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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Blutdruckmessgerät.
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Stand der Technik
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Ein
elektronisches Blutdruckmessgerät
bestimmt allgemein systolischen und diastolischen Druck, indem zunächst eine
Manschette aufgepumpt wird, um eine Arterie des menschlichen Körpers unter
Druck zu setzen, und dann Information über das Blutgefäß, wie etwa
Pulswelle und K-Geräusche,
sowie den Manschettendruck in einem nachfolgenden Entleerungsvorgang
verwendet wird.
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Es
gibt herkömmlicher
Weise einige Entleerungsverfahren, nämlich Entleerungsverfahren
wie sie nachfolgend diskutiert werden, die bei dieser Art von elektronischem
Blutdruckmessgerät
bei der Messung verwendet werden.
- 1. Verschiebungsjustiermittel
werden so gesteuert, dass der Druck mit einer vorab eingestellten konstanten
Geschwindigkeit abnehmen kann.
- 2. Verschiebungsjustiermittel werden so gesteuert, dass der
Druck mit einer Geschwindigkeit abnehmen kann, die entsprechend
einem festgestellten Druck in der Manschette und dem Puls berechnet
wird (japanische Patentoffenlegungen Nr. 5-84221 und 5-3377090).
- 3. Die Entleerungsgeschwindigkeit wird gemäß Irregularitäten in der
Amplitude der Pulswelle beim Aufpumpen justiert (japanische Patentoffenlegung
Nr. 5-200005).
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Ein
herkömmliches
elektronisches Blutdruckmessgerät
weist ein System der automatischen Einstellung eines Aufpumpdrucks
auf, indem anhand einer beim Aufpumpen beobachteten Pulswelle ein systolischer
Druck oder irgendein relevanter Wert abgeschätzt und ein konstanter Druck
zu dem abgeschätzten
systolischen Druck hinzuaddiert wird, um den sich ergebenden Wert
zu Einstellung des Aufpumpens zu verwenden.
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Ein
herkömmliches
elektronisches Blutdruckmessgerät
verwendet ein System zur Steuerung der Ablassgeschwindigkeit. Dieses
System führt eine
Hochgeschwindigkeitssteuerung aus, indem eine an ein Steuerventil
angelegte Spannung in kurzen Zeiten geändert wird, um eine Ablassgeschwindigkeit
zu ermöglichen,
mit der nach Abschluss des Aufpumpens rasch eine Sollgeschwindigkeit
erreicht werden kann, und indem dann normale Steuerperioden verwendet
werden, wenn die Ablassgeschwindigkeit die Sollgeschwindigkeit erreicht,
um so den Blutdruck zu berechnen.
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Eines
dieser bei herkömmlichen
Blutdruckmessgeräten
verwendeten Ablasssysteme, das erste System, setzt eine konstante
Ablassgeschwindigkeit um. Wenn eine Person einen niedrigen Puls
oder einen niedrigen Blutdruck hat, dann ist die Anzahl der Pulswellen,
die während
der Verschiebung zwischen dem systolischen und diastolischen Druck
festgestellt wird, klein, und dementsprechend ist eine genaue Messung
des Blutdrucks unmöglich.
Wenn die Verschiebungsgeschwindigkeit herabgesetzt wird, damit eine
ausreichende Anzahl von Pulswellen festgestellt werden kann, benötigt die
Messung eine längere
Zeit, was infolge der Stauung und des langen Aufpumpens zu einer
größeren Belastung
der Person führt.
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Gemäß dem zweiten
System ist die Ablassgeschwindigkeit unabhängig vom Pulsdruck. Die Anzahl
von Pulswellen einer Person mit niedrigem Pulsdruck ist dann klein,
was die Messgenauigkeit verschlechtert.
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Andererseits
fühlt wegen
des Aufpumpens mit einer Manschette für eine übermäßig lange Zeit jemand mit Bluthochdruck
und hohem Pulsdruck Schmerz und fühlt sich unwohl.
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Beim
dritten System besteht das Problem, dass sich die Ablassgeschwindigkeit
nicht erhöhen lässt, wenn
jemand einen Normalpuls hat.
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Das
oben diskutierte automatische Aufpumpeinstellsystem des herkömmlichen
Blutdruckmessgeräts
addiert stets einen festen Wert zu einem systolischen Druck. Daher
wird insbesondere eine Person mit relativ raschem Puls bei der Messung übermäßig unter
Druck gesetzt, fühlt
sich unwohl und fühlt Schmerz.
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Um
die Ablassgeschwindigkeit höher
als auf eine herkömmliche
Geschwindigkeit einzustellen, muss ein hinzu zu addierender fester
Wert (Aufpumpmarge) groß sein,
da es erforderlich ist, beim Ablassvorgang wenigstens eine Pulsation
bei einem Druck, der höher
als der systolische Druck ist, festzustellen.
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Das
beim herkömmlichen
Blutdruckmessgerät
verwendete System zur Steuerung der Ablassgeschwindigkeit stellt
als Steuerventilansteuerspannung einen hohen Anfangswert ein, der
ausreicht, das Ventil zu schließen.
