DE3632444C2 - Drucksteuereinrichtung für die Druckmanschette eines Blutdruckmeßgerätes zur automatischen Blutdruckmessung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Drucksteuereinrichtung für die Druckmanschette eines Blutdruckmeßgerätes zur automa­ tischen Blutdruckmessung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der herkömmlichen Blutdruckmessung unter Verwendung der Auskulativtechnik wird die Messung unter Verwendung manuell zu betätigender Luftpumpen bewirkt, um einen höheren Druck als den systolischen Blutdruck innerhalb einer Blutdruckmeßmanschette zu erzeugen. Hierbei wird der Manschettendruck gleichförmig reduziert, während gleichzeitig die sog. Korotkoff-Geräusche durch ein Stethoskop abgehört werden. Der Manschettendruck entspricht bei bestimmten Übergangspunkten der Korotkoff-Geräusche dem systolischen bzw. diastolischen Blutdruck.

Bei der manuellen Blutdruckmessung kann die die Messung durchführende Person willkürlich den Grad der Druckreduktion in der Weise regeln, daß alle Faktoren, die einen Einfluß auf die Messung haben, berücksichtigt werden, um dadurch den Grad der Druckreduktion zu einem gegebenen Moment zu bestimmen.

Ein automatischer Blutdruckmesser muß hingegen in der Lage sein, den Grad der Druckreduktion in Eigenabhängigkeit oder durch Selbststeuerung zu kontrollieren. Dies kann durch Messung des Manschettendruckes und des Reduktionsgrades mit einem Druckwandler bewirkt werden und durch damit entsprechend verbundener Einstellungen. Da das gleiche Gerät in der Lage sein muß, Messungen mit manschettenvariabler Größe für einen breiten Druckbereich durchzuführen, muß ein benutztes Ventil bei der Druckreduktion in der Lage sein, über einen breiten Bereich der Volumenströmung zu arbeiten. Ferner ist es notwendig, um einen möglichst konstanten Grad der Druckreduktion aufrechtzuerhalten, daß ein für die Druckreduktion benutztes Ventil während der Messung eingestellt werden kann. Dies führt in der Regel zu anspruchsvollen mechanischen Geräten, deren industrielle Fertigung sich jedoch kompliziert gestaltet und die extrem empfindlich in Bezug auf Fehlfunktionen sind.

Aus der US 4.378.807 ist ein Blutdruckmeßgerät bekannt, welches ein Druckreduktionsventil aufweist, das in kurzen Intervallen elektronisch zu- und abgeschaltet wird. Durch Steuerung der Intervallänge wird ein lineare Druckreduktion angestrebt. Diese Art der elektronischen Steuerung erweist sich jedoch oftmals als störanfällig und ist zudem in der beschriebenen Weise sehr aufwendig und kompliziert gestaltet.

Die DE 34 24 536 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum nichtinvasivem Messen des Blutdruckes. Hierbei steuert ein Mikroprozessor zwei Magnetventile. Ein Magnetventil dient dabei als Feinablaßventil während der Phase der Blutdruckmessung, während das andere als Schnellablaßventil nach erfolgter Messung arbeitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drucksteuereinrichtung für die Druckmanschette eines Blutdruckmeßgerätes zur automatischen Blutdruckmessung zu schaffen, welche durch Realisierung einer nahezu linearen Druckreduktion innerhalb der Druckmanschette des Blutdruckmessers die Ermittlung exakter Blutdruckmeßwerte ermöglicht, relativ unempfindlich gegenüber Staub etc. arbeitet und zudem kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht demgemäß mindestens zwei Einschnürungselemente vor, die in paralleler Weise mit der Druckreduktionsleitung der Druckmanschette verbunden sind und zwar über jeweils ein separat ansteuerbares Magnetventil. Die Einschnürungselemente können als flexible Röhrchen, Schläuche o. ä. ausgebildet sein.

