DE3533912C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Blutdruckmeßgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der Blutdruck wird üblicherweise mittels einer aufblas­ baren, an ein Quecksilbermanometer angeschlossenen Man­ schette nach der Methode von Riva-Rocci gemessen. Die aufgeblasene Manschette schnürt den Oberarm ab, so daß die Armarterie kein Blut mehr durchläßt. Beim Verringern des Manschettendrucks wird das Blut wieder durch die sich langsam öffnende Arterie gepreßt. Dabei entsteht infolge turbulenter Strömung ein Geräusch, das mit einem Hörrohr abgehört werden kann. Der am Manometer abgelesene Druck entspricht bei Einsetzen der turbulenten Strömung dem systolischen Blutdruck. Öffnet die Arterie nach weiterer Druckminderung in der Manschette vollständig, so geht die turbulente Strömung in eine laminare Strömung über und der abgehörte Ton verschwindet. Der hierbei am Manometer abgelesene Druck entspricht dem diastolischen Blutdruck. Bei dieser Meßmethode hängt die Meßgenauigkeit von physiologischen Gegebenheiten des Patienten und vom Hörvermögen des Arztes ab.

Aus Medical & Biological Engineering & Computing, Septem­ ber 1981, Seiten 671, 672 ist es bekannt, daß sich die Pulswellenlaufzeit mit dem Blutdruck ändert. Dies wird in Verbindung mit einer herkömmlichen Blutdruck-Meßman­ schette zur Bestimmung der Meßzeitpunkte für den systoli­ schen Druck und den diastolischen Druck ausgenutzt. Es wird die Zeit zwischen der R-Zacke eines mittels eines EKG-Signalaufnehmers erfaßten EKG-Signals und dem Ein­ treffen der zugehörigen Pulswelle am Ort eines Pulswellen­ aufnehmers ermittelt. Der systolische Druck wird zum Zeit­ punkt maximaler Zeitverzögerung an dem Manometer der Manschette abgelesen. Der Meßzeitpunkt für den diastoli­ schen Druck wird abhängig von der Änderungsgeschwindigkeit der Laufzeit aufeinanderfolgender Pulswellen ermittelt. Es wird ausgenutzt, daß die Laufzeit aufeinanderfolgender Pulswellen nach Erreichen des diastolischen Drucks kon­ stant bleibt. Bei dem bekannten Blutdruckmeßgerät erfolgt die eigentliche Blutdruckmessung entsprechend der Man­ schettenmeßmethode nach Riva-Rocci.

Aus dem US-Patent 31 32 643 ist ein Blutdruckmeßgerät bekannt, bei welchem mit einer EKG-Elektrode EKG- Signale und mit zwei Drucksensoren die durch den Herz­ schlag entstehende Pulswelle erfaßt wird. Ein Computer mißt die Zeitspanne zwischen der EKG-Zacke und der zugehörigen Pulswelle und zeigt in einem Indikator dementsprechend den Blutdruck an. Ein solches Blutdruck­ meßgerät macht sich zunutze, daß zwischen der Laufzeit der Pulswellen und dem Blutdruck ein vorbestimmter, mit hinreichender Genauigkeit reproduzierbarer Zusammenhang besteht. Nach einer anfänglichen Eichung der Zeitmeßein­ richtung auf Mittelwerte aus systolischen und diastoli­ schen Blutdrücken, die an den Patienten beispielsweise mittels einer Blutdruckmeßmanschette nach Riva-Rocci ermittelt wurden, kann die Blutdruckmessung für diesen Patienten in der Folge ohne Blutdruckmeßmanschette durchgeführt werden.

Bei dem aus dem US-Patent 31 32 643 bekannten Blutdruck­ meßgerät kann es jedoch zu Fehlmessungen kommen, die sich aus der Konstruktion der Elektroden oder ihrer Anbringungsart ergeben. Störsignale können insbesondere für den EKG-Signalaufnehmer aus der Umgebung aufgenom­ men werden und so zu einer Verfälschung des Meßergebnis­ ses führen.

Aus der DE-OS 26 42 025 ist es ferner bekannt, abnorma­ le Zustände bei Neugeborenen dadurch zu überwachen, daß das Zeitintervall zwischen einem EKG-Impuls (R-Zacke) und der sich daraus ergebende Blutdruck-Impulswelle gemessen wird. Für die Ermittlung der Blutdruck-Impuls­ welle wird deren Anstiegssteilheit gemessen. Es sind jedoch keine Maßnahmen zur Erhöhung der Störsicherheit des für die Erfassung des EKG-Signals benutzten EKG- Signalaufnehmers offenbart.