Selbst wenn eine Hochgeschwindigkeitssteuerung durchgeführt wird,
tritt eine Verzögerung
von einigen Sekunden auf, bevor eine Ansteuerspannung erreicht wird,
die die Sollablassgeschwindigkeit ermöglicht. Sich daraus ergebende Probleme
sind, dass die Messung eine längere
Zeit benötigt,
und dass die Messung erst begonnen werden kann, wenn an den menschlichen
Körper
ein Druck angelegt ist, der höher
als erforderlich ist.
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um obige Probleme zu überwinden.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektronisches Blutdruckmessgerät zu schaffen,
das ohne Verschlechterung der Genauigkeit in der Lage ist, so schnell
wie möglich eine
Messung durchzuführen.
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Offenbarung der Erfindung
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Ein
elektronisches Blutdruckmessgerät
gemäß der Erfindung,
wie in Anspruch 1 definiert, bestimmt Blutdruck in einem Vorgang
des allmählichen Druckwegnehmens
von einer Arterie wenigstens eines Bereichs des menschlichen Körpers, der
in einem Aufpumpvorgang auf einen höheren Wert als den systolischen
Druck unter Druck gesetzt worden ist. Das elektronische Blutdruckmessgerät enthält Pulswellenfeststellungsmittel
zur Feststellung des Schwingens einer Blutgefäßwand oder des pulsierenden
Blutstroms in der Arterie, der in dem Aufpumpvorgang auftritt, Pulswellenperiodenmessmittel,
welche, wenn die Pulswellenfeststellungsmittel eine Anzahl von Pulswellen
feststellen, eine Periode zwischen Auftreten betreffender Pulsationen
feststellen, Pulswellenmerkmalsgrößen-Berechnungsmittel, welche
als Eingaben ein Pulswellensignal von einer oder einer Anzahl von
Pulsationen, geliefert von den Pulswellenfeststellungsmitteln, und
einen repräsentativen
Druckwert synchronisierend mit der Pulswellenerzeugungszeit, geliefert
von Druckfeststellungsmitteln, die den Druck im unter Druck gesetzten
Bereich des menschlichen Körpers
feststellen, erhalten, zum Herausziehen einer Merkmalsgröße, die
zu wenigstens zwei von systolischem Druck, diastolischem Druck und
mittlerem Blutdruck korreliert sind, oder allein zum systolischen
Druck korreliert sind, und Luftablassgeschwindigkeits-Berechnungsmittel
gemäß einer
Ausgabe der Pulswellenmerkmalsgrößen-Berechnungsmittel
und der mit den Pulswellenperiodenmessmitteln gemessenen Pulswellenperiode
zur Berechnung einer Soll-Luftablassgeschwindigkeit. Die Luftablassgeschwindigkeits-Berechnungsmittel
verwenden die mit den Pulswellenmerkmalsgrößen-Berechnungsmitteln berechnete
Merkmalsgröße zur Berechnung
und Bestimmung der Soll-Luftablassgeschwindigkeit, um eine Feststellung
einer bestimmten Anzahl von Pulswellen zwischen systolischem Druck
und diastolischem Druck bei einer Luftablassvorgang durchgeführten Messung
zu ermöglichen.
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Eine
optimale Luftablassgeschwindigkeit wird so bestimmt und dementsprechend
ist die Anzahl von Pulswellen, die beim Luftablassen festgestellt
werden kann, minimal, während
diese Anzahl gleichzeitig einer Anzahl gerecht wird, die zur Gewährleistung
von Exaktheit erforderlich ist.
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Vorzugsweise
enthält
das elektronische Blutdruckmessgerät ferner Sollaufpumpwert-Einstellmittel
zur Bestimmung eines Sollaufpumpwerts gemäß einer Ausgabe der Pulswellenmerkmalsgrößen-Berechnungsmittel.
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Ein
optimaler und minimaler Sollaufpumpwert wird so bestimmt und demgemäß wird nur
ein minimaler Druck, der notwendig ist, aufgebracht und so ein übermäßiges Aufpumpen
durch zusätzlichen Druck
vermieden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Schaltungsaufbaus eines elektronischen Blutdruckmessgeräts in einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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2 ist
eine perspektivische Außenansicht des
elektronischen Blutdruckmessgeräts
gemäß der Ausführungsform.
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3 zeigt
einen mit dem elektronischen Blutdruckmessgerät der Ausführungsform herausgezogenen
Manschettendruck, der sich mit der Zeit ändert.
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4A–4C veranschaulichen
einen mit der Zeit sich ändernden
Manschettendruck, eine Pulswellenamplitude und einen repräsentativen Druck
in Bezug auf die Pulswelle.
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5 zeigt
eine Pulswellenform mit einer normierten Amplitude.
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6 zeigt
eine Beziehung zwischen Manschettendruck und Pulswellenbreitenverhältnis.
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7 zeigt
eine Spannungs-Strömungsgeschwindigkeitscharakteristik
eines Solenoidventils des in 1 gezeigten
Blutdruckmessgeräts.
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8 ist
ein Flussdiagramm, welches einen Gesamtvorgang des elektronischen
Blutdruckmessgeräts
der Ausführungsform
veranschaulicht.
