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Die vorliegende Erfindung betrifft ein nichtinvasives Sphygmomanometer (Blutdruckmessgerät), und insbesondere ein Sphygmomanometer, das eine Messfehler-Korrekturfunktion entsprechend einer Differenz von Armumfangslängen von Testpersonen bietet.
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Im Stand der Technik ist üblicherweise die allgemeinste Methode zur nichtinvasiven Blutdruckmessung ein Verfahren, bei dem man den Blutfluss in periphere Bereiche unterbricht, indem man von außen Druck auf Bereiche ausübt, in denen Arterien verlaufen, wie z.B. die Arme, Handgelenke oder dergleichen einer Testperson, und danach die Korotkoff-Töne oder eine Pulsänderung in den Arterien beobachtet, während der ausgeübte Druck schrittweise verringert wird, wodurch man den Blutdruckwert misst.
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Zum Ausüben des Drucks auf den Bereich, in dem die Arterien verlaufen, wickelt man ein Armband mit einem Balg als eine luftenthaltende Kammer auf den Bereich, in dem die Arterien verlaufen, erhöht von außen den Druck im Balg und reduziert ihn anschließend und steuert so ein Unterbrechen und Wiederfreigeben des Blutstroms in die peripheren Bereiche.
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Diese Methode weist jedoch eine geringere Messgenauigkeit als eine invasive Methode zur direkten Blutdruckmessung in einem Blutgefäß auf. Grund hierfür ist die Tatsache, dass die Ergebnisse der Blutdruckmessungen abhängig von einer Armumfangslänge der Testperson oder der Größe des verwendeten Balgs verschieden sind. Wenn beispielsweise die Breite (in einer Richtung orthogonal zur Wicklungsrichtung des Armbands) des Balgs viel kürzer als die Armumfangslänge der Testperson ist, wird ein Blutdruck gemessen, der höher als der tatsächliche Wert ist. Wenn hingegen die Breite des Balgs viel länger ist, so liegt der gemessene Blutdruck unter dem tatsächlichen Wert. In ähnlicher Weise wird dann, wenn die Länge (in Wicklungsrichtung des Armbands) des Balgs viel kürzer als die Armumfangslänge der Testperson ist, der gemessene Blutdruck über dem tatsächlichen Wert liegen. Und wenn umgekehrt die Balglänge viel länger ist, so liegt der gemessene Blutdruck unter dem tatsächlichen Wert. Idealerweise sollten daher Balge entsprechend verschiedenen Testperson bereitgestellt werden, um einen richtigen Blutdruckwert zu erhalten. Es ist jedoch schwierig, sie tatsächlich in einem medizinischen Set oder dergleichen bereitzustellen und zu vermarkten, wenn Kostenaspekte, Platzbedarf, Blutdruckwert-Genauigkeitsanforderungen der Testperson und dergleichen berücksichtigt und gegeneinander abgewogen werden.
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Dementsprechend betrachtet man einen Bereich von Armumfangslängen, in dem Messfehler innerhalb eines bestimmten Bereichs liegen, als einen geeigneten Armumfangslängenbereich des Balgs, und mehrere Armbänder mit verschiedenen Balggrößen werden oft hergestellt, um den vorher abgeschätzten Armumfangslängenbereich der Testperson abzudecken. Bei der eigentlichen Messung wird das Armband ausgewählt durch (1) Messen der Armumfangslänge der Testperson mit einem Maßband, oder (2) mittels einer Abschätzung durch eine Messperson.
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Allerdings ist bei der Methode (1) das Messen mit dem Maßband eine zeitaufwendige Arbeit. Außerdem ist am Ort der Messung nicht immer ein Maßband verfügbar. Ferner tritt bei Methode (2) das Problem eines Fehlers bei der Armbandauswahl basierend auf der Schätzung durch die Messperson auf, was zu mangelnder Genauigkeit führt.
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Daher wurden im Stand der Technik genaue und wenig zeitaufwendige Verfahren vorgeschlagen. Zu nennen sind insbesondere (3) ein Verfahren zum Markieren des Armbands mit einer Skala, die die Armumfangslänge zeigt (siehe beispielsweise das offengelegte japanische Gebrauchsmuster
JP 62-152702 U , Figur 1-
5), ferner (4) ein Verfahren zum Bereitstellen einer Anzeige eines geeigneten Armumfangslängenbereichs an dem Armband (siehe beispielsweise das obige japanische Gebrauchsmuster), ferner (5) ein Verfahren zum Bereitstellen einer Armumfangslängen-Messeinrichtung an dem Armband, beispielsweise eines elektrischen Positionsdetektors wie z.B. eines veränderlichen Widerstands oder dergleichen an dem Armband (siehe z.B. die japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 06-245911 A , Seite 2,
2), sowie (6) ein Verfahren zum Abschätzen der Armumfangslänge anhand einer zum Ausüben des Drucks benötigten Zeit (siehe beispielsweise das zuletzt genannte japanische Patentdokument), insbesondere ein Verfahren zum Abschätzen des Drucks im Balg während der Druckausübung, und zum Abschätzen der Armumfangslänge der Testperson basierend auf einer zum Erreichen eines vorbestimmten Druckwerts benötigten Zeit oder einer Zeit, die benötigt wird, um ausgehend von dem vorbestimmten Druckwert einen höheren vorbestimmten Druckwert zu erreichen.
