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Technischer Bereich
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine piezoelektrische Pumpe, welche ein Fluid absaugt und ausstößt, wobei ein piezoelektrisches Element und eine Blutdruckinformation-Messeinrichtung benutzt werden, welche die piezoelektrische Pumpe als eine Druckpumpe für das Beaufschlagen mit Druck eines komprimierenden Fluidbalges beinhaltet.
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Hintergrund des Standes der Technik
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Das Messen einer Blutdruckinformation eines Probanden ist äußerst wichtig für das Gewinnen des Verständnisses des Gesundheitszustandes des Probanden. In den letzten Jahren wurden Versuche durchgeführt, um die Herzbeanspruchung oder den Grad der Arteriosklerose nicht nur durch das Messen eines systolischen Blutdruckwertes und eines diastolischen Blutdruckwertes zu bestimmen, deren Nützlichkeit als typische Anzeigen in breitem Maße anerkannt wurde, welche zu der Analyse des Risikos von kardiovaskulären Erkrankungen, wie zum Beispiel Schlaganfall, Herzversagen, Myokardinfarkt und Ähnlichem beitragen, jedoch auch zum Beispiel durch das Messen der Pulswelle des Probanden.
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Blutdruckinformation-Messeinrichtungen sind bestimmt, wenigstens eine dieser Arten von Blutdruckinformation zu messen, und es wird von ihnen erwartet, dass sie weiter in diesen Bereichen benutzt werden, wie zum Beispiel der Früherkennung, der Prävention und der Behandlung von Kreislauferkrankungen. Es sollte beachtet werden, dass die Blutdruckinformation eine große Vielfalt von Arten der Kreislaufinformation beinhaltet, wie zum Beispiel systolische Blutdruckwerte, diastolische Blutdruckwerte, Durchschnittsblutdruckwerte, die Pulswelle, den Puls, verschiedene Anzeichen, welche den Grad der Arteriosklerose anzeigen, und Ähnliches.
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Im Allgemeinen wird eine Manschette für eine Blutdruckinformation-Messeinrichtung (hier nachfolgend einfach als ”Manschette” bezeichnet) benutzt, um Blutdruckinformation zu messen. Hier bedeutet eine ”Manschette” eine band- oder ringförmige Struktur, welche einen komprimierenden Fluidbalg beinhaltet, welcher an einem Teil eines lebenden Körpers befestigt werden kann, und bezieht sich auf jene für den Gebrauch beim Messen der Blutdruckinformation, bei welchen eine Arterie durch das Aufblasen des komprimierenden Fluidbalges komprimiert wird, und zwar durch das Injizieren eines Fluids, wie zum Beispiel eines Gases, einer Flüssigkeit oder Ähnlichem, in den zuvor erwähnten komprimierenden Fluidbalg.
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Gewöhnlicherweise wird eine Blutdruckinformation-Messeinrichtung mit einer druckaufbauenden Pumpe und einem Auslassventil bereitgestellt, welche als ein Druckaufbau-/Druckverminderungsmechanismus dienen, um den Druck des komprimierenden Fluidbalges zu erhöhen/zu reduzieren. Von diesen Komponenten ist die Druckaufbaupumpe für den Druckaufbau des komprimierenden Fluidbalges bestimmt, und herkömmlicherweise wurde eine Motorpumpe im Allgemeinen als die Druckaufbaupumpe benutzt.
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In den letzten Jahren jedoch kamen piezoelektrische Pumpen mit geringen Abmessungen, welche für das Absaugen und Auslassen bzw. Ausstoßen eines komprimierbaren Fluids geeignet sind, wie zum Beispiel Luft und Ähnlichem, zum Einsatz, und das Verwenden einer derartigen piezoelektrischen Pumpe als Druckaufbaupumpe einer Blutdruckinformation-Messeinrichtung wurde in Betracht gezogen.
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Die zuvor erwähnten piezoelektrischen Pumpen treten in verschiedenen Arten der Konfiguration auf. Bei einem Typ ist ein Aktuator durch das Befestigen eines piezoelektrischen Elementes an einer vibrierenden Folie aufgebaut, und ein Diaphragma, welches ein Verbindungsloch besitzt, durch welches ein Fluid führt, ist gegenüber dem Aktuator positioniert. Durch das resonante Treiben des piezoelektrischen Elementes, um dadurch die Vibrationsfolie zum Schwingen zu bringen, fungiert der Raum zwischen dem Aktuator und dem Diaphragma als eine Pumpkammer, um einen Pumpbetrieb zu ermöglichen.
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In einer piezoelektrischen Pumpe mit dieser Konfiguration wird ein Fluid in die Pumpkammer von der Absaugseite über das zuvor erwähnte Anschlussloch eingeführt, und zwar durch das Versetzen des Aktuators zu der gegenüberliegenden Seite dahin, wo das Diaphragma platziert ist, und darauf folgend wird das Fluid zu der Auslassseite von der Pumpkammer durch einen Versatz des Aktuators zu der Seite, auf welcher das Diaphragma platziert ist, geliefert.
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Es sollte beachtet werden, dass Dokumente, welche piezoelektrische Pumpen mit dieser Konfiguration offenbaren, zum Beispiel die
Internationale Publikation Nr. 2011/145544 (Patentliteratur 1) umfassen.
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Zitatliste
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: Internationale Veröffentlichung Nr. 2011/145544
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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In einer piezoelektrischen Pumpe mit der vorhergegangenen Konfiguration jedoch, wenn der Aktuator in Richtung der Seite versetzt wird, wo das Diaphragma platziert ist (d. h. wenn die Pumpkammer eine Auslassoperation bzw. Ausstoßbetrieb durchführt), fließt ein Teil des Fluids in die Pumpkammer zu der Absaugseite über das Verbindungsloch, welches in dem Diaphragma bereitgestellt ist, zurück (leckt). Wegen dieses Rückflusses des Fluids besitzt eine piezoelektrische Pumpe mit dieser Konfiguration natürlich eine begrenzte Druckaufbaufähigkeit.
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Entsprechend werden, wenn eine piezoelektrische Pumpe mit der vorhergegangenen Konfiguration als die Druckpumpe einer Blutdruckinformation-Messeinrichtung benutzt wird, Probleme auftreten, wie zum Beispiel nicht ausreichende Druckkraft, um einen komprimierenden Fluidbalg mit Druck zu versorgen, oder das Erfordern eines langen Zeitraums, um einen komprimierenden Fluidbalg mit Druck auf einen vorher festgelegten Druck zu versorgen, was es schwierig macht, eine schnelle Messung durchzuführen.
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Entsprechend wurde die vorliegende Erfindung durchgeführt, um die vorhergegangenen Probleme zu lösen, und die Aufgaben derselben bestehen darin, eine piezoelektrische Hochdruckpumpe mit großem Fluss bzw. großer Strömung mit besserem Druckwirkungsgrad bereitzustellen, und auch eine Blutdruckinformation-Messeinrichtung bereitzustellen, welche, sogar wenn eine piezoelektrische Pumpe als Druckpumpe benutzt wird, nicht eine unzureichende Druckkraft für eine komprimierenden Fluidbalg erzeugt und in der Lage ist, eine schnelle Messung durchzuführen.
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Lösung des Problems
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Eine piezoelektrische Pumpe basierend auf der vorliegenden Erfindung saugt ein Fluid von außen ab und entlädt bzw. stößt das abgesaugte Fluid nach außen ab, und die piezoelektrische Pumpe weist auf: einen Aktuator, welcher ein piezoelektrisches Element beinhaltet, und eine Vibrationsfolie, an welcher das piezoelektrische Element befestigt ist, wobei der Aktuator durch das piezoelektrische Element in Schwingung versetzt wird, welches resonant getrieben wird; ein erstes Diaphragma, welches darin ein erstes Verbindungsloch besitzt, durch welches das Fluid strömt, wobei das erste Diaphragma mit der Vibration des Aktuators schwingt, indem es gegenüber dem Aktuator positioniert ist; eine Pumpkammer, welche durch den Raum zwischen dem Aktuator und dem ersten Diaphragma gebildet ist, wobei die Pumpkammer die Flüssigkeit darin von einer Absaugseite über das erste Verbindungsloch durch den Aktuator einführt, welcher in Richtung einer Seite gegenüber zu der verschoben wird, bei welcher das erste Diaphragma platziert ist, und die Pumpkammer liefert das Fluid zu einer Auslassseite durch den Aktuator, welcher in Richtung der Seite versetzt wird, bei welcher das erste Diaphragma platziert ist; und einen Rückfluss-Verhinderungsteilbereich, um zu verhindern, dass das Fluid, welches in die Pumpkammer über das erste Verbindungsloch eingeführt wurde, in Richtung der Absaugseite über das erste Verbindungsloch zurückfließt.