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9 zeigt
eine Beziehung zwischen systolischem Druck und Pulsdruck, wobei
die Beziehung von Daten tatsächlicher
Messung hergeleitet ist.
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10 zeigt
eine Luftablasscharakteristik zum Vergleich zwischen herkömmlichen
Blutdruckmessgeräten
und dem Blutdruckmessgerät
der Erfindung.
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Beste Weisen der Ausführungsform
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend in größeren Einzelheiten in Verbindung
mit einer Ausführungsform
beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm eines
elektronischen Blutdruckmessgeräts gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Das elektronische Blutdruckmessgerät baut sich
aus einem Körper 1 des
Blutdruckmessgeräts
und einer an einem Messort eines menschlichen Körpers befestigte Manschette 2 auf.
Der Blutdruckmessgerätekörper 1 enthält einen
Drucksensor 3, der einen Manschettendruck feststellt, eine
Druckpumpe 4, die die Manschette aufpumpt, ein Solenoidventil 5,
welches die Strömungsgeschwindigkeit
justiert, mit welcher Luft aus der Manschette nach außen abgelassen
wird, um den Druckablass zu bewerkstelligen, nachfolgend diskutierte
Betriebssteuereinheiten, die in einem Ein-Chip-Mikrocomputer 1a strukturiert
sind, eine Bedienungseinheit 17 zum Ein- und Ausschalten der
Spannung, Beginnen der Messung und dgl., sowie eine Anzeigeeinheit 18,
die Messungen, wie etwa Blutdruckwert und Puls, wiedergibt.
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Der
Ein-Chip-Mikrocomputer 1a enthält eine Pulswellenfeststellungseinheit 6,
welche ein einem von dem Drucksensor 3 ausgegebenen Drucksignal überlagertes
Pulswellensignal feststellt, eine Druckfeststellungseinheit 7,
welche das Drucksignal in einen Druckwert umwandelt, den Druckwert
ausgibt und einen repräsentativen
Druckwert der Manschette, wenn eine Pulswelle auftritt, feststellt,
eine Pulswellenmerkmalsgrößen-Berechnungseinheit 8,
welche eine Merkmalsgröße aus dem
Pulswellensignal und dem repräsentativen
Druckwert herauszieht und die herausgezogene Merkmalsgröße zusammen
mit dem repräsentativen
Druckwert zur Bestimmung eines Parameters verwendet, der zu einem
Blutdruckwert korreliert ist, eine Luftablassgeschwindigkeits-Bestimmungseinheit 9,
welche eine Luftablassgeschwindigkeit anhand des zum Blutdruckwert
korrelierten Parameters bestimmt, eine Pulswellenperiodenberechnungseinheit 10,
welche die Periode des festgestellten Pulswellensignals berechnet,
eine Sollaufpumpwert-Bestimmungseinheit 11, welche eine Aufpumpeinstellwert
anhand des zum Blutdruckwert korrelierten Parameters bestimmt, eine
Aufpumpsteuereinheit 12, welche eine Ansteuerspannung für die Druckpumpe 4 steuert,
eine Anfangsgeschwindigkeitssteuerwert-Bestimmungseinheit 13,
welche einen Anfangswert einer Solenoidventil-Ansteuerspannung beim
Beginn des Luftablassens bestimmt, eine Luftablasssteuereinheit 14,
welche die Ansteuerspannung für
das Solenoidventil 5 zur Bewerkstelligung eines Luftablassens
mit der durch die Luftablassgeschwindigkeits-Bestimmungseinheit 9 bestimmten
Soll-Luftablassgeschwindigkeit steuert, eine Blutdruckberechnungseinheit 15,
welche einen Blutdruck anhand einer Ausgabe der Pulswellenmerkmalsgrößen-Berechnungseinheit
bestimmt, und eine Solenoidventil-Kennkurve 16, d.h. vorab
in einem ROM oder dgl. gespeicherte Daten zu der Ansteuerspannung-Strömungsgeschwindigkeits-Charakteristik.
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2 ist
eine perspektivische Außenansicht des
elektronischen Blutdruckmessgeräts
dieser Ausführungsform.
Der Blutdruckmessgerätekörper 1 weist
einen Netzschalter 11a und einen Messungs-Startschalter 11b zusätzlich zur
Anzeigeeinheit 12 auf der Oberseite auf.
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Das
Arbeiten der einzelnen Komponenten des elektronischen Blutdruckmessgeräts dieser
Ausführungsform
wird nachstehend beschrieben. Die Messung des Blutdrucks wird in
einem Ruhezustand durch Wickeln der Manschette 2 um einen
Messort begonnen. Bei eingeschaltetem Netzschalter 11a wird
der Messungs-Startschalter 11b gedrückt, um die Messung zu starten.
Dann wird durch die Druckpumpeneinheit 4 Luft der Manschette 2 zugeführt, um den
Druck in der Manschette zu erhöhen.
