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Vorrichtung zum Beeinflussen der Geschwindigkeit
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des Druckabfalls in einer Blutdruck-Meßmanschette Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Es ist schon eine Blutdruckmeßeinrichtung bekannt (DE-OS 29 48 067),
bei der die Geschwindigkeit des Druckabfalls in einer Blutdruck-Meßmanschette mittels
eines von Hand steuerbaren Ventils beeinflußt werden kann. Zu diesem Zweck weist
das Ventil eine Düse mit fest eingestelltem Querschnitt und in Reihe dazu eine Öffnung
mit einstellbarem Querschnitt auf. Durch die Kombination zweier Öffnungen, von denen
eine einstellbar ist, kann während der Messung der Querschnitt der einen Öffnung
verändert werden, wodurch eine Druckabfall-Kennlinie erzielt wird. die annähernd
dem Kurvenverlauf B in Fig. 9 entspricht.
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Die Einstellung erfordert jedoch einige Geschicklichkeit, mit der
man bei Laien, für die die Meßeinrichtung im wesentlichen bestimmt ist, nicht rechnen
darf.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß jede gewünschte Charakteristik
des Druckabfalls in einer Blutdruck-Meßmanschette erzielt werden kann, ohne daß
es auf die Geschicklichkeit der Bedienungsperson ankommt; vgl. Fig. 10.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung
möglich. Besonders vorteilhaft ist eine Vorrichtung, bei der das Ventil ein Kegelventil
ist, das über ein elastisches Element mit der Antriebswelle des Elektromotors bzw.
eines damit verbundenen Getriebes verbunden ist. Dadurch erhält man einen einfachen,
lageunabhängigen, robusten Aufbau, der kaum zu Störungen Anlaß gibt. Außerdem ist
das steuerbare Ventil feinfühlig einstellbar.
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Zeichnung Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
an Hand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen
elektronischen Blutdruckmeßeinrichtung, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines
erfindungsgemäßen steuerbaren Ventils in einer ersten Ausführungs form, Fig. 3 eine
Schnittansicht des Ventils nach Fig 2 in vergrößertem Maßstab, Fig. 4 einen Ausschnitt
aus Fig. 3 bei geöffnetem Ventil, Fig. 5 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen
Ventils in einer zweiten Ausführungsform, Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines
Teils einer Blattfeder mit eingesetzter Mutter, Fig. 7 eine Schnittansicht eines
Ventils nach Fig. 5 in vergrößertem Maßstab,
Fig. 8 eine perspektivische
Ansicht eines Ventilkegels nach Fig. 7 mit zylindrischem Ansatz, Fig. 9 einen Ausschnitt
aus einer Grundplatte mit durch Klemmung gehaltenem Ventil und Fig. 10 ein Diagramm,
das den zeitlichen Verlauf des Druckabfalls der Luft in einer Blutdruck-Meßmanschette
bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
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Beschreibung der Erfindung In dem in Fig. 1 gezeigten Regelkreis für
eine Blutdruckmeßeinrichtung bedeutet der durch gestrichelte Linien umrahmte Teil
eine Regelungseinrichtung 10, mit der der Druckabfall in einer Blutdruck-Meßmanschette
11 mit einer wählbaren Geschwindigkeit stattfindet.
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Die Meßmanschette hat eine Öffnung 12, durch die Luft ein-und ausströmen
kann. An die Öffnung ist ein Leitungssystem 13 angeschlossen, das die Öffnung der
Manschette erstens mit einem Drucklufterzeuger 14, das ist im einfachsten Fall ein
Druckball, zweitens mit einer Eintrittsöffnung 15 eines Ventils 16 und drittens
mit einem Manometer 17 verbindet. Das Ventil 16 ist durch einen Elektromotor 18
zu einem steuerbaren Ventil 19 ergänzt. Das den jeweiligen Manschettendruck in eine
entsprechende elektrische Größe, zum Beispiel in eine dem Druck proportionale Gleichspannung,
umwandelnde Manometer 17 steht mit einem Eingang 21 eines Reglers 22 in Verbindung,
der eine Reihenschaltung aus einem Meßwert-Verstärker 23, einem Differentiator 24,
einem Vergleicher 25 und einem Endverstärker 26 aufweist. Ein Eingang 27 des Vergleichers
25 dient zum Zuführen einer einstellbaren Sollspannung Us. Ein Ausgang 28 des Endverstärkers
26 steht mit einem Steuereingang 30 des Elektromotors 18 (Servomotor) in Verbindung.
