FI84690B

FI84690B - Foerfarande och anordning foer reglering av trycket i en blodtrycksmaetares mansett.

Info

Publication number: FI84690B
Application number: FI882414A
Authority: FI
Inventors: Lauri Juhani Malkamaeki
Original assignee: Instrumentarium Oy
Priority date: 1988-05-20
Filing date: 1988-05-20
Publication date: 1991-09-30
Also published as: FI882414A0; FI84690C; GB2219209B; DE3916395B4; DE3916395A1; FR2631537A1; FI882414A; GB8911518D0; JPH0277233A; GB2219209A; FR2631537B1; US5038790A; JP2721240B2

Description

1 84690

MENETELMÄ JA LAITE VERENPAINEMITTARIN MANSETIN PAINEEN SÄÄTÄMISEKSI

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laite noninvasiivisen 5 verenpainemittarin mansetin paineen säätämiseksi. Mansetin paineensäätömekanismi koostuu yhdestä tai useammasta venttiilistä, jonka toimintaa ohjataan yhdellä tai useammalla ohjauselimellä siten, että venttiilin tai venttiilien pulssitaajuus on sydämen pulssitaajuuden 10 yläpuolella.

Verenpainetta mitattaessa pumpataan yleensä ilmaa mansettiin, joka on sijoitettu esim. potilaan käsivarren ympärille. Kun mansetin paine on riittävän korkea estäen 15 valtimon verenkierron, aloitetaan paineen alentaminen.

Mansetin paineen laskiessa kuulostellaan ns Korotkoffin ääniä. Äänen alkaessa kuulua saadaan systolisen paineen arvo. Painetta edelleen laskettaessa Korotkoffin äänet lakkaavat vähitellen kokonaan. Äänien lakkaamishetkellä 20 saadaan diastolisen paineen arvo.

Suomalaisessa patenttihakemuksessa no.853781 on kuvattu automaattisessa verenpaineen mittauksessa käytettävä laitteisto, joka koostuu mansetista, pumpusta ja vähin-25 tään kahdesta magneettiventtiilistä, joidenka yhteydessä on kuristuselementti, ja mikroprosessorista. Kuristus-elementti koostuu ohuesta letkusta, jonka pituus vaikuttaa mansetin paineen alenemisnopeuteen. Samassa laitteessa on tapana käyttää useita kuristuselementtejä, 30 jolloin kussakin kuristuselementissä on eri pituinen letku. Jokaista kuristuselementtiä ohjaa oma magneet-tiventtiili. Magneettiventtiileitä ohjataan mikroprosessorilla, joka avaa tietyn magneettiventtiilin sen mukaan minkä magneettiventtiilin takana oleva kuris-35 tuselementti on paras mansetin ilmanpaineen laskunopeuden 2 84690 pitämiseksi lineaarisena kullakin hetkellä. Myös useampikin magneettiventtiili voidaan tarvittaessa avata samaan aikaan. Ongelmana tämän tyyppisessä laitteistossa on se, että tarvitaan useita tilaa vieviä magneetti-5 venttiilin ja kuristuselementin muodostamia osasia eikä kuitenkaan pystytä saamaan mansetin paineen alenemista tapahtuvaksi lineaarisesti. Lisäksi venttiilien avaaminen ja sulkeminen aiheuttaa häiriöitä mittaukseen. Paineen laskuprofiilia ei voida myöskään vapaasti säätää.

10

Mansetin paineen laskua voidaan myös säätää käyttämällä askelmoottorilla toimivaa neulaventtiiliä. Jotta paineen lasku pysyisi tasaisena, pitää venttiiliä säätää mittauksen aikana. Tällainen systeemi vaatii kalliita lait-15 teitä, sillä niiden valmistaminen on varsin hankalaa.

Lisäksi tämän laitteen ongelmana on pölystä aiheutuvat toimintahäiriöt.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut 20 ongelmat. Keksinnön tarkoituksena on siis aikaansaada yksinkertainen, halpa ja vähän tilaa vievä ratkaisu. Lisäksi tarkoituksena on aikaansaada lineaarinen mansetin paineen lasku.

25 Keksinnön mukaisen laitteen tunnusomaiset piirteet on annettu oheisissa patenttivaatimuksissa.

Keksintö perustuu siihen merkittävään havaintoon, että käyttämällä pulssiohjattua nopeata venttiiliä pystytään 30 mansetin paineen alennus suorittamaan täysin lineaarisesti. Venttiilin ohjaus tapahtuu mansetin painetta mittaavasta elimestä saadun mittausarvon perusteella.

