaltene Luft allmählich
entweichen kann. Die Druckverringerung in der Manschette erfolgt mit einer Geschwindigkeit
von beispielsweise 5 Torr/s Für eine bestimmte Dauer von zum Beispiel 1 s kommt
die Verzögerungsvorrichtung 38 zur Wirkung. Diese Vorrichtung enthält vorzugsweise
ein RC-Glied, dessen londensator sich in der ersten Schalterstellung auf das positive
potential der BatterIe 32 aufgeladen
geladen hat und beim Umschalten
des Schalters sich mit der genannten Zeitverzögerung über den zugehörigen Widerstand
ontlädt.
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Mit der zuletzt genannten Sperre wird bezweckt, daß der Patient nach
dem Umschalten des Schalters 30 in die Schalterstellung m noch etwas Zeit hat, um
das die Manschette tragende Körperglied in eine Ruhestellung zu bringen, bevor die
automatische messung beginnt, Bei dem nachfolgenden Absinkon des Manschettondrucks
wird ein Punkt erreicht, bei dem das vorher gestaute Blud in der Arterie zu strömen
beginnt. Zu diese Zeitpunkt treten pulsweise kerotkow-Geräusche auf, die von dem
Mikrofon 2 arfgenommen und in elektrische Schwingungen umgowendelt werden. Die mit
c)em Vorverstärker 3 verstärkten Schwingungen läßt das BandpaßFilter 4, das auf
e für die Korotkon-Goräusche chafakterlstisch£ Frequenzen von 4G bis 140 Hz eogestimmt
ist, durch, so daß sie in dem Nachverstärker 5 weiterverstärkt werden können.
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Die positive und negative Halbwellen aufweisenden torotkow-Schwingungen
43 (vgl. Fig. 1) werden durch die Zweiweg-Gleichrichterschaltung 6 so beeinflust,
d=ß alle Halbwellen dieselbe Pela@ität haben; vgl. Halbwellen 4/s. Dadurch lassen
sich die de Schwellwertschalter 7 angabotenen Schwingungen sicherer auswerten. Die
Schwellspannung Us das Schweliwertschalters 7 ist so bemessen, daß zum Zwecke der
störwaterdrückung nur Schwiegungen verhältnismßig großer Amplitude den Schwellwertschalter
sum Ansprechen bringen.
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In dem vorliegenden Beispiel gibt der Schweilwertschalter 7 bei einem
Korotkow-Geräusch zwei rechteckförmige Impulse 45, 46 ab, durch die die monostabile
Kippschaltung 8 angesteuert wird. Diese Kippschaltung
Kippschaltung
wird durch die vordere Flanke des ersten Impulses in ihren quasistabilen Zustand
gekippt, in dem sie bis zum Ablauf von zum Beispiel 300 ms verharrt, bevor sie wieder
in ihren stabilen Zustand zurückkippt.
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Die Kippschaltung gibt also je Korotkow-Geräusch einen rechteckförmigen
Impuls 47 ab, der auf die Funktions-Anzeigevorrichtung 13 wie ein Sperrimpuls wirkt
und das Aufleuchten der Lichtquelle kurzzeitig unterbricht.
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Gleichzeitig gelangen die Impulse 47 an die erste Steuerungsvorrichtung
14. Eine zu der ersten Steuerungsvorrichtung gehörende bistabile Kippschaltung sorgt
dafür, daß nur die vordere Flanke des ersten Impulses 47 der monostabilen Kippschaltung
8 den Stromkreis für den zu der ersten Steuerungsvorrichtung gehörenden Elektromagneten
19 unterbricht, wodurch der diesem Elektromagneten zugeordnete Zeiger 23 des Zweizeiger-Manometers
20 blockiert wird. Der Zeiger 23 bleibt also bei einem Druckwert stehen, der dem
systolischen Blutdruck entspricht.
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Die zweite Steuerungsvorrichtung 15 ist so beschaffen, daß sie derart
beeinflußt wird, daß der zweite Elektromagnet 22 bei jedem Impuls für die Dauer
des Impulses (300 ms) erregt wird. Das hat zur Folge, daß sich der ihm zugeordnete
zweite Zeiger 24 auf den augenblicklichen, zwischen zwei aufeinanderfolgenden Korotkow-
Korotkow-Geräuschen
etwas abgesunkenen Manschettendruck einstellt.
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Nach jedem Impuls 47 wird der Zeiger 24 durch Stromloswerden seines
Elektromagneten 22 blockiert.
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Nach dem letzten Impuls der monostabilen Kippschaltung 8 bzw.
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nach dem letzten Korotkow-Geräusch zeigt der zweite Zeiger des Manometers
dann den diastolischen Blutdruck an.
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Etwa 1,5 bis 2 s nach dem Ausbleiben eines weiteren Impulses der monostabilen
Kippschaltung 8 gibt die Abschaltvorrichtung 26 einen Abschaltimpuls an den Speicher
28 ab, wodurch die Batterie 32 von der Stromversorgungsvorrichtung 33 getrennt wird.
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Damit ist der Meßvorgang beendet, und der Patient kann das Ablaßventil
42 öffnen, damit die Luft aus der Manschette völlig entweicht. Dann kann er die
Manschette abnehmen.
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In Fig. 2 sind die Baueinheiten bzw. Bauteile, die bereits in Fig.
1 vorkommen, durch gleiche Bezugszahlen wie in Fig. 1 gekennzeichnet.