Ferner ist der Druckmanschette ein Druckreduktionsmeßgerät zugeordnet, welches die ermittelten Meßwerte einem Mikroprozessor zuleitet, der auch die Magnetventile steuert. Zur Erreichung eines möglichst linearen Druckabfalls innerhalb der Druckreduktionsleitung der Druckmanschette ist es nunmehr möglich, die Einschnürungselemente über die Magnetventile vom Mikroprozessor aus zu- oder abzuschalten.

Ein fixiertes Einschnürungselement ist in der Lage, einen Druckre­ duktionsgrad zu produzieren, der proportional dem Druck ist, wobei der Grad als solcher nur in einem sehr engen Druckbereich benutzt werden kann. Um einen angenähert linearen Grad der Druckreduktion in einem gegebenen Druckbereich zu erreichen, soll ein Einschnürungs­ element bei einem höheren Druck benutzt werden und ein anderes bei einem niedrigeren Druck.

Jede Manschettengröße erfordert im Prinzip zwei Einschnürungselemente für sich selbst. Bei geeigneter Auswahl der Einschnürungen können die erforderlichen Einschnürungen durch unterschiedliche Manschettengrößen und Druckbereiche in einer Weise kombiniert werden, daß die Einstellung des Druckreduktionsgrades von drei Standardmanschetten bewirkt werden können, d. h., durch drei Einschnürungselemente über den ganzen erfor­ derlichen Meßbereich. Um ferner die Einstellung oder Steuerung zu ver­ bessern, ist es möglich, Kombinationen unterschiedlicher Einschnürungs­ elemente zu benutzen. Auf diese Weise können bspw. sechs unterschied­ liche Strömungsraten durch drei Einschnürungen erreicht werden.

Wenn ein Einschnürungselement benutzt wird, so ist die Druckreduktion proportional dem Druck in der Manschette bzw. im System. Wenn demge­ genüber zwei oder mehr Einschnürungselemente benutzt werden, so ist die Druckreduktion linearer. Demzufolge werden mindestens zwei Ein­ schnürungselemente benötigt und wenn sich die Größe der Manschette ändert, muß die Einschnürung der Elemente der Änderung angepaßt werden, um den gewünschten Grad der Druckreduktion zu erreichen. Durch Ver­ wendung von drei Einschnürungselementen, die unterschiedliche Ein­ schnürungen aufweisen, ist es durch geeignetes Timing der Zuschaltung jedes Elementes möglich, daß drei unterschiedliche Manschettengrößen am gleichen Gerät benutzt werden können. Es kann ein Wahlschalter vor­ gesehen sein (oder eine automatische Fühlung), um den Mikropro­ zessor die ausgewählte Größe der Manschetten wissen zu lassen, wobei dieser dann die Zeitschaltung (Timing) der Ventile steuert, so daß die Druckreduktionsrate der Messung mit der ausgewählten Manschettengröße angepaßt ist. Bezüglich der Manschettengröße ist darauf hinzuweisen, daß diese von der Stärke des Armes des jewei­ ligen Patienten abhängig ist, d. h. kleine Manschettengröße für dünne Arme, große Manschettengröße für dicke Arme.

Der Wechsel oder die Veränderung der Einschnürung kann wie folgt erfolgen:

• 1) Sperren einer Einschnürung und Öffnung einer anderen, oder
• 2) Öffnung einer Einschnürung, während eine andere offen bleibt oder
• 3) Öffnung zweier Einschnürungen, während gleichzeitig eine andere geschlossen ist oder
• 4) Öffnung einer dritten Einschnürung, während gleichzeitig eine der beiden anderen geschlossen wird usw.

Was die Identifikation der oben erwähnten Manschettengröße betrifft, so wird diese unmittelbar zu Beginn einer Messung ermittelt, und zwar durch ein vorbestimmtes Einschnürungselement, wobei die gemesse­ ne Druckreduktionsrate direkt die Größe der Manschette anzeigt. Diese Information wird in den Mikroprozessor gegeben für die Aus­ wahl der Öffnungs- und Schließfolge der Einschnürungselemente. Die automatische Kompensation der Veränderung der Luftmenge in einer Manschette basiert prinzipiell auf der gleichen Art, wie oben zur automatischen Kompensation der Manschettengröße erwähnt. Wenn man die gleiche Manschette an einen dickeren oder dünneren Arm anlegt, so sind die Luftmenge und die Stärke der Manschette in beiden Fällen nicht gleich, was zu unterschiedlichen Druckreduktionsraten führt, wenn dies nicht durch Anpassung der Einschnürungen kompensiert wird.