Mittausarvon käsittelemiseen ja sen perusteella tapah-35 tuvaa venttiilin ohjausta hoitamaan tarvitaan jokin 3 84690 erityinen ohjauselin, joka voi olla esim. analoginen tai digitaalinen piiri. Digitaalisesta piiristä on erityisesti mainittava mikroprosessori. Tähän laitteistoon sopivia mikroprosessoreja on vapaasti kaupan. Mikro-5 prosessorissa tulisi olla pulssileveysmoduloitu ulostulo.

Analogisesti ohjatussa systeemissä paineanturista tulevaa signaalia verrataan erotusvahvistimessa analogiseen tasaisesti laskevaan ohjaussignaaliin. Erotusvahvistimen 10 ulostulo ohjaa pulssileveysmodulaation avulla pulssi-venttiiliä.

Tärkeintä on kuitenkin se, että painetta mittaavasta elimestä saadun mittausarvon perusteella venttiilin 15 ohjauksen suorittava ohjauselin kykenee ohjaamaan venttiilin avautumisen ja sulkeutumisen tapahtuvaksi riittävän usein ja määrätyn pituisiksi ajanjaksoiksi.

Yksi tällainen ohjauselin on riittävä, mutta tietysti useampiakin voidaan käyttää.

20

Analogisen tai digitaalisen piirin lähettämän pulssin leveyttä säätämällä voidaan venttiilin lävitse virtaavan kaasun tai nesteen määrä aikayksikössä säätää portaattomasti. Käytännössä tämä tapahtuu siten, että venttiili -25 on auki jonkin määrätyn ajan, jolloin mansetissa oleva kaasu tai neste pyrkii virtaamaan sieltä pois, ja sen jälkeen kiinni jonkin määrätyn ajan. Näiden perättäisten auki-kiinni-jaksojen pituutta nämä piirit säätelevät automaattisesti painetta mittaavan elimen antamien mit-30 tausarvojen mukaisesti. Paineen laskuprofiili on siis vapaasti säädettävissä. Riittävän korkeata pulssi-taajuutta käytettäessä vältetään paineiskujen häiritsevä vaikutus verenpaineen mittaukseen. Optimaalinen pulssi-taajuus on 35 - 60 Hz. Pulssitaajuuden on oltava kui-35 tenkin korkeampi kuin sydämen pulssitaajuus, koska 4 84690 varsinainen verenpaineen mittausprosessi ei näin ollen häiriinny. Varsinaista ylärajaa mahdollisella pulssi-taajuudella ei olekaan.

5 Keksinnön mukainen laite voi siis toimia siten, että joko venttiilin pulssitaajuus on vakio, mutta pulssileveys muuttuu, kuten edellä jo esitettiinkin, tai venttiilin pulssitaajuus muuttuu, mutta pulssileveys pysyy vakiona. Laite voidaan myös järjestää toimivaksi siten, että sekä 10 venttiilin pulssitaajuutta että pulssileveyttä voidaan muuttaa verenpaineen mittausjakson aikana. Tietysti sekä venttiilin pulssitaajuus että pulssileveys on mahdollista pitää vakiona, mutta ongelmana on se, että mansetin paineen lasku ei tällöin tapahdu lineaarisesti. Tässä 15 viimeksi mainitussa tapauksessa voidaan lineaarisuutta pyrkiä korjaamaan siten, että pulssitaajuutta, pulssi-leveyttä tai näitä molempia muutetaan portaattaisesti sopivaksi katsotuin välein saman mittausjakson aikana. Ensiksi mainittua vaihtoehtoa on pidettävä edulli-20 simpana.

Tämän keksinnön mukaisessa laitteessa yksi venttiili on riittävä. Useampiakin venttiilejä voidaan tietysti käyttää rinnan, mutta mitään olennaista etua useampaa 25 venttiiliä käytettäessä ei saada. Usamman venttiilin etuna voidaan pitää ainakin sitä, että venttiilien ikä kasvaa. Haittapuolena taas voidaan pitää useamman venttiilin vaatimaa tilantarvetta.

30 Sopivia venttiilejä ovat ns. auki-kiinni-venttiilit, jotka nimensä mukaisesti ovat joko auki- tai kiinni-asennossa. Tällaisista venttiileistä voidaan mainita mm. solenoidiventtiili, piezosähköinen venttiili ja magneto-striktiivinen venttiili. Solenoidiventtiili sopii kui-35 tenkin ehkä parhaiten tällaiseen verenpainelaitteeseen.