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Die piezoelektrische Pumpe basierend auf der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise ein zweites Diaphragma auf, um mit der Vibration des ersten Diaphragmas in Schwingung gebracht zu werden, indem es auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Diaphragmas von dem Aktuator ist und gegenüber dem ersten Diaphragma positioniert ist, und in diesem Fall besteht der Rückfluss-Verhinderungsteilbereich vorzugsweise aus einem gegenüberliegenden Wandteilbereich, welcher in einem Teilbereich des zweiten Diaphragmas geliefert wird, welches dem ersten Verbindungsloch gegenüberliegt.
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In der piezoelektrischen Pumpe basierend auf der vorliegenden Erfindung ist das zweite Diaphragma vorzugsweise aus einer Komponente aufgebaut, welche schwieriger auszulenken ist als das erste Diaphragma.
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In der piezoelektrischen Pumpe basierend auf der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein zweites Verbindungsloch, durch welches das Fluid strömt, in einem Umgebungsteilbereich außerhalb davon bereitgestellt, bei welchem der gegenüberliegende Wandteilbereich des zweiten Diaphragmas bereitgestellt wird. In diesem Fall wird das Fluid in die Pumpkammer von der Absaugseite über das zweite Verbindungsloch und das erste Verbindungsloch durch den Versatz des Aktuators in Richtung der gegenüberliegenden Seite dahin eingeführt, wo das erste Diaphragma platziert ist.
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Vorzugsweise weist die piezoelektrische Pumpe basierend auf der vorliegenden Erfindung einen Dünnfilm-Ventilkörper auf, welcher an dem Teilbereich des ersten Diaphragmas befestigt ist, welcher dem Aktuator in einer Weise gegenüberliegt, welcher das erste Verbindungsloch abdeckt, wobei der Ventilkörper in der Lage ist, das erste Verbindungsloch zu blockieren oder zu öffnen, und in dem Fall ist der Rückfluss-Verhinderungsteilbereich vorzugsweise aus dem Ventilkörper aufgebaut.
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In der piezoelektrischen Pumpe basierend auf der vorliegenden Erfindung fungiert der Ventilkörper vorzugsweise als ein Prüfventil mit einem Teil der Peripherie davon, welcher nicht an dem ersten Diaphragma angeschlossen ist.
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In der piezoelektrischen Pumpe basierend auf der vorliegenden Erfindung kann der Ventilkörper auch als ein Prüfventil fungieren, indem er einen Schlitz besitzt, welcher in einem Teilbereich davon gebildet ist.
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Eine Blutdruckinformation-Messeinrichtung basierend auf der vorliegenden Erfindung weist die vorhergegangene piezoelektrische Pumpe der vorliegenden Erfindung als eine Druckpumpe auf, um einen komprimierenden Fluidbalg mit Druck zu versorgen, um ein lebendes Körperteil zu komprimieren.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Entsprechend zu der vorliegenden Erfindung wird eine piezoelektrische Hochdruckpumpe mit großem Durchfluss mit einem besseren Druckaufbauwirkungsgrad bereitgestellt, und ebenso wird eine Blutdruckinformation-Messeinrichtung bereitgestellt, welche, sogar wenn eine piezoelektrische Pumpe als die Druckpumpe benutzt wird, nicht eine unzureichende Druckkraft für ein Komprimieren des Fluidbalgs erzeugt und in der Lage ist, eine schnelle Messung durchzuführen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Erscheinungsbild eines Blutdruck-Überwachungsgliedes der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist ein Diagramm, welches die Konfiguration der Funktionsblöcke des Blutdrucküberwachungsgliedes der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist ein Diagramm, welches den Betriebsablauf des Blutdrucküberwachungsgliedes der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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4 ist eine schematische Querschnittsansicht der piezoelektrischen Pumpe der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
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5 ist eine perspektivische Explosionsansicht der piezoelektrischen Pumpe der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
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6 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche den Betrieb der piezoelektrischen Pumpe der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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7 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche den Betrieb der piezoelektrischen Pumpe der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Betrieb der piezoelektrischen Pumpe der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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9 ist eine schematische Querschnittsansicht der piezoelektrischen Pumpe der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
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10 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Diaphragmas der piezoelektrischen Pumpe der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
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11 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht, welche den Betrieb der piezoelektrischen Pumpe der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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12 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht, welche den Betrieb der piezoelektrischen Pumpe der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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13 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Diaphragmas einer Variante der piezoelektrischen Pumpe basierend auf Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
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14 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht, welche den Betrieb der Variante der piezoelektrischen Pumpe basierend auf der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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15 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht, welche den Betrieb der Variante der piezoelektrischen Pumpe basierend auf Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hier nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen wird ein so genanntes Oberarm-Blutdrucküberwachungsglied, welches benutzt werden kann, um eine systolischen Blutdruckwert und einen diastolischen Blutdruckwert eines Probanden zu messen, durch das Anlegen seiner Manschette am Oberarm des Probanden als ein Beispiel einer Blutdruckinformation-Messeinrichtung benutzt. Es sollte beachtet werden, dass in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen Teile, welche die gleichen oder üblich sind, mit den gleichen Referenzzeichen in den Zeichnungen bezeichnet werden, und Beschreibungen davon werden nicht wiederholt.
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Ausführungsform 1
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1 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Erscheinungsbild eines Blutdrucküberwachungsgliedes der Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt, und 2 ist ein Diagramm, welches die Konfiguration der funktionellen Blöcke des Blutdrucküberwachungsgliedes der Ausführungsform zeigt. Mit Bezug auf 1 und 2 wird zuerst die Konfiguration des Blutdrucküberwachungsgliedes 1 dieser Ausführungsform beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt wird, beinhaltet das Blutdrucküberwachungsglied 1 dieser Ausführungsform ein Hauptgeräteteil 10, eine Manschette 40 und einen Luftschlauch 50. Das Hauptgeräteteil 10 besitzt ein kastenförmiges Gehäuse und besitzt eine Anzeigeeinheit 21 und eine Bedieneinheit 23 auf einer oberen Oberfläche des Gehäuses. Während der Messung wird das Hauptgeräteteil 10 benutzt, während es auf einer Befestigungsoberfläche, wie zum Beispiel einem Tisch, befestigt ist. Die Manschette 40 besitzt als Hauptkomponenten eine band- oder kissenförmige äußere Packungsabdeckung 41 und einen komprimierenden Luftbalg 42, welcher ein komprimierender Fluidbalg ist, welcher in der äußeren Packungsabdeckung 41 enthalten ist, und besitzt eine ungefähr ringförmige Form als Ganzes. Während der Messung wird die Manschette 40 benutzt, indem sie um einen Oberarm des Probanden gewickelt wird. Der Luftschlauch 50 verbindet das Hauptgeräteteil 10 und die Manschette 40 miteinander, welche getrennt konfiguriert sind.
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Wie in 2 gezeigt wird, besitzt das Hauptgeräteteil 10 zusätzlich zu der zuvor erwähnten Anzeigeeinheit 21 und der Bedieneinheit 23 eine Steuereinheit 20, eine Speichereinheit 22, eine Netzgeräteinheit 24, eine Druckaufbaupumpe 31, ein Auslassventil 32, einen Drucksensor 33, eine Druckaufbau-Pumpentreiberschaltung 34, eine Auslassventil-Treiberschaltung 35 und eine Oszillationsschaltung 36. Die Druckaufbaupumpe 31, das Auslassventil 32 und der Drucksensor 33 entsprechen den komprimierenden Luftsystemkomponenten 30, welche in dem Blutdrucküberwachungsglied 1 bereitgestellt sind, und im Speziellen entsprechen die Druckaufbaupumpe 31 und das Auslassventil 32 einem Druckaufbau-/Druckminderungsmechanismus, um den Innendruck des komprimierenden Luftbalges 42 zu erhöhen/zu reduzieren.
