DE4230693B4

DE4230693B4 - Blutdruckmeßgerät

Info

Publication number: DE4230693B4
Application number: DE4230693A
Authority: DE
Inventors: Scott W. Ipswich Newell
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Draeger Medical Systems Inc
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1992-09-14
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2012-09-15
Also published as: US5240008A; JP3297478B2; DE4230693A1; JPH05245121A

Abstract

Blutdruckmeßgerät mit automatischer Druckbeaufschlagung einer Blutdruckmanschette wählbarer Größe, bestehend aus
– einer elektrischen Pumpe (112, 112m) mit einem Einlaß, durch den die Pumpe mit Medium versorgt wird, sowie einen Auslaß (111), durch den die Manschette (110) mit Medium versorgt wird,
– einer Motorreglervorrichtung (114) für die Pumpe (112, 112m) mit Steuereinheit zum Ein- und Ausschalten der Pumpe,
– einer ersten Blendenvorrichtung (1), die mit dem Einlaß zur Versorgung der Pumpe mit einer ersten Durchsatzmenge verbunden ist,
– einer zweiten Blendenvorrichtung (2), die mit dem Einlaß zur Versorgung der Pumpe mit einer zweiten Durchsatzmenge verbunden ist, die größer als die erste Durchsatzmenge ist,
– einer Vorrichtung zur Festlegung eines gewünschten Aufpumpwertes für die Manschette,
– einer Ventilvorrichtung (IV) zur wahlweisen Blockierung der genannten zweiten Blendenvorrichtung (2) um so die Manschette (110) mit einer ersten Durchsatzmenge oder mit einer zweiten Durchsatzmenge, abhängig von der Größe der...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Blutdruckmeßgerät zum automatischen, unblutigen Messen des systolischen und/oder diastolischen Blutdrucks mit einer am Probanden anzubringenden Druckmanschette, Pumpmitteln zum Einbringen eines Füllmediums in die Manschette und zum Ändern des Manschettendruckes, Feststellmitteln zum Feststellen von zum Bestimmen des systolischen und/oder diastolischen Blutdrucks notwendigen Daten, Speichermitteln zum Speichern von Informationskomponenten zum Bilden von dem Benutzer mitzuteilenden Informationen, Datenanzeige- und Dateneingabemitteln.
Ein konventionelles, automatisches Blutdruckmeßgerät umfaßt eine elastische, aufpumpbare Manschette und eine elektrische Pumpe. Die Pumpe wird von einem Mikroprozessor gesteuert, um so die Manschette mit Hilfe eines Mediums, beispielsweise Luft, auf einen vorbestimmten Druck aufzupumpen. Außerdem umfaßt dieses automatische Meßgerät einen Druckwandler, der die momentanen Luftdruckwerte in der Manschette mißt. Das vom Wandler erzeugte Drucksignal wird benutzt, um sowohl den momentanen Luftdruck in der Manschette als auch den Puls der Einzelperson zu bestimmen. Dieses Drucksignal wird im allgemeinen digitalisiert und vom Mikroprozessor verarbeitet, um so Werte zu erzeugen, die die an der Einzelperson durchgeführten systolischen und diastolischen Blutdruckmessungen darstellen.
Zur Durchführung der Messung wird die Manschete um den Oberarmbereich des Patienten gelegt und anschließend auf einen Druck aufgepumpt, der über dem vermuteten systolischen Druck liegt, beispielsweise 150 bis 200 Millimeter Quecksilber (mmHg). Dieser Druckwert drückt die Hauptararterie im Arm zusammen und unterbindet so wirksam jegliche Blutzufuhr zum Unterarm. Nun wird die Manschette langsam entlüftet und das Wandlerdrucksignal dabei entsprechend überwacht, um so Änderungen des Manschettendruckes, die durch den in die Manschette übertragenen Puls des Patienten verursacht werden, zu ermitteln. Durch die Überwachung der Amplitude des gemessenen Pulssignals kann das System den systolischen und diastolischen Blutdruck des Patienten bestimmen.

Ein beispielhaftes System wird im US-Patent Nr. 4,949,710 unter dem Titel "METHOD OF ARTIFACT REJECTION FOR NONINVASIVE BLOOD-PRESSURE MEASUREMENT BY PREDICTION AND ADJUSTMENT OF BLOOD-PRESSURE DATA" beschrieben, das hiermit wegen seiner Ausführungen über automatische Blutdruckmeßgeräte als Referenz in diese Schrift aufgenommen wird. Dieses System überwacht das Blutdrucksignal des Patienten, um so die höchste festgestellte Pulsamplitude zu ermit- teln. Im allgemeinen wird dies als der mittlere arterielle Blutdruck (MAB) bezeichnet. Die systolischen und diastolischen Blutdruckwerte werden dann als die jeweiligen Drücke bestimmt, die der Amplitude des Pulssignales mit 60% vom Maximalwert vor Erreichen des Maximalwertes sowie mit 80% vom Maximalwert nach Erreichen des Maximalwertes entsprechen.