Aus der DE-OS 27 50 646 ist eine Einrichtung zur Ermitt­ lung und Registrierung von Herzfrequenz-Histogrammen bekannt. Auch hier sind jedoch keine Einzelheiten des zur Erfassung des EKG-Signals benutzten Aufnehmers offenbart.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Blutdruckmeßgerät der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß seine Anfäl­ ligkeit gegen Störsignale, insbesondere aus der Umge­ bung, auf einfache Weise vermindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Der EKG-Signalaufnehmer ist hierbei über einen Opto-Koppler von der Zeitmeßeinrichtung entkoppelt, um Stimulationen des Patienten durch auf die EKG-Elektroden rückgekoppel­ te Störimpulse sicher auszuschließen und Artefakte auf die Zeitmeßeinrichtung zum minimieren. Aus dem gleichen Grund bildet der EKG-Signalaufnehmer eine eigene Bauein­ heit mit einer netzunabhängigen Betriebsspannungsquelle, beispielsweise einer Batterie oder dergleichen, die von der Spannungsversorgung des Blutdruckmeßgeräts unabhän­ gig ist.

Für die Umsetzung der Laufzeitwerte in Blutdruckwerte hat es sich als hinreichend genau herausgestellt, wenn ein linearer Zusammenhang zwischen der Laufzeit der Puls­ wellen und dem Blutdruck angenommen wird. Für die Eichung genügen damit zwei gemessene Werte um abweichende Meß­ werte interpolieren bzw. extrapolieren zu können. Die Eichwerte können durch Verstellen von Skalenendwerten einer mechanischen Rechner-Scheibe oder durch Bedienung einer Rechnerschaltung mathematisch aus den zuvor gemes­ senen Werten ermittelt werden. Es versteht sich, daß auch kompliziertere Funktionszusammenhänge zwischen der Laufzeit und dem Blutdruck, insbesondere bei Verwendung einer Rechnerschaltung berücksichtigt werden können.

Der EKG-Signalaufnehmer und der Pulswellenaufnehmer um­ fassen vorzugsweise jeweils einen Vergleicher, der die von dem Aufnehmer erfaßte Amplitude des EKG-Signals, insbesondere dessen R-Zacke, bzw. der Pulswelle, mit einem Schwellwert vergleicht. Der EKG-Signalaufnehmer und der Pulswellenaufnehmer erzeugen jeweils einen Im­ puls, wenn das EKG-Signal bzw. die Amplitude der Puls­ welle den Schwellwert in einer vorbestimmten Richtung überschreitet. Die Zeitmeßstufe ermittelt dann das dem Blutdruck entsprechende Zeitintervall abhängig von den Impulsen der Aufnehmer.

Die maximalen Amplituden des EKG-Signals und der Pulswelle können von Patient zu Patient stark schwanken. Um trotzdem gleichbleibende Meßergebnisse zu erzielen, ist bevorzugt vorgesehen, daß der Schwellwertgeber des EKG-Signalauf­ nehmers bzw. des Pulswellenaufnehmers eine Mittelungs­ stufe aufweist, die ein dem zeitlichen Mittelwert des EKG-Signals bzw. der Pulswellenfolge folgendes Schwell­ wertsignal erzeugt. Der Schwellwertgeber paßt damit den Schwellwert beispielsweise dem Gleichstrommittelwert des EKG-Signals bzw. der Pulswelle an. Um das Schwellwert­ signal zusätzlich, z. B. von Hand einstellbar zu machen, wird dem Schwellwertsignal zweckmäßigerweise ein ein­ stellbarer Gleichstrompegel überlagert.

Der von dem EKG-Signalaufnehmer bzw. dem Pulswellenauf­ nehmer erzeugte Impuls kann beispielsweise mittels eines von dem Vergleicher triggerbaren Monoflops erzeugt werden. Anstelle eines Monoflops kann auch ein dem Signaleingang des Vergleichers vorgeschaltetes Differenzierglied be­ nutzt werden. Diese Ausgestaltung hat zusätzlich den Vor­ teil, daß die Vorderflanke des Impulses zeitlich genauer der Vorderflanke der R-Zacke des EKG-Signals bzw. der Pulswelle zugeordnet werden kann und andererseits flachere Impuls-Vorderflanken keinen Trigger-Vorgang mehr auslösen.

Der EKG-Signalaufnehmer ist bevorzugt über einen Opto­ koppler von der Zeitmeßeinrichtung entkoppelt, um Stimu­ lationen des Patienten durch auf die EKG-Elektroden rück­ gekoppelte Störimpulse sicher auszuschließen und Artefakte auf die Zeitmeßeinrichtung zu minimieren. Aus dem gleichen Grund bildet der EKG-Signalaufnehmer eine eigene Bauein­ heit mit einer netzunabhängigen Betriebsspannungsquelle, beispielsweise einer Batterie oder dergleichen, die von der Spannungsversorgung des Blutdruckmeßgeräts unabhängig ist.

