DE68921955T2

DE68921955T2 - Monitor und Methode zur Steuerung der Aufblasgeschwindigkeit von Blutdruckmanschetten.

Info

Publication number: DE68921955T2
Application number: DE68921955T
Authority: DE
Inventors: James R Brooks
Original assignee: Spacelabs Medical Inc
Current assignee: Spacelabs Medical Inc
Priority date: 1988-09-15
Filing date: 1989-09-14
Publication date: 1995-07-27
Anticipated expiration: 2009-09-15
Also published as: EP0363672B1; JPH02121630A; CA1333339C; DE68921955D1; EP0363672A1; ATE120347T1; US4969466A

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf Blutdruckmeßgeräte und im speziellen auf einen Monitor und ein Verfahren zur Steuerung des Motors einer Luftpumpe zum Aufpumpen einer Blutdruckmanschette mit einer kontrollierten Geschwindigkeit, nach dem Überbegriff von Anspruch 1 bzw. 7. Ein Monitor und ein Verfahren dieser Art sind aus GB-A-2071 399 bekannt.

Hintergrund der Erfindung

Medizinische Diagnosevorgänge werden zunehmend automatisiert durch die Verwendung elektronischer Instrumente, die die Arbeit geschulten medizinischen Personals nachahmen. Als Folge können Diagnoseprozesse ohne den Bedarf geschulten Personals durchgeführt werden, auf diese Weise wird die ambulante und stationäre Überwachung verschiedener physiologischer Kennwerte vereinfacht.
Ein Beispiel für ein Instrument zur automatischen Durchführung medizinischer Diagnosetests ist der ambulante oder stationäre Blutdruckmonitor. Diese Blutdruckmonitore umfassen eine konventionelle Blutdruckmanschette, die über einen Schlauch mit einem Überwachungsgerät verbunden ist. Das Überwachungsgerät schließteinen Elektromotorein, der eine Luftpumpe betreibt, einen Druckwandler zum Messen des Luftdrucks in der Manschette und, wenn nicht ein gesonderter Wandler eingesetzt wird, auch zum Aufnehmen von Korotkoff-Geräuschen oder oszillometrischer Impulse. Alle diese Komponenten werden im allgemeinen von einem Mikroprozessor gesteuert. Das Überwachungsgerät kann außerdem ein Aufnahmegerät einschließen, wie einen Magnetbandrekorder, oder ein digitales Display zur Bereitstellung einer visuellen Blutdruckanzeige.
Im Einsatz wird der Motor betrieben, um die Manschette aufzupumpen während der Druck in der Manschette vom Druckwandler überwacht wird. Wenn der Manschettendruck einen vorbestimmten Wert erreicht, aktiviert der Prozessor periodisch ein Luftventil zum schrittweisen Ablassen von Luft aus der Manschette, dabei den Manschettendruck reduzierend. Bei jedem Manschettendruckwert mißt der (messen die) Druckwandler den Manschettendruck und nimmt (nehmen) Korotkoff-Geräusche oder oszillometrischer Impulse auf. Der Prozessor, der einen ziemlich komplizierten Algorithmus verwendet, bestimmt dann den Blutdruck aus einer Tabelle von Manschettendrücken und Daten, die angeben, ob Korotkoff-Geräusche oder oszillometrische Imulse bei jedem Manschettendruck aufgenommen werden müssen. Der Blutdruck wird dann entweder aufgezeichnet oder angezeigt.
Die oben beschriebenen konventionellen Blutdruckprüfgeräte erlauben effektiv, den Blutdruck eines Patienten schnell und genau zu messen und ihn ebenso anzuzeigen oder aufzuzeichnen. Jedoch leiden diese Geräte unter Einschränkungen, die auf die Art und Weise zurückzuführen ist, wie der Motor, der die Luftpumpe antreibt, betrieben und/oder geregelt wird. Um den Manschettendruck von einem Überschreiten der Zielgröße abzuhalten (was in extremen Situationen gefährlich sein könnte), muß die Rate, mit der die Blutdruckmanschette aufgeblasen wird, beschränkt werden. Eine überhöhte Pumpgeschwindigkeit kann auch viel Geräusch erzeugen und ist daher in einem Krankenhaus nicht wünschenswert. Umgekehrt kann eine sehr geringe Aufblasgeschwindigkeit die Dauer unnötig erhöhen, während der der Blutfluß durch den Arm des Patienten gestoppt ist, und es verlängert unnötig die Zeit, die benötigt wird, eine Blutdruckmessung durchzuführen.