Der Manschettendruck wird durch den Drucksensor 3 in ein Drucksignal
umgewandelt, und Mittel, wie etwa einen AD-Umwandlung werden dazu
verwendet, dass der Ein-Chip-Mikrocomputer 1a das Signal
als Drucksignal erfassen kann. Die Pulswellenfeststellungseinheit 6 leitet
ein dem Drucksignal überlagertes
Pulswellensignal her. Das Drucksignal, wenn Druck aufgebracht wird,
und das herausgezogene Pulswellensignal, sind in 3 gezeigt.
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Die
Druckfeststellungseinheit 7 führt Korrekturen am Drucksignal,
insbesondere eine Linearitätskorrektur
und eine Driftkorrektur im Sinne von Umgebungsänderungen, wie etwa der Temperatur,
für den Drucksensor 3 durch
und gibt dann einen korrigierten Druckwert aus. Ferner gibt die
Druckfeststellungseinheit 7 einen repräsentativen Druckwert, wenn
die Pulswelle auftritt, synchron mit einem von der Pulswellenfeststellungseinheit 6 gelieferten
Pulswellenfeststellungszeitsignal aus. Eine Beziehung zwischen dem
Pulswellensignal und dem repräsentativen
Druckwert ist in 3 gezeigt.
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Die
Pulswellenmerkmalsgrößen-Berechnungseinheit
berechnet eine Pulswellenmerkmalsgröße korreliert zum Blutdruck
anhand des von der Pulswellenfeststellungseinheit 6 ausgegebenen Pulswellensignals
und des von der Druckfeststellungseinheit 7 ausgegebenen
repräsentativen
Druckwerts und gibt einen resultierenden Wert aus. Eine beispielhafte
Berechnung der Pulswellenmerkmalsgröße wird nachstehend beschrieben.
Es gibt eine große
Anzahl von Merkmalen einer Pulswellenform, die sich gemäß der Beziehung
zwischen menschlichem Blutdruckwert und Manschettendruck ändern, wie
etwa Pulswellenamplitude, Pulswellenfläche und Pulswellenbreite (Zeitdauer,
wo die Pulswellenamplitude größer als
eine bestimmte Schwelle ist). Hier werden die Pulswellenamplitude
und die Pulswellenbreite beschrieben. Die 4A–4C zeigen
den Manschettendruck beim Aufpumpen (4A), die aus
dem Manschettendrucksignal herausgezogene Pulswellenform (4B)
bzw. einen Graph, dessen horizontale Achse den Manschettendruck
im Zeitpunkt des Auftretens einer Pulswelle als repräsentativen
Druckwert angibt und dessen vertikale Achse die Pulswellenamplitude
zu dieser Zeit angibt (4C). Die Pulswellenamplitude
stellt eine allgemein wohlbekannte Methode als eine Methode der Messung
von Blutdruck durch Oszillometrie dar. Die Amplitude ist maximal
nahe dem Punkt, an dem der Manschettendruck gleich dem mittleren
Blutdruck ist. Die Amplitude fällt
in den Bereichen scharf ab, wo der Druck niedriger als der diastolische
Druck und höher als
der systolische Druck ist.
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4C zeigt
den Druck Pmax bei der Maximalamplitude, Drucke Ps und Pd, wo die
Pulswellenamplitudeneinhüllende
konstante Schwellen Ths bzw. Thd überschreiten. Hierbei sind
Ps, Pd und Pmax eng mit systolischem, diastolischem bzw. mittlerem
Blutdruck korreliert.
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5 zeigt
eine normierte Pulswellenform, die durch Normieren der maximalen
Amplitude der Pulswelle selbst so, dass alle Pulswellenformen, wie sie
in Verbindung mit den 4A–4C beschrieben
sind, die gleiche Amplitude haben, erzeugt ist. Um ferner die Differenz
von Pulswellenbreiten unter einzelnen Individuen zu normieren, wird
die Pulswellenbreite tw durch die Pulswellendauer tc dividiert, und
das Ergebnis K2 ist in 6 gezeigt. Das Pulswellenbreitenverhältnis K2
ist hoch nahe beim diastolischen Druck und nimmt mit Annäherung an
den systolischen Druck ab. Daher haben Drucke Pks und Pkd, bei welchen
das Pulswellenbreitenverhältnis
K2 gleich konstanten Schwellen Ks und Kd ist, Werte, die gut zum
systolischen und diastolischen Druck korreliert sind.
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Ein
Verfahren der Entscheidung der Luftablassgeschwindigkeit unter Verwendung
der Merkmalsgrößen Ps,
Pd, Pmax oder Pks und Pkd, die, wie oben beschrieben, zum Blutdruck
korreliert sind, wird nachstehend beschrieben. Die Luftablassgeschwindigkeits-Bestimmungseinheit 9 bestimmt
die Ablassgeschwindigkeit mittels folgender Formeln unter Verwendung
von Merkmalsgrößen Ps,
Pd, Pmax oder Pks und Pkd, die von der Pulswellenmerkmalsgrößen-Berechnungseinheit 8 geliefert
werden.