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Die genannten Methoden (3)-(6) weisen jedoch die folgenden Probleme auf:
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Bei Verfahren (3) wird die Frage, ob oder ob nicht die Größe des Balgs im Armband für die Testperson geeignet ist, anhand eines Skalenwerts entschieden, wenn das Armband auf den Arm der Testperson gewickelt wird, und eine Korrektur des zu messenden Blutdruckwerts ist basierend auf dem Skalenwert möglich, jedoch wird erst nach dem Aufwickeln des Balgs festgestellt, ob er geeignet ist oder nicht. Es tritt daher das Problem auf, dass der Balg erneut gewickelt werden muss, um das Armband gegen einen Balg unterschiedlicher Größe auszutauschen, wenn der Balg nicht geeignet ist.
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Ferner kann für eine genauere Messung ein Verfahren zur Berechnung des Blutdruckwerts unter Berücksichtigung der gemessenen Armumfangslänge durchgeführt werden. In diesem Fall jedoch tritt das Problem auf, dass die Blutdruckwertkorrektur durch Menschen durchgeführt werden muss, oder dass die Armumfangslänge unter Verwendung eines Betriebsknopfs des Sphygmomanometers direkt eingegeben werden muss.
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Bei Verfahren (4) tritt ebenso wie bei Verfahren (3) das Problem auf, dass das Armband erneut gewickelt werden muss, weil die Frage, ob oder ob nicht der Balg geeignet ist, erst nach Aufwickeln des Armband entschieden werden kann.
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Bei Verfahren (5) wird der genaue Blutdruckwert ohne erneutes Wickeln des Armbands erhalten. Allerdings tritt das Problem auf, dass nicht nur die Kosten erhöht sind, sondern dass außerdem die Struktur des Armbands kompliziert ist und Fehler häufiger auftreten können.
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Bei Verfahren (6) tritt das Problem auf, dass die abgeschätzte Armumfangslänge als Funktion der Festigkeit des Wickelns des Armbands stark verändert wird.
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Ein weiteres nichtinvasives Sphygmomanometer ist aus der
US 6 228 035 B1 bekannt. Dieses Dokument beabsichtigt allerdings nicht, einen gemessenen Blutdruck als Funktion des Umfangs des Körperbereichs zu korrigieren, sondern vielmehr, einen derartigen Messfehler von vornherein durch geeignete Maßnahmen an den Ventilen eines Sphygmomanometers zu verhindern.
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Unter Berücksichtigung der oben genannten Umstände ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein nichtinvasives Sphygmomanometer bereitzustellen, das in der Lage ist, einen genauen Blutdruckwert ohne komplizierten Aufbau und mit geringem Zeitaufwand zu erhalten.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein nichtinvasives Sphygmomanometer nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 4 gelöst. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche definieren vorteilhafte Weiterbildungen.
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Beim Sphygmomanometer nach Anspruch 1 wird die Fördermenge der Druckpumpe durch die Fördermengen-Messeinrichtung gemessen, und anschließend wird die Messbereichsumfangslänge durch den Messbereichsumfangslängen-Rechner berechnet, und zwar unter Verwendung des Zusammenhangs zwischen der Fördermenge und einer Druckänderung im Gasbehälter. Wenn die Messbereichsumfangslänge groß wird, wird eine effektive Kapazität des Gasbehälters entsprechend der größer gewordenen Länge groß, und die Fördermenge wird zum Erreichen eines vorbestimmten Drucks erhöht. Wenn daher der Zusammenhang zwischen der Fördermenge der Druckpumpe und dem Druck im Gasbehälter vorher berechnet wird, kann die Messbereichsumfangslänge leicht abgeschätzt werden. Wenn ferner ein breiter Bereich des Zusammenhangs zwischen der Fördermenge der Druckpumpe und dem Druck im Gasbehälter berechnet wird, wird eine Arbeit wie eine Veränderung des Messbereichseinschlussabschnitts entsprechend der Messbereichsumfangslänge oder dergleichen überflüssig oder zumindest verringert.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung betrifft ein nichtinvasives Sphygmomanometer, bei dem die Fördermengenmesseinrichtung einen ersten Schwellenwert und einen zweiten Schwellenwert einstellt, der größer als der erste Schwellenwert und kleiner oder gleich einem Solldruckeinstellwert während der Messung ist, und die Fördermenge der Druckpumpe misst, bis ausgehend vom ersten Schwellenwert der zweite Schwellenwert erreicht ist, und zwar unter Verwendung eines Druckwerts im Gasbehälter, nachdem sich der Gasbehälter mit einem von der Druckpumpe geförderten Gas ausgedehnt hat und einen Raum zwischen dem Messbereich und dem Messbereichseinschlussabschnitt einnimmt.
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Somit misst die Fördermengen-Messeinrichtung die Fördermenge der Druckpumpe zwischen den zwei vorbestimmten Druckwerten unter Verwendung der Druckwerte dazwischen in dem Gasbehälter, nachdem sich der Gasbehälter ausdehnt und den Raum zwischen dem Messbereich und dem Messbereichseinschlussabschnitt einnimmt. Auch wenn in diesem Fall das Gas in den Gasbehälter strömt, nachdem sich der Gasbehälter ausdehnt und den Raum zwischen dem Messbereich und dem Messbereichseinschlussabschnitt einnimmt, wird eine Veränderung der Kapazität im Gasbehälter durch einen zu messenden Bereich und den Messbereichseinschlussabschnitt verhindert. Daher steigt der Druck im Gasbehälter proportional zur Fördermenge der Druckpumpe. Daher kann die genaue Messbereichsumfangslänge berechnet werden, wenn die Fördermenge der Druckpumpe gemessen wird, und zwar unter Verwendung der Druckwerte, die in einem proportionalen Zusammenhang stehen.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung betrifft ein nichtinvasives Sphygmomanometer, bei dem ein Umdrehungszahldetektor, der die Zahl der Umdrehungen eines Motors der Druckpumpe zählt, an der Druckpumpe als Fördermengenmesseinrichtung vorgesehen ist; und
anhand einer Ausgabe des Umdrehungszahldetektors die Zahl der Umdrehungen des Motors gezählt und die Fördermenge der Druckpumpe berechnet wird.