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Der komprimierende Luftbalg 42 dient dazu, den Oberarm zu komprimieren, wenn er darauf platziert ist, und besitzt einen Innenraum. Der komprimierende Luftbalg 42 ist über den zuvor erwähnten Luftschlauch 50 jeweils an die Druckaufbaupumpe 31, das Auslassventil 32 und den Drucksensor 33 angeschlossen, welche die zuvor erwähnten komprimierenden Luftsystemkomponenten 30 sind. Demnach wird der komprimierende Luftbalg 42 mit Druck versorgt und durch das Treiben der Druckaufbaupumpe 31 aufgeblasen, und der Innendruck des komprimierenden Luftbalges 42 wird aufrechterhalten oder wird reduziert, um den komprimierenden Luftbalg 42 zu belüften, und zwar durch das Steuern des Treibens des Ausstoßventils 32, welches als ein Auslassventil dient.
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Die Steuereinheit 20 ist zum Beispiel aus einer CPU (Zentralen Verarbeitungseinheit) aufgebaut und ist eine Einrichtung, um die Gesamtsteuerung des Blutdrucküberwachungsgliedes 1 durchzuführen. Die Anzeigeeinheit 21 besteht zum Beispiel aus einer LCD (Flüssigkristallanzeige) und ist eine Einrichtung, um Messergebnisse und Ähnliches anzuzeigen. Die Speichereinheit 22 besteht zum Beispiel aus einem ROM (Nur-Lese-Speicher) und einem RAM (Zugriffsspeicher) und ist eine Einrichtung, um Programme zu speichern, um die Steuereinheit 20 und Ähnliches zu veranlassen, Bearbeitungsprozeduren für die Blutdruckmessung auszuführen, und um die Messergebnisse und Ähnliches zu speichern. Die Bedieneinheit 23 ist eine Einrichtung, um Bedienungen durch den Probanden oder Ähnlichem anzunehmen und die Instruktionen von der Außenseite an die Steuereinheit 20 und die Netzgeräteeinheit 24 einzugeben. Die Netzgeräteeinheit 24 ist eine Einrichtung, um elektrische Leistung an die Steuereinheit 20 zu liefern.
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Die Steuereinheit 20 gibt Steuersignale ein, um die Druckaufbaupumpe 31 und das Ausstoßventil 32 für die Druckaufbaupumpe-Treiberschaltung 34 bzw. die Ausstoßventil-Treiberschaltung 35 zu treiben, und gibt einen Blutdruckwert, welcher ein Messergebnis ist, in die Anzeigeeinheit 21 und die Speichereinheit 22 ein. Darüber hinaus beinhaltet die Steuereinheit 20 eine Blutdruckinformation-Erfassungseinheit (nicht gezeigt), welche einen Blutdruckwert des Probanden basierend auf einem Druckwert erfasst, welcher durch den Drucksensor 33 detektiert ist. Der Blutdruckwert, welcher durch diese Blutdruckinformation-Erfassungseinheit erfasst ist, wird dann an die zuvor erwähnte Anzeigeeinheit 21 und die Speichereinheit 22 als ein Messergebnis eingegeben. Es sollte beachtet werden, dass das Blutdrucküberwachungsglied 1 getrennt eine Ausgabeeinheit besitzen kann, welche einen Blutdruckwert als ein Messergebnis an eine externe Einrichtung (z. B. einen PC (Personal Computer), einem Drucker oder Ähnliches) ausgibt. Zum Beispiel kann eine serielle Kommunikationsleitung, eine Schreibeinrichtung für das Schreiben auf verschiedene Arten von Aufzeichnungsmedien und Ähnliches als die Ausgabeeinheit benutzt werden.
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Die Druckaufbaupumpe-Treiberschaltung 34 steuert den Betrieb der Druckaufbaupumpe 31 basierend auf der Steuersignaleingabe von der Steuereinheit 20. Die Ausstoßventil-Treiberschaltung 35 steuert den Öffnungs- und Schließbetrieb des Ausstoßventiles 32 basierend auf dem Steuersignal, welches von der Steuereinheit 20 eingegeben ist. Die Druckaufbaupumpe 31 dient dazu, den Innendruck (hier nachfolgend auch als ”Manschettendruck” bezeichnet) des komprimierenden Luftbalges 42 durch das Liefern von Luft in das Innere des komprimierenden Luftbalges 42 zu erhöhen, und der Betrieb desselben wird durch die zuvor erwähnte Druckaufbaupumpe-Treiberschaltung 34 gesteuert. Das Ausstoßventil 32 dient dazu, den Innendruck des komprimierenden Luftbalges 42 aufrechtzuerhalten und den Manschettendruck durch das Öffnen des Inneren des komprimierenden Luftbalges 42 nach außen zu reduzieren, und der Betrieb desselben wird durch die zuvor erwähnte Ausstoßventil-Treiberschaltung 35 gesteuert. Der Drucksensor 33 detektiert den Innendruck des komprimierenden Luftbalges 42 und gibt ein Ausgangssignal entsprechend zu dem detektierten Innendruck an die Oszillationsschaltung 36 ein. Die Oszillationsschaltung 36 erzeugt ein Signal einer Oszillationsfrequenz entsprechend zu der Kapazität des Drucksensors 33 und gibt das erzeugte Signal an die Steuereinheit 20.
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3 ist ein Diagramm, welches den Betriebsablauf des Blutdrucküberwachungsgliedes dieser Ausführungsform zeigt. Als Nächstes wird mit Bezug auf 3 der Betriebsablauf des Blutdrucküberwachungsgliedes 1 dieser Ausführungsform beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass ein Programm, welches konform zu dem Ablaufdiagramm ist, welches in 3 dargestellt ist, in der zuvor erwähnten Speichereinheit 22 vorab gespeichert ist, und die Bearbeitung davon wird durch die Steuereinheit 22 durchgeführt, welche das Programm für die Speichereinheit 22 ausliest und das Programm ausführt.
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Um einen Blutdruckwert zu messen, wird die Manschette 40 an dem Probanden zuvor befestigt, indem sie um einen Oberarm des Probanden gewickelt wird. In diesem Zustand, wenn die Leistung zu dem Blutdrucküberwachungsglied 1 durch das Bedienen der Bedieneinheit 23, welche auf dem Hauptgeräteteil 10 bereitgestellt ist, eingeschaltet wird, wird elektrische Leistung zu der Steuereinheit 20 von der Netzgeräteeinheit 24 geliefert, um die Steuereinheit 20 zu aktivieren. Wie in 3 dargestellt wird, initialisiert die Steuereinheit 20, nachdem sie aktiviert ist, zuerst das Blutdrucküberwachungsglied 1 (Schritt S1).
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Dann wartet die Steuereinheit 20 auf eine Instruktion, um die Messung zu starten, und wenn eine Instruktion, um die Messung zu starten, durch das Bedienen der Bedieneinheit 23 eingegeben wird, blockiert die Steuereinheit 20 das Ausstoßventil 32 und startet, die Druckaufbaupumpe 31 zu treiben, um allmählich den Manschettendruck des komprimierenden Luftbalges 42 zu erhöhen (Schritt S2).
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In dem Prozess des Druckaufbaus des komprimierenden Luftbalges 42 berechnet die Steuereinheit 20 die maximalen und minimalen Blutdruckwerte, wobei eine bekannte Prozedur benutzt wird (Schritt S3). Speziell in dem Prozess des Erhöhens des Manschettendruckes des komprimierenden Luftbalges 42 erfasst die Steuereinheit 20 den Manschettendruck basierend auf der Oszillationsfrequenz, welche von der Oszillationsschaltung 36 erhalten ist, und extrahiert die Pulswelleninformation, welche auf dem erfassten Manschettendruck überlagert ist. Die Steuereinheit 20 berechnet dann die zuvor erwähnten Blutdruckwerte basierend auf der extrahierten Pulswelleninformation.