Das steuerbare Ventil 19 bildet ein Stellglied für den Regelkreis.
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Die in Fig. 1 gezeigte Regelungseinrichtung arbeitet wie folgt.
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Die elektronische Blutdruckmessung wird nach der Methode Riva-Rocci
durchgeführt) das heißt die vorzugsweise um den Oberarm der zu untersuchenden Person
gelegte Meßmanschette 11 wird zunächst mittels des Drucklufterzeugers 14 so weit
aufgeblasen, bis das Manometer 17 einen über dem erwarteten systolischen Blutdruckwert
liegenden Druckwert anzeigt. Dann wird das Ventil 16 so weit geöffnet, daß die in
der Manschette enthaltene Luft mit einer Druckabfallgeschwindigkeit entweichen kann,
die durch den Regler 22 bestimmt ist. Zu diesem Zweck wird die von dem Manometer
17 gelieferte, dem Augenblickswert des Manschettendrucks proportionale Gleichspannung
UM in dem Meßwert-Verstärker 23 verstärkt. Aus der verstärkten Meßspannung wird
mittels des Differentiators 24 eine analoge Differentiation vorgenommen. Die Ausgangsspannung
des Differentiators entspricht der Regelgröße (= Ist-Spannung), die in dem Vergleicher
25 mit einem vorgegebenen Sollwert (= Soll.-Spannung) verglichen wird. Zeigt sich
eine Regelabweichung, so liefert der Vergleicher 25 eine Spannung, die nach dem
Verstärken mit dem Endverstärker 26 die Stellgröße darstellt. Je nach dem Vorzeichen
der Stellgröße wird der Elektromotor 18 in der einen oder anderen Drehrichtung angetrieben
und das Ventil 16 mehr; oder weniger weit: geöffnet. Auf diese Weise werden alle
Störgrößen, wie zum Beispiel unterschiedliches Manschettenvolumen, Armgröße der
zu untersuchenden Person und Armnachgiebigkeit, ausgeregelt. Im weiteren Verlauf
der Messung werden beim Einsetzen der mit einem Mikrofon gemessenen Korotkoff-Geräusche
der systolische Blutdruckwert und beim Verschwinden der Geräusche der diastolische
Blutdruckwert gespeichert.
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Durch Zuführen eines sich ändernden Sollwertes am Eingang 27 des Vergleichers
25 kann man erreichen, daß die Geschwindigkeit des Druckabfalls einen von einer
Geraden (A in Fig. 10)' abweichenden Verlauf erhält, der beispielsweise in dem mittleren
Druckbereich eine höhere Druckabfallgeschwindigkeit aufweist als im oberen und unteren
Druckbereich; vgl. Kurve,l-' verlauf B in Fig. 10. Dadurch verkürzt sich die Zeit
für dio Blutdruckmessung.
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In einer ersten Ausführungsform hat das steuerbare Ventil 19 den in
den Fig. 2 bis 4 gezeigten Aufbau. An der Unterseite.