Um höchste Wirksamkeit zu erreichen, sollte ein automatisches Blutdruckmeßgerät in der Lage sein, die Manschette schnell auf einen vorbestimmten Druckwert aufzupumpen und dann entsprechend einer bekannten Entlüftungskurve zu entlüften. Dabei ist es erwünscht, dies in relativ kurzer Zeit zu beenden, um so schnell zu Ergebnissen zu kommen sowie Angst und Unbehagen des Patienten auf ein Mindestmaß zu beschränken. Kompliziert wird dies durch Blutdruckunterschiede, wie sie von Person zu Person sowie bei Einzelpersonen innerhalb eines einzigen Tages auftreten. So kann beispielsweise der systolische Blutdruck einer Einzelperson an ein und demselben Tag zwischen Schlaf- und Tätigkeitsperioden innerhalb eines Bereiches von 90 mmHg bis 180 mmHg schwanken.

Ein weiterer Faktor, dem Beachtung geschenkt werden muß, ist die Anpassungsfähigkeit des Blutdruckmeßgerätes. Das Meßgerät muß, um möglichst vielseitig nutzbar zu sein, für eine Anzahl unterschiedlicher Manschetten eingesetzt werden können. Dazu zählen Neonatalmanschetten für Neugeborene sowie Finger-, Arm- und Schenkelmanschetten für Kinder und Erwachsene. Jede dieser Manschettenausführungen kann, wenn sie auf einen gegebenen Druck aufgepumpt wird, Medium in unterschiedlicher Menge aufnehmen. Um allgemein entsprechend genutzt werden zu können, sollte das Blutdruckmeßgerät in der Lage sein, jede Manschettenausführung mit etwa gleicher Exaktheit innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer auf einen vorbestimmten Druck aufzupumpen. Es ist ebenfalls von Bedeutung, daß die Manschettenausführungen, insbesondere die kleinen pädiatrischen und Neonatalmanschetten, in keinem Fall vom Meßgerät zu hoch aufgepumpt werden.

Es ist erwünscht, eine Erwachsenenmanschette in fünf bis sechs Sekunden auf ihren Anfangsdruck aufzupumpen. Der Medienstrom, der diese Aufpumprate bei einer großen Manschette erzeugt, kann für sehr kleine Manschetten, wie sie beispielsweise für Neugeborene verwendet werden, zu groß sein. Würde diese Strömungsrate bei allen Manschetten eingesetzt, so würden die gemeinamen Auswirkungen der Verzögerung bei der Messung und der Reaktion auf den Druck grenzwert sowie die Trägheit der Pumpe und des Pumpenmotors zusammen bewirken, daß Drücke entstehen, die wesentlich über dem Grenzdruck liegen, der für eine Neonatalmanschette in Frage kommt.

Nach US-Patent Nr. 4,493,326 mit dem Titel "AUTOMATIC BLOOD PRESSURE SYSTEM WITH SERVO CONTROLLED INFLATION AND DEFLATION", das hiermit als Referenz in diese Schrift aufgenommen wird, unterliegt der Pumpenmotor einem geschlossenen Steuersystem. Signale, die von einem mit der Manschette verbundenen Druckmeßgerät erzeugt werden, werden für die Steuerung des Pumpenmotors benutzt, um so eine konstante Aufpumprate beizubehalten. Die Pumpe wird ausgeschaltet, wenn der Drucksignalwert einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Die Zeit, die erforderlich ist, um eine Manschette bei diesem System aufzupumpen, hängt vom Manschettenvolumen und von der gewählten Aufpumprate ab. Erfolgt das Aufpumpen zu schnell, so kann der Fall eintreten, daß eine kleine Manschette, beispielsweise eine Neonatalmanschette, zu hoch aufgepumpt wird, bevor das System in der Lage ist, die Pumpe zu stoppen. Erfolgt das Aufpumpen zu langsam, so kann ein relativ langer Zeitraum erforderlich sein, um eine große Manschette, beispielsweise eine Schenkelmanschette, bis auf den gewünschten Grenzdruck aufzupumpen.

Nach US-Patent Nr. 4,360,029 mit dem Titel "AUTOMATIC MEAN BLOOD PRESSURE READING DEVICE", das hiermit als Referenz in diese Schrift aufgenommen wird, wird die Manschette auf einen Druck aufgepumpt, der 60 mmHg über dem vorher gemessenen mittleren arteriellen Blutdruck (MAB) liegt. Der MAB ist derjenige Druck, bei dem das vom Blutdruckmeßgerät erfaßte Pulssignal seinen höchsten Wert aufweist. Wurde vorher kein MAB-Wert ermittelt, so stoppt das Meßgerät die Pumpe bei Erreichen eines Druckes von 160 mmHg.

Aus der EP 0 399 189 A 1 ist ein automatisches Blutdruckmessgerät mit automatischer Druckbeaufschlagung einer Blutdruckmanschette wählbarer Größe bekannt, das eine elektrische Pumpe mit einem Einlaß, durch den die Pumpe mit Medium versorgt wird, sowie einen Auslaß, durch den die Manschette mit Medium versorgt wird, und eine Vorrichtung zum Steuern der Umdrehungsgeschwindigkeit der Pumpe abhängig von der durch einen Bediener ausgewählten und per Schalter an das Gerät übermittelten Manschettengröße auf, bei dem das Pumpen mit der so gewählten Umdrehungsgeschwindigkeit fortgesetzt wird, bis ein vorgewählter Druckwert in der Manschette erreicht wird.