- 1) Ps und Pd werden verwendet. Luftablassgeschwindigkeit:
def-v = (Ps – Pd – mb1) × Pc/N (1)
- 2) Ps und Pmax werden verwendet. Luftablassgeschwindigkeit: def-v = (3·Ps – 3·Pmax – mb2) × Pc/N (2)
- 3) Pd und Pmax werden verwendet. Luftablassgeschwindigkeit: def-v = (3/2·Pmax – 3/2·Pd-mb3) × Pc/N (3)
- 4) Ps wird verwendet. Luftablassgeschwindigkeit: def-v = (a·Ps + b – mb4) × Pc/N (4)
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Hierbei
stellt Pc die mit der Pulsperiodenberechnungseinheit 10 berechnete
Pulsperiode dar. Wenn Pc nicht verwendet wird, kann ein fester Wert, d.h.,
eine Periode Pc = 1 Sekunde, verwendet werden, der anhand einer
Normalzahl von Pulsschlägen 60/min
beispielsweise berechnet wird.
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N
stellt die Anzahl von Schlägen
dar, die zwischen dem systolischen und dem diastolischen Druck beim
Luftablassen, nämlich
beim Pulsdruck, auftreten. Es ist durch Experimente bestätigt und
es versteht sich auch klar aus Messprinzipien, dass ein erhöhtes N die
Ablassgeschwindigkeit vermindert und die Anzahl von Pulsschlägen erhöht, die
im Pulsdruck auftreten, während
einer vermindertes N die Anzahl von Pulsschlägen vermindert und N im Bereich
von 2–3
die Messgenauigkeit enorm verschlechtert. Dementsprechend sollte
der Wert N unter Berücksichtigung
der Leistung des Luftablassmessungsalgorithmus eingestellt werden. Üblicherweise
ist ein geeigneter Wert von N ungefähr 5.
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Die
Operationen in den Klammern der obigen Formeln (1)–(4) werden
alle zur Bestimmung des Pulsdrucks (systolischer Druck – diastolischer
Druck) durchgeführt.
Werte von mb1-mb4 werden unter Berücksichtigung einer Verschiebungsgröße bei der Pulsdruckberechnung
und zur Vermeidung einer zu hohen Luftablassgeschwindigkeit bestimmt.
Tatsächliche
Werte werden vorab durch Justierung derselben nach Maßgabe von
Werten von Ths und Thd, die Schwellen zur Berechnung der oben diskutierten
Parameter sind, eingestellt.
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Wenn
Ths und Thd so eingestellt werden, dass Druckwerte Ps und Pd am
besten mit systolischem und diastolischem Druck übereinstimmen, wird ein Beispiel
der Bestimmung einer Luftablassgeschwindigkeit durch Verwendung
von wenigstens zwei von systolischem Druck, mittlerem Blutdruck und
diastolischem Druck oder von systolischem Druck allein dargeboten.
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Die
Luftablassgeschwindigkeit wird unter Verwendung von Merkmalsgrößen Pks
und Pkd als Eingaben, die aus dem Pulswellenbreitenverhältnis berechnet
werden, wie durch die folgende Formel gezeigt, bestimmt. Luftablassgeschwindigkeit:
def-v = (Pks – Pkd – mb5) × Pc/N (5)
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Pc
stellt die Pulsperiode und N die Anzahl von Pulsschlägen, die
im Pulsdruck festgestellt werden, dar, wie dies oben beschrieben
wurde. mb5 wird auch vorab durch Justieren desselben nach Maßgabe einer
Versetzungsgröße zur Berechnung
des Pulsdrucks und von Werten von Ks und Kd, die zur Berechnung
der Parameter Pks und Pkd verwendet werden, eingestellt.
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Wie
oben beschrieben, wird die Luftablassgeschwindigkeit gemäß der Information über die Pulswelle
beim Aufpumpvorgang bestimmt und dann der Sollaufpumpwert eingestellt.
Wenn der Druck in der Manschette den Sollwert erreicht, wird der
Aufpumpvorgang beendet und in den Luftablassvorgang für die Messung
eingetreten. Der Sollaufpumpwert wird so eingestellt, dass wenigstens
eine Pulsation bei einem Druck, der höher als der systolische Druck ist,
beim Übergang
zum Luftablassvorgang festgestellt wird. Eine andere Methode ist
mittels einer Extrapolation oder dgl. möglich, um die Pulswelle bei
einem Druck, ohne tatsächlich
aufzupumpen, abzuschätzen.
In diesem Fall ist ein Aufpumpen zu irgendeinem Wert in der Nähe des systolischen Drucks
im Wirklichen zur Aufrechterhaltung der Messgenauigkeit erforderlich.
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Der
Sollaufpumpwert wird gemäß einer Merkmalsgröße beim
Aufpumpen, die zu einem zu messenden systolischen Druck korreliert
ist, oder basierend auf einem beim Aufpumpen abgeschätzten systolischen
Druck bestimmt. Die Zeitdauer vom Übergang zur Ablassmessung bis
zur ersten Feststellung eines Pulses, welcher in der Messung gültig ist, ändert sich
abhängig
von der Pulsgeschwindigkeit eines Subjekts, an dem zu messen ist,
und abhängig
vom Zeitpunkt des Übergangs
auf das Luftablassen. Wenn beispielsweise ein Subjekt, an dem zu messen
ist, eine Pulsgeschwindigkeit von 60 Schlägen/min hat und die Luftablassgeschwindigkeit
10 mmHg/s beträgt,
wird der erste Wert nach einer Druckabnahme von maximal 10 mmHg
festgestellt. Daher kann, wenn der Druck mit einer solch hohen Geschwindigkeit
vermindert wird, der Druck nicht richtig gemessen werden, es sei
denn, der Solllaufpumpwert wird unter Berücksichtigung der Luftablassgeschwindigkeit
bestimmt.