Im vorstehenden, wie auch im nachfolgenden soll unter einem EKG-Signalaufnehmer jede Einrichtung verstanden werden, die ein einer vorbestimmten Zacke des EKG-Signals zugeordnetes Signal erzeugt. Das EKG-Signal kann außer durch Hautelektroden auch durch Ultraschall-Dopplerver­ fahren, Widerstandsmessungen und Schallaufnehmer an Patienten abgenommen werden. Zur Erzeugung eines die Pulswellen repräsentierenden Signals können photoelek­ trische Verfahren sowie Ultraschall-Dopplerverfahren, piezoelektrische Verfahren, Laserverfahren mit Infrarot­ messung, Widerstandsmeßverfahren aber auch Verfahren benutzt werden, die auf Dielektrizitätsmessungen, Dehnungsmessungen und auf der Erfassung von Infrarotsig­ nalen beruhen.

Bevorzugt sind aktive Verfahren, bei welchen ein aktiver Sensor über einen Meßsignalsender ein Meßsignal abgibt, welches blutdruckabhängig verändert und von einem Meß­ signalempfänger erfaßt wird. Ein bevorzugter Pulswellen­ aufnehmer dieser Art umfaßt zwei im Abstand voneinander und vom Meßsignalsender angeordnete Meßsignalempfänger, um das Ausrichten des Pulswellenaufnehmers zu einer Arterie zu erleichtern. Die beiden Meßsignalempfänger sind an eine auf die Signalamplituden der empfangenen Meßsignale ansprechende Auswahlschaltung angekoppelt, die das empfangene Meßsignal mit der jeweils größeren Ampli­ tude zur Steuerung der Zeitmeßeinrichtung abgibt. Bei der Auswahlschaltung kann es sich beispielsweise um eine ODER-Schaltung mit vorgespannten Dioden handeln. Da die maximalen Signalamplituden abhängig vom Meßort stark schwanken können, umfaßt jeder der beiden Meßsignalempfän­ ger eine Verstärkungsregelschaltung, die den mittleren Gleichspannungspegel des der Auswahlschaltung zugeführten Meßsignals konstant hält.

Der Pulswellenaufnehmer als auch die Zeitmeßeinrichtung wird zweckmäßigerweise netzunabhängig aus einer Batterie oder einem wiederaufladbaren Akkumulator betrieben. Um den Stromverbrauch des Pulswellenaufnehmers möglichst gering zu halten, wird der Meßsignalsender des Sensors im Impulsbetrieb betrieben. Der Impulsbetrieb hat ferner bei photoelektrisch arbeitenden Meßsignalempfängern den Vorteil, daß der Einfluß künstlichen, im Takte der Netzfre­ quenz amplitudenmodulierten Lichts, ohne zusätzliche schal­ tungstechnische Maßnahmen, wie z. B. Bandsperrenfilter, leicht unterdrückt werden kann. Die Impulsfrequenz wird vorzugsweise gleich der doppelten Netzfrequenz gewählt. Das impulsförmige Ausgangssignal der Meßsignalempfänger wird in einem Pulsamplitudendemodulator geglättet.

Bei dem Meßsignalsender handelt es sich bevorzugt um eine Infrarot-Lumineszenzdiode, während die Meßsignalempfänger jeweils als Infrarot-Photodioden ausgebildet sind. Um die Meßgenauigkeit eines solchen Sensors zu verbessern, wird die Infrarot-Lumineszenzdiode bevorzugt aus einer Konstant­ stromquelle, insbesondere impulsförmig, gespeist. An die Infrarot-Photodioden sind Strom/Spannungs-Wandler ange­ schlossen. Derartige Wandler haben einen sehr geringen Ein­ gangswiderstand, womit die Photodiode im Kurzschlußbetrieb arbeitet und ihr Ausgangsstrom proportional zur empfangenen Lichtintensität ist und außerdem Störeinkoppelungen auf die Zuleitungen vereitelt werden.

Bei der Zeitmeßschaltung handelt es sich bevorzugt um eine Mikroprozessorschaltung. Die Meßergebnisse werden, um Energie zu sparen, zweckmäßigerweise in einer LCD-Anzeige angezeigt. Die Mikroprozessorschaltung speichert in ihrem Speicher die bei der anfänglichen Eichung ermittelten Meß­ werte und rechnet die gemessenen Laufzeiten der Pulswellen in Blutdruckwerte um. Aus den von den Aufnehmern geliefer­ ten Signalen können weitere Daten ermittelt und angezeigt werden, beispielsweise die Pulsfrequenz. Darüber hinaus können mit Hilfe des Mikroprozessors Grenzwerte des Blut­ drucks und der Pulsfrequenz nach oben und unten festgelegt werden, bei deren Überschreiten der übertretene Grenzwert an der Anzeige erscheint und zusätzlich bei vorheriger Erlaubnis des Benutzers ein Alarmgeber aktiviert wird.