Die US 5,022,403 offenbart die Verwendung unterschiedlich großer Öffnungen an der Auslaßseite einer Manschette bei einem automatischen Blutdruckmessgerät.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Blutdruckmessgerät anzugeben, mit dem eine Vielzahl unterschiedlicher Manschetten schnell und exakt aufgepumpt werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Blutdruckmessgerät nach Anspruch 1.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Vorrichtung umfaßt eine kleine Blende für eine relativ niedrige Strömungsrate und eine große Blende für eine höhere Strömungsrate, die jedoch von einem Regelventil geöffnet oder geschlossen werden kann. Der Pumpe kann, abhängig von der Einstellung des Ventiles, durch eine oder beide dieser Blenden Medium zugeführt werden. Bei Manschetten, die ein kleines Volumen aufweisen, wird das Ventil geschlossen, und das der Pumpe zugeführte Medium strömt lediglich durch die kleine Blende. Dadurch wird sichergestellt, daß die Manschette mit relativ niedriger Rate aufgepumpt wird. Bei Manschetten, die ein größeres Volumen aufweisen, wird das Ventil geöffnet, und der Pumpe wird Medium durch die große Blende zugeführt, so daß es möglich ist, die Manschette mit einer relativ hohen Rate aufzupumpen.

Es wird eine elektrische Pumpe eingesetzt, die eine relativ niedrige Trägheit aufweist und einen Steuerschaltkreis besitzt, der den Pumpenmotor bei Erreichen des vorbestimmten Anfangsdruckwertes einem dynamischen Ausschaltvorgang unterzieht.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt umfaßt die Vorrichtung einen Überdrucksensor, der dem Pumpenmotor Leistung entzieht, wenn ein Überdruckzustand festgestellt wird.