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Das Mikrofon 2 ist ein Körperschallmikrofon mit einem piezoelektrischen
Element 48 und einem zu einem Mikrofon-Vorverstärker gehörenden Feldeffekttransistor
49, der in dem Mikrofongehäuse untergebracht ist. Der Vorverstärker 3 enthält als
aktives Verstärkerelement einen ersten Operationsverstärker 50.
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Das auf die Frequenzen der Korotkow-Geräusche abgestimmte Bandpaßfilter
4 hat eine Reihenschaltung aus einem Tiefpaßfilter mit einem zweiten Operationsverstärker
51 und einem Hochpaßfilter mit einem dritten Operationsverstärker 52.
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In
In der Zuleitung zu einem nichtinvertierenden
Eingang 53 des zweiten Operationsverstärkers 51 liegt eine Reihenschaltung aus einem
ersten Widerstand 54 und einem zweiten Widerstand 55.
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Zwischen den beiden Widerständen 54, 55 zweigt eine Leitung ab, die
über einen ersten Kondensator 56 mit dem Ausgang 57 des zweiten Operationsverstärkers
51 verbunden ist. Von dem nichtinvertierenden Eingang 53 des zweiten Operationsverstärkers
führt eine Verbindung über einen zweiten Kondensator 58 nach Masse.
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Ein invertierender Eingang 59 und der Ausgang 57 sind galvanisch miteinander
verbunden.
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Zwischen dem Ausgang 57 des zweiten und einem nichtinvertierenden
Eingang 60 des dritten Operationsverstärkers 52 ist eine Reihenschaltung aus einem
dritten Kondensator 61 und einem vierten Kondensator 62 vorgesehen. Zwischen diesen
beiden Kondensatoren zweigt eine Leitung ab , die über einen dritten Widerstand
63 mit dem Ausgang 64 des dritten Operationsverstärkers 52 verbunden ist. Zwischen
dem nichtinvertierenden Eingang 60 und Masse liegt ein vierter Widerstand 65 Ein
invertierender Eingang 66 ist galvanisch mit dem Ausgang 64, der gleichzeitig den
Ausgang des Bandpaßfilters 4 bildet, verbunden Damit das Bandpaß er 4 die Korotkow-Frequenzen
von s bis 140 Hz durchläßt; müssen die in der Fig 1 angegebenen Widerstands-und
Kapazitätswerte verhältnismäßig genau eingehalten werden.
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Der Nachverstärker 5 enthält als Verstärkungselement einen vierten
Operationsverstärker 67 Die
Die Zweiweg-Gleichrichterschaltung
6 ist als sogenannte Präzisions-Gleichrichterschaltung ausgebildet, die auch bei
kleinen Amplitudenwerten der ihr zugeführten Korotkow-Schwingungen eine weitgehend
lineare Kennlinie hat. Zu der Zweiweg-Gleichrichterschaltung 6 gehören ein fünfter
Operationsverstärker 68, ein sechster Operationsverstärker 69, eine erste Diode
70 und eine zweite Diode 71. Zwischen dem Eingang der Zweiweg-Gleichrichterschaltung
6 und einem invertierenden Eingang des fünften Operationsverstärkers 68 liegt eine
Reihenschaltung aus einem Kondensator 73 und einem ersten Widerstand 74. Zwischen
dem Kondensator und dem ersten Widerstand zweigt eine erste Leitung 75 ab, die über
einen zweiten und einen dritten Widerstand 76, 77 mit dem Ausgang des sechsten Operationsverstärkers
69 verbunden ist. Zwischen dem ersten Widerstand und dem invertierenden Eingang
des fünften Operationsverstärkers 68 zweigt eine zweite Leitung 78 ab, die über
eine Reihenschaltung aus einem vierten und einem fünften Widerstand 79, 80 mit einem
invertierenden Eingang 81 des sechsten Operationsverstärkers 69 verbunden ist. Während
die erste Diode 70 einen Anschluß des vierten Widerstandes 79 mit dem Ausgang des
fünften Operationsverstärkers 68 verbindet, stellt die zweite Diode 71 eine Verbindung
zwischen dem zweiten Anschluß des vierten Widerstandes 79 und dem Ausgang des fünften
Operationsverstärkers 68 her. Die beiden Dioden 70, 71 sind bezogen auf den Ausgang
des fünften Operationsverstärkers gegensinnig gepolt. Die nichtinvertierenden Eingänge
der Operationsverstärker 68, 69 liegen auf dem Massepotential.
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Der
Der Schwellwertschalter 7 enthält einen siebenten
Operationsverstärker 82, zu dem ein die Schwellspannung bestimmender Spannungsteiler
aus zwei Widerständen 83, 84 gehört.
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Die monostabile Kippschaltung 8 hat als aktives Element einen achten
Operationsverstärker 85, dessen Ausgang den Ausgang 86 der monostabilen Kippschaltung
8 bildet.
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Die acht Operationsverstärker 50, 51, 52, 67, 68, 69, 82 und 85 sind
Bestandteile von integrierten Schaltungen, wobei jede integrierte Schaltung zum
Beispiel vier Operationsverstärker umfaßt.
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Die Anwendung von integrierten Schaltungen hat den Vorteil eines geringen
Stromverbrauchs und eines geringen Platzbedarfs. Beide Eigenschaften spielen bei
einem batteriebetriebenen, tragbaren Blutdruckmeßgerät eine entscheidende Rolle.
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Patentansprüche
L e e r s e i t e