Um den Stromverbrauch der Mikroprozessorschaltung klein zu halten, wird das für den Zeitvergleich benötigte Zeitnormal bevorzugt nicht in Form einer Programmschleife des Mikro­ prozessors realisiert, sondern durch eine zusätzliche, quarzstabilisierte Zeitgeberschaltung, die der Mikroprozes­ sor im Interrupt-Request-Betrieb verwaltet. Die Signale des EKG-Signalaufnehmers und des Pulswellenaufnehmers werden in einem ebenfalls von dem Mikroprozessor gesonderten Zwischen­ speicher bis zur Bearbeitung durch den Mikroprozessor zwischengespeichert.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Blut­ druckmeßgeräts und

Fig. 2a bis e Zeitdiagramme von Signalen, die an verschie­ denen Stellen des Blockschaltbilds der Fig. 1 auftreten.

Das Blutdruckmeßgerät umfaßt einen EKG-Signalaufnehmer 1 mit Hautkontaktelektroden 3, der an seinem Ausgang 5 für jede R-Zacke des EKG-Signals einen Impuls in zeitlich definierter Lage relativ zur R-Zacke erzeugt. Ein Puls­ wellenaufnehmer 7 erzeugt an seinem Ausgang 9 für jede auf die R-Zacke folgende Pulswelle einen Impuls mit festem Zeitbezug zur Vorderflanke der Pulswelle. Der Pulswellenaufnehmer 7, ggf. lediglich sein Sensor 11, ist vorzugsweise an einem Armband gehalten und spricht auf arterielle Druckschwankungen des Unterarms oder einer anderen geeigneten Körperstelle an. Die von dem EKG- Signalaufnehmer 1 und dem Pulswellenaufnehmer 7 erzeugten Impulse werden einer Zeitmeßschaltung 13 zugeführt, die das Zeitintervall zwischen einander zugeordneten Impul­ sen der beiden Aufnehmer 1, 7 ermittelt und abhängig von diesem Zeitintervall in einer Ziffernanzeigeeinrichtung 15, beispielsweise einer LCD-Anzeigeeinheit einen den Blutdruck repräsentierenden Wert anzeigt. Das Blutdruck­ meßgerät macht sich hierbei zunutze, daß der nach der Manschettenmethode von Riva-Rocci meßbare Blutdruck in vorbestimmter Weise von der Laufzeit der durch die R-Zacke des Herzaktionspotentials ausgelösten Pulswelle ist.

Der EKG-Signalaufnehmer 1 umfaßt einen mit den EKG-Elek­ troden 3 verbundenen Eingangsverstärker 17 mit einem Verstärkungsfaktor von etwa 1000, an den ein Bandpaß­ filter 19 angeschlossen ist. Das Bandpaßfilter 19 ist als aktives Filter ausgebildet; sein Durchlaßband er­ streckt sich von etwa 7 bis 40 Hz. Das Bandpaßfilter 19 eliminert Artefakte und Rauschen der Elektroden 3 sowie sonstige, über die Elektroden aufgenommenen Störsignale. Ein Komparator 21, beispielsweise ein Schmitt-Trigger ist mit seinem einen Eingang über ein Differenzierglied 23 an das Bandpaßfilter 19 und mit seinem anderen Eingang an einen Schwellwertgeber 25 angeschlossen. Das Differen­ zierglied 23 erzeugt entsprechend den Flanken der EKG- Signalzacken Impulse, deren Amplitude mit dem vom Schwellwertgeber 25 erzeugten Signal verglichen wird. Der Schwellwert ist so eingestellt, daß lediglich das dif­ ferenzierte Signal der Vorderflanke jeder R-Zacke den Schwellwert übersteigt. Der Komparator 21 gibt damit für jede Vorderflanke der R-Zacke einen schmalen Impuls ab, der mittels eines Differenzierers 26 zeitlich verkürzt über einen Optokopp­ ler 27 dem Ausgang 5 zugeführt wird. Da die Eingangsamplitude des Vor­ verstärkers 17 abhängig vom Elektrodenanbringungsort stark schwanken kann, enthält der Schwellwertgeber 25 eine Mittelungsstufe, die das dem Komparator 21 zum Vergleich zugeführte Schwellwertsignal dem Gleichstrommittelwert des EKG- Signals anpaßt bzw. nachführt. Das dem Schwellwertgeber 25 zur Mittelung zugeführte EKG-Signal wird in einer Summa­ tionsschaltung 29 einem einstellbaren Referenz-Gleich­ spannungspegel überlagert.