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Somit wird die Umdrehungszahl des Druckpumpenmotors durch die Ausgabe des Umdrehungszahldetektors gezählt, und die Fördermenge der Druckpumpe wird entsprechend ihrer Umdrehungszahl berechnet. Eine vorbestimmte Gasmenge wird von der Druckpumpe ausgestoßen, deren Zylinderkapazität konstant ist, und zwar entsprechend der Motorumdrehungszahl, so dass die genaue Fördermenge der Druckpumpe durch Zählen ihrer Umdrehungszahl berechnet wird.
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Beim nichtinvasiven Sphygmomanometer nach Anspruch 4 wird die Umdrehungszahl des Druckpumpenmotors durch den Umdrehungszahldetektor gezählt, und die Messbereichsumfangslänge wird durch den Messbereichsumfangslängen-Rechner berechnet, und zwar unter Verwendung des Zusammenhangs zwischen der Umdrehungszahl und einer Druckänderung im Gasbehälter. Wenn die Messbereichsumfangslänge lang wird, wird eine effektive Kapazität des Gasbehälters entsprechend der größer gewordenen Länge groß, und die Fördermenge wird erhöht, bis ein vorbestimmter Druck erreicht wird. Wenn bei einem Druckpumpentyp, der eine vorbestimmte Gasmenge entsprechend der Motorumdrehungszahl aus dem Zylinder in der Druckpumpe ausstößt, der Zusammenhang zwischen der Umdrehungszahl und dem Druck im Gasbehälter vorher berechnet wird, kann die Messbereichsumfangslänge leicht abgeschätzt werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung betrifft ein nichtinvasives Sphygmomanometer, bei dem der Umdrehungszahldetektor einen ersten Schwellenwert und einen zweiten Schwellenwert einstellt, der größer als der erste Schwellenwert und kleiner oder gleich einem Solldruckeinstellwert während der Messung ist, und die Zahl der Umdrehungen des Motors misst, bis ausgehend vom ersten Schwellenwert der zweite Schwellenwert erreicht ist, und zwar unter Verwendung eines Druckwerts im Gasbehälter, nachdem sich der Gasbehälter mit einem von der Druckpumpe geförderten Gas ausgedehnt hat, und einen Raum zwischen dem Messbereich und dem Messbereichseinschlussabschnitt einnimmt.
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Hierbei misst der Umdrehungszahldetektor die Motorumdrehungszahl zwischen den zwei vorbestimmten Druckwerten unter Verwendung der Druckwerte dazwischen im Gasbehälter, nachdem sich der Gasbehälter ausdehnt, und den Raum zwischen dem Messbereich und dem Messbereichseinschlussabschnitt einnimmt. Auch wenn in diesem Fall das Gas in den Gasbehälter strömt, nachdem sich der Gasbehälter ausdehnt und den Raum zwischen dem Messbereich und dem Messbereichseinschlussabschnitt einnimmt, wird eine Änderung der Kapazität im Gasbehälter durch einen zu messenden Bereich und den Messbereichseinschlussabschnitt gehemmt. Daher steigt der Druck im Gasbehälter proportional zur Zahl der Umdrehungen des Motors der Druckpumpe, deren Zylinderkapazität konstant ist. Daher kann die genaue Messbereichsumfangslänge berechnet werden, wenn die Motorumdrehungszahl unter Verwendung der Druckwerte gemessen wird, die in dem proportionalen Zusammenhang stehen.
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Alle genannten nichtinvasiven Sphygmomanometer umfassen:
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Eine Messergebniskorrektureinheit, die ein Blutdruckmessergebnis basierend auf der Messbereichsumfangslänge der Testperson oder des Testtiers korrigiert, die durch den Messbereichsumfangslängenrechner berechnet ist.
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Somit wird das Ergebnis der Blutdruckmessung korrigiert, und zwar basierend auf der Messbereichsumfangslänge der Testperson, die durch den Messbereichsumfangslängen-Rechner berechnet wird.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der rein beispielhaften Figuren erläutert werden:
- 1 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen nichtinvasiven Sphygmomanometers;
- 2 ist eine schematische Ansicht, die ein Verfahren zur Verwendung des nichtinvasiven Sphygmomanometers aus 1 erläutert;
- 3 ist eine Explosionsansicht, die Details einer Druckpumpe aus 1 zeigt;
- 4 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Rotor in 3 zeigt;
- 5 ist eine erläuternde Ansicht, die einen ersten Zylinderabschnitt in 3 zeigt 6 ist ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das einen Fotokoppler der Pumpe aus 3 zeigt;
- 7 ist ein Blockdiagramm des nichtinvasiven Sphygmomanometers aus 1;
- 8 ist ein Graph, der einen Zusammenhang zwischen einer effektiven Balgkapazität und einer Armumfangslänge zeigt;
- 9 ist ein Graph, der einen Zusammenhang zwischen der Zahl der Umdrehungen eines Motors und der Armumfangslänge zeigt;
- 10 ist ein Graph, der einen Vergleich zwischen zwei Situationen zeigt, wenn nämlich das Armband aus 1 straff gewickelt wird bzw. wenn das Armband lose gewickelt wird;
- 11 ist eine Korrekturtabelle nach Ragan & Bordley.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert werden.