1 ist ein Blockdiagramm einer automatischen Blutdruckmeßvorrichtung nach vorliegender Erfindung.
2 ist eine Prinzipskizze, teilweise in Form eines Ablaufdiagramms, eines Motorreglers, der für die in 1 dargestellte automatische Blutdruckmeßvorrichtung geeignet ist.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften automatischen Blutdruckmeßgerätes nach vorliegender Erfindung. Dieses Meßgerät umfaßt eine konventionelle Blutdruckmanschette 110, die von einer elektrischen Pumpe 112 über einen Luftkanal 111 aufgepumpt werden kann. Der Pumpenmotor wird von einem Motorregler 114 ein- und ausgeschaltet, der über von einem Mikroprozessor 116 gelieferte Signale gesteuert wird. Als eine für dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung geeignete Pumpe kann eine von einem Gleichstrommotor mit niedriger Trägheit angetriebene Membranpumpe eingesetzt werden. Der Motorregler wird nachstehend unter Bezugnahme auf 2 ausführlich beschrieben.
Luft wird der Pumpe 112 durch eine Blende 1, die eine reduzierte Strömung bewirkt, sowie durch eine Blende 2 zugeführt, die sich, obwohl sie keiner Reduzierung unterliegt, wahlweise dadurch blockieren läßt, daß ein magnetbetätigtes Ventil IV in Reihe mit der Blende 2 und der Eintrittsöffnung der Pumpe 112 geschlossen werden kann. Das Ventil IV wird vom Mikroprozessor 116 über den Antriebsschaltkreis 136, wie nachstehend detailliert beschrieben, gesteuert.
Die Manschette wird mit Hilfe von zwei digital gesteuerten Magnetventilen DV1 und DV2 entlüftet. Das Ventil DV1 weist, wenn es geöffnet ist, eine relativ niedrige Strömungsrate auf, und das Ventil DV2 besitzt eine relativ hohe Strömungsrate. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Ventile durch ein pulsbreitenmoduliertes Signal mit einer Sollnennfrequenz gesteuert.
Der Mikroprozessor 116 steuert die Ventile DV1 und DV2 über einen Arbeitszyklusmodulator 130. Der Modulator 130 erzeugt ein variables Arbeitszyklusschwingungssignal, von dem wahlweise eines der Ventile DV1 und DV2 gesteuert wird. Der Arbeitszyklus dieses Signales unterliegt einer Steuerung, um so die wirksame Durchgangsöffnung des ausgewählten Ventils und damit die Rate, mit der die Manschette 110 entlüftet wird, festzulegen.
Der Mikroprozessor 116 überwacht den Luftdruck in der Manschette mit Hilfe eines konventionellen Druckwandlers 118, der über einen Schlauch 117 mit dem Luftkanal 111 verbunden ist. In der beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Druckwandler um ein konventionelles Halbleiterdehnungsmeßgerät. Das vom Wandler 118 erzeugte Signal wird von einem hochwertigen, einen geringen Geräuschpegel aufweisenden Verstärker 120 verstärkt, der ein Signal erzeugt, das einem Analog/Digital-Wandler 122 zugeführt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich bei dem A/D-Wandler 122 um einen 16-Bit-Sigma-Delta-A/D-Wandler. Der Wandler 122 erzeugt Abtastsignale mit einer Rate von etwa 50 Hz. Ein angeschlossener Frequenzteiler 126 nimmt ein 8 MHz-Taktsignal CLK auf, das von einem schwingungskristallgesteuerten Taktsignalgeber 124 erzeugt wird. Dieses Signal wird nach Bedarf in Frequenzen aufgeteilt, um so das Taktsignal für den A/D-Wandler 122 zu erzeugen.
Der vom A/D-Wandler 122 abgetastete Drucksignalwert wird vom Mikroprozessor 116 überwacht, um die Pumpe bei einer durchgeführten Druckmessung zu starten, die Pumpe 112 bei Erreichen des gewünschten Anfangsdruckes in der Manschette zu stoppen, die Strömung durch die Entlüftungsventile DV1 und DV2 zu steuern sowie aus dem Pulssignal die systolischen und diastolischen Blutdruckmessungen für die Einzelperson abzuleiten.
Das in 1 dargestellte automatische Blutdruckmeßgerät umfaßt einen zweiten Druckwandler 140, der mit dem Druckwandler 118 identisch sein kann. Der Druckwandler 140 wird jedoch vom System nur benutzt, um Überdruckzustände festzustellen. Das Ausgangssignal des Wandlers 140 wird, wie in 1 dargestellt, von einem Verstärker 142 verstärkt, der mit dem vorstehend beschriebenen Verstärker 120 identisch sein kann. Das verstärkte Ausgangssignal wird einem Vergleicher 144 zugeführt. Der Vergleicher 144 liefert nur dann ein logisches hohes Ausgangssignal, wenn das Signal vom Verstärker 142 anzeigt, daß der Manschettendruck größer als ein vorgegebener Überdruckgrenzwert ist. Bei der beispielhaften Ausführung der Erfindung ist dieser Grenzwert auf 300 mmHg festgelegt.
Das Ausgangssignal des Vergleichers 144 wird dem Arbeitszyklusmodulator 130 und dem Motorregler 114 zugeführt. Wird ein Überdruckzuutand festgestellt, so stoppt der Motorregler 114 den Pumpenmotor und der Arbeitszyklusmodulator 130 öffnet die beiden Entlüftungsventile DV1 und DV2. Diese Steuerfunktionen werden ohne Hilfe des Mikroprozessors 116 durchgeführt, um so auch in den Fällen für eine wirksame Steuerung zu sorgen, in denen ein Fehler im Mikroprozessor den Überdruckzustand bewirkt hat.