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Sobald die Blutdruckwerte im Schritt S3 berechnet sind, stößt die Steuereinheit 20 vollständig Luft in den komprimierenden Luftbalg 42 durch das Stoppen des Betriebes der Druckaufbaupumpe 31 und Öffnen des Ausstoßventile 32 aus (Schritt S4) und zeigt die Blutdruckwerte als ein Messergebnis auf der Anzeigeeinheit 21 an, während jene Blutdruckwertein der Speichereinheit 22 gespeichert werden (Schritt S5).
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Nachfolgend beendet die Steuereinheit 20 den Betrieb nach dem Empfangen einer Instruktion, die Leistung abzuschalten. Es sollte beachtet werden, dass, obwohl das oben beschriebene Messverfahren auf dem so genannten Druckaufbau-Messverfahren beruht, wobei eine Pulswelle zu der Zeit des Druckaufbaus des komprimierenden Luftbalges 432 detektiert wird, das so genannte Druckverminderungsmessverfahren, bei welchem eine Pulswelle zur Zeit der Druckminderung des komprimierenden Luftbalges 42 detektiert wird, natürlich benutzt werden kann.
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In dieser Ausführungsform ist speziell die Druckaufbaupumpe 31 aus einer piezoelektrischen Pumpe 100A aufgebaut (siehe beispielsweise 4), welche nachfolgend beschrieben wird, und die Druckaufbaupumpe-Treiberschaltung 34 ist aus einer Piezoelektrisches-Element-Treiberschaltung aufgebaut, welche das Treiben eines piezoelektrischen Elementes 134 steuert, welches in der piezoelektrischen Pumpe 100A bereitgestellt ist (siehe beispielsweise 4). Das Folgende ist eine detaillierte Beschreibung der piezoelektrischen Pumpe 100A dieser Ausführungsform.
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4 ist eine schematische Querschnittsansicht der piezoelektrischen Pumpe dieser Ausführungsform, und 5 ist eine perspektivische Explosionsansicht der piezoelektrischen Pumpe dieser Ausführungsform. Mit Bezug auf 4 und 5 wird als Erstes die Konfiguration der piezoelektrischen Pumpe 100A dieser Ausführungsform beschrieben.
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Wie in 4 gezeigt wird, besitzt die piezoelektrische Pumpe 100A Absauganschlüsse 111, welche auf der Absaugseite bereitgestellt sind, einen Auslassanschluss 122, welcher auf der Auslassseite bereitgestellt wird, Strömungskanäle, die bereitgestellt sind, den Absauganschluss 111 und den Auslassanschluss 122 in Kommunikation miteinander zu platzieren. Die piezoelektrische Pumpe 100A liefert komprimierte Luft durch das Absaugen eines Fluids, wie zum Beispiel Luft, von der Außenseite der Kanäle über die Absauganschlüsse 111 durch den Betrieb einer Pumpkammer 192, welche nachfolgend beschrieben wird, und das Auslassen der abgesaugten Luft von dem Strömungskanal zu der Außenseite über den Auslassanschluss 122.
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Wie in 4 und 5 gezeigt wird, ist die piezoelektrische Pumpe 100A aus verschiedenen Dünnfilm- und Plattenkomponenten aufgebaut, welche miteinander geschichtet und verbunden sind, und beinhaltet eine Absaugseitenabdeckung 110, eine Ausstoßseitenabdeckung 120, einen Aktuator 130, eine erstes Diaphragma 140, ein zweites Diaphragma 150, eine den Absaugkanal bildende Platte 160, erste bis dritte Abstandshalter 171, 172 und 173 und eine Netzgerätplatte 180.
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Die Absaugseitenabdeckung 110 ist aus einer Dünnmetallplatte aufgebaut, welche aus beispielsweise Kupfer, Kupferlegierung, Edelstahl und Ähnlichem hergestellt ist, und besitzt die zuvor erwähnten Absauganschlüsse 111 an vorher festgelegten Positionen nahe zu der äußeren Peripherie davon. Die Absaugseitenabdeckung 110 ist gebildet, dass sie eine Dicke von zum Beispiel ungefähr 0,5 mm besitzt.
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Die Auslassseitenabdeckung 120 ist aus einer dünnen Metallplatte aufgebaut, welche zum Beispiel aus Edelstahl und Ähnlichem hergestellt ist, und besitzt in ihrer zentralen Position einen röhrenförmigen Auslassteilbereich 121, in welchem der zuvor erwähnte Auslassanschluss 122 bereitgestellt ist. Die Auslassseitenabdeckung 120 ist so gebildet, dass sie eine Dicke von zum Beispiel ungefähr 0,2 mm besitzt, wo der zuvor erwähnte Auslassteilbereich 121 nicht gebildet ist.
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Der Aktuator 130 ist aus einer vibrierenden Folie 131 aufgebaut, und das piezoelektrische Element 134 ist an der vibrierenden Folie 131 befestigt.
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Die vibrierende Folie 131 ist aus einer dünnen Metallplatte hergestellt, zum Beispiel aus Edelstahl und Ähnlichem, und beinhaltet eine scheibenförmigen Befestigungsteilbereich, welcher an einem zentralen Teilbereich platziert ist, an welchem das piezoelektrische Element 134 befestigt ist, einen Tellerfederteilbereich, welcher den Befestigungsteilbereich umgibt, und einen äußeren peripheren Teilbereich, welcher außerhalb des Tellerfederteilbereichs platziert ist. Der Tellerfederteilbereich ist durch das Bereitstellen von Ausschnitten aus einer vorher festgelegten Form in der vibrierenden Folie 131 gebildet, und diese Ausschnitte versehen die vibrierende Platte 131 mit kommunizierenden Teilbereichen 132 in der Form von Öffnungen. Es sollte beachtet werden, dass die vibrierende Folie 131 auch als eine der Elektroden dient, welche an dem piezoelektrischen Element 134 angeschlossen sind. Die vibrierende Folie 131 ist gebildet, dass sie eine Dicke von zum Beispiel ungefähr 0,2 mm besitzt.
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Das piezoelektrische Element 134 ist zum Beispiel aus Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) hergestellt, welches in hohem Maße piezoelektrisch ist, und ist mit dem zuvor erwähnten Befestigungsteilbereich der vibrierenden Folie 131 verbunden. Das piezoelektrische Element 134 ist so gebildet, dass es eine Dicke von beispielsweise ungefähr 0,1 mm besitzt.
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Das erste Diaphragma 140 ist aus einem Dünnfilm von Phosphorbronze, Berylliumbronze oder Ähnlichem aufgebaut und besitzt ein erstes Verbindungsloch 141 an der zentralen Position desselben. Das erste Diaphragma 140 ist so gebildet, dass es eine Dicke von zum Beispiel ungefähr 0,05 mm bis ungefähr 0,1 mm besitzt.
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Das zweite Diaphragma 150 ist aus einem Dünnfilm aus Phosphorbronze, Berylliumbronze oder Ähnlichem aufgebaut und besitzt einen gegenüberliegenden Wandteilbereich 151 an der zentralen Position desselben und zweite Verbindungslöcher 152 an vorher festgelegten Positionen, dichter zu der äußeren Peripherie in dem zentralen Teilbereich. Mit anderen Worten, die zweiten verbindenden Löcher 152 werden in einer umgebenden Teilbereich-Außenseite dort bereitgestellt, wo der gegenüberliegende Wandteilbereich 151 bereitgestellt ist. Das zweite Diaphragma 150 ist so gebildet, dass es eine Dicke von zum Beispiel ungefähr 0,05 mm bis ungefähr 0,1 mm besitzt.
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Die den Absaugkanal bildende Platte 160 ist zum Beispiel aus einer dünnen Platte von Phosphorbronze hergestellt und besitzt eine Öffnung einer vorher festgelegten Form, welche die Absaugkanäle 161 in dem Bereich definiert, der einen zentralen Teilbereich davon beinhaltet. Die den Absaugkanal bildende Platte 160 ist so gebildet, dass sie eine Dicke von beispielsweise ungefähr 0,25 mm besitzt.
