DE102021108270A1 - Robot for measuring blood pressure and method for operating a robot - Google Patents

Robot for measuring blood pressure and method for operating a robot Download PDF

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Abstract

Roboterhand zum Messen des Blutdrucks eines Patienten, mit mindestens einem aktuierten Finger (12a, 12b) zum Umgreifen eines Körperteils (14), das ein Blutgefäß (16) aufweist, einem Schallsensor zum Erfassen eines Korotkow-Geräusches am Blutgefäß (16), einem Drucksensor zum Erfassen des Drucks, der durch die Roboterhand (10) auf das Körperteil (14) aufgebracht wird, einer Steuerung zum Steuern der Finger (12a, 12b) der Roboterhand (10) derart, dass bei einem Schließen der Roboterhand (10) beim Umgreifen des Körperteils (14) durch die Finger (12a, 12b) ein Abdrücken des Blutgefäßes (16) erfolgt, wobei die Steuerung ferner ausgebildet ist zum kontinuierlichen Öffnen der Roboterhand (10), wobei beim Einsetzen und Verstummen des Korotkow-Geräusches am Blutgefäß (16) durch den Drucksensor jeweils ein Erfassen des Drucks erfolgt, der durch die Roboterhand (10) auf das Körperteil (14) aufgebracht wird und hierdurch ein Bestimmen des systolischen und diastolischen Blutdrucks erfolgt.

Figure DE102021108270A1_0000
Robotic hand for measuring a patient's blood pressure, with at least one actuated finger (12a, 12b) for gripping a body part (14) which has a blood vessel (16), a sound sensor for detecting a Korotkow sound on the blood vessel (16), a pressure sensor for detecting the pressure applied by the robot hand (10) to the body part (14), a controller for controlling the fingers (12a, 12b) of the robot hand (10) such that when the robot hand (10) closes when gripping of the body part (14) the blood vessel (16) is squeezed by the fingers (12a, 12b), the controller also being designed to continuously open the robot hand (10), with the onset and cessation of the Korotkow sound on the blood vessel (16 ) the pressure sensor detects the pressure that is applied to the body part (14) by the robot hand (10) and the systolic and diastolic blood pressure is thereby determined.
Figure DE102021108270A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft einen Roboter zur Messung von Blutdruck sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Roboters.The invention relates to a robot for measuring blood pressure and a method for operating such a robot.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, den Blutdruck eines Patienten durch eine Druckmanschette und der Nutzung der Korotkow-Geräusche zu bestimmen. Dies kann manuell mittels eines Stethoskops oder automatisch mit Hilfe eines Blutdruckmessgeräts erfolgen. Derartige Geräte werden in der Regel am Oberarm bzw. Unterarm des Patienten angebracht.It is known from the prior art to determine a patient's blood pressure using a pressure cuff and the use of Korotkoff sounds. This can be done manually using a stethoscope or automatically using a blood pressure monitor. Such devices are usually attached to the patient's upper arm or forearm.

Weiterhin ist es bekannt, den Blutdruck eines Patienten mittels Photoplethysmographie zu bestimmen. Grundlage hierfür ist die Messung der Absorption des emittierten Lichts durch das Gewebe des Arms des Patienten.Furthermore, it is known to determine the blood pressure of a patient by means of photoplethysmography. The basis for this is the measurement of the absorption of the emitted light by the tissue of the patient's arm.

Nachteilig bei der Verwendung einer Blutdruckmanschette ist, dass diese aufwändig angelegt werden muss. Dies muss in der Regel durch eine Hilfsperson erfolgen.The disadvantage of using a blood pressure cuff is that it has to be put on in a complex manner. This usually has to be done by an assistant.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur automatisierten Blutdruckmessung bereitzustellen.The object of the invention is to provide a device for automated blood pressure measurement.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie des Anspruchs 8.The object is achieved according to the invention by the features of claim 1 and claim 8.