Die Blutdruckmessungen werden dem Benutzer des Gerätes auf einer Anzeigevorrichtung 131 angezeigt. Um diese Werte zu erzeugen, arbeitet der Mikroprozessor 116 nach einem im Spei cher 128 abgespeicherten Programm. Der Speicher 128 enthält ebenfalls Zellen, die zur Speicherung temporärer Datenwerte genutzt werden können. Bei der beispielhaften Ausführung der Erfindung handelt es sich bei dem Programmspeicherabschnitt des Speichers 128 um ein Read Only Memory (ROM), während der Datenspeicherabschnitt ein Random Access Memory (RAM) ist.
Befehle, die der Benutzer in das Blutdruckmeßgerät eingibt, gelangen über ein Tastenfeld 133 zum Mikroprozessor 116. Die beiden wichtigsten Befehle bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der Befehl, der die Art der benutzten Manschette definiert (Neonatal- oder Erwachsenenmanschette), sowie der Befehl, der eine Blutdruckmessung einleitet.
Der Mikroprozessor 116 erfaßt die vom A/D-Wandler 122 mit einer Frequenz von 50 Hz erzeugten Abtastsignale. Die gesammelten Abtastsignale werden in 45er Gruppen verarbeitet, um so ein geräuschreduziertes Manschettendrucksignal und dessen erste Ableitung zu erhalten, die die tatsächliche Veränderungsrate des Manschettendruckes darstellen. Diese Signale weisen eine effektive Abtastrate von 1,11 Hz auf. Während die Manschette 110 aufgepumpt wird, bestimmt der Mikroprozessor 116 für jeden Abtastwert dieses Signales, ob die Pumpe 112 gestoppt werden soll. Während die Manschette entlüftet wird, benutzt der Mikroprozessor 116 dieses Signal, um neue Einstellungen für das Entlüftungsventil DV1 oder DV2 zu berechnen. Der Mikroprozessor 116 steuert die Entlüftungsventile DV1 und DV2 über den Arbeitszyklusmodulator 130, so daß Medium mit konstanter Rate aus der Manschette freigesetzt wird, um so eine lineare Verringerung des Manschettendruckes zu erzielen.
2 ist eine Prinzipskizze eines beispielhaften Schaltkreises, der für eine Verwendung als Motorregler 114 geeignet ist. Dieser Schaltkreis umfaßt einen Rückkoppelungsregler mit geschlossenem Wirkungskreis, der den vom Pumpenmotor 112m ent nommenen Strom auf weniger als 300 Milliampere (mA) begrenzt. Außerdem umfaßt der Regler einen Schaltkreis, der den Motor 112m als Reaktion auf ein vom Mikroprozessor 116 kommendes Stoppsignal einem dynamischen Ausschaltvorgang unterzieht. Durch die Begrenzung des Maximalstromes, den der Motor entnehmen kann, reduziert der Motorregler 114 den Strombedarf und sichert damit eine kostengünstigere Stromversorgung für das Blutdruckmeßgerät. Durch das rasche Abstoppen des Pumpenmotors ermöglicht der Regler 114 dem Meßgerät eine exaktere Kontrolle des Aufpumpdruckes. Dies ist für Neonatal- und kleine pädiatrische Manschetten von besonderer Bedeutung.
Bei dem Steuersignal vom Mikroprozessor 116 handelt es sich um ein zweiwertiges Signal: ein logisches Hochsignal, wenn die Pumpe laufen soll, und ein logisches Tiefsignal, wenn die Pumpe stoppen soll. Dieses Signal wird einem Ende eines Spannungsteilerschaltkreises zugeführt, der die Widerstände 212 und 214 umfaßt. Der Widerstand 214 ist mit einer Bezugspotentialquelle (z.B. Erde) in Parallelschaltung mit einem Kondensator 216 verbunden. Die Kombination aus dem Widerstand 214 und dem Kondensator 216 bildet ein Filter mit geringem Durchgang, das die Hochfrequenzkomponenten aus dem Steuersignal herausfiltert, so daß der Motor vom Steuerschaltkreis nicht zu schnell eingeschaltet wird.
Die Verbindung der Widerstände 212 und 214 ist mit der nichtinvertierenden Eingangsbuchse eines Funktionsverstärkers 210 verbunden. Der Funktionsverstärker 210 ist als Integrator mit einem Kondensator 220 vorgesehen, der zwischen der invertierenden Eingangsbuchse und der Ausgangsbuchse des Verstärkers gekoppelt ist. Die invertierende Eingangsbuchse des Verstärkers 210 ist so gekoppelt, daß sie ein Eingangssignal von einem Steuernetzwerk empfangen kann, das die Widerstände 218 und 234 umfaßt. Der Widerstand 218 ist mit einer Funktionspotentialquelle 250 gekoppelt, bei der es sich im Falle des Ausführungsbeispieles der Erfindung um eine 5 Volt-Quelle handelt. Ein Abtastwiderstand 232, der zwischen dem Widerstand 234 und der Erde vorgesehen ist, führt ein Eingangssignal dem invertierenden Eingang des Verstärkers 210 dadurch zu, daß er das Potential an der Verbindung der Widerstände 218 und 234 auf der Basis des vom Motor 112m abgenommenen Stromes verändert.