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Jeder der ersten bis dritten Abstandshalter 171, 172 und 173 ist aus einer dünnen isolierenden Platte oder einem Film aufgebaut und besitzt in seinem zentralen Teilbereich eine zentrale Öffnung einer vorher festgelegten Form, welche den Innenraum der piezoelektrischen Pumpe 100A definiert. Der erste Abstandshalter 171 ist aus einer dünnen Platte aus Glasepoxid aufgebaut und ist gebildet, dass er eine Dicke von beispielsweise ungefähr 0,2 mm besitzt. Die zweiten und dritten Abstandshalter 172 und 173 sind aus einem beidseitigen Band oder einem beschichteten Film aufgebaut, welcher durch Anwenden einer Epoxid-Gießharz-Klebemasse an einem Film gebildet ist, und jeder der Abstandshalter ist so gebildet, dass er eine Dicke von beispielsweise ungefähr 0,02 mm bis 0,05 mm besitzt.
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Die Netzgerätplatte 180 ist beispielsweise aus einer dünnen Platte aufgebaut, welche aus Phosphorbronze hergestellt ist, und besitzt an ihrem zentralen Teilbereich eine Öffnung einer vorher festgelegten Form, welche den Innenraum der piezoelektrischen Pumpe 100A bildet, und einen Netzgerätanschluss 181, welcher sich nach innen innerhalb der Öffnung erstreckt. Der Netzgerätanschluss 181 dient als die andere der Elektroden, welche an dem piezoelektrischen Element 134 angeschlossen sind. Die Netzgerätplatte 180 ist so gebildet, dass sie eine Dicke von beispielsweise ungefähr 0,05 mm besitzt.
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Die piezoelektrische Pumpe 100A ist durch das Aufschichten und das Verbinden der zuvor erwähnten Absaug-Seitenabdeckung 110, die den Absaugkanal bildende Platte 160, das zweiten Diaphragma 150, den dritten Abstandshalter 173, das erste Diaphragma 140, den zweiten Abstandshalter 172, den Aktuator 130, die Netzgerätplatte 180, den ersten Abstandshalter 173 und die Auslass-Seitenabdeckung 120 in dieser Reihenfolge angeordnet.
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Auf diese Weise sind in der piezoelektrischen Pumpe 100A, wie sie in 4 gezeigt wird, die Absaugseitenabdeckung 110, das zweite Diaphragma 150, das erste Diaphragma 140, der Aktuator 130 und die Auslass-Seitenabdeckung 120 in der Reihenfolge von der Absaugseite zu der Auslassseite geschichtet und voneinander beabstandet, so dass die Absaugkanäle 161 eine Absaugkammer 191, die Pumpkammer 192 und eine Auslasskammer 193, um die zuvor erwähnten Strömungskanäle zu bilden, zwischen diesen Gliedern gebildet sind.
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Spezieller ausgedrückt, die Absaugseitenabdeckung 110 und das zweite Diaphragma 150 sind durch die den Absaugkanal-bildende Platte 160 beabstandet, und die Absaugkanäle 161 sind durch den Raum gebildet, welcher durch die Absaugseitenabdeckung 110, das zweite Diaphragma 150 und die den Absaugkanal bildende Platte 160 definiert ist.
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Das zweite Diaphragma 150 und das erste Diaphragma 140 sind voneinander durch den dritten Abstandshalter 173 beabstandet, und die Ansaugkammer 191 ist durch den Raum gebildet, welcher durch das zweite Diaphragma 150, das erste Diaphragma 140 und den dritten Abstandshalter 173 definiert ist.
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Das erste Diaphragma 140 und der Aktuator 130 sind voneinander durch den zweiten Abstandshalter 172 beabstandet, und die Pumpkammer 192 ist durch den Raum gebildet, welcher durch das erste Diaphragma 140, den Aktuator 130 und den zweiten Abstandshalter 172 definiert ist.
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Der Aktuator 130 und die Auslassseite-Abdeckung 120 sind durch die Netzgeräteplatte 180 und den ersten Abstandshalter 171 beabstandet, und die Auslasskammer 193 ist durch den Raum gebildet, welcher durch den Aktuator 130, die Auslassseitenabdeckung 120, die Netzgeräteplatte 180 und den ersten Abstandshalter 171 definiert ist.
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Außerdem sind die Ansaugkanäle 161 und die Ansaugkammer 191 über die zweiten Verbindungslöcher 152, welche in dem zweiten Diaphragma 150 bereitgestellt sind, in Kommunikation miteinander, und die Ansaugkammer 191 und die Pumpkammer 192 sind über das erste Verbindungsloch 141, welches in dem ersten Diaphragma 140 bereitgestellt ist, in Kommunikation miteinander. Zusätzlich sind die Pumpkammer 192 und die Auslasskammer 193 über die kommunizierenden Teilbereiche 132, welche in der Vibrationsfolie 131 bereitgestellt sind, in Kommunikation miteinander.
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Basierend auf dem Obigen strömt die komprimierte Luft, welche durch die piezoelektrische Pumpe 100A geliefert wird, von der Ansaugseite zu der Auslassseite über den Weg der Ansauganschlüsse 111, der Ansaugkanäle 161, der zweiten Verbindungslöcher 152, der Ansaugkammer 191, des ersten Verbindungsloches 141, der Pumpkammer 192, der kommunizierenden Teilbereiche 132, die Auslasskammer 193 und den Auslassanschluss 122, in dieser Reihenfolge.
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Das erste Verbindungsloch 141, welches in dem ersten Diaphragma 140 bereitgestellt ist, ist gegenüber der zentralen Position des Aktuators 130 positioniert. Die zentrale Position des Aktuators 130 ist die Krümmung (der Punkt, bei welchem die Amplitude am größten ist) des Aktuators 130, wenn der Aktuator 130 in Schwingung gebracht wird, und die Zentralposition des ersten Diaphragmas 140, bei welcher das erste Verbindungsloch 141 bereitgestellt ist, ist in ähnlicher Weise die Krümmung des ersten Diaphragmas 140, wenn das erste Diaphragma 140 in Schwingung gebracht wird.
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Darüber hinaus ist der gegenüberliegende Wandteilbereich 151, welcher in dem zweiten Diaphragma 150 bereitgestellt ist, gegenüber der zentralen Position des ersten Diaphragmas 140 positioniert, wo das erste Verbindungsloch 141 bereitgestellt ist. Wie oben beschrieben, wird die zentrale Position des ersten Diaphragmas 140, bei welcher das erste Verbindungsloch 141 bereitgestellt ist, die Krümmung des ersten Diaphragmas 140, wenn das erste Diaphragma 140 in Schwingung gebracht wird, und die zentrale Position des zweiten Diaphragmas 150, bei welcher der gegenüberliegende Wandteilbereich 151 bereitgestellt ist, wird in ähnlicher Weise die Krümmung des zweiten Diaphragmas 150, wenn das zweite Diaphragma 150 in Schwingung gebracht wird.
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6 bis 8 sind schematische Querschnittsansichten, welche den Betrieb der piezoelektrischen Pumpe dieser Ausführungsform beschreiben. Mit Bezug auf 6 bis 8 wird der Betrieb der piezoelektrischen Pumpe 100A dieser Ausführungsform nachfolgend beschrieben.
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6 und 8 zeigen jeweils, dass der Aktuator 130 in Richtung der Auslassseite versetzt ist (d. h. während die Pumpkammer 192 das Ansaugen durchführt), und 7 zeigt, dass der Aktuator 130 in Richtung der Ansaugseite versetzt wird (d. h. während die Pumpkammer 192 das Auslassen durchführt). 6 und 8 zeigen getrennt die Luftströme durch die Strömungskanäle auf der Ansaugseite und jene auf der Auslassseite in unterschiedlichen Ansichten, des leichten Verständnisses wegen. In Wirklichkeit jedoch treten diese Luftströme auf der Ansaugseite und auf der Auslassseite gleichzeitig auf.