5 84690

Solenoidiventtiili on hyvin kestävä. Piezosähköisen venttiilin kestävyys olisi vieläkin parempi, mutta sen haittana on korkeahko käyttöjännite.

5 Venttiili voidaan sijoittaa verenpainetta mittaavassa laitteistossa useaankin kohtaan. Edullinen sijoituskohde on pumpusta mansettiin johtavan letkun yhteydessä.

Muista mahdollisista sijoituspaikoista voidaan mainita mm. itse mansetti, mansetista lähtevä erillinen letku, 10 mansetista paineanturiin johtava letku tai vaikkapa pumppu tai pumpusta lähtevä erillinen letku. Venttiilin sijoituspaikka ei kuitenkaan ole tämän keksinnön kannalta merkityksen inen.

15 Tämän keksinnön mukaisessa laitteessa ei tarvita venttiilin yhteydessä kuristinelementtiä lainkaan, sillä pelkästään venttiilin avulla kyetään riittävän hyvin säätämään mansetin paineen lineaarinen lasku. Tämä siis tapahtuu yksinkertaisesti avaamalla ja sulkemalla vent-20 tiiliä niin useasti kuin on tarpeen ja säätämällä venttiilin auki- ja kiinnioloajan pituudet.

Letkujen, liittimien ja mansetin pneumaattisesta vaimennuksesta johtuen mansetin paineessa ei havaita merkittä-25 vissä määrin sykäyksenomaisia muutoksia, vaikka venttiili toimii auki-kiinni-menetelmällä. Mansetin paineen lasku on todellakin lineaarinen.

Keksinnön mukainen mansetin paineenalennusjärjestelroä ei 30 ole mitenkään riippuvainen mansetin koosta. Kooltaan erilaisia mansetteja voidaan siis käyttää ongelmitta.

Keksintöä kuvataan tarkemmin viittaamalla oheiseen patenttipiirustukseen, jossa 6 84690 kuvio 1 esittää keksinnön mukaisesta laitteesta yleiskaavion.

Kuvion 1 kaaviossa on jokin tavanomainen pumppu 1, josta 5 johtaa letku 2 mansettiin 3. Letkussa 2 on paineen laskemiseksi venttiili 4. Venttiiliä ohjaa ohjauselin 5, joka puolestaan toimii mansetin yhteydessä olevasta painetta tunnustelevasta elimestä 6 saadun mittausarvon perusteella. Sama ohjauselin 5 kykenee myös ohjaamaan 10 pumpun 3 toimintaa.

Pumpulla 1 pumpataan masettiin 3 riittävän korkea paine. Painetta laskettaessa pulssiohjattu nopea venttiili 4 avautuu ja sulkeutuu yhä uudelleen useita kertoja yhden 15 verenpaineen mittausjakson aikana. Venttiiliä ohjaavaa ohjauselintä 5 kuten analogista tai digitaalista piiriä käyttämällä pystytään mansetin 3 paineenlasku säätämään tapahtuvaksi täysin lineaarisesti. Paineen laskunopeus voidaan myös vapaasti säätää venttiiliä 4 ohjaavan 20 ohjauselimen 5 avulla. Venttiilin 4 toimintaa voidaan ohjata ohjauselimen 5 avulla pääsääntöisesti neljällä eri tavalla: A) Venttiilin pulssitaajuus pidetään vakiona, mutta 25 pulssileveyttä muutetaan. Kun paine mansetissa 3 on suuri, niin venttiili 4 on lyhyen ajan auki yhtä auki-kiinni jaksoa kohden. Paineen ollessa alhaisempi kuin esim. lähtöpaine venttiili 4 on pitemmän ajan auki yhtä auki-kiinni jaksoa kohden, sillä ulosvirtaavan ilman . 30 määrä aikayksikössä on pienempi kuin siinä tapauksessa, että paine mansetissa 3 on korkeampi. Venttiilin aukaisukertojen tiheys pysyy muuttumattomana.

. . B) Venttiilin 4 pulssileveyttä pidetään vakiona, mutta 35 venttiilin 4 pulssitaajuutta muutetaan. Tällöin 7 84690 venttiilin 4 aukioloaika perättäisissä auki-kiinni jaksoissa pysyy samana koko verenpaineen mittausprosessin ajan. Sensijaan venttiili 4 on sitä useammin auki tietyssä aikayksikössä mitä alhaisemmaksi paine 5 mansetissa 3 laskee.