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1 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen nicht invasiven Sphygmomanometers. Das nichtinvasive Sphygmomanometer 1 umfasst ein Sphygmomanometergehäuse 3 und ein Armband 9 als Messbereichseinschlussabschnitt, das den Messbereich einer Testperson einschließt. Im Armband 9 ist ein Balg 8 als Gasbehälter vorgesehen, dem vom Sphygmomanometergehäuse 3 durch einen Stecker 5 und einen Schlauch 7 Luft zugeführt wird. Ferner ist am Armband 9 ein Klettverschluss 6 (z.B. Marke Velcro) zum Festhalten nach dem Aufwickeln des Armbands 9 auf einen Arm der Testperson vorgesehen.
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Das Sphygmomanometergehäuse 3 umfasst ein Anschlussteil 10, in das der Stecker 5 eingesteckt wird, ein Langsamleckventil 11, das eine langsame Leckrate während der Blutdruckmessung einstellt, sowie eine Druckpumpe 13, die Luft zum Balg 8 schickt. Ferner umfasst das Sphygmomanometergehäuse 3 einen Drucksensor 15, der einen Druck im Balg 8, Schläuchen 19 und einem Verbinder 21 misst, die die oben genannten verschiedenen Komponenten miteinander verbinden. Ferner weist das Sphygmomanometergehäuse 3 einen Hauptschalter 22 an seiner Außenseite auf.
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Nachfolgend wird ein Verfahren zur Verwendung des nichtinvasiven Sphygmomanometers 1 anhand von 2 erläutert werden. Zunächst wird der Hauptschalter 22 des Sphygmomanometergehäuses 3 eingeschaltet. Dann entspannt die Testperson ihren Arm, und die Testperson selbst oder eine Messperson wickelt das Armband 9 auf einen Oberarm der Testperson. Anschließend wird ein auf den Balg 8 auszuübender Maximaldruckwert entsprechend einem ungefähren maximalen Blutdruckwert der Testperson mittels eines Betriebsknopfs 18 bestimmt. Wenn ein Startknopf 20 gedrückt wird, strömt die Luft vom Sphygmomanometergehäuse 3 durch den Schlauch 7 in den Balg 8, wodurch die Blutdruckmessung beginnt. Eine Druckänderung im Balg 8 während der Messung, ein maximaler Blutdruckwert und ein minimaler Blutdruckwert oder dergleichen werden als Messergebnisse auf einem Monitor 16 angezeigt. Ferner kann es zweckmäßig sein, nach Vollendung der Blutdruckmessung einen Puls oder dergleichen hierauf anzuzeigen.
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Nachfolgend wird die Druckpumpe 13 unter Verwendung von 3 detailliert beschrieben werden. Die Druckpumpe 13 umfasst einen Motor 23 als Antriebsquelle zum Fördern von Luft. Zwei Elektroden 23a sind an einer rückwärtigen Seite des Motors 23 vorgesehen, und der Motor 23 wird in Gang gesetzt, indem man eine Spannung von beispielsweise 6 V Gleichstrom an diese zwei Elektroden 23a anlegt. Ferner steht eine Drehwelle 23b an einer Vorderseite des Motors 23 vor, und die Drehwelle 23b ist in einen Rotor 25 eingesteckt, der aus Harz gefertigt ist und in dessen Mitte ein Passloch 25a gebildet ist. Ferner ist am Rotor 25 ein Passloch 25b an einer Seite gebildet, die der Öffnungsseite des Passlochs 25a gegenüber liegt. Das Passloch 25b ist mit einem Versatz von einer Mittelachse Z gebildet. Ferner ist eine dünne lüfterförmige Abschirmplatte 25c an einem Außenumfang des Rotors 25 vorgesehen und einstückig mit einem Rotorkörper 25d gebildet.
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An einer Seite des Rotors 25 ist ein becherförmiger Zylinderabschnitt 27 vorgesehen, bei dem ein Durchgangsloch 27a gebildet ist, in das der Rotor 25 einsetzbar ist. Der Zylinderabschnitt 27 ist derart am Motor 23 befestigt, dass Schrauben 29 jeweils in zwei Durchgangslöcher 27d eingesetzt sind, die durch einen Bodenabschnitt 27e hindurch gebildet sind, und in Gewinde 23c geschraubt sind, die am Motor 23 gebildet sind. Ferner ist im Zylinderabschnitt 27 ein Fotounterbrecher 31 als eine Komponente eines Umdrehungszahldetektors vorgesehen, der die Zahl der Umdrehungen des Motors 23 misst.
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Der Fotounterbrecher 31 ist derart aufgebaut, dass ein Fotokoppler 31b mit einem Querschnitt mit einer Ausnehmung auf einem Elektrodensubstrat 31a aufgelötet und befestigt ist. In dem Fotokoppler 31b sind eine Leuchtdiode 33 und ein npn-Fototransistor 35 vorgesehen, die in der später beschriebenen 6 in einer elektrischen Schaltung 55 gezeigt sind, und Licht verläuft von einer Seite einer Ausnehmungsrille zur anderen. Bei jeder Umdrehung des Motors 23 läuft die am Rotor 25 gebildete Abschirmplatte 25c durch die Ausnehmungsrille und schirmt das Licht der Leuchtdiode 33 ab, wodurch die Umdrehungszahl des Motors 23 gezählt wird. Ferner ist ein Kabelbaum 37 am Elektrodensubstrat 31a angeschlossen.