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Das
elektronische Blutdruckmessgerät
gemäß dieser
Ausführungsform
weist eine Vorrichtung auf, die die zum systolischen Druck und der
Luftablassgeschwindigkeit korrelierte Merkmalsgröße verwendet, und stellt damit
den Sollaufpumpwert ein. Das elektronische Blutdruckmessgerät kann daher eine
Messung mit einem minimalen Aufpumpen durchführen.
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Im
Einzelnen wird der Solllaufpumpwert durch die folgenden Formeln
in der Sollaufpumpwert-Bestimmungseinheit 11 unter Verwendung
von Merkmalsgrößen Ps,
Pd und Pmax, ausgegeben von der Pulswellenmerkmalsgrößen-Berechnungseinheit 8,
wie nachstehend beschrieben, bestimmt.
- 1) Sollaufpumpwert: Inf-max = def-v·(np × Pc + α) + Ps + β1 (6)
- 2) Sollaufpumpwert: Inf-max
= def-v·(np × Pc + α) + (3·Pmax – Pd) + β2 (7)
wobei
def-v die von der Luftablassgeschwindigkeits-Bestimmungseinheit 9 ausgegebene
Luftablassgeschwindigkeit, np die Anzahl von bei einem Druck, der
höher als
der systolische Druck ist, im Luftablassvorgang festgestellten Schläge ist,
und Pc die Pulsperiode darstellt. β1 und β2 werden so eingestellt, dass
die Ausdrücke
Ps + β1
und (3 Pmax – Pd) + β2 in den
Formeln (6) bzw. (7) nahe beim systolsichen Druck liegen, wobei
sich β1
und β2 abhängig von
Werten von Schwellen Ths und Thd zur Bestimmung von Merkmalsgrößen ändern.
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Wenn
der Druck in der Manschette den Sollaufpumpwert erreicht, wird ein
Luftablassen mit der eingestellten Sollgeschwindigkeit begonnen,
um eine Messung im Luftablassvorgang durchzuführen. Das zu verwendende Solenoidventil 5 sollte
die Strömungsgeschwindigkeit
gemäß der Ansteuerspannung ändern. 7 zeigt
die Spannungs-Strömungsgeschwindigkeitscharakteristik. Wenn
die Luftablassgeschwindigkeit so gesteuert wird, dass die Geschwindigkeit
auf einen Sollwert eingestellt wird, tritt eine Verzögerung bei
der Zeitdauer von dem Zeitpunkt, zu dem das Solenoidventil 5 beim
Aufpumpen ausreichend geschlossen ist, bis zu dem Zeitpunkt, zu
dem die Spannung eine Strömungsgeschwindigkeit
zur Bewirkung der Soll-Luftablassgeschwindigkeit ermöglicht,
ein. Dies bedeutet, dass der Sollaufpumpwert so ausreichend höher eingestellt
werden muss, dass diese Verzögerung absorbiert
wird. Folglich tragen eine erhöhte
Messzeit sowie ein höherer
Aufpumpwert zur Belastung eines Subjekts bei. Zur Lösung dieses
Problems werden Anfangsablassgeschwindigkeits-Bestimmungsmittel 13 vorgesehen.
Dann kann ein Anfangswert der Ansteuerspannung für das Solenoid 5 auf
einen Wert eingestellt werden, der eine Strömungsge schwindigkeit liefern
kann, die eine Sollgeschwindigkeit erreicht. Dementsprechend wird
nach Abschluss des Aufpumpens eine Sollluftablassgeschwindigkeit unmittelbar
erreicht. Eine Anfangsluftablasssteuerwert-Bestimmungseinheit 13 bestimmt,
wie folgt, eine Anfangsventilansteuerspannung unter Verwendung des
von der Druckfeststellungseinheit 7 ausgegebenen Drucks
P(i), der von der Aufpumpsteuereinheit 12 ausgegebenen
Ansteuerspannung Vb, des Drucks am Ende des Aufpumpens Inf-max und
der Spannungs-Strömungsgeschwindigkeitkennkurve des
Solenoidventils.
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Zunächst wird
die Nachgiebigkeit Cp, wenn das Aufpumpen beendet ist, mit der folgenden
Formel bestimmt. Cp
= {P(i) – P(i – 1)}/Vb (8)
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In
Formel (8) stellt Vb die Druckpumpenansteuerspannung dar, die proportional
zur Pumpmenge ist. P(i) – P(i – 1) stellt
eine Größe der Änderung pro
einem Abtasten des Druckwerts dar, und die Nachgiebigkeit Cp ist
eine Änderungsgröße des Manschettendrucks,
d.h., das Verhältnis
zwischen Aufpumpgeschwindigkeit und Strömungsgeschwindigkeit für das Aufpumpen
der Manschette.