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100 einer ebenen Grundplatte 101 sind in einem bestimmten Abstand
voneinander ein etwa rohrförmiges Ventil 102 und ein Elektromotor 103 befestigt,
dessen Anschlußleitung mit 104 bezeichnet ist. Der Elektromotor 103 und ein mit
diesem gekuppeltes Getriebe 105 zur Drehzahluntersetzung bilden einen vorzugsweise
handelsüblichen Getriebemotor. Die Getriebewelle 106 ragt frei durch eine Öffnung
107 der Grundplatte 101 hindurch. Das Ventil 102 hat ein im wesentlichen hohlzylindrisches
Ventilgehäuse 108 (vgl. Fig. 3), auf dessen einem Ende 109 ein Schlauch 110 des
Leitungssystems 13 (vgl. Fig. 1) gesteckt ist. In einem gewissen Abstand vor dem
anderen Ende des Ventilgehäuses 108 ist ein Flansch 111 vorgesehen, der in einen
in die Grundplatte 101 eingeschraubten Gewindeansatz 112 übergeht. Zwischen dem
Ende 109 und dem Flansch 111 enthält das Ventilgehäuse eine-Einschnürung 113 und
eine radiale Luftauslaßöffnung 114. Bei geschlossenem Ventil verschließt ein Ventilkegel
115 die durch die Einschnürung 113 gebildete Ventilöffnung 117. Der Ventilkegel
geht in einen zylindrischen Stift 118 über, der im Innern des Ventilgehäuses in
axialer Richtung leicht verschiebbar gelagert ist, aus dem Ventilgehäuse 108 herausragt
und an seinem Endbereich eine Sicherungsscheibe 119 trägt. Zwischen der Sicherungsscheibe
und dem Ventilgehäuse bzw. dem Gewindeansatz 112 sitzt auf dem Stift eine Druckfeder
120, die
bestrebt ist, das Ventil zu öffnen; vgl. die in Fig. 4
gezei#gte Lage des Ventilkegels 115. Das freie Ende des Stiftes 118 hat eine konvexe
Verrundung 121, mit der der Stift gegen die Unterseite 122 eines Federelements 123
stößt. Das Federelement ist vorzugsweise eine Blattfeder (vgl. Fig. 2), deren eises
Ende 124 mittels eines Abstandselementes 125 auf der Oberseite 126 der Grundplatte
101 befestigt ist und deren anderes Ende 127 eine Mutter 128 trägt, in die die mit
einem Außengewinde versehene Getriebewelle 106 paßt. Getriebewelle und Mutter bilden
zusammen ein Schraubengetriebe, mit dem das Federelement je nach Drehrichtung der
Getriebewelle nach links oder rechts bewegt (vgl. Pfeilrichtungen in Fig. 3) und
das steuerbare Ventil 19 geschlossen (vgl. Fig. 3) oder geöffnet (vgl. Fig. 4) werden
kann. Wird das Federelement zum Öffnen des Ventils in Fig. 3 nach rechts bewegt,
so sorgt die Druckfeder 120 dafür, daß sich der Ventilkegel 115 ebenfalls nach rechts
bewegt, wodurch das Ventil geöffnet wird (vgl. Fig. 4) und die Luft in der Meßmanschette
den in Fig. 4 gestrichelt eingezeichneten Weg ins Freie nehmen kann. Wird das Federelement
123 in Fig. 3 durch den Elektromotor nach links bewegt, so verschiebt sich der Ventilkegel
in Richtung auf die Schließstellung.
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Die Blattfeder verhindert dabei, daß der Ventilkegel 115 beim Schließen
des Ventils zu stark in die Ventilöffnung 117 hineingepreßt wird. Weitere Aufgaben
der Blattfeder sind das Ausschalten des axialen Spiels der Mutter 128 und eine weitere
Untersetzung zwischen dem Getriebe 105 und dem Ventilkegel 115. Bei geeigneter Federhärte
kann das Ventil zugleich als Überdruck-Sicherheitsventil eingesetzt werden.
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Bei einer in Fig. 5 gezeigten zweiten, verbesserten Ausfühform eines
erfindungsgemäßen steuerbaren Ventils 200 ist die Grundplatte 201 als Biegeteil
aus Blech hergestellt.
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Auch hierbei sind Motor 202 und Getriebe 203 und ein Ventil 204 an
der Unterseite 205 der Grundplatte befestigt.
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Eine Getriebewelle 206 des Getriebes 203 ragt durch eine Öffnung 207
frei hindurch und endet in einem Zapfen 208, der in einer Lagerbohrung 209 eines
einstückig mit der Grundplatte hergestellten ersten Trägers 210 drehbar gelagert
ist. Auf der Getriebewelle 206 sitzt eine zylindrische Mutter 211, die auf zwei
diametral gegenüberliegenden Seiten tangential verlaufende Schlitze 212 enthält,
in die zwei Arme 213 eines als Blattfeder ausgebildeten Federelementes 214 eingreifen.
Die tangentialen Schlitze sind derart bemessen, daß sich die Arme 213 darin etwas
in ihrer Längsrichtung sowie durch schwalbenschwanzförmige Abschrägungen 218 um
einen gewissen Winkel zur Horizontalen bewegen können.
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Ein Lappen 216 an dem den Armen abgewandten Ende des Federelementes
214 umgreift einen zweiten Träger 217, der einstückig mit der Grundplatte 201 hergestellt
ist.
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Das Ventil 204 des steuerbaren Ventils 200 (vgl. Fig. 5) ist als Kegelventil
ausgebildet, das im unbetätigten Zustand geschlossen ist. Der Aufbau des Ventils
204 geht aus den Fig. 7 und 8 hervor.