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An einer Seite des Zylinderabschnitts 27 ist ein Zylinderbeaufschlagungsabschnitt 38 vorgesehen. Der Zylinderbeaufschlagungsabschnitt 38 umfasst einen in das Passloch 25b einzupassenden Achsbolzen 41 aus Metall, einen Zylinderabschnitt 43a aus Harz, wo der Achsbolzen 41 eingepresst ist, sowie einen Zylinderbeaufschlagungsabschnitt 43 mit Plattenabschnitten 43b, die einstückig mit dem Zylinderabschnitt 43a gebildet sind. Auf den jeweiligen Plattenabschnitten 43b sind Gummizylinderbeaufschlagungs-Vorsprungsabschnitte 45 vorgesehen, und ein in einem Zylinderabschnitt 39 vorgesehener Gummizylinder 40 wird durch die Zylinderbeaufschlagungs-Vorsprungsabschnitte 45 beaufschlagt und verformt.
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An einer Seite des Zylinderabschnitts 39 ist ein Düsenabschnitt 49 vorgesehen. Am Düsenabschnitt 49 ist ein Abflussloch 49a vorgesehen. Wenn der Gummizylinder 40 verformt wird, wird die Luft aus dem Zylinder 40 durch das Abflussloch 49a hinausgedrückt. Die Verformung des Zylinders 40 erfolgt durch ein exzentrische Bewegung des Zylinderbeaufschlagungsabschnitts 43 und durch Beaufschlagen des Gummizylinders 40 nach einer Seite, da der Achsbolzen 41 in das Passloch 25b eingepresst ist, welches mit einem Versatz von der Mittelachse Z gebildet ist.
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4 ist eine Vorderansicht des Rotors 25 aus 3. Wie oben erläutert ist das Passloch 25b an einer Position gebildet, die von der Mitte des Rotorkörpers 25d versetzt ist. Die lüfterförmige Abschirmplatte 25c ist vom Passloch 25b entfernt am Außenumfang des Rotorkörper 25d gebildet.
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5 ist eine Vorderansicht des Zylinderabschnitts 27 in 3. Das Durchgangsloch 27a mit der gleichen Form wie der von vorne gesehene Rotor 25 ist am unteren Bereich 27e des becherförmigen Zylinderabschnitts 27 gebildet, und der Rotor 25 ist hierin einsetzbar. Ferner sind die Durchgangslöcher 27d jeweils auf beiden Seiten des Durchgangslochs 27a gebildet, und ein Durchgangsloch 27f zum Einsetzen des Fotokopplers 31b des Fotounterbrechers 31 ist an einer unteren Seite desselben ausgebildet.
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6 ist ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das den Fotokoppler 31b enthält. Die elektrische Schaltung 55 umfasst eine Stromversorgung 57, Widerstände 59, 61, 63, sowie einen veränderbaren Widerstand 65. Für die Stromversorgung 57 wird 3V Gleichstrom verwendet. Ferner ist die Leuchtdiode 33 mit dem Widerstand 59 verbunden, und der Fototransistor 35 ist mit dem Widerstand 61 verbunden. Ein Kollektor eines npn-Transistors 67 ist mit dem Widerstand 63 verbunden, und eine Basis des npn-Transistors 67 ist mit dem Widerstand 61 verbunden. Ferner bilden die Widerstände 61,63, der veränderbare Widerstand 65 und der npn-Transistor 67 eine Wellenformschaltung 75, die Rechteckwellen ausgibt.
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Die elektrische Schaltung 55 ist derart aufgebaut, dass ein elektrischer Strom durch den Widerstand 59 in die Leuchtdiode 33 fließt, und die Leuchtdiode 33 aufleuchtet, wenn von der Stromversorgung 57 elektrischer Strom zugeführt wird. Wenn hier die auf dem Rotor 25 montierte Abschirmplatte 25c die Leuchtdiode 33 nicht vom Fototransistor 35 abschirmt, so fällt von der Leuchtdiode 33 ausgesandte Lichtenergie auf eine Basis des Fototransistors 35, und daher ist der Zustand zwischen einem Kollektor und einem Emitter des Fototransistors 35 ein Ein-Zustand, so dass der elektrische Strom nicht zur Basis des npn-Transistors 67 fließt. Dementsprechend ist ein Zustand zwischen dem Kollektor und einem Emitter des npn-Transistors 67 ein Aus-Zustand, und die Ausgabespannung Vaus beträgt 3V, was ungefähr die Stromversorgungsspannung ist.
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Wenn sich jedoch der Motor 23 dreht, und wenn die Abschirmplatte 25c des Rotors 25 in eine Position gelangt, in der sie das Licht der Leuchtdiode 33 vom Fototransistor 35 abschirmt, so wird die der Basis des Fototransistors 35 bereitgestellte Lichtenergie der Leuchtdiode 33 abgeschirmt, und daher ist der Zustand zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Fototransistors 35 ein Aus-Zustand. Folglich fließt der elektrische Strom durch den veränderbaren Widerstand 65 und den Widerstand 61 zur Basis des npn-Transistors 67, und der Zustand zwischen dem Kollektor und dem Emitter des npn-Transistors 67 ist ein Aus-Zustand, so dass die Ausgabespannung Vaus ungefähr 0V beträgt.
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Dementsprechend synchronisiert die Ausgabespannung Vaus die Drehung des Motors 23 und wiederholt alternierend die Werte 0V und 3V.
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Daher kann durch Zählen der Zahl der Veränderungen der Spannung Vaus gezählt werden, wie oft die Abschirmplatte 25c das Licht der Leuchtdiode 33 gegenüber dem Fototransistor 35 abschirmt, und hierdurch kann die Umdrehungszahl des Motors 23 gezählt werden.
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Man beachte, dass der veränderbare Widerstand 65 ein Widerstand ist, der die Streuung der Verstärkung des Fototransistors 35 einstellt.