Fig. 2a zeigt das dem Differenzierglied 23 zugeführte, vom Bandpaßfilter 19 gelieferte EKG-Signal U ₁. Die R-Zacken sind in Fig. 2a mit 31 bezeichnet. Fig. 2b zeigt mit einer gestrichelt eingezeichneten Kurve 33 das EKG-Signal U ₁ aus Fig. 2a nach Überlagerung des einstellbaren Referenzpegels in der Summationsschaltung 29. Mit ausge­ zogenen Linien ist in Fig. 2b das durch Mittelung aus dem Signal 33 erhaltene Schwellwertsignal U ₂ dargestellt, welches noch erkennbar dem EKG-Signal U ₁ folgt, um eine hinreichend rasche Anpaßgeschwindigkeit des Schwellwerts sicherzustellen. Fig. 2c zeigt mit ausgezogenen Linien das differenzierte EKG-Signal U ₃ und im Vergleich dazu gestrichelt eingezeichnet das zusammen mit dem Signal U ₃ dem Komparator 21 zugeführte Schwellwertsignal U ₂. Die den Vorderflanken der R-Zacken 31 entsprechenden Nadelim­ pulse des Signals U ₃ erzeugen am Ausgang des Komparators 21 Nadelimpulse U ₄.

Der Sensor 11 des Pulswellenaufnehmers 7 umfaßt eine Infrarot-Lumineszenzdiode 35 sowie zwei auf einander gegenüberliegenden Seiten der Diode 35 im Abstand von dieser angeordneten Infrarot-Photodioden 37, 37′. Die Photodioden 37, 37′ erfassen das von der Lumineszenzdiode 35 ausgesandte und entsprechend dem Füllzustand der Arterie reflektierte Infrarotlicht. Die unter dem Sensor 11 vorbeiwandernde Pulswelle vergrößert momentan den Füllzustand der Arterie und führt zu einer Intensitäts­ schwankung des reflektierten Lichts. Die Ausgangssignale der Photodioden 37 und 37′ werden in gesonderten Kanälen 39 und 39′ weiterverarbeitet, wobei am Ausgang der Kanäle 39, 39′ das jeweils amplitudengrößere Signal selbsttätig ausgewählt wird. Hierdurch wird das Ausrichten des Sen­ sors 11 zur Arterie erleichtert.

Die Lumineszenzdiode 35 wird aus einem Impulsgenerator 41 über eine Stromregelschaltung 45 mit impulsförmigem Strom konstanter Impulsamplitude betrieben. Eine die Stromregel­ schaltung 45 steuernde Vergleichsschaltung 47 vergleicht hierbei den Istwert der Impulsamplituden mit einem vor­ zugsweise einstellbaren Sollwert. Durch den Impulsbetrieb der Lumineszenzdiode 35 wird der Stromverbrauch des vor­ zugsweise aus einem wiederaufladbaren Akkumulator betrie­ benen Blutdruckmeßgeräts verringert. Die Stromregel­ schaltung 45 stellt konstante Leuchtstärke der gesendeten Infrarotlichtimpulse sicher. Die Impulsfrequenz des Im­ pulsgenerators 41 ist gleich der doppelten Netzfrequenz gewählt, bei einer Netzfrequenz von 50 Hz also 100 Hz. Auf diese Weise können, ohne ein Kerbfilter benutzen zu müssen, Einflüsse künstlichen Lichts auf die Photodioden 37, 37′ durch herkömmliche Bandpaßfilter eliminiert werden.