Der Betriebsbereich des erfindungsgemäßen Systems kann unbegrenzt erweitert werden durch Erhöhung der Zahl der magnetischen Ventile und der Einschnürungselemente. Durch Erhöhung der Anzahl der Elemente ist es auf gleiche Weise möglich, die Linearität der Einstellung un­ begrenzt zu verbessern.

Ein Prozessor kann die Einstellung eines Druckreduktionsgrades inner­ halb bestimmter Grenzen bewirken, und zwar durch Erniedrigung oder Erhöhung des Druckwertes, bei dem die Einschnürung verändert wird. Durch Benutzung einer geringen Anzahl fixierter Einschnürungen ist es auf diese Weise möglich das System einzustellen, das besonders gute Steuerungscharakteristiken aufweist.

Die Einschnürungselemente sind als dünne flexible Röhrchen ausgebil­ det. Ein Vorteil, der sich durch eine solche Ausbildung in Bezug auf allgemein benutzte Kapillareinschnürungen ergibt, besteht darin, daß sie beträchtlich unempfindlicher gegen Staub und daß sie sehr stabil sind. Die Einstellung einer flexiblen Röhrcheneinstellung ist denk­ bar einfach, verglichen mit anderen Lösungen, denn die Einstellung der Einschnürung kann durch einfaches und entsprechend bemessenes Abschneiden des flexiblen Röhrchens bewirkt werden.

Die Einstellung, bewirkt durch einen Mikroprozessor, führt außerdem zu einigen zusätzlichen Funktionen, die für die Messung nützlich sind und die nicht durch ein unabhängig arbeitendes Druckkontrollsystem erreicht werden können. Verschiedene Manschettengrößen können, wie ebenfalls erwähnt, automatisch auf Basis der dafür erforderlichen Einschnürungen identifiziert werden.

Der dichte Sitz einer Manschette rund um den Arm kann, wie erwähnt, beträchtlich variieren, woraus resultiert, daß die in einer Manschet­ te vorhandene Luft innerhalb weiter Grenzen variiert. Ein Mikorpro­ zessor kann die Veränderung im Grad der Druckreduktion, verursacht durch ungleichmäßige Mengen von Luft in einer Manschette kompensieren, indem der Einschnürungsumwandlungsdruck auf- oder abgesenkt wird, um den gewünschten Grad der Druckreduktion zu erhalten.

Veränderungen in der Umgebung des Armes einer Person haben eine Aus­ wirkung auf die Ergebnisse und dies gilt auch für Veränderungen be­ züglich der Manschettenanlage. Dies kann in gleicher Weise wie oben beschrieben kompensiert werden.

Anstelle eines bestimmten fixierten Grades der Druckreduktion kann der angewandte Steuerungsgrad ein bestimmter Druckabfall pro einfachen Herzschlag sein oder es ist möglich, eine Kombination von diesen beiden zu benutzen.

Die Bedienungsperson kann die Druckreduktionsrate innerhalb bestimm­ ter Grenzen einstellen. Dies gibt der Bedienungsperson eine Möglich­ keit, einen Kompromiß bezüglich der Genauigkeit und der Meßgeschwin­ digkeit zu schließen.

Das erfindungsgemäße System bzw. das Blutdruckmeßgerät wird nachfol­ gend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 das Blutdruckmeßgerät stark schematisiert und

Fig. 2 Druckkurven über der Zeit.