Der Verstärker 210 wird über Anschlüsse an eine 8 Volt-Funktionspotentialquelle 248 und an Erde mit Betriebsstrom versorgt. Ein Kondensator 246 ist zwischen der Quelle 248 und der Erde gekoppelt, um auf das 8 Volt-Betriebsstromsignal einwirkende, transiente Signale herauszufiltern, die beispielsweise durch den Motor 112m bewirkt werden können, und um so den Funktionsverstärker 210 mit niederohmigem Strom bei hohen Frequenzen zu versorgen.
Die Ausgangsbuchse des Funktionsverstärkers 210 ist mit der Gate-Elektrode eines Transistors 224 über einen Widerstand 222 gekoppelt. Ein Kondensator 244 absorbiert die Drain/Gate-gekoppelte Ladung des Transistors 224, wenn ein weiterer Transistor 226 eingeschaltet ist. Dadurch wird ein parasitäres Einschalten des Transistors 224 in einem solchen Moment verhindert. Die Drain-Elektrode des Transistors 224 ist mit einer Buchse des Motors 112m gekoppelt, während die Source-Elektrode des Transistors 224 mit Erde über den Widerstand 232 gekoppelt ist. Die andere Buchse des Motors 112m ist über einen Schalter 230 mit der Betriebsstromquelle 248 gekoppelt. Der Schalter 230 wird durch das vom Vergleicher 144 gelieferte Überdruckausgangssignal gesteuert; siehe 1. Wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 144 zum logischen Hochsignal wird, was ein Zeichen dafür ist, daß ein Überdruckzustand festgestellt wurde, so wird der Schalter 230 geöffnet und dadurch Betriebsstrom vom Pumpenmotor 112m abgezogen.
Der Motorregler umfaßt neben dem vorstehend beschriebenen Basisschaltkreis noch einen Schaltkreis, der eine dynamische Ausschaltfunktion für den Motor 112m vorsieht. Dieser Schaltkreis umfaßt einen bipolaren Transistor 238, die Feldeffekttransistoren 226 und 242 sowie die Widerstände 228, 236 und 240. Der Transistor 226 sorgt für einen geringen Widerstand zwischen den Buchsen des Motors 112m, wenn der Motor gestoppt werden soll. Bei dieser Konfiguration dient der Motor 112m als ein Generator, der eine niederohmige Last antreibt, wodurch ein dynamischer Ausschalteffekt erzeugt wird.
Im stabilen Zustand, wenn das vom Mikroprozessor 116 gelieferte Signal ein logisches Tiefsignal ist, liegt die nichtinvertierende Eingangsbuchse des Funktionsverstärkers 210 auf Erdpotential und ein Gleichstrompotential von etwa 50 Millivolt (mV) wird der invertierenden Eingangsbuchse zugeführt. Bei dieser Konfiguration liefert der Verstärker 210 ein Ausgangssignal auf Erdpotential. Dieses Signal schaltet den Transistor 224 ab und unterbricht damit die Verbindung zwischen dem Motor 112m und der Erde. Außerdem schaltet das Ausgangssignal des Verstärkers 210 den bipolaren Transistor 238 ab und bewirkt damit, daß die Transistoren 242 und 226 eingeschaltet werden. Wenn der Transistor 226 eingeschaltet ist, wird dadurch der Motor 112m wirksam kurzgeschlossen.
Wenn das Steuersignal vom Mikroprozessor 116 von einem logischen Tiefsignal auf ein logisches Hochsignal übergeht, unterliegt das dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 210 zugeführte Signal einem allmählicheren Übergang vom Erdpotential auf etwa 150 mV. Die Geschwindigkeit dieses Überganges wird vom einen geringen Durchgang aufweisenden Filter 214, 216 bestimmt. Wenn das Niveau dieses Signales auf über 50 mV ansteigt, nimmt das vom Verstärker gelieferte Ausgangssignal ebenfalls zu. Die erste Auswirkung dieses zunehmenden Ausgangssignales besteht darin, daß der Transistor 238 einge schaltet wird. Dadurch wird bewirkt, daß die Transistoren 242 und 226 ausgeschaltet werden. Mit auf ein höheres Niveau steigendem Ausgangssignal des Verstärkers 210 wird der Transistor 224 eingeschaltet, so daß Strom durch den Motor 112m fließen kann.
Wenn das der Gate-Elektrode des Transistors 224 zugeführte Potential zunimmt, beginnt sich der Motor 112m zu drehen. Es ist eine bekannte Tatsache, daß ein Gleichstrommotor, der gerade anläuft, relativ mehr Strom entnimmt, als er während eines Betriebes mit konstanter Drehzahl benötigt. Bei dem in 2 dargestellten Schaltkreis bewirkt der zusätzliche Strom, der vom mit niedriger Drehzahl laufenden Motor entnommen wird, einen Anstieg des Potentials im Widerstand 232, wodurch das dem invertierenden Eingang des Verstärkers 210 zugeführte Potential zunimmt. Das erhöhte Potential an der invertierenden Eingangsbuchse neigt dazu, das Niveau des der Gate-Elektrode des Transistors 224 zugeführten Signales zu verringern, wodurch der Stromverbrauch des Motors begrenzt wird. Bei dieser Konfiguration ist der vom Motor entnommene Strom auf etwa 300 mA begrenzt. Mit zunehmender Drehzahl des Pumpenmotors fällt der von diesem entnommene Strom auf deutlich unter 300 mA ab.