C) Sekä venttiilin 4 pulssileveyttä että pulssitaajuutta muutetaan. Tässä tapauksessa sekä venttiilin 4 aukioloaikaa peräkkäisissä auki-kiinni jaksoissa että 10 venttiilin 4 aukaisukertojen tiheyttä voidaan muuttaa.

D) Sekä venttiilin 4 pulssileveys että pulssitaajuus pysyy vakiona joko koko verenpaineen mittausprosessin vaatiman ajan tai vain osan mittausprosessin vaatimasta 15 ajasta. Siten ensiksi mainitussa tapauksessa venttiilin 4 aukioloaika peräkkäisissä auki-kiinni jaksoissa pysyy vakiona samoinkuin venttiilin 4 aukaisukertojen tiheys. Jälkimmäisessä tapauksessa venttiilin 4 aukioloaika peräkkäisissä auki-kiinni jaksoissa pysyy vakiona tietyn 20 aikaa samoinkuin venttiilin 4 aukaisukertojen tiheyskin, mutta venttiilin 4 aukioloaikaa tai venttiilin aukaisukertojen tiheyttä tai näitä molempia voidaan muuttaa tietyin aikavälein saman mittausjakson aikana.

Claims

1. Verenpaineen mittauksessa käytettävä laite mansetin (3) paineen säätämiseksi, joka laite koostuu yhdestä tai 5 useammasta venttiilistä (4) ja yhdestä tai useammasta ohjauselimestä (5), joka ohjaa venttiiliä (4) tai venttiilejä (4), tunnettu siitä, että venttiilin (4) tai venttiilien (4) pulssitaajuus on sydämen pulssitaajuuden yläpuolella. 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että venttiili (4) on ns. auki-kiinni-venttiili.

3. Patenttivaatimusten 1 tai 2 mukainen laite, 15 tunnettu siitä, että venttiili (4) on solenoidi-venttiili, piezosähköinen venttiili tai magnetostrik-tiivinen venttiili.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, 20 tunnettu siitä, että venttiili (4) tai venttiilit (4) ovat pumpusta (1) mansettiin (3) johtavan letkun (2) yhteydessä, suoraan mansetissa (3) kiinni, mansettiin (3) johtavan erillisen letkun yhteydessä, mansetista paine-anturiin (6) johtavan letkun (7) yhteydessä tai pumpun ' 25 (1) tai siihen johtavan erillisen letkun yhteydessä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjauselin (5) ohjaa venttiiliä (4) tai venttiilejä (4) paineenmuutosta mittaavasta elimestä (6) 30 saadun mittausarvon perusteella.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että venttiilin (4) pulssitaajuus on edullisesti 35 - 60 Hz. 35 9 84690

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjauselin (5) on analoginen tai digitaalinen piiri.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että digitaalinen piiri on mikroprosessori.

8 84690

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että mikroprosessorissa on pulssileveysmoduloitu 10 ulostulo.

10. Menetelmä verenpainemittarin mansetin (3) paineen säätämiseksi, tunnettu siitä, että paineen alentamiseksi venttiiliä (4) tai venttiilejä (4) avataan 15 ja suljetaan yhä uudelleen taajuudella, joka ylittää sydämmen pulssitaajuuden.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että venttiilin (4) tai 20 venttiilien (4) toimintaa ohjataan yhdellä tai useammalla ohjauselimellä (5).

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ohjauselin (5) on analoginen 25 tai digitaalinen piiri.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että digitaalinen piiri on mikroprosessori. 30

14. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että venttiili on ns. auki-kiinni-venttiili. 10 84690

15. Patenttivaatimusten 10 tai 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että venttiili on solenoidi-venttiili, piezosähköinen venttiili tai magnetostrik-tiivinen venttiili. 5

16. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että venttiilin (4) pulssitaajuus pidetään vakiona, mutta pulssileveyttä muutetaan.

17. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että venttiilin (4) puls-sitaajuutta muutetaan, mutta pulssileveys pidetään vakiona.

18. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sekä venttiilin (4) pulssitaajuutta että pulssileveyttä muutetaan.

19. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että sekä venttiilin (4) pulssitaajuus että pulssileveys pysyvät vakiona joko koko mittausprosessin vaatiman ajan tai vain osan mittausprosessin vaatimasta ajasta. n 84690