Die erfindungsgemäße Roboterhand weist einen, insbesondere mehrere aktuierte Finger zum Umgreifen eines Körperteils des Patienten auf, das ein Blutgefäß aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um den Oberarm oder den Unterarm des Patienten handeln. Die Roboterhand weist ferner einen Schallsensor zum Erfassen eines Korotkow-Geräusches am Blutgefäß auf sowie einen Drucksensor zum Erfassen des Drucks, der durch die Roboterhand auf das Körperteil aufgebracht wird. Als Schallsensor kann jeglicher Sensor verwendet werden, der dazu geeignet ist, das Korotkow-Geräusch zu erfassen. Insbesondere kann es sich bei dem Schallsensor und dem Drucksensor um denselben Sensor handeln. Die Roboterhand weist ferner eine Steuerung zum Steuern der Finger derart auf, dass bei einem Schließen der Roboterhand beim Umgreifen des Körperteils durch die Finger ein Abdrücken des Blutgefäßes erfolgt. Die Steuerung ist ferner ausgebildet zum kontinuierlichen Öffnen der Roboterhand, wobei beim Einsetzen und Verstummen des Korotkow-Geräusches am Blutgefäß durch den Drucksensor jeweils ein Erfassen des Drucks erfolgt, der durch die Roboterhand auf das Körperteil aufgebracht wird. Hierdurch erfolgt ein Bestimmen des systolischen und diastolischen Blutdrucks.The robot hand according to the invention has one, in particular several, actuated fingers for grasping a part of the patient's body that has a blood vessel. This can be the patient's upper arm or forearm, for example. The robot hand further has a sound sensor for detecting a Korotkoff sound at the blood vessel and a pressure sensor for detecting the pressure applied to the body part by the robot hand. Any sensor that is suitable for detecting the Korotkoff sound can be used as the sound sensor. In particular, the sound sensor and the pressure sensor can be the same sensor. The robot hand also has a controller for controlling the fingers in such a way that when the robot hand is closed when the fingers grip the body part, the blood vessel is squeezed. The controller is also designed to continuously open the robot hand, with the pressure sensor detecting the pressure applied to the body part by the robot hand when the Korotkow sound begins and stops at the blood vessel. This results in a determination of the systolic and diastolic blood pressure.

Durch die erfindungsgemäße Roboterhand ist ein automatisiertes Bestimmen des Blutdrucks eines Patienten möglich. Die Blutdruckmessung muss somit nicht mehr durch medizinisches Fachpersonal vorgenommen werden. Die Roboterhand umschließt hierbei das Körperteil des Patienten und erfüllt damit die gleiche Funktion wie eine Manschette bei einem aus dem Stand der Technik bekannten Blutdruckmessgerät.The robot hand according to the invention enables an automated determination of a patient's blood pressure. The blood pressure measurement no longer has to be carried out by medical specialists. In this case, the robot hand encloses the body part of the patient and thus fulfills the same function as a cuff in a sphygmomanometer known from the prior art.

Es ist bevorzugt, dass die Finger der Roboterhand kraftgeregelt sind.It is preferred that the fingers of the robot hand are force controlled.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Handfläche flexibel ist, so dass ihre Form an die Form des umgriffenen Körperteils anpassbar ist.Furthermore, it is preferred that the palm of the hand is flexible, so that its shape can be adapted to the shape of the body part being gripped.

Hierzu kann die Handfläche der Roboterhand beispielsweise mindestens ein fluidgefülltes Kissen aufweisen.For this purpose, the palm of the robot hand can have at least one fluid-filled cushion, for example.

Weiterhin kann die Handfläche mehrere fluidgefüllte Kissen aufweisen, die zum Druckausgleich miteinander verbunden sind.Furthermore, the palm of the hand can have a plurality of fluid-filled cushions which are connected to one another to equalize the pressure.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass als Drucksensor Kraftsensoren in den Fingern der Roboterhand verwendet werden. Hierbei kann es sich um Kraftsensoren handeln, die ohnehin in einer kraftgeregelten Roboterhand vorhanden sind.It is also preferred that force sensors in the fingers of the robot hand are used as the pressure sensor. These can be force sensors that are already present in a force-controlled robot hand.

Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Roboterhand mit den folgenden Schritten:

  • Zunächst wird ein Körperteil eines Patienten, das ein Blutgefäß aufweist, mit der Roboterhand umgriffen. Diese weist mehrere aktuierte Finger auf. Das Umgreifen erfolgt derart, dass ein Abdrücken des Blutgefäßes erfolgt.
The invention also includes a method for operating a robot hand with the following steps:
  • First, a part of a patient's body that has a blood vessel is gripped with the robot hand. This has several actuated fingers. The gripping takes place in such a way that the blood vessel is squeezed.