An die Photodiode 37 ist ein Strom/Spannungs-Wandler 49, beispielsweise ein Verstärker mit sehr kleinem Eingangs­ widerstand angeschlossen. Der Wandler 49 schließt die Photodiode 37 für Störspannungen kurz und wird damit ab­ hängig vom Ausgangsstrom der Photodiode 37 gesteuert. Im Kurzschlußbetrieb ist der Ausgangsstrom der Photodiode linear proportional der empfangenen Lichtstärke. An den Strom/Spannungs-Wandler 49 ist ein Pulsamplitudendemodu­ lator 51 angeschlossen, der ein der Hüllkurve des ent­ sprechend der Pulswelle amplitudenmodulierten Impulsaus­ gangssignal der Photodiode 37 an einen Pufferverstärker 53 abgibt. Der Pufferverstärker 53 hat einen Verstärkungs­ faktor von etwa 60. An den Pufferverstärker 53 ist ein Bandpaßfilter 55 angeschlossen, dessen Durchlaßband von etwa 4 bis 45 Hz reicht. Das Bandpaßfilter 55 eliminiert Störungen, die vom Verbindungskabel des Sensors 11 sowie von Fremdlichteinflüssen herrühren. An das Bandpaßfilter ist über einen Multiplizierer 57 ein Betragsbildner 59, beispielsweise ein Zweiweggleichrichter angeschlossen, der unabhängig vom Vorzeichen der über das Bandpaßfilter gelieferten Signale mit gleichbleibendem Vorzeichen ein der Pulswellenamplitude folgendes Signal an eine Auswahl­ schaltung 61 abgibt. Die Auswahlschaltung 61, bei welcher es sich um eine Diodenschaltung nach Art eines ODER-Gat­ ters mit vorgespannten Dioden handeln kann, wählt von den beiden über die Kanäle 39, 39′ gelieferten Signalen das Signal mit der jeweils größeren Amplitude aus. Der Multiplizierer 57 ist hierbei Bestandteil einer Verstär­ kungsregelschaltung, die den Gleichstrommittelwert des an die Auswahlschaltung 61 abgegebenen Signals nach Art einer automatischen Verstärkungsregelschaltung konstant hält. Der die Photodiode 37′ mit der Auswahlschaltung 61 verbindende Kanal 39′ ist identisch zum Kanal 39 aufgebaut und soll deshalb nicht weiter erläutert werden.

An die Auswahlschaltung 61 ist über einen Verstärker 63 ein Bandpaßfilter 65 angeschlossen, dessen Durchlaßband von etwa 5 Hz bis 35 Hz reicht und das Durchlaßband des Bandpaßfilters 55 weiter einengt. Der die Pulswelle be­ zeichnende Impuls am Ausgang 9 wird mittels eines Kompa­ rators 67, beispielsweise einem Schmitt-Trigger, entspre­ chend dem EKG-Signalaufnehmer 1 erzeugt. Der Signaleingang des Komparators 67 ist hierzu über ein dem Differenzier­ glied 23 entsprechendes Differenzierglied 69 an das Band­ paßfilter 65 angeschlossen. Der Schwellwerteingang des Komparators 67 ist mit einem Schwellwertgeber 71 verbun­ den, der ein den Gleichstrommittelwert des vom Bandpaß­ filter 65 gelieferten Pulswellensignals folgendes Schwell­ wertsignal erzeugt. Das Pulswellensignal wird dem Schwell­ wertgeber 71 über eine Summationsschaltung 73 zugeführt, in der es einem vorzugsweise einstellbaren Gleichstrom­ pegel überlagert wird. Die Funktionsweise der aus den Komponenten 67 bis 73 bestehenden Schaltung entspricht der Schaltung aus den Komponenten 21 bis 25 und 29 des EKG-Signalaufnehmers 1.

Der Schwellwertgeber 71 liefert über eine Glättungsschal­ tung 75 ein Steuersignal an den Multiplizierer 57 in beiden Kanälen. Die Glättungsschaltung 75 liefert ein dem Gleichstrommittelwert des Schwellwertgebers 71 angenähert folgendes Signal zur Verstärkungsregelung in den beiden Kanälen 39, 39′.

Fig. 2e zeigt das entsprechend den Pulswellen amplituden­ modulierte Impulssignal U ₅ der Photodiode 37. Die am Aus­ gang des Betragsbildner 59 verfügbare, die Pulswelle re­ präsentierende Hüllkurve ist in Fig. 2e bei 77 gestrichelt eingezeichnet. Die aus den Teilen 67 bis 73 gebildete Schaltung erzeugt den Ausgangsimpuls am Ausgang 9 mit Beginn der steilen Vorderflanke der Pulswelle. Der den Blutdruck repräsentierende Zeitunterschied zwischen der R-Zacke 31 in Fig. 2a und der zugeordneten Pulswelle ist in Fig. 2e mit Δ T bezeichnet.