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7 ist ein Blockdiagramm des nichtinvasiven Sphygmomanometers 1. Ein Verfahren zur Berechnung des Blutdrucks wird unter Verwendung dieses Blockdiagramms erklärt werden. Zunächst fließt beim Einschalten des Hauptschalters 22 (beschrieben in 1) ein elektrischer Strom von einer Stromversorgung 68 zu einer Stromversorgungsschaltung 69. Dann fließt der elektrische Strom von der Stromversorgungsschaltung 69 zu jeweiligen elektrischen Schaltungen, der Druckpumpe 13 und dergleichen. Anschließend wird, wie zu 2 erklärt, das Armband 9 auf den Oberarm der Testperson gewickelt, und der Startknopf 20 wird gedrückt, nachdem man mittels des Betriebsknopfs 18 Bedingungen für die Blutdruckmessung eingestellt hat.
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Dann wird die Druckpumpe 13 durch ein Signal von einer CPU 71 aktiviert, und die Luft fließt zu dem im Armband 9 bereitgestellten Balg 8. Wenn der Druck im Balg 8 auf einen eingestellten Wert ansteigt, wird das Langsamleckventil 11 halb geöffnet, die Luft im Balg 8 wird allmählich in die Umgebung abgelassen, und der Druck im Balg wird schrittweise mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit gesenkt. Der Druck im Balg 8 wird durch den Drucksensor 15 beobachtet, und Pulse werden ausgegeben, deren Frequenz sich entsprechend dem beobachteten Druck ändert. Die Pulse werden durch eine Druckmessschaltung 73 in den Druckwert umgewandelt und in Echtzeit zu jeder vorbestimmten Zeit auf dem Monitor 16 angezeigt. Man beachte, dass nach Beendigung der Blutdruckmessung das Langsamleckventil 11 vollständig offen ist, und der Druck im Balg 8 rasch sinkt.
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Ferner wird eine Wellenform der Ausgangsspannung Vaus der elektrischen Schaltung 55 (beschrieben in 6), die den Fotounterbrecher 31 und die Wellenformschaltung 75 umfasst, in eine Umdrehungszahl-Zählschaltung 77 als interne Schaltung der CPU 71 eingegeben. Dann wird durch die Umdrehungszahl-Zählschaltung 77 die Zahl der Rechteckwellen von der Wellenformschaltung 75 gezählt, während der Druck im Balg 8 einen ersten Schwellenwert erreicht und auf einen zweiten Schwellenwert absinkt. Hier ist der erste Schwellenwert ein Wert, nachdem sich der Balg 8 ausgedehnt hat und einen Raum zwischen dem Oberarm und dem Armband 9 einnimmt. In anderen Worten wird als der erste Schwellenwert ein Druck gewählt in einem Zustand, bei dem eine durch den Drucksensor 15 gemessene Druckänderung einen proportionalen Zusammenhang mit einer Fördermenge der Druckpumpe 13 hat. Beispielsweise kann der Wert auf 40 mmHg eingestellt werden. Andererseits wird als der zweite Schwellenwert ein Wert gewählt, der größer als der erste Schwellenwert und kleiner oder gleich einem Solldruckeinstellwert während der Messung ist. Beispielsweise kann der Wert auf 160 mmHg eingestellt werden. Der Solldruckeinstellwert während der Messung wird beispielsweise 30-40 mmHg über einem geschätzten maximalen Blutdruckwert der Testperson eingestellt.
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Man beachte, dass ein Umdrehungsanzahldetektor den Fotounterbrecher 31, die Wellenformschaltung 75 sowie die Umdrehungszahl-Zählschaltung 77 umfasst.
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Anschließend wird durch eine Fördermengenberechnungsschaltung 78 eine Fördermenge berechnet, und zwar basierend auf den durch die Umdrehungszahl-Zählschaltung 77 gezählten Zahlen von Rechteckwellen, entsprechend der Zahl der Umdrehungen des Motors 23 (beschrieben in 3). Man beachte, dass ein Fördermengenrechner durch die Fördermengenberechnungsschaltung 78 und den genannten Umdrehungszahldetektor gebildet ist.
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Anschließend wird eine Armumfangslänge durch eine Armum angslängenerfassungsschaltung 79 als Messbereichsumfangslängendetektor berechnet, und zwar basierend auf der durch die Fördermengenberechnungsschaltung 78 berechneten Fördermenge, während der Druck im Balg 8 ausgehend vom ersten Schwellenwert den zweiten Schwellenwert erreicht. Der Grund dafür, dass die Armumfangslänge auf diese Weise geschätzt wird, liegt darin, dass je länger die Armumfangslänge ist, desto größer die effektive Kapazität im Balg 8 ist, und desto mehr die Luftmenge steigt, die für eine vorbestimmten Druckanstieg benötigt wird. 8 zeigt einen Zusammenhang zwischen der effektiven Kapazität des Balgs 8 und der Armumfangslänge. Wie man in der Zeichnung sehen kann, wird die Armumfangslänge zwischen 190 mm und 345 mm gemessen, und die effektive Kapazität des Balgs 8 nimmt im Wesentlichen proportional zur Armumfangslänge zu, wenn diese groß wird. 9 zeigt einen Zusammenhang zwischen der Zahl der Umdrehungen des Motors 23 und der Armumfangslänge. Da die Luftmenge, die der Motor 23 pro Umdrehung ausstößt, konstant ist, ist der Graph der 9 ähnlich zu jenem der 8.