Oben erwähnte GB-A-2 071 399 beschreibt ein automatisches Blutdruckanzeigegerät ein, in dem ein Aufblas-/Ablaß-Regler die Manschettenaufblasrate derart ändert, daß der Manschettendruck sich mit einer gesteuerten Geschwindigkeit ändert.
Während die Aufblasrate unter einigen Bedingungen hinreichend kontrolliert werden kann, ändert sich die Zeit, die zum Aufblasen der Blutdruckmanschette benötigt wird, mit den verschiedenen Manschettengrößen, da die Zuflußrate der Luft beim Aufblasen weitgehend konstant gehalten wird. Die Zeit, die zum Aufblasen der Manschette benötigt wird, wird auch beeinflußt von Schwankungen der Spannung, die dem Motor, der die Luftpumpe betreibt, zugeführt wird. Größere Manschetten, verwendet bei Erwachsenen, erfordern für eine gegebene Aufblaszeitdauer eine höhere Aufblasrate, während kleinere Manschetten für Neugeborene mit einer kleineren Aufblasrate aufgepumpt werden müssen, wenn dieselbe Aufblasperiode erreicht werden soll. Die optimale Verwendung eines einzigen Meßgerätes mit sowohl der Erwachsenen- als auch der Neugeborenenmanschette erfordert also, daß die Flußrate geregelt wird. Konventionelle Blutdruckmeßgeräte jedoch blasen Blutdruckmanschetten mit unveränderter Aufblasrate auf, ungeachtet ihrer Größe.
Wie oben erwähnt, ist die Dauer der Aufblasperiode bei konventionellen Blutdruckanzeigegeräten ebenso abhängig von den Spannungsschwankungen des dem Motor zugeführten Stroms. Das Problem, das mit den Schwankungen der motortreibenden Spannung einhergeht, ist besonders bedeutend für die Blutdruckanzeige, weil viele Blutdruckanzeigegeräte für die ambulante Anwendung konzipiert sind. ln Folge dessen müssen sie von Batterien gespeist werden, und die Spannung, die die Batterien dem Motor zuführen, werden stark abnehmen, wenn die Batterien sich während dem Gebrauch entladen. Konventionelle Blutdruckanzeigegeräte blasen daher Blutdruckmanschetten mit reduzierter Flußrate auf, wenn ihre Batterien entladen werden, und verlängern dabei die Dauer der Aufblasperiode.
Die Art, in der konventionelle Blutdruckanzeigegeräte ihre Blutdruckmanschetten aufblasen, mag beim Patienten ebenso einen falschen Eindruck erwekken, daß das Gerät nicht zuverlässig arbeitet. Wenn der Manschettendruck die Zielgröße erreicht, verlangsamt sich die Rotationsgeschwindigkeit des Luftpumpenmotors. Insoweit als Motor und/oder Pumpe ein hörbares Geräusch aussenden, dessen Frequenzkomponente mit der Rotationsgeschwindigkeit des Motors korrespondiert, wird die reduzierte Geschwindigkeit des Motors beim Erreichen des Manschettendrucks die Vorstellung erzeugen, der Motor würde sich anstrengen. Während die scheinbare Motoranstrengung dem Motor nicht schadet, erweckt sie doch in der Vorstellung des Anwenders den Eindruck, daß der Motor, der die Pumpe antreibt, nicht in der Lage ist, den erforderlichen Druck zu erbringen. Ebenso tendieren überhöhte Pumpengeschwindigkeiten dazu, übermäßig Geräusch zu erzeugen, das in der Krankenhausanwendung sehr unerwünscht sein kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Anzeigegerät und ein Verfahren wie vorher beschrieben bereitzustellen, zur Regelung des Luftdruckpumpenmotors eines Blutdruckanzeigegerätes, sodaß Blutdruckmanschetten verschiedener Größen in optimiertem Maße aufgeblasen werden können.
Dieser Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 7 gelöst. Bevorzugte Ausbildungen der Erfindung sind Hauptgegenstand der abhängigen Ansprüche.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist ein Blockdiagramm von einer Ausbildung eines Systems zur Regelung der Rotationsgeschwindigkeit eines Motors, der eine Aufblaspumpe für eine Blutdruckmanschette antreibt.
Figur 2 ist das Schema eines Regelkreises zur Regelung der Rotationsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einem Regelsignal.