Wenn das vom Mikroprozessor 116 gelieferte Signal auf einen logischen Tiefwert abfällt, nimmt das dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 210 zugeführte Potential mit einer vom einen geringen Durchgang aufweisenden Filter 214, 216 bestimmten Rate ab. Wenn dieses Potential auf unter 50 mV absinkt, nähert sich das vom Verstärker 210 gelieferte Ausgangssignal dem Erdpotential. Das im Kondensator 244 gespeicherte Potential wird relativ schnell über den Widerstand 222 abgebaut. Als Folge davon nimmt das der Gate-Elektrode des Transistors 224 zugeführte Potential relativ schnell ab und bewirkt, daß der Transistor die Stromzufuhr zum Pumpenmotor 112m abschaltet.
Nachdem der Transistor 224 abgeschaltet wurde, nimmt das Potential im Kondensator 244 weiter ab, bis die Basis/Emitter-Verbindung des Transistors 238 nicht länger einer Vorwärtsvorspannung unterliegt, so daß der Transistor 238 abgeschaltet wird. Während der Transistor 238 abgeschaltet wird, nimmt das Potential an der Gate-Elektrode des Transistors 242 zu und schaltet den Transistor 242 ein. Wenn der Transistor 242 eingeschaltet wird, nähert sich das Potential an der Gate-Elektrode des Transistors 226 dem Erdpotentiale und es wird eine niederohmige Verbindung zwischen den Source- und Drain-Elektroden des Transistors und damit zwischen den Stromanschlüssen des Motors 112m geschaffen.
Aufgrund dieser niederohmigen Verbindung wirkt der Gleichstrommotor 112m als ein Generator, der einen dynamischen Ausschalteffekt im Motor erzeugt. Dadurch stoppt der Motor schneller als bei einer einfachen Stromentnahme an den Stromanschlußbuchsen.
Wenn der Benutzer des Gerätes, nunmehr unter Bezugnahme auf 1, über das Tastenfeld 133 eingibt, daß es sich bei der Manschette 110 um eine Neonatalmanschette handelt, liefert der Mikroprozessor 116 ein Signal an den Antrieb 136, der dann das Ventil IV schließt. Bei dieser Konfiguration ist die eine reduzierte Strömung bewirkende Blende 1 die einzige Luftquelle für die Pumpe 112. Bei alleiniger Verwendung der eine reduzierte Strömung bewirkenden Blende 1 werden Neonatalmanschetten in 1 bis 8 Sekunden aufgepumpt.
Wenn der Benutzer eingibt, daß es sich bei der Manschette 110 um eine pädiatrische oder Erwachsenenmanschette handelt, wirkt der Mikroprozessor 116 so auf den Antrieb 136 ein, daß das Ventil IV geöffnet wird. Dadurch wird die Pumpenströmungsrate etwa um einen Faktor von 5 gesteigert. Sind beide Wege 1, 2 geöffnet, so lassen sich die kleinsten pädiatrischen Manschet ten in etwa 1 Sekunde und die größten Erwachsenenmanschetten in etwa 10 Sekunden aufpumpen.
Bei der beispielhaften Ausführung der Erfindung gibt der Benutzer über das Tastenfeld 133 an, ob es sich bei der Manschette um eine Neonatalmanschette oder um eine pädiatrische oder Erwachsenenmanschette handelt. Aufgrund dieser Angabe wird das Ventil IV vom Mikroprozessor 116 entweder geöffnet oder geschlossen. Alternativ kann der Mikroprozessor 116 die Manschettenart auch automatisch bestimmen. Wie bereits vorstehend ausgeführt, besteht ein Teil des Steuerungsvorganges darin, das Volumen der Manschette zu bestimmen, während sie auf ihren Anfangsdruck aufgepumpt wird. Es ist vorteilhaft, diese anfängliche Volumenbestimmung während des Aufpumpvorganges zu nutzen, um so dynamisch festzustellen, ob das Ventil IV geöffnet oder geschlossen werden soll.
Das Überschreiten beim Aufpumpen der Manschette ist, wie bereits erwähnt, ein bedeutsamer Faktor. Bei Verwendung eines Motorreglers, der keinen dynamischen Ausschaltvorgang bewirkt, aber ansonsten dem in 2 dargestellten Regler entspricht, wurden Drucküberschreitungen von bis zu 22 mmHg für Neonatal- und kleine pädiatrische Manschetten gemessen. Mit Hilfe des ein dynamisches Ausschalten bewirkenden Schaltkreises wird die maximale Überschreitung bei diesen Manschetten auf etwa 8 mmHg reduziert.
In Tabelle 1 sind beispielhafte Werte für die Bauteile des in 2 dargestellten Motorreglerschaltkreises aufgelistet.
Tabelle 1
Das vorstehend beschriebene beispielhafte Aufpumpkontrollsystem umfaßt eine elektrische Pumpe, die Luft über eine eine reduzierte Strömung bewirkende Blende zieht, sowie eine nichtreduzierte Blende, die mit Hilfe eines Regelventiles entweder geöffnet oder geschlossen werden kann. Außerdem umfaßt das System einen Motorreglerschaltkreis, der ein dynamisches Ausschalten des Motors bewirkt, um so eine Drucküberschreitung bei gestoppter Pumpe auf ein Mindestmaß zu verringern. Das Aufpumpkontrollsystem kann außerdem feststellen, wann der Druck einen Überdruckgrenzwert überschreitet. In einem solchen Fall stoppt ein direkt zwischen dem Überdrucksensor, dem Motorregler und einem Regler für die Entlüftungsventile angeschlossener Schaltkreis den Motor und öffnet beide Entlüftungsventile, wenn ein Überdruckzustand festgestellt wird.