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Um die piezoelektrische Pumpe 100A zu treiben, wird eine Wechselspannung an dem piezoelektrischen Element 134 angelegt. Dies treibt resonant das piezoelektrische Element 134, so dass das piezoelektrische Element 134 abwechselnd in eine Ausbuchtung in Richtung der Auslassseite und in eine Ausrichtung in Richtung der Ansaugseite deformiert wird, wie dies in 6 bis 8 gezeigt wird. Es sollte beachtet werden, dass die Frequenz der angelegten Wechselspannung zum Beispiel zwischen ungefähr mehreren kHz und mehreren zehn kHz ist und dass die piezoelektrische Pumpe vorzugsweise bei einer Frequenz nahe der Resonanzfrequenz des gesamten Aktuators 130 getrieben wird, wobei die Vibrationsfolie 131 beinhaltet ist.
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Wenn sich das piezoelektrische Element 134 verformt, verformt sich auch die Vibrationsfolie 131, um sich dieser Deformation anzupassen. Dies führt in dem Aktuator 130 dazu, als Ganzes zu vibrieren, so dass der Aktuator 130 wiederholt zwischen dem Zustand schwingt, in welchem der Aktuator in Richtung der Auslassseite versetzt wird (d. h. der gegenüberliegenden Seite, dorthin wo das erste Diaphragma 140 platziert ist,) und dem Zustand, in welchem der Aktuator 130 in Richtung der Ansaugseite versetzt wird (d. h. der Seite, wo das erste Diaphragma 140 platziert ist).
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Aufgrund der zuvor erwähnten Vibration bzw. Schwingung des Aktuators 130 schwingt das erste Diaphragma 140 in Antwort auf die Druckfluktuationen der Pumpkammer 192. Mit anderen Worten, das erste Diaphragma 140 schwingt wiederholt zwischen dem Zustand, in welchem das erste Diaphragma 140 versetzt wird, in Richtung der Auslassseite und dem Zustand, in welchen das erste Diaphragma 140 versetzt wird, in Richtung der Ansaugseite. Während dieses Prozesses schwingt, da die Schwingung des ersten Diaphragmas 140 durch die zuvor erwähnten Druckfluktuationen der Pumpkammer 192 verursacht wird, das erste Diaphragma 140 mit einem geringfügigen Phasenverzug (d. h. einer Phasendifferenz) relativ zu der Schwingung des Aktuators 130.
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Aufgrund der zuvor Schwingung des ersten Diaphragmas 140 schwingt das zweite Diaphragma 150 in Antwort auf die Druckfluktuationen der Ansaugkammer 191. Mit anderen Worten, das zweite Diaphragma 150 schwingt wiederholt zwischen dem Zustand, in welchem das zweite Diaphragma 150 in Richtung der Auslassseite versetzt wird, und dem Zustand, in welchem das zweite Diaphragma 150 in Richtung der Ansaugseite versetzt wird. Während dieses Prozesses schwingt, da die Schwingung des zweiten Diaphragmas 150 durch die zuvor erwähnten Druckfluktuationen der Ansaugkammer 191 verursacht wird, das zweite Diaphragma 150 mit einer geringfügigen Phasenverzögerung (d. h. Phasendifferenz) relativ zu der Schwingung des ersten Diaphragmas 140.
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Aufgrund des Obigen treten die Volumenfluktuationen in der Pumpkammer 192 als ein Ergebnis des Versatzes des Aktuators 130 und des ersten Diaphragmas 140 auf, und die Volumenfluktuationen in der Pumpkammer 192 werden in eine treibende Kraft umgesetzt, um die Pumpkammer 192 zu veranlassen, einen Pumpbetrieb durchzuführen.
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Speziell, wie in 6 gezeigt wird, da der Aktuator 130 in Richtung der Auslassseite versetzt wird, nimmt das Volumen der Pumpkammer 192 zu, und da dies umgekehrt den Innendruck der Pumpkammer 192 reduziert, wird ein negativer Druck geschaffen. Dies verursacht, dass Luft von der Außenseite in die Pumpkammer 192 eingeführt wird, und zwar über die Ansauganschlüsse 111, die Ansaugkanäle 161, die zweiten Verbindungslöcher 152, die Ansaugkammer 191 und das erste Verbindungsloch 141.
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Als Nächstes nimmt, wie in 7 gezeigt wird, da der Aktuator 130 in Richtung der Ansaugseite versetzt wird, das Volumen der Pumpkammer 192 ab, und da dies umgekehrt den Innendruck der Pumpkammer 192 erhöht, wird ein positiver Druck geschaffen. Dies verursacht, dass sich die Luft in der Pumpkammer 192 nach außen in der Pumpkammer 192 bewegt und über die kommunizierenden Teilbereiche 132 in die Auslasskammer 193 geliefert wird.
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Als Nächstes nimmt, wie in 8 gezeigt wird, da der Aktuator 130 wieder in Richtung der Auslassseite versetzt wird, das Volumen der Auslasskammer 193 ab, und da dies umgekehrt den Innendruck der Auslasskammer 193 erhöht, wird ein positiver Druck geschaffen. Dies verursacht, dass die Luft in der Auslasskammer 193 über den Auslassanschluss 122 zu der Außenseite ausgelassen wird.
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Während dieses Prozesses würde, wie oben beschrieben, in dem Zustand des Aktors 130, in welchem er in Richtung der Ansaugseite versetzt wird, wie in 7 gezeigt wird, ein Teil der Luft in der Pumpkammer 192 zu der Ansaugseite über das erste Verbindungsloch 141, welches in dem ersten Diaphragma 140 bereitgestellt ist, zurückströmen (Luftleck), welches ein Hindernis sein könnte, um eine höhere Druckaufbau-Leistungsfähigkeit zu erhalten.
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Entsprechend der piezoelektrischen Pumpe 100A dieser Ausführungsform, da das zweite Diaphragma 150, welches eine gegenüberliegenden Wandteilbereich 151 in dem Teilbereich davon besitzt, welcher dem ersten Verbindungsloch 141 gegenüberliegt, bereitgestellt wird, dient jedoch der gegenüberliegende Wandteilbereich 151 als ein Zurückströmen verhindernder Teilbereiche, welcher effektiv das Auftreten des zuvor erwähnten Rückflusses bzw. Rückströmung verhindert.
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Mit anderen Worten, in dem Zustand, welcher in 7 gezeigt wird, werden das erste Diaphragma 140 und das zweite Diaphragma 150 beide in Richtung der Ansaugseite versetzt. Basierend auf der zuvor erwähnten Phasendifferenz wird der Abstand zwischen dem Teil des ersten Diaphragmas 140, in welchem das erste Verbindungsloch 141 bereitgestellt ist, und dem Teil des zweiten Diaphragmas 151, in welchem der gegenüberliegende Wandteilbereich 151 bereitgestellt ist, verengt. Aus diesem Grund nimmt der Strömungswiderstand in diesem Bereich aufgrund der Viskosität der Luft zu, so dass damit gestattet wird, dass der gegenüberliegende Wandteilbereich 151 in einem gewissen Sinn als ein Drosselventil für das erste Verbindungsloch 141 dient.
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Entsprechend wird die Luft daran gehindert, aus der Pumpkammer 192 in Richtung der Ansaugseite zurückzuströmen, was dadurch die Druckaufbauleistungsfähigkeit erhöht.
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Im Gegensatz zu der vorhergegangenen Struktur ist es auch möglich, die Ansaugseitenabdeckung 110 so dicht wie möglich an das erste Diaphragma 140 zu positionieren, während das zweite Diaphragma 150 eliminiert wird, so dass in dem Zustand, bei welchem der Aktuator 130 in Richtung der Ansaugseite versetzt wird, ein Rückströmen aufgrund eines erhöhten Strömungswiderstands in dem Bereich zwischen dem Teil des ersten Diaphragmas 140, in welchem das erste Verbindungsloch 141 bereitgestellt ist, und der Ansaugseitenabdeckung 110 verhindert wird.