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10 zeigt einen Zusammenhang zwischen der Zahl der Umdrehungen des Motors 23 und dem Druck im Balg 8 bei unterschiedlicher Wicklung des Armbands 9. Die Figur zeigt einen Graph, bei dem das Armband 9 auf den Arm einer Testperson mit einer Armumfangslänge von 260 mm gewickelt ist, und ein Druck bis zu 180 mmHg ausgeübt wird. Die Linie mit schwarzen Kreispunkten zeigt den Fall, dass das Armband 9 straff auf den Arm der Testperson gewickelt ist, entsprechend der Wicklung bei einer allgemeinen Messung. Andererseits zeigt die Linie mit schwarzen Dreieckspunkten den Fall, dass das Armband 9 lose gewickelt ist. Wie man in der Zeichnung sieht, benötigt das lose gewickelte Armband 9 eine größere Zahl von Umdrehungen, bis der gleiche Druck erreicht wird, als das straff gewickelte Armband 9, da das lose gewickelte Armband 9 eine höhere effektive Kapazität im Balg 8 bedeutet.
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Allerdings weisen die Steigungen der beiden Graphen einen derartigen gemeinsamen Punkt auf, dass sie nach ungefähr 40 mmHg im Wesentlichen linear verlaufen. Dies bedeutet, dass der Balg 8 den Raum zwischen dem Messbereich und dem Armband 9 einnimmt, wenn der Druck im Balg 8 ungefähr 40 mmHg beträgt. Daher kann die Armumfangslänge mit hoher Genauigkeit geschätzt werden, wenn der erste Schwellenwert und der zweite Schwellenwert an zwei Punkten mit einem breiten Zwischenbereich der graden Linie gesetzt werden.
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Anschließend wird das Ergebnis der Blutdruckmessung durch eine Blutdruckwertkorrekturschaltung
81 als Messergebniskorrektureinheit korrigiert, und zwar basierend auf der durch die Armumfangslängenerfassungsschaltung
79 berechneten Armumfangslänge der Testperson. Speziell wird eine Korrekturtabelle nach Ragan & Bordley, eine Korrekturformel nach Pickering oder dergleichen angewandt, wie in
11 gezeigt ist. Die Korrekturformel nach Pickering lautet wie folgt:
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Hierbei ist s der maximale Blutdruckwert (mmHg), c ist die Oberarmumfangslänge (mm), und d ist der minimale Blutdruckwert (mmHg).
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Ferner zeigt die Tabelle in 11 eine Änderungsrate eines maximalen Blutdruckwerts und eines minimalen Blutdruckwerts entsprechend einer Oberarmumfangslänge, wenn der Balg 8 mit 13 cm Breite verwendet wird. Für eine Testperson mit einer Oberarmumfangslänge von 240 mm erfolgen die Korrekturen derart, dass 5 mmHg zum gemessenen maximalen Blutdruckwert addiert wird und dass 5 mmHg vom minimalen Blutdruckwert subtrahiert wird.
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Schließlich werden der korrigierte maximale Blutdruckwert und minimale Blutdruckwert auf dem Monitor 16 angezeigt, und die Messung ist beendet.
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Wie oben erwähnt, wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach dem Messen der Fördermenge der Druckpumpe 13 durch Erfassung der Zahl von Umdrehungen des Motors 23 anhand des Fotounterbrechers 31 die Armumfangslänge durch die Armumfangslängenerfassungsschaltung 79 berechnet, und zwar unter Verwendung des Zusammenhangs zwischen der Fördermenge und einer Druckänderung im Balg 8. Wenn die Armumfangslänge lang wird, wird die effektive Kapazität des Balgs 8 entsprechend der größer gewordenen Länge groß, und die Fördermenge zum Erreichen eines vorbestimmten Drucks steigt. Wenn daher der Zusammenhang zwischen der Fördermenge der Druckpumpe 13 und dem Druck im Balg 8 vorher berechnet wird, kann die Armumfangslänge leicht abgeschätzt werden. Dementsprechend kann die vorliegende Erfindung durch eine einfache Veränderung des Aufbaus realisiert werden, indem man nur den Fotounterbrecher 31 in der Druckpumpe 13 bereitstellt, und ferner die elektrische Schaltung wie z.B. die Wellenformschaltung 75, die Umdrehungszahlzählschaltung 77 und dergleichen bereitstellt, und somit kann die Armumfangslänge ohne Verkomplizierung des Aufbaus geschätzt werden. Ferner kann ein genauer Blutdruckwert erhalten werden, wenn der Blutdruckwert basierend auf der Armumfangslänge durch die Blutdruckwertkorrekturschaltung 81 korrigiert wird. Wenn ferner ein weiter Bereich des Zusammenhangs zwischen der Fördermenge der Druckpumpe 13 und dem Druck im Balg 8 berechnet wird, kann die Blutdruckmessung mit wenig zeitaufwendiger Arbeit durchgeführt werden, da diese Arbeit wie z.B. ein Wechsel des Armbands 9 entsprechend der Armumfangslänge oder dergleichen abnimmt.
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Ferner wird eine Ausgabe des Fotounterbrechers 31 in die Blutdruckwertkorrekturschaltung 81 eingegeben, und zwar über die Wellenformschaltung 75, die Umdrehungszahlzählschaltung 77, die Fördermengenberechnungsschaltung 78 und die Armumfangslängenerfassungsschaltung 79, wodurch die Blutdruckmessung automatisch erfolgen kann. Es ist daher nicht nötig, die gemessene Armumfangslänge direkt in das nichtinvasive Sphygmomanometer 1 einzugeben, und die Blutdruckmessung kann rasch und mit wenig zeitaufwendiger Arbeit erfolgen.