Sodann erfolgt ein kontinuierliches Öffnen der Roboterhand. Hierbei wird der Druck erfasst, der durch die Roboterhand auf das Körperteil aufgebracht wird zu dem Zeitpunkt, an den das Korotkow-Geräusch beim Öffnen der Roboterhand einsetzt. Hieraus wird der systolische Blutdruck abgeleitet. Weiterhin erfolgt ein Erfassen des Drucks, der durch die Roboterhand auf das Körperteil aufgebracht wird, zu dem Zeitpunkt, an dem das Korotkow-Geräusch beim Öffnen der Roboterhand verstummt. Hieraus wird der diastolische Blutdruck abgeleitet.Then there is a continuous opening of the robot hand. Here, the pressure is recorded that is applied by the robot hand to the body part at the point in time at which the Korotkoff sound begins when the robot hand is opened. The systolic blood pressure is derived from this. Furthermore, the pressure applied to the body part by the robot hand is detected at the point in time when the Korotkov sound stops when the robot hand is opened. The diastolic blood pressure is derived from this.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sämtliche Merkmale aufweisen, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben wurden und umgekehrt.The method according to the invention can have all the features that were described in connection with the device according to the invention and vice versa.

Bevorzugt geht dem erfindungsgemäßen Verfahren der folgende Verfahrensschritt voraus:

  • Zunächst wird die Position und Orientierung des Körperteils des Patienten erfasst. Anschließend wird die Roboterhand durch einen hiermit verbundenen Roboterarm derart bewegt, dass die Handfläche der Roboterhand mit der Stelle des Körperteils, die das Blutgefäß aufweist, in Kontakt kommt. Hierbei kann es sich beispielsweise um die Innenseite des Handgelenks oder die Innenseite des Ellenbogengelenks handeln.
The method according to the invention is preferably preceded by the following method step:
  • First, the position and orientation of the patient's body part is recorded. Then, the robot hand is moved by a robot arm connected thereto so that the palm of the robot hand comes into contact with the site of the body part having the blood vessel. This can be, for example, the inside of the wrist or the inside of the elbow joint.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Figuren erläutert:Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to figures:

Es zeigen:

  • 1a - 1c eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
  • 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
  • 3a - 3e weitere Ausführungsformen der Handfläche der Roboterhand.
Show it:
  • 1a - 1c a first embodiment of the device according to the invention
  • 2 a second embodiment of the device according to the invention
  • 3a - 3e further embodiments of the palm of the robot hand.

Gemäß 1a weist die erfindungsgemäße Roboterhand 10 zwei aktuierte Finger 12a, 12b auf, die einen Unterarm 14 des Patienten, der ein Blutgefäß 16 aufweist, umschließen. Die benachbart zum Blutgefäß angeordnete Handinnenfläche der Roboterhand weist vier fluidgefüllte Kissen 20a - 20d auf, die gelenkig miteinander und mit der Hand verbunden sind, und somit relativ zueinander beweglich sind. Sie können sich somit an die gebogene Form des Körperteils des Patienten anpassen (s. 1b).According to 1a the robot hand 10 according to the invention has two actuated fingers 12a, 12b, which enclose a forearm 14 of the patient, which has a blood vessel 16. The palm of the hand of the robot, which is arranged adjacent to the blood vessel, has four fluid-filled pads 20a-20d, which are articulated to one another and to the hand and are thus movable relative to one another. They can thus adapt to the curved shape of the patient's body part (see Fig. 1b) .

Sodann erfolgt ein festeres Umgreifen des Körperteils 14 durch die Roboterhand 10, indem die Finger 12a, 12b fester geschlossen werden. Der Druck wird hierbei solange erhöht, bis das Blutgefäß 16 verschlossen wird. Sodann wird der Druck kontinuierlich reduziert, wie dies bei einer herkömmlichen Blutdruckmessung mithilfe einer Manschette ebenfalls geschieht. Hierbei wird durch einen Drucksensor der Druck, der durch die Roboterhand auf das Körperteil 14 aufgebracht wird, kontinuierlich gemessen. Der Druck beim Einsetzen des Korotkow-Geräusches wird hierbei zum Bestimmen des systolischen Blutdrucks verwendet, während der Druck beim Verstummen des Korotkow-Gerausches zum Bestimmen des diastolischen Blutdrucks verwendet wird.The robot hand 10 then grips the body part 14 more firmly by closing the fingers 12a, 12b more tightly. The pressure is increased here until the blood vessel 16 is closed. The pressure is then continuously reduced, as is also the case with a conventional blood pressure measurement using a cuff. In this case, the pressure that is applied to the body part 14 by the robot hand is continuously measured by a pressure sensor. The pressure at the onset of the Korotkoff sound is used to determine the systolic blood pressure, while the pressure at the end of the Korotkoff sound is used to determine the diastolic blood pressure.

Als Schallsensor zum Erfassen des Korotkow-Geräusches kann ein Mikrofon oder ein anderer Schallsensor verwendet werden. Beispielsweise kann auch der Drucksensor als Schallsensor verwendet werden, indem die Pulsationen, die durch den Blutfluss hervorgerufen werden, detektiert werden.A microphone or another sound sensor can be used as a sound sensor for detecting the Korotkoff sound. For example, the pressure sensor can also be used as a sound sensor by detecting the pulsations caused by the blood flow.

Eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Roboterhand 10 ist in 2 dargestellt. Anstelle fluidgefüllter Kissen weist die Roboterhand 10 vier Kissen 20a - 20d auf, die durch Federn 22a - 22d gelagert sind. Im übrigen entspricht die Funktionsweise der Ausführungsform gemäß 2 der Funktionsweise der Ausführungsform gemäß 1a - 1c.An alternative embodiment of the robot hand 10 according to the invention is in 2 shown. Instead of fluid-filled pads, the robotic hand 10 has four pads 20a-20d supported by springs 22a-22d. For the rest, the mode of operation corresponds to the embodiment according to FIG 2 according to the operation of the embodiment 1a - 1c .

Alternative Ausgestaltungen der fluidgefüllten Kissen sind in den 3a - 3e dargestellt. Hierbei können die einzelnen fluidgefüllten Kissen durch Verbindungskanäle miteinander verbunden sein (s. 3b und 3c).Alternative embodiments of the fluid-filled cushion are in the 3a - 3e shown. The individual fluid-filled cushions can be connected to one another by connecting channels (see Fig. 3b and 3c ).

In einem oder mehreren Fluidkissen kann ein Drucksensor angebracht sein. Hierdurch kann zusätzlich oder alternativ zu einem weiterem Drucksensor der Druck erfasst werden, der durch die Roboterhand auf das Körperteil aufgebracht wird.A pressure sensor can be mounted in one or more fluid cushions. In this way, in addition to or as an alternative to a further pressure sensor, the pressure that is applied to the body part by the robot hand can be detected.

Die optionalen Leucht- und Fotodioden in der Mitte der Kissen 20a-20d dienen der Bestimmung des Blutdrucks über die Photoplethysmographie. Zudem können sie auch zur Ermittlung des Pulses und der Sauerstoffsättigung genutzt werden. Somit kann der Blutdruck parallel über zwei Verfahren bestimmt werden, was durch Fusion der Daten die Genauigkeit und Zuverlässigkeit erhöhen kann. Des Weiteren können durch die Dioden zusätzliche Vitalwerte bestimmt werden.The optional light-emitting and photodiodes in the middle of the cushions 20a-20d are used to determine the blood pressure via photoplethysmography. They can also be used to determine heart rate and oxygen saturation. This means that the blood pressure can be determined in parallel using two methods, which can increase accuracy and reliability by merging the data. Furthermore, additional vital signs can be determined by the diodes.

Claims (9)