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Wenn diese Struktur angewendet wird, wird jedoch der Strömungswiderstand in diesem Bereich hoch bleiben, sofort nachdem das erste Diaphragma 140 begonnen hat, in Richtung der Auslassseite von dem Zustand, in welchem es maximal in Richtung der Ansaugseite versetzt ist (d. h. sofort nachdem die Pumpkammer 192 von dem Auslassbetrieb zu dem Ansaugbetrieb umgeschaltet hat), versetzt zu werden. Entsprechend erniedrigt der hohe Strömungswiderstand nachteilig die Ansaugfähigkeit, was damit zu einer verminderten Druckaufbauleistungsfähigkeit führt.
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Umgekehrt nimmt in der piezoelektrischen Pumpe 100A dieser Ausführungsform, sofort nachdem das erste Diaphragma 140 begonnen hat, in Richtung der Auslassseite von dem Zustand, in welchem es maximal in Richtung der Ansaugseite versetzt ist, basierend auf der zuvor erwähnten Phasendifferenz versetzt zu werden, der Abstand scharf zu, und zwar zwischen dem Teil des ersten Diaphragmas 140, in welchem das erste Verbindungsloch 141 bereitgestellt ist, und dem Teil des zweiten Diaphragmas 150, in welchem der gegenüberliegende Wandteilbereich 151 bereitgestellt ist. Dies erhöht den Strömungswiderstand in dem Bereich scharf bzw. einschneidend, um so nicht die Ansaugleistungsfähigkeit zu reduzieren. Vielmehr erhöht dies zusammen mit dem oben beschriebenen Verhindern des Rückströmens die Druckaufbaukapazität in großem Maße.
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Wie oben beschrieben, kann entsprechend der piezoelektrischen Pumpe 100A dieser Ausführungsform die Situation, in welcher ein Teil der Luft in der Pumpkammer 192 zurück in Richtung der Ansaugseite strömt, verhindert werden, so dass damit eine piezoelektrische Hochdruckpumpe mit großer Strömung mit einem höheren Druckaufbau-Wirkungsgrad bereitgestellt wird. Deshalb tritt entsprechend des Blutdruck-Überwachungsgliedes 1 dieser Ausführungsform keine unzureichende Druckkraft in dem komprimierenden Luftbalg 42 auf, und eine Messung ist in einer kurzen Zeitperiode möglich.
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Es sollte beachtet werden, dass vorzugsweise das zweite Diaphragma 150 aus einer Komponente aufgebaut ist, welche schwieriger auszulenken ist als das erste Diaphragma 140. Auf diese Weise ist in dem Zustand, in welchem das erste Diaphragma 140 maximal in Richtung der Ansaugseite versetzt wird, der Abstand zwischen dem Teil des ersten Diaphragmas 140, in welchem das erste Verbindungsloch 141 bereitgestellt ist, und dem Teil des zweiten Diaphragmas 150, in welchem der gegenüberliegende Wandteilbereich 151 bereitgestellt ist, weiter verengt.
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Entsprechend, wenn diese Struktur angewendet wird, wird die Luft effektiver daran gehindert, von der Pumpkammer 192 in Richtung der Ansaugseite zurückzuströmen, so dass damit die Druckaufbau-Leistungsfähigkeit weiter erhöht wird. Es sollte beachtet werden, damit das zweite Diaphragma 150 schwieriger auszulenken ist als das erste Diaphragma 140, dass das Material, die Dicke oder Ähnliches davon wie erforderlich eingestellt werden können.
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Ausführungsform 2
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9 ist eine schematische Querschnittsansicht einer piezoelektrischen Pumpe der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung, und 10 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Diaphragmas der piezoelektrischen Pumpe dieser Ausführungsform. Mit Bezug auf 9 und 10 wird zuerst die Konfiguration der piezoelektrischen Pumpe 100B dieser Ausführungsform beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass in dem Fall der vorhergehenden Ausführungsform 1 die piezoelektrische Pumpe 100B dieser Ausführungsform auch in dem Blutdruck-Überwachungsglied 1 als die Druckaufbaupumpe 31 bereitgestellt wird, um den komprimierenden Luftbalg mit Druck zu versorgen.
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Wie in 9 gezeigt wird, unterscheidet sich die piezoelektrische Pumpe 100B verglichen mit der piezoelektrischen Pumpe 100A der vorhergehenden Ausführungsform 1 darin, dass sie nicht ein zweites Diaphragma 150 besitzt, sondern einen Dünnfilm-Ventilkörper 142A, als einen das Rückströmen verhindernden Teilbereich, anstatt des gegenüberliegenden Wandteilbereichs 151, welcher in dem zweiten Diaphragma 150 bereitgestellt ist.
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Wie in 9 und 10 gezeigt wird, ist der Ventilkörper 142A an dem Teilbereich des ersten Diaphragmas 140 gegenüberliegend dem Aktuator 130 in einer Weise befestigt, welche das erste Verbindungsloch 141 abdeckt. Wie in 10 gezeigt wird, ist der Ventilkörper 142A an dem ersten Diaphragma 140 in verbindenden Teilbereichen 143 verbunden, welche das Teil der Peripherie des Ventilkörpers 142A darstellen, zum Beispiel mit einem Klebstoff oder Ähnlichem, und die verbleibenden Teilbereiche der Peripherie sind nicht mit dem ersten Diaphragma 140 verbunden. Der Ventilkörper 142A ist in der Lage, das erste Verbindungsloch 141 zu blockieren und zu öffnen, um als ein Prüfventil zu dienen.
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11 und 12 sind vergrößerte schematische Querschnittsansichten, welche den Betrieb der piezoelektrischen Pumpe dieser Ausführungsform beschreiben. Mit Bezug auf 11 und 12 wird der Betrieb der piezoelektrischen Pumpe 100B dieser Ausführungsform nachfolgend beschrieben.
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Wie in 11 und 12 gezeigt wird, schwingt auch in der piezoelektrischen Pumpe 100B dieser Ausführungsform, wie in der vorhergehenden Ausführungsform 1, wenn der Aktuator 130 schwingt, das erste Diaphragma 140 wiederholt zwischen dem Zustand, in welchem das erste Diaphragma 140 in Richtung der Auslassseite versetzt wird, und dem Zustand, in welchem das erste Diaphragma 140 in Richtung der Ansaugseite versetzt wird.
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Wie in 11 gezeigt wird, wenn das erste Diaphragma 140 in Richtung der Auslassseite versetzt wird, wird ein negativer Druck aufgrund der Deformation des ersten Diaphragmas 140 und des Ansteigens im Volumen der Pumpkammer 192 erzeugt, so dass damit der Ventilkörpers 142A in eine Ausbuchtung in Richtung der Auslassseite deformiert wird. Dies schafft eine Lücke zwischen den zuvor erwähnten, nicht verbundenen Teilbereichen des Ventilkörpers 142A und dem ersten Diaphragma 140, so dass damit Luft in die Pumpkammer 192 über die Lücke und das erste Verbindungsloch 141 eingeführt wird.
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Auf der anderen Seite, wie in 12 gezeigt wird, wenn das erste Diaphragma 140 in Richtung der Ansaugseite versetzt wird, wird ein positiver Druck aufgrund der Deformation des ersten Diaphragmas 140 und der Abnahme im Volumen der Pumpkammer 192 geschaffen, so dass damit der Ventilkörper 142A gegen das erste Diaphragma 140 gepresst wird. Da dies den Ventilkörper 142A in dichten Kontakt mit dem ersten Diaphragma 140 bringt, wird die zuvor erwähnte Lücke geschlossen, um das Rückströmen an Luft von der Pumpkammer 192 in Richtung der Ansaugseite zu verhindern (Luft-Leckverlust).
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Deshalb, entsprechend der piezoelektrischen Pumpe 100B dieser Ausführungsform, wie in dem Fall der vorhergehenden Ausführungsform 1, kann die Situation, in welcher ein Teil der Luft in die Pumpkammer 192 in Richtung der Ansaugseite zurückströmt, verhindert werden, so dass damit eine Hochruck-Piezoelektrische-Pumpe mit großer Strömung mit einem besseren Druckaufbau-Wirkungsgrad bereitgestellt wird.