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Ein im wesentlichen zylinderförmiges Ventilgehäuse 300 des Ventils
204 weist ein erstes rohrförmiges Teil 301 und ein sich daran anschließendes zweites
rohrförmiges Teil 302 auf, dessen axiale Öffnung 304 aus zwei an einer Abstufung
305 ineinander übergehenden Öffnungsteilen 306 und 307 besteht.
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Eine Öffnung 308 des ersten rohrförmigen Teils 301 und die öffnungsteile
306 und 307 des zweiten rohrförmigen Teils sind in ihren Durchmessern derart abgestuft,
daß die Öffnung
308 den größten Durchmesser, das Öffnungsteil
306 - wie bei der ersten Ausführungsform - einen etwa halb so großen Durchmesser
und das Öffnungsteil 307 einen etwas geringeren Durchmesser als das erste Öffnungsteil
306 aufweist.
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Ein Stößel 310 trägt an einem Ende eine Verdickung 311 und am anderen,
aus dem Ventilgehäuse 300 herausragenden Ende 312 eine-konkave Verrundung 309. An
der Übergangsstelle zwischen dem ersten rohrförmigen Teil 301 und dem zweiten rohrförmigen
Teil 302 trägt das zweite rohrförmige Teil einen Flansch 313 mit einer radialen
Öffnung 314, die in den ersten Öffnungsteil 306 übergeht.
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In das erste Öffnungsteil 306 ragt von dem ersten rohrförmigen Teil
301 aus das verjüngte Ende eines Ventilkegels 315 hinein, der einen zylindrischen
Ansatz 316 mit einem axialen V-förmigen Schlitz 317 aufweist Ein hohlzylindrisches
Verschlußteil 318 ist in das freie Ende des ersten rohrförmigen Teils 301 eingeschraubt
oder eingepreßt und nimmt zwischen sich und dem zylindrischen Ansatz 316 eine Feder,
das ist vorzugsweise eine schraubenförmig gewickelte Druckfeder 319, auf, die derart
vorgespannt ist, daß sie das Ventil 204 zu schließen versucht.
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Das Ventil 204 ist mit seinem zweiten rohrförmigen Teil 302 in einer
Öffnung 320 der Grundplatte 201 befestigt, zum Beispiel durch Einpressen. Während
das Ventilgehäuse 300 und das Verschlußteil 318 vorzugsweise aus einem Kunststoff
bestehen, sind der Ventilkegel 315 einschließlich seines zylindrischen Ansatzes
316 aus Kunststoff oder Messing und der Stößel 310 vorzugsweise aus Stahl hergestellt.
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In einer alternativen Ausführungsform der Ventilhalterung enthält
die Grundplatte 201 (vgl. Fig. 9) zwei parallele Schlitze 219, wodurch eine Zunge
220 entsteht, die in Pfeilrichtung gebogen werden kann, um das Ventil 204 festzuklemmen.
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Die Wirkungsweise eines Ventils nach den Fig. 5 bis 8 ist folgende.
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Hat die Getriebewelle 206 (vgl. Fig. 5) eine Drehrichtung, in welcher
das Federelement 214 von dem Ende 312 des Stößels 310 abgehoben wird, dann drückt
die Druckfeder 319 den Ventilkegel 315 in das erste Öffnungsteil 306 hinein, so
daß keine Luft durch das Ventil bzw. die radiale Öffnung 314 nach außen entweichen
kann. Die Druckfeder 319 sorgt dafür, daß der Ventilkegel mit ausreichender Kraft
in das erste öffnungsteil 306 hineingedrückt wird.
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Dreht sich die Getriebewelle 206 in der Gegenrichtung, so schiebt
das Federelement 214 das Ende 312 des Stößels 310 in das Ventilgehäuse 300 hinein,
wobei der Stößel in dem zweiten öffnungsteil 307 radial geführt wird, so daß ein
Verkanten verhindert wird. Mit der Verdickung 311 drückt der Stößel 310 den Ventilkegel
315 entgegen der Federkraft der Druckfeder 319 aus dem ersten Öffnungsteil 306 etwas
hinaus, so daß die in der Meßmanschette befindliche Luft durch das Verschlußteil
318, den V-förmigen Schlitz 317, das erste Öffnungsteil 306 und die radiale Öffnung
314 entweichen kann.
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