Roboterhand zum Messen des Blutdrucks eines Patienten, mit - mindestens einen aktuierten Finger (12a, 12b) zum Umgreifen eines Körperteils (14), das ein Blutgefäß (16) aufweist, - einem Schallsensor zum Erfassen eines Korotkow-Geräusches am Blutgefäß (16), - einem Drucksensor zum Erfassen des Drucks, der durch die Roboterhand (10) auf das Körperteil (14) aufgebracht wird, - einer Steuerung zum Steuern der Finger (12a, 12b) der Roboterhand (10) derart, dass bei einem Schließen der Roboterhand (10) beim Umgreifen des Körperteils (14) durch den mindestens einen Finger (12a, 12b) ein Abdrücken des Blutgefäßes (16) erfolgt, wobei die Steuerung ferner ausgebildet ist zum kontinuierlichen Öffnen der Roboterhand (10), wobei beim Einsetzen und Verstummen des Korotkow-Geräusches am Blutgefäß (16) durch den Drucksensor jeweils ein Erfassen des Drucks erfolgt, der durch die Roboterhand (10) auf das Körperteil (14) aufgebracht wird und hierdurch ein Bestimmen des systolischen und diastolischen Blutdrucks erfolgt.Robotic hand for measuring a patient's blood pressure, with - at least one actuated finger (12a, 12b) for gripping a body part (14) having a blood vessel (16), - a sound sensor for detecting a Korotkow sound on the blood vessel (16), - a pressure sensor for detecting the pressure that is applied to the body part (14) by the robot hand (10), - A controller for controlling the fingers (12a, 12b) of the robot hand (10) in such a way that when the robot hand (10) closes when the body part (14) is grasped by the at least one finger (12a, 12b), the blood vessel ( 16), wherein the controller is also designed to continuously open the robot hand (10), wherein when the Korotkov sound on the blood vessel (16) starts and stops, the pressure sensor detects the pressure that is exerted by the robot hand (10) is applied to the body part (14) and the systolic and diastolic blood pressure is thereby determined. Roboterhand zum Messen des Blutdrucks nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Finger (12a, 12b) kraftgeregelt sind.Robotic hand to measure blood pressure after claim 1 , characterized in that the finger or fingers (12a, 12b) are force-controlled. Roboterhand zum Messen des Blutdrucks nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Handfläche (18) flexibel ist, so dass ihre Form an die Form des umgriffenen Körperteils anpassbar ist.Robotic hand to measure blood pressure after claim 1 or 2 , characterized in that the palm (18) is flexible so that its shape is adaptable to the shape of the body part being gripped. Roboterhand zum Messen des Blutdrucks nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Handfläche (18) mindestens ein fluidgefülltes Kissen (20a - 20d) aufweist.Robotic hand to measure blood pressure after claim 3 , characterized in that the palm (18) has at least one fluid-filled pad (20a - 20d). Roboterhand zum Messen des Blutdrucks nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Handfläche (18) mehrere fluidgefüllte Kissen (20a - 20d) aufweist, die zum Druckausgleich miteinander verbunden sind.Robotic hand to measure blood pressure after claim 4 , characterized in that the palm (18) has a plurality of fluid-filled cushions (20a - 20d) which are connected to one another for pressure equalization. Roboterhand zum Messen des Blutdrucks nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck- und Schallsensor derselbe Sensor ist.Robotic hand to measure blood pressure after claim 1 - 5 , characterized in that the pressure and sound sensor is the same sensor. Roboterhand zum Messen des Blutdrucks nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass als Drucksensor Kraftsensoren in dem oder den Fingern (12a, 12b) der Roboterhand (10) verwendet werden.Robotic hand to measure blood pressure after claim 1 - 5 , characterized in that force sensors in the finger or fingers (12a, 12b) of the robot hand (10) are used as the pressure sensor. Verfahren zum Betreiben einer Roboterhand mit den Schritten: - Umgreifen eines Körperteils (14) eines Patienten, das ein Blutgefäß (16) aufweist mit einer Roboterhand, die mindestens einen aktuierten Finger (12a, 12b) aufweist, derart, dass ein Abdrücken des Blutgefäßes (16) erfolgt, - kontinuierliches Öffnen der Roboterhand (10), - Erfassen des Drucks, der durch die Roboterhand (10) auf das Körperteil (14) aufgebracht wird zu dem Zeitpunkt, an dem das Korotkow-Geräusch beim Öffnen der Roboterhand (10) einsetzt, wobei hieraus der systolische Blutdruck abgeleitet wird, - Erfassen des Drucks, der durch die Roboterhand (10) auf das Körperteil (14) aufgebracht wird zu dem Zeitpunkt, an dem das Korotkow-Geräusch beim Öffnen der Roboterhand verstummt, wobei hieraus der diastolische Blutdruck abgeleitet wird.Method of operating a robotic hand, comprising the steps: - grasping around a body part (14) of a patient that has a blood vessel (16) with a robot hand that has at least one actuated finger (12a, 12b) in such a way that the blood vessel (16) is squeezed, - continuous opening of the robot hand (10), - detecting the pressure applied by the robot hand (10) to the body part (14) at the point in time at which the Korotkow sound begins when the robot hand (10) is opened, the systolic blood pressure being derived therefrom, - detecting the pressure applied by the robot hand (10) to the body part (14) at the time when the Korotkoff sound stops when the robot hand is opened, from which the diastolic blood pressure is derived. Verfahren zum Betreiben einer Roboterhand nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch den vorausgehenden Verfahrensschritt: - Erfassen der Position und Orientierung des Körperteils (14) des Patienten, - Bewegen der Roboterhand (10) durch einen hiermit verbundenen Roboterarm derart, dass die Handfläche (18) der Roboterhand (10) mit der Stelle des Körperteils (14), die das Blutgefäß (16) aufweist, in Kontakt kommt.Method of operating a robotic hand claim 8 , characterized by the preceding method step: - detecting the position and orientation of the body part (14) of the patient, - moving the robot hand (10) by a robot arm connected thereto in such a way that the palm (18) of the robot hand (10) is in contact with the location of the Body part (14) having the blood vessel (16) comes into contact.
DE102021108270.6A 2021-03-31 2021-03-31 Robot for measuring blood pressure and method for operating a robot Pending DE102021108270A1 (en)

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Non-Patent Citations (1)

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Title
Ein Pfleger namens Garmi: Wie ein Roboter in der Altenpflege helfen kann | Stationen |BR. Uploaddatum: 16. Oktober 2019. URL: https://www.youtube.com/watch?v=6ymaQlnnSSY.[abgerufen am 10.02.2022]

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