Gemäß Fig. 1 ist eine Druckreduktionsleitung 2 für eine Manschette 1 mit drei parallelen Einschnürungselementen 3 ausgestattet, die jeweils eine konstante Einschnürung darstellen. Mit jedem der Elemente 3 ist ein Magnetventil 4 in Reihe geschaltet, welche Ventile 4 von einem Mikro­ prozessor 6 gesteuert werden, und zwar in Abhängigkeit von der Informa­ tion, die von einem Druckreduktionsmeßgerät 7 geliefert wird. Ein Mag­ netventil 5 kann benutzt werden, um die Manschette 1 von Druck zu entlasten. Bei den Einschnürungselementen handelt sich sich um kleine, elastische, am Ende offene Röhrchen mit jeweils entsprechendem Innen­ durchmesser und entsprechender Länge von mehreren Zentimetern, die bei großer Länge ggf. aufgewickelt sein können. Der über die ganze Länge gleichbleibende Innendurchmesser ist groß genug bemessen, daß durch Staub keine Verstopfung der Röhrchen eintreten kann.

Die Funktionsweise des Systems ist derart, daß der Mikroprozessor 6 eine Information erhält über den Grad der Druckreduktion, und zwar durch das Element 7, das den Grad der Druckreduktion mißt. Auf Basis dieser Information betätigt der Mikroprozessor 6 das betreffende Magnet­ ventil 4, das ein Einschnürungselement 3 entsprechend einschaltet, so daß aus diesem während der Messung der Druck gegen die Atmosphäre abge­ lassen werden kann, um einen geeigneten Grad der Druckreduktion zu erhalten. Wenn ein fixiertes Einschnürungselement 3 benutzt wird, so ist dieses in der Lage, einen Druckreduktionsgrad zu produzieren, der in etwa proportional dem Druck im System ist, wobei der Grad als sol­ cher nur in einem sehr engen Druckbereich benutzt werden kann. Um einen angenähert linearen Grad der Druckreduktion in einem gegebenen Druckbereich zu erreichen, wird also ein Einschnürungselement 3 bei einem höheren Druck benutzt werden und ein anderes bei einem niedrige­ ren Druck (siehe die beiden gekrümmten Kurven in Fig. 2). Auf diese Weise wird also eine angenähert lineare Druckreduktion gemäß Fig. 2 im Sinne der strichpunktierten Linie erhalten.

Der gemessene Druckwert wird nach entsprechender elektronischer Ver­ arbeitung der Drucksignale einschließlich der AC und DC Komponenten an einem am Mikroprozessor 6 angeschlossenen Anzeigegerät 8 angezeigt.

Claims (5)

1. Drucksteuereinrichtung für die Druckmanschette eines Blutdruckmeßgerätes zur automatischen Blutdruckmessung, bestehend aus einer Manschette (1), sowie einer zugehörigen Druckreduktionsleitung (2), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Einschnürungselemente (3) über jeweils ein Magnetventil (4) mit der Druckreduktionsleitung (2) zu- und abschaltbar verbunden und zueinander parallel geschaltet sind, die zur Druckreduktion als Einschnürungsstrecken mit einer konstanten Ausströmungseinschnürung ausgebildet sind, daß mit der Manschette (1) weiterhin ein Druckreduktionsmeßgerät (7) verbunden ist, welches den Druck innerhalb der Manschette (1) ermittelt, und daß ein Mikroprozessor (6) angeordnet ist, der einerseits mit dem Druckreduktionsmeßgerät (7) verbunden ist und andererseits jeweils die Magnetventile (4) derart steuert, daß sich durch geignetes Zu- oder Abschalten der Einschnürungsstrecken (3) über die Magnetventile (4) eine möglichst lineare Druckreduktion innerhalb der Manschette (1) einstellt.

2. Drucksteuereinrichtung für die Druckmanschette eines Blutdruckmeßgerätes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnürungselemente (3) aus flexiblen Röhrchen bestehen.

3. Drucksteuereinrichtung für die Druckmanschette eines Blutdruckmeßgerätes nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Einschnürungselemente (3) differiert.

4. Drucksteuereinrichtung für die Druckmanschette eines Blutdruckmeßgerätes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Einschnürungselemente (3) angeordnet sind.

5. Drucksteuereinrichtung für die Druckmanschette eines Blutdruckmeßgerätes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetventil (5) am Ende der Druckreduktionsleitung (2) angeordnet ist, zur Druckreduktion der Manschette (1), welches ebenfalls vom Mikroprozessor (6) aus steuerbar ist.