Die Zeitmeßschaltung 13 umfaßt einen Mikrocomputer 79, der über einen Adressenbus 81, einen Datenbus 83 und einen Statusbus 85 mit einem Programm- und Datenspeicher 87 sowie der alphanumerischen Anzeigeeinrichtung 15 verbunden ist. Der Mikrocomputer 79 ist über einen Eingang IRQ im Unter­ brechungsanforderungsbetrieb betreibbar und mit einer Tastatur 89 verbunden, über die nachfolgend noch näher erläuterte Daten eingegeben werden können. Um den Strom­ verbrauch des Mikrocomputers 79 gering zu halten, wird das für den Zeitvergleich erforderliche Zeitnormal nicht durch eine Programmschleife realisiert, sondern durch eine unabhängig vom Unterbrechungsbetrieb des Mikro­ computers 79 arbeitende Stufe 91 gebildet. Die Stufe 91 umfaßt einen kontinuierlich umlaufenden Zähler, welcher die Taktimpulse eines quarzstabilisierten Taktgenerators zählt. Der Mikrocomputer 79 zählt lediglich die Überläufe des Zählers und fragt für den Zeitvergleich der an den Aus­ gängen 5 und 9 auftretenden Impulse den momentanen Zähler­ stand des Zählers ab. Die Stufe 91 ist hierzu mit einem Zwischenspeicher 93 verbunden, der auch die von dem EKG- Signalaufnehmer 1 und dem Pulswellenaufnehmer 7 abgege­ benen Impulse für die Weiterleitung an den Mikrocomputer 79 zwischenspeichert.

Der Mikrocomputer 79 errechnet aus im Speicher 87 ge­ speicherten Eichwerten einen vom gemessenen Zeitintervall Δ T linear abhängige Blutdruckwert. In der einfachsten Form wird der Blutdruckwert entsprechend einer durch zwei Eichwerte vorgegebenen Geradengleichung errechnet. Bei den Eichwerten handelt es sich zweckmäßigerweise um die mittels einer aufblasbaren Manschette ermittelten Werte für den systolischen und den diastolischen Blutdruck.

Der Mikrocomputer 79 kann zur Überwachung von Blutdruck­ grenzwerten ausgenützt werden und schaltet bei Über­ schreitung der über die Tastatur 89 eingebbaren Grenz­ werte einen Treiberverstärker 95 eines akustischen Alarmgeräts 97 ein. Der Alarmton kann hierbei von der Stufe 91 erzeugt werden. Das akustische Alarmgerät 97 kann auch zur Hör­ barmachung des Systolentons oder des Diastolentons ausge­ nutzt werden. Weiterhin läßt sich der Mikrocomputer 79 und dessen Ziffernanzeigeeinrichtung 15 zur Messung und Anzeige der Herzschlagfrequenz ausnutzen. Die Betriebs­ weise wird über die Tastatur 89 umgeschaltet, über die auch die Eichwerte und die Grenzwerte eingegeben werden.

Die Stromversorgung der Zeitmeßschaltung 13 und des Puls­ wellenaufnehmers 7 ist nicht näher dargestellt; es han­ delt sich bevorzugt um eine Batterie oder einen wiederauf­ ladbaren Akkumulator. Der EKG-Signalaufnehmer 1 wird aus einer bei 99 dargestellten Spannungsquelle, beispielsweise einer Batterie, unabhängig von der Stromversorgung der Zeitmeßschaltung 13 und des Pulswellenaufnehmers 7 mit Spannung versorgt. In Verbindung mit dem Optokoppler 27 wird der Patent auf diese Weise optimal vor Rückkopplung herzstimulierender Störimpulse auf die EKG-Elektroden 3 geschützt.

Claims (16)

1. Blutdruckmeßgerät mit einem auf arterielle Pulswellen ansprechenden Pulswellenaufnehmer (7), einem EKG-Signalaufnehmer (1) mit mehreren EKG-Haut­ kontaktelektroden (3) zum Erfassen von EKG-Signalen und einer die EKG-Signale der Hautkontaktelektroden (3) verstärkenden, auf Zacken vorbestimmter Art der EKG-Signale selektiv ansprechenden Auswerteschaltung (17 bis 26), einer Zeitmeßeinrichtung (13) zum Ermitteln von Zeitintervallen zwischen den vom EKG-Signal­ aufnehmer (1) erfaßten vorbestimmten Zacken des EKG- Signals und jeweils auf die vorbestimmten Zacken folgenden, von dem Pulswellenaufnehmer (7) erfaßten Pulswellen und einer Blutdruck-Anzeigeeinrichtung (15) zum Anzeigen einer die Dauer des von der Zeitmeßein­ richtung (13) ermittelten Zeitintervalls repräsentie­ renden Information als Blutdruck-Information, gekennzeichnet durch eine die Auswerteschaltung (17 bis 26) des EKG-Signal­ aufnehmers mit der Zeitmeßeinrichtung (13) optisch koppelnde Signalübertragungseinrichtung (27), eine erste ausschließlich den EKG-Signalaufnehmer (1) ein­ schließlich der optischen Signalübertragungseinrich­ tung (27) versorgenden Betriebsspannungsquelle (99) und eine zweite, von der ersten Betriebsspannungs­ quelle (99) gesonderte Betriebsspannungsquelle für die übrigen Komponenten des Blutdruckmeßgeräts.

2. Blutdruckmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der EKG-Signalaufnehmer (1) und/oder der Pulswellenaufnehmer (7) einen auf das EKG-Signal bzw. die Pulswelle ansprechenden Sensor (3, 11), einen Schwellwertgeber (25, 71) und einen an den Sensor (3, 11) und den Schwellwertgeber (25, 71) angekoppelten Vergleicher (21, 67) zur Erzeugung eines die R-Zacken des EKG-Signals bzw. die Pulswelle bezeichnenden Im­ pulssignals, aufweist.

3. Blutdruckmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schwellwertgeber (25, 71) eine Mittelungs­ stufe aufweist, die ein dem zeitlichen Mittelwert des EKG-Signals bzw. der Pulswellenfolge folgendes Schwell­ wertsignal erzeugt.

4. Blutdruckmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schwellwertgeber (25, 71) das Schwell­ wertsignal mit variabel einstellbarem Gleichstrompegel erzeugt.

5. Blutdruckmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (21, 67) über ein Differenzierglied (23, 69) an den Sensor (3, 11) angekoppelt ist.

6. Blutdruckmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (21, 67) und der Schwellwertgeber (25, 71) über Bandpaßfilter (19, 65) an den Sensor (3, 11) gekoppelt sind.

7. Blutdruckmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Durchlaßband des Bandpaßfilters (19) des EKG-Signalaufnehmers (1) von etwa 7 Hz bis etwa 40 Hz reicht.

8. Blutdruckmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Durchlaßband des Bandpaßfilters (65) des Pulswellenaufnehmers (7) von etwa 5 Hz bis etwa 35 Hz reicht.

9. Blutdruckmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulswellenaufnehmer (7) einen aktiven Sensor (11) mit einem ein Meßsignal ab­ gebenden Meßsignalsender (35) und zwei im Abstand von­ einander und vom Meßsignalsender (35) angeordneten Meßsignalempfängern (37, 37′), die auf das pulswellen­ abhängig beeinflußte Meßsignal ansprechen, aufweist und daß die Meßsignalempfänger (37, 37′) an eine auf die Signalamplituden der empfangenen Meßsignale an­ sprechende Auswahlschaltung (61) angekoppelt sind, die das empfangene Meßsignal mit der jeweils größeren Am­ plitude zur Steuerung der Zeitmeßeinrichtung (13) abgibt.

10. Blutdruckmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswahlschaltung (61) über jeweils eine Amplitudensteuerstufe (57) an die beiden Meß­ signalempfänger (37, 37′) angekoppelt ist und daß an die Auswahlschaltung (61) eine Mittelungsstufe (75) angekoppelt ist, die ein dem zeitlichen Mittelwert des empfangenen Meßsignals folgendes Amplitudensteuer­ signal an beide Amplitudensteuerstufen (57) abgibt, welches den Amplitudenmittelwert des von der Auswahl­ schaltung (61) abgegebenen Meßsignals auf einem vorbe­ stimmten Wert im wesentlichen konstant hält.

11. Blutdruckmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßsignalsender (35) an einen Impulsgenerator (41) angeschlossen ist und ein impuls­ förmiges Meßsignal abgibt.

12. Blutdruckmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Impulsfrequenz gleich einem ganz­ zahligen Vielfachen größer oder vorzugsweise gleich 2 der Netzfrequenz gewählt ist.

13. Blutdruckmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeden Meßsignal­ empfänger (37, 37′) und die Auswahlschaltung (61) ein Pulsamplitudendemodulator (51) und zwischen den Puls­ amplitudendemodulator (51) und die Auswahlschaltung (61) jeweils ein Bandpaßfilter (55) geschaltet ist.

14. Blutdruckmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Bandpaßfilter ein von etwa 4 Hz bis etwa 45 Hz reichendes Durchlaßband hat.

15. Blutdruckmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßsignalsender als Infrarotlumineszenzdiode (35) und die Meßsignalempfän­ ger jeweils Infrarotphotodioden (37, 37′) ausgebildet sind, daß die Infrarotlumineszenzdiode (35) aus einer Konstantstromquelle (45, 47) gespeist wird und daß an die Infrarotphotodioden (37, 37′) Strom/Spannungs- Wandler (49) angeschlossen sind.

16. Blutdruckmeßgerät nach einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit­ meßschaltung (13) als Mikroprozessorschaltung (79, 87) ausgebildet ist, die über einen Zwischenspeicher (99) an den EKG-Signalaufnehmer (1) und den Pulswellen­ aufnehmer (7) angeschlossen ist und daß eine quarz­ stabilisierte Taktschaltung (91) zur Bildung eines Meßzeitnormals zusätzlich zur Mikroprozessorschaltung an die Mikroprozessorschaltung (79, 87) angeschlossen ist.