Claims

Blutdruckmeßgerät mit automatischer Druckbeaufschlagung einer Blutdruckmanschette wählbarer Größe, bestehend aus – einer elektrischen Pumpe (112, 112m) mit einem Einlaß, durch den die Pumpe mit Medium versorgt wird, sowie einen Auslaß (111), durch den die Manschette (110) mit Medium versorgt wird, – einer Motorreglervorrichtung (114) für die Pumpe (112, 112m) mit Steuereinheit zum Ein- und Ausschalten der Pumpe, – einer ersten Blendenvorrichtung (1), die mit dem Einlaß zur Versorgung der Pumpe mit einer ersten Durchsatzmenge verbunden ist, – einer zweiten Blendenvorrichtung (2), die mit dem Einlaß zur Versorgung der Pumpe mit einer zweiten Durchsatzmenge verbunden ist, die größer als die erste Durchsatzmenge ist, – einer Vorrichtung zur Festlegung eines gewünschten Aufpumpwertes für die Manschette, – einer Ventilvorrichtung (IV) zur wahlweisen Blockierung der genannten zweiten Blendenvorrichtung (2) um so die Manschette (110) mit einer ersten Durchsatzmenge oder mit einer zweiten Durchsatzmenge, abhängig von der Größe der Manschette, aufzupumpen, – einem Überdrucksensor (140) und – einer Kontrolleinrichtung (142, 144) wobei die Motorreglervorrichtung (114) ein dynamisches Abschalten des Pumpenmotors bewirkt, damit der vorgesehene Manschettendruck bis zum Stillstand der Pumpe allenfalls nur geringfügig überschritten wird, und wobei die Kontrolleinrichtung (142, 144) beim Auftreten eines Überdruckgrenzwertes – ausgelöst durch den Überdrucksensor (140) – anspricht und durch die Motorreglervorrichtung (114) sowie einen Regler (130) für Entlüftungsventile (DV1, DV2) den Pumpenantrieb stoppt und die Entlüftungsventile öffnet.
Bludruckmeßgerät nach Anspruch 1, wobei die elektrische Pumpe (112, 112m) erste und zweite Buchsen zur Versorgung der Pumpe mit einem Betriebsstromsignal umfaßt, wobei eine Druckmeßvorrichtung (117, 118, 120, 122, 116) vorgesehen ist, die ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Manschette (110) auf einen vorbestimmten Wert aufgepumpt ist, und wobei die Motorreglervorrichtung (114), die mit der Pumpe (112, 112m) verbunden ist, auf das Ausgangssignal der Druckmeßvorrichtung anspricht und eine einen niedrigen Widerstand aufweisende Verbindung zwischen den ersten und zweiten Buchsen der Pumpe ansteuert, wobei das Ausgangssignal über diese Verbindung (226, 228, 236, 238, 240, 242, 116) einen dynamischen Ausschalteffekt der elektrischen Pumpe auslöst.
Blutdruckmeßgerät nach Anspruch 2, wobei die Motorreglervorrichtung (114) weiterhin eine Vorrichtung (210, 214, 216, 238, 224, 232, 116) zur Steuerung des der Pumpe (112, 112m) zugeführten Betriebsstromsignales umfaßt, um so sicherzustellen, daß eine Stromkomponente des Betriebsstromsignales einen vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet.
Blutdruckmeßgerät nach Anspruch 2, wobei die Kontrolleinrichtung (142, 144), wenn die Manschette (110) auf einen Überdruckwert aufgepumpt ist der größer als der vorbestimmte Wert ist, über die Motorreglervorrichtung (114) den Betriebsstrom an zumindest einer der ersten und zweiten Buchsen unterbricht.
Blutdruckmeßgerät nach Anspruch 1, wobei der Einlaß mit einem das Medium enthaltende Reservoir verbunden ist sowie der Auslaß mit der Manschette verbunden ist, wobei ferner die erste Blendenvorrichtung mit dem Einlaß zur Versorgung mit. Medium aus dem Reservoir mit einer ersten Rate verbunden ist, wobei außerdem die zweite Blendenvorrichtung mit dem Einlaß zur Versorgung mit Me dium aus dem Reservoir mit einer zweiten Rate, die größer als die erste Rate ist, und mit einer Ventilvorrichtung, welche auf ein Steuersignal den Medienstrom durch die zweite Blende verschließt, verbunden ist, wobei schließlich eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, die aus Eingaben des Benutzers Steuersignale erzeugt und die Förderrate festlegt, mit der die Manschette aufzupumpen ist.
Blutdruckmeßgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei durch die Motorreglervorrichtung (114) die Stromaufnahme eines in der Pumpe angeordneten Pumpenmotors (112m) auf einen Maximalwert (300 mA) begrenzbar ist, und die Motorreglervorrichtung einen Schaltkreis (238, 226, 242, 228, 236, 240) für eine dynamische Ausschaltfunktion des Pumpenmotors umfaßt, derart, daß der Gleichstrommotor (112m) der Pumpe (112), die als Membranpumpe mit niedrigem Trägheitsmoment ausgebildet ist, im dynamischen Auslauf als Generator wirksam ist.
Blutdruckmeßgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, mit einer flexiblen Aufpumpeinrichtung zum schnellen und exakten Aufpumpen von Neonatal-, pädiatrischen oder Erwachsenenmanschetten, ohne daß der sich einstellende Manschettendruck einen vorgegebenen Druck wesentlich überschreitet, wobei der Einlaß über die mit einer Reduzierung versehene erste Blendenvorrichtung (1) unabhängig von der Größe und Art der an das Meßgerät angeschlossenen Manschette wirksam ist, während der Einlaß über die ohne Reduzierung ausgebildete, jedoch mit einem Ventil (IV) versehene zweite Blendenvorrichtung (2) nur dann bei geöffnetem Ventil wirksam ist, wenn eine Erwachsenen- oder eine pädiatrische Manschette an das Meßgerät angeschlossen ist.
Blutdruckmeßgerät nach Anspruch 7, umfassend eine Manschettengrößensensorvorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals, daß signalisiert, daß das Meßgerät an eine Neontal- oder an eine Erwachsenenmanschette angeschlossen ist, wobei die Ventilvorrichtung (IV) die mit der zweiten Blendenvorrichtung gekoppelt ist in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Manschettengrößensensorvorrichtung geöffnet bzw. geschlossen wird.