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i
stellt die Anzahl von Abtastungen dar und P(i) bedeutet einen Abtastdruckwert
für die
i-te-Abtastung. Wenn der Druck i-mal abgetastet wird, bevor das
Aufpumpen abgeschlossen ist, wird der Druckwert am Ende des Aufpumpens
(i-tes Abtasten) durch P(i), der Druckwert des (i – 1)-ten
Abtastens, das dem abschließenden
Abtasten um eins vorausgeht, durch P(i – 1) angegeben, und die Differenz
zwischen ihnen wird durch die Pumpenspannung geteilt, um die Nachgiebigkeit
zu bestimmen.
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Wie
in 7 gezeigt, zeigt die Solenoidventil-Kennkurve
die Beziehung zwischen Ansteuerspannung und Strömungsgeschwindigkeit, die sich abhängig vom
Druckwert auf der Manschettenseite des Solenoidventils ändert.
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Wenn
der Manschettendruck an der Manschettenbeendigung 200 mmHg und die
Strömungsgeschwindigkeit
zum Erreichen der Soll-Luftablassgeschwindigkeit
500 ml ist, wird die Solenoidventil-Ansteuerspannung als 1,45 V
anhand der in 7 gezeigten Kennkurve bestimmt.
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Die
Strömungsgeschwindigkeit
zur ErSollung einer Sollluftablassgeschwindigkeit lässt sich folgendermaßen beruhend
auf der oben im Einzelnen ausgeführten
Nachgiebigkeit bestimmen. Sollströmungsgeschwindigkeit
= K × Soll-Luftablassgeschwindigkeit/Cp (9)
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Die
Konstante K enthält
die Proportionalbeziehung zwischen Pumpmenge und Spannung und die
Proportionalbeziehung zwischen Sollluftablassgeschwindigkeit und
Strömungsgeschwindigkeit,
wobei die Konstante über
Experimente bestimmt werden kann.
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Unter
Bezug auf 8 wird ein Gesamtbetrieb des
Blutdruckmessgeräts
beim Messen gemäß dieser
Ausführungsform
beschrieben.
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Der
Netzschalter 11a wird eingeschaltet, um den Messvorgang
zu beginnen. Die Druckpumpe 4 wird eingeschaltet, um das
Aufpumpen der Manschette 2 zu beginnen (Schritt ST1). Danach
werden bei Zunahme des Manschettendrucks der Manschettendruck und
die dem Manschettendruck überlagerte Pulswelle
herausgezogen. Die Pulswellenmerkmalsgrößen-Berechnungseinheit 8 gewinnt
Pulswellenamplitudendaten, die einige Merkmalsgrößen der Pulswelle sind. Der
Manschettendruck und diese Pulswellenamplitudendaten beim Aufpumpvorgang werden
zur Abschätzung
eines ungefähren
systolischen und diastolischen Drucks mit der Blutdruckberechnungseinheit 7 benutzt
(Schritt ST2), und die Anzahl von Pulswellen wird ebenfalls gemessen
(Schritt ST3). Hier werden systolische und diastolische Drucke als
Beispiele von Merkmalsgrößen verwendet.
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Gemäß den abgeschätzten und
gemessenen Daten berechnet die Luftablassgeschwindigkeits-Bestimmungseinheit 9 die
Luftablassgeschwindigkeit def-v mittels der oben gezeigten Formel
(1) (Schritt ST4). Beispielsweise wird die Formel (6) zur Berechnung
der Obergrenze des Aufpumpwerts von der Sollaufpumpwert-Bestimmungseinheit 11 benutzt (Schritt
ST5).
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Die
Ablassgeschwindigkeit und der Obergrenzenaufpumpwert werden so im
Aufpumpvorgang berechnet, wonach das Aufpumpen fortgesetzt wird, bis
der Manschettendruck die obere Grenze erreicht (Schritt ST6). Wenn
der Manschettendruck die Obergrenze erreicht (Schritt ST6), wird
die Druckpumpe zum Beenden des Aufpumpens abgeschaltet (Schritt ST7),
die Nachgiebigkeit aus der Druckänderung
und der Pumpenansteuerspannung beim Aufpumpen bestimmt (Schritt
ST8), eine Sollströmungsgeschwindigkeit
berechnet (Schritt ST9), eine Anfangsansteuerspannung des Solenoidventils
bestimmt (Schritt ST10) und dementsprechend das Luftablassen begonnen
(Schritt ST11). Sobald der Luftablassvorgang beginnt, stellt die
Luftablasssteuereinheit 14 den Luftablass so ein, dass
die Ablassgeschwindigkeit auf diejenige eingestellt wird, die bereits
im Aufpumpvorgang berechnet worden ist.