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13 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Diaphragmas einer Variante der piezoelektrischen Pumpe basierend auf dieser Ausführungsform, und 14 und 15 sind vergrößerte schematische Querschnittsansichten, welche den Betrieb dieser Variante der piezoelektrischen Pumpe darstellen. Mit Bezug auf 13 bis 15 wird die Variante der piezoelektrischen Pumpe hier nachfolgend beschrieben.
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Wie in 13 bis 15 gezeigt wird, wird die Variante der piezoelektrischen Pumpe mit einem Ventilkörper 142B bereitgestellt, welcher eine unterschiedliche Konfiguration gegenüber dem der vorhergehenden piezoelektrischen Pumpe 100B der Ausführungsform hat. Der Ventilkörper 142B ist an dem Teilbereich des ersten Diaphragmas 140 befestigt, welcher dem Aktuator 130 gegenüberliegt, in einer Weise, welche das erste Verbindungsloch 141 abdeckt, und der Ventilkörper 142B besitzt einen X-förmigen Schlitz 144 an einer vorher festgelegten Position. Außerdem ist der Ventilkörper 142B mit dem ersten Diaphragma 140 in dem verbindenden Teilbereich 143 verbunden, welcher um den Ventilkörper 142 herum bereitgestellt ist, zum Beispiel mit einem Klebstoff oder Ähnlichem. Der Ventilkörper 142B ist in der Lage, das erste Verbindungsloch 141 zu blockieren und zu öffnen, um als ein Prüfventil zu dienen.
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Wie in 14 gezeigt wird, wenn das erste Diaphragma 140 in Richtung der Auslassseite versetzt wird, wird ein negativer Druck aufgrund der Deformation des ersten Diaphragmas 140 und das Ansteigen im Volumen der Pumpkammer 192 erzeugt, so dass damit der Ventilkörper 142B in eine Ausbuchtung in Richtung der Auslassseite deformiert wird. Dies erzeugt eine Lücke in dem Teilbereich des Ventilkörpers 142B, in welchem der zuvor erwähnte Schlitz 144 bereitgestellt ist, so dass damit Luft in die Pumpkammer 192 über die Lücke und das erste Verbindungsloch 141 eingeführt wird.
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Auf der anderen Seite, wie in 15 gezeigt wird, wenn das erste Diaphragma 140 in Richtung der Ansaugseite versetzt wird, wird ein positiver Druck aufgrund der Deformation des ersten Diaphragmas 140 und der Abnahme in dem Volumen der Pumpkammer 192 erzeugt, so dass der Ventilkörper 142B gegen das erste Diaphragma 140 gedrückt wird. Da dies den Ventilkörper 142B in dichten Kontakt mit dem ersten Diaphragma 140 bringt, wird die zuvor erwähnte Lücke geschlossen, um das Rückströmen der Luft von der Pumpkammer 192 in Richtung der Ansaugseite zu verhindern.
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Entsprechend kann die Konfiguration dieser Variante den gleichen Effekt wie die vorhergehende Konfiguration der Ausführungsform bereitstellen. Es sollte beachtet werden, dass zusätzlich zu der zuvor erwähnten X-Form, der Schlitz 144, welcher in dem Ventilkörper 142B bereitgestellt wird, auch eine I-, H-, U-Form oder Ähnliches besitzen kann.
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In den vorhergegangenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und deren Varianten wurden piezoelektrische Pumpen mit einem piezoelektrischen Element, welches an der Hauptoberfläche der Auslassseite einer Vibrationsfolie befestigt ist, als Beispiele beschrieben. Jedoch ist es natürlich möglich, ein piezoelektrisches Element an der Hauptoberfläche der Ansaugseite der Vibrationsfolie zu befestigen.
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Darüber hinaus werden in den vorhergegangenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und den Varianten davon Fälle, bei welchen die Ansauganschlüsse und ein Auslassanschluss an der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der piezoelektrischen Pumpe bereitgestellt werden, welche in den Richtungen der normalen bis zu den Hauptoberflächen des Aktuators platziert sind, als Beispiele beschrieben. Jedoch sind die Orte dieser Ansaug- und Auslassanschlüsse nicht so begrenzt, sondern einer oder beide Typen der Anschlüsse können an der peripheren Oberfläche der piezoelektrischen Pumpe bereitgestellt werden, oder beide können auf einer der vorausgegangenen oberen und unteren Oberflächen bereitgestellt werden.
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Darüber hinaus wurden in den vorhergegangenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und in den Varianten davon Fälle, bei welchen das komprimierte Fluid für das Liefern Luft ist, als Beispiele beschrieben. Jedoch ist die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung nicht darauf begrenzt; das komprimierte Fluid für das Liefern kann ein Gas oder im Gegensatz zu Luft eine Flüssigkeit sein.
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Außerdem können die charakteristischen Konfigurationen, welche in den vorhergegangenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und den Varianten davon gezeigt sind, natürlich miteinander kombiniert werden, wenn dies erforderlich ist.
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Außerdem wurde in den vorhergegangenen Ausführungsformen der Erfindung und den Varianten davon ein Oberarm-Blutdrucküberwachungsglied für das Messen von Blutdruckwerten, wie zum Beispiel einem systolischen Blutdruckwert und einem diastolischen Blutdruckwert, als ein Beispiel der Blutdruckinformation-Messeinrichtung beschrieben. Jedoch ist es selbstverständlich, dass die Erfindung auch an einem Handgelenk-Blutdrucküberwachungsglied, einem Bein-Blutdrucküberwachungsglied und einer Blutdruckinformation-Messeinrichtung angewendet werden kann, welche das Messen der Pulswelle oder des Pulses, eines Indexes, welcher den Stand der Arteriosklerose anzeigt, welcher durch den AI-(Augmentationsindex-)Wert typisiert wird, und eines Durchschnittsblutdruckwertes, einer Sauerstoffsättigung und Ähnliches zulässt.
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Auf diese Weise sind die Ausführungsformen und Varianten davon, welche hier offenbart sind, in allen Gesichtspunkten als erläuternd und als nicht restriktiv zu betrachten. Der technische Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angehängten Ansprüche definiert, und es ist beabsichtigt, dass er Äquivalente zu den Ansprüchen und alle Veränderungen, welche in den Umfang der Ansprüche fallen, umfasst.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Blutdrucküberwachungsglied
- 10
- Hauptgeräteteil
- 20
- Steuereinheit
- 21
- Anzeigeeinheit
- 22
- Speichereinheit
- 23
- Bedieneinheit
- 24
- Netzgeräteinheit
- 30
- komprimierende Luftsystemkomponenten
- 31
- Druckaufbaupumpe
- 32
- Ausstoßventil
- 33
- Drucksensor
- 34
- Druckaufbau-Pumpe-Treiberschaltung
- 35
- Ausstoßventil-Treiberschalung
- 36
- Oszillationsschaltung
- 40
- Manschette
- 41
- äußere Packungsabdeckung
- 42
- komprimierender Luftbalg
- 50
- Luftschlauch
- 100A, 100B
- piezoelektrische Pumpe
- 110
- Ansaugseitenabdeckung
- 111
- Ansauganschlüsse
- 120
- Auslassseitenabdeckung
- 121
- Auslassteilbereich
- 122
- Auslassanschluss
- 130
- Aktuator
- 131
- Vibrationsfolie
- 132
- kommunizierende Teilbereiche
- 134
- piezoelektrisches Element
- 140
- erstes Diaphragma
- 141
- erstes Verbindungsloch
- 142A, 142B
- Ventilkörper
- 143
- Verbindungsteilbereiche
- 144
- Schlitz
- 150
- zweites Diaphragma
- 151
- gegenüberliegender Wandteilbereich
- 152
- zweite Verbindungslöcher
- 160
- Ansaugkanal-bildende Platte
- 161
- Ansaugkanäle
- 171
- erster Abstandshalter
- 172
- zweiter Abstandshalter
- 173
- dritter Abstandshalter
- 180
- Netzgerätplatte
- 181
- Netzgerätanschluss
- 191
- Ansaugkammer
- 192
- Pumpkammer
- 193
- Auslasskammer