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Wenn außerdem die Fördermenge durch die Zahl von Umdrehungen des Motors 23 berechnet wird, kann die exakte Fördermenge berechnet werden, da die Kapazität des Zylinders 40 konstant ist. Herkömmlich wird die Fördermenge unter Verwendung einer Umdrehungszeit des Motors 23 berechnet; daher wird ein Ausgabeänderungsfehler auf Grund der Leistungsabnahme einer Batterie erzeugt, oder eine Last ändert sich auf Grund einer Änderung des Drucks im Balg 8, sogar dann, wenn eine Batterieausgabe konstant ist, was zur Erzeugung eines Fehlers führt. Diese Probleme könne jedoch gelöst werden.
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Ferner wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Fördermenge der Druckpumpe 13 zwischen den zwei Druckwerten gemessen, und zwar unter Verwendung der zwei Druckwerte im Balg 8, nachdem sich der Balg 8 ausgedehnt hat und den Raum zwischen dem Arm und dem Armband 9 einnimmt. Selbst wenn in diesem Fall Luft in den Balg 8 strömt, nachdem sich der Balg 8 ausgedehnt hat und den Raum zwischen dem Arm und dem Armband 9 einnimmt, wird eine Kapazitätsänderung im Balg 8 durch den Arm und das Armband 9 verhindert. Ferner steigt der Druck im Balg 8 proportional zur Fördermenge der Druckpumpe 13. Daher kann die genaue Armumfangslänge unter Verwendung der Druckwerte berechnet werden, da sie in dem proportionalen Zusammenhang stehen. Daher kann die Erzeugung eines Fehlers des Messergebnisses auf Grund eines zu losen Wickelns des Armbands 9 vermieden werden.
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Bei der oben erläuterten Ausführungsform wurde das Beispiel eines Aufwickelns des Armbands 9 auf den Oberarm der Testperson als Messbereich gegeben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann das Armband 9 auf ein Handgelenk, ein Bein oder andere Bereiche gewickelt werden.
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Ferner ist in einer oben erläuterten Ausführungsform ein Beispiel des Wickelns des Armbands 9 auf eine Testperson als Ziel gegeben. Das Ziel kann jedoch auch ein Tier sein.
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Ferner ist in einer oben erläuterten Ausführungsform ein Beispiel des Füllens des Balgs 8 mit Luft als Gas gegeben. Allerdings könnte auch ein anderes Gas eingesetzt werden.
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Ferner ist in einer oben erläuterten Ausführungsform ein Beispiel angegeben worden, bei dem man die Fördermenge durch die Fördermengenberechungsschaltung 78 berechnet, und die Armumfangslänge durch die Armumfangslängenerfassungsschaltung 79 abschätzt, nachdem die Zahl der Umdrehungen des Motors 23 durch die Umdrehungszahlzählschaltung 77 gezählt wurde. Allerdings kann der Zusammenhang zwischen der Umdrehungsanzahl des Motors 23 zwischen den zwei Druckwerten und der Armumfangslänge vorher berechnet werden, und die Armumfangslänge kann ohne Berechnung der Fördermenge geschätzt werden.
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Wie oben erläutert wird erfindungsgemäß nach dem Messen der Fördermenge der Druckpumpe die Armumfangslänge durch einen Messbereichsumfangslängenrechner unter Verwendung des Zusammenhangs zwischen der Fördermenge und der Druckänderung im Gasbehälter berechnet. Wenn die Armumfangslänge groß wird, wird die effektive Kapazität des Gasbehälters entsprechend der größer gewordenen Länge groß, und die Fördermenge zum Erreichen eines vorbestimmten Drucks steigt. Wenn daher der Zusammenhang zwischen der Fördermenge der Druckpumpe und dem Druck im Gasbehälter vorher berechnet wird, kann die Messbereichsumfangslänge leicht abgeschätzt werden. Dementsprechend kann die vorliegende Erfindung durch eine einfache Abwandlung des Aufbaus realisiert werden, indem man beispielsweise die Druckpumpe mit dem Umdrehungsanzahldetektor versieht, und die Fördermenge misst. Daher kann die Armumfangslänge ohne Verkomplizierung der Struktur ermittelt werden. Ferner kann der genaue Blutdruckwert erhalten werden, wenn der Blutdruckwert durch die Messergebniskorrektureinheit basierend auf der Armumfangslänge korrigiert wird. Wenn ferner ein weiter Bereich des Zusammenhangs zwischen der Fördermenge der Druckpumpe und dem Druck im Gasbehälter berechnet wird, werden Arbeiten wie z.B. das Anlegen und Abnehmen des Messbereichseinschlussabschnitts entsprechend der Messbereichsumfangslänge oder dergleichen weitgehend überflüssig, wodurch der genaue Blutdruckwert mit wenig zeitaufwendiger Arbeit erhalten werden kann.
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Zusammenfassend kann eine Ausführungsform der Erfindung wie folgt beschrieben werden:
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Ein nichtinvasives Sphygmomanometer wird vorgeschlagen, das dazu ausgelegt ist, einen genauen Blutdruckwert ohne komplizierten Aufbau und mit wenig zeitaufwendiger Arbeit zu erhalten. Es umfasst einen Fotounterbrecher 31, eine Wellenformschaltung 75, eine Umdrehungszahlzählschaltung 77, und eine Fördermengenberechnungsschaltung 78, die eine Fördermenge einer Druckpumpe 13 messen, sowie eine Armumfangslängenerfassungsschaltung 79, die eine Armumfangslänge einer Testperson basierend auf einem Zusammenhang zwischen einem Druck in einem in einem Armband 9 vorgesehenen Balg 8 und der gemessenen Fördermenge der Druckpumpe 13 berechnet. Dann wird ein Blutdruckwert basierend auf der berechneten Armumfangslänge korrigiert.