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Der
Luftablass wird begonnen und dann der Manschettendruck festgestellt,
die Pulswelle wird herausgezogen und die Pulswellenamplitudendaten werden
herausgezogen, wie in 3 gezeigt. Wenn eine erforderliche
Anzahl von Pulswellenamplitudendaten gesammelt ist, wird ein bekannter
Algorithmus dazu verwendet, den mittleren Blutdruck, systolischen
Druck und diastolischen Druck zu bestimmen, und so Blutdruck bestimmt
(gemessen) (Schritt ST12). Im Einzelnen ist der mittlere Blutdruck
ein Manschettendruck, der der maximalen Pulswellenamplitude entspricht,
der systolische Druck ein Manschettendruck, der höher als
der mittlere Blutdruck ist, an einem Punkt, wo die Einhüllende der Pulswellenamplitude
und der Schwellenwert einander schneiden, und der diastolische Druck
ein Manschettendruck, der niedriger als der mittlere Blutdruck ist,
an einem Punkt, wo die Einhüllende
der Pulswellenamplitude und der Schwellenwert einander schneiden.
Der Algorithmus der Messung des Blutdrucks ist in dieser Ausführungsform
nicht besonders beschränkt
und es sind auch verschiedene andere Methoden anwendbar.
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Die
Blutdruckmessung ist damit abgeschlossen (Schritt ST13), der gemessene
systolische Druck, diastolische Druck, die Anzahl von Pulswellen und
dgl. werden auf der Anzeigeeinheit 18 angegeben (Schritt
ST14), das Solenoidventil 5 wird geöffnet, um die Luft rasch abzulassen
(Schritt ST15), und der Vorgang erreicht damit sein Ende.
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Es
ist darauf hinzuweisen, dass die Erfinder über tatsächliche Messungen bestätigt haben,
dass der systolische Druck und der Pulsdruckzueinander proportional
sind, wie in 9 gezeigt.
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10 zeigt
die Manschettendruckänderungscharakteristik,
die für
einen Vergleich der Luftablassgeschwindigkeit zwischen einem üblichen
herkömmlichen
Blutdruckmessgerät,
einem herkömmlichen
Blutdruckmessgerät,
das die Luftablassgeschwindigkeit steuern kann, und dem elektronischen Blutdruckmessgerät dieser
Ausführungsform
dargeboten wird. Die Kennkurve a stellt diejenige mittels eines
Langsamablassventils des üblichen
herkömmlichen
Blutdruckmessgeräts
dar, wobei die Ablassgeschwindigkeit 3,19 mmHg/s ist. Die Kennkurve
b zeigt diejenige mit dem herkömmlichen
Blutdruckmessgerät,
dass die Funktion der Steuerung der Ablassgeschwindigkeit hat, und
die Geschwindigkeit ist auf 5,5 mmHg/s begrenzt. Die Kennkurve c
stellt das elektronische Blutdruckmessgerät der vorliegenden Erfindung
dar. Die Ablassgeschwindigkeit ist 11 mmHg/s. Abhängig von
der Person, ist eine solche hohe Ablassgeschwindigkeit anwendbar,
um eine ausreichend hohe Prä zision
der Messung zu ermöglichen.
Diese Ablassgeschwindigkeit ist das Doppelte der herkömmlichen
mit dem elektronischen Blutdruckmessgerät, welches die Ablassgeschwindigkeit steuern
kann.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Wie
vorstehend diskutiert, wird gemäß der Erfindung
die Ablassgeschwindigkeit gemäß Pulswellenmerkmalsgrößen berechnet,
die in einem Aufpumpvorgang herausgezogen werden. Es kann so ein
elektronisches Blutdruckmessgerät
vorgesehen werden, welches in der Lage ist, eine Messung mit einer
optimalen Luftablassgeschwindigkeit in einer minimalen Zeitdauer
ohne Verschlechterung der Genauigkeit durchzuführen.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Sollaufpumpwert beruhend auf Pulswellenmerkmalsgrößen bestimmt,
die im Aufpumpvorgang herausgezogen werden. Es kann so ein elektronisches
Blutdruckmessgerät
vorgesehen werden, das in der Lage ist, bei einem minimalen Aufpumpen
ohne Verschlechterung der Genauigkeit zu messen.
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Ferner
werden gemäß der Erfindung Druckanstiegszustand,
Druckpumpenansteuerspannung, Druck bei Beginn des Luftablassens
und die Spannungs-Strömungsgeschwindigkeitscharakteristik
des Solenoidventils zur Bestimmung einer Anfangsspannung verwendet,
welche ermöglicht,
dass eine Strömungsgeschwindigkeit
unmittelbar eine Soll-Luftablassgeschwindigkeit
erreicht. Das Steuerventil wird dann mit dieser Spannung angesteuert und
das Luftablassen in einer stabilen Weise bei einer Soll-Luftablassgeschwindigkeit
nach dem Aufpumpen gesteuert. Dementsprechend kann ein elektronisches
Blutdruckmessgerät
vorgesehen werden, welches keine Zeit verschwendet, bevor eine stabile Steuerung
erreicht ist, und welches kein übermäßiges Aufpumpen
erfordert und somit in der Lage ist, eine Messung in minimaler Zeit
und bei minimalem Druck ohne Verschlechterung der Genauigkeit durchzuführen.