Beste Möglichkeit, die Erfindung auszuführen

Das erfindungsgemäße Aufblasratenregelsystem 10, wie in Figur 1 dargestellt, ist angepaßt an die Verwendung mit einem Blutdruckmeßgerät, das eine gewöhnliche Luftpumpe 12 hat, und eine Blutdruckmanschette 14, die mit dem Ausgang 16 der Pumpe 12 über einen Schlauch 18 verbunden ist. Wie auf diesem Fachgebiet gut bekannt ist, schließt die Pumpe 12 einen internen Motor 20 ein, der einen internen Pumpmechanismus über eine rotiernde Welle (nicht dargestellt) antreibt. Das Volumen und der Druck der Luft, die am Druckluftventil 16 bereitgestellt wird, sind eine Funktion der Rotationsgeschwindigkeit und des Drehmomentes des Motors 20. Die Luftpumpe 12 kann aus einer Membranpumpe bestehen, die von einem Gleichstrommotor getrieben wird.
Der Luftdruck in der Blutdruckmanschette 14 wird von einem konventionellen Druckwandler 30 gemessen, der mit der Manschette 14 über einen Schlauch 32 verbunden ist. Der Druckwandler 30 kann zum Beispiel eine druckempfindliche Brückenschaltung sein. Der Druckwandler 30 erzeugt ein vom Manschettendruck abhängiges Ausgangssignal, das an einem Verstärker 36 herkömmlicher Bauart anliegt. Die Größe der Spannung am Ausgang des Verstärkers 36 ist also proportional zum Luftdruck in der Blutdruckmanschette 14.
Die Ausgangsgröße am Verstärker 36 wird einem herkömmlichen Analog-Digital-Wandler 40 zugeführt, der ein digitales Wort auf der Datenleitung 42 erzeugt, das vom Druck in der Blutdruckmanschette 14 abhängig ist. Der digitale Wert des Manschettendrucks wird periodisch abgetastet von einem herkömmlichen Mikroprozessor 50, der, wie unten beschrieben, im Bezug auf eine Abfolge von Befehlen arbeitet. Der Mikroprozessor 50 kann ein gesonderter Mikroprozessor sein, dem der Betrieb des Aufblasregelkreises zugewiesen ist. Alternativ kann der Mikroprozessor 50 ein Mikroprozessor sein, der für die Regelung anderer Untersysteme in einem Blutdruckanzeigegerät verwendet wird.
Wie auf diesem Fachgebiet gut bekannt ist, schließt der Mikroprozessor 50 eine Anzahl von Ausgängen ein, von denen einer mit dem Pumpenmotorregelkreis 60 verbunden ist. Der Pumpenmotorregelkreis schließt einen Steuerspannungsgenerator 64 ein, der eine Steuerspannung in Form einer pulsbreitenmodulierten Rechteckwelle vom Mikroprozessor 50 empfängt. Der Steuerspannungsgenerator 64 erzeugt an seinem Ausgang eine Analogspannung, die zum Tastverhältnis der empfangenen Rechteckspannung proportional ist. Die vom Steuerspannungsgenerator erzeugte Analogspannung ist an den negativen Eingang eines herkömmlichen Komparators 68 angelegt, der ein gewöhnlich erhältlicher Operationsverstärker oder ein Spannungskomparator sein kann. Der positive Eingang des Komparators empfängt die Ausgangsgröße eines Tiefpaßfilters 70, der seinerseits mit dem Eingang des Pumpenmotors 20 verbunden ist. Im eingeschwungenen Zustand ist die tiefpaßgefilterte Spannung vom Pumpenmotor 20, die dem positiven Eingang des Komparators 68 zugeführt wird, näherungsweise gleich der Analog-Ausgangsspannung von Steuerspannungsgenerator 64. In dieser Bertriebsart schwingt der Komparator 68 zwischen zwei Zuständen, sodaß er ein Rechtecksignal an seinem Ausgang erzeugt. Wie auch immer, die Pulsweite oder das Tastverhältnis der Rechteckwelle variiert in Abhängigkeit von der Polarität des Vergleichs am Eingang des Komparators 68. Wenn das am positiven Eingang des Komparators 68 anliegende Signal größer ist, als das Signal das dem negativen Eingang des Komparators 68 zugeführt wird, nimmt das Tastverhältnis der Rechteckwelle, die vom Komparator 68 erzeugt wird, zu. Umgekehrt, wenn die Spannung, die am negativen Eingang des Komparators 68 anliegt, größer ist, als die Spannung, die am positiven Eingang des Komparators 68 anliegt, nimmt das Tastverhältnis der Rechteckwelle, die vom Komparator 68 erzeugt wird, ab.
Die Rechteckwelle am Ausgang des Komparators 68 ist an einen herkömmlichen Feldeffekttransistor 74 angelegt, der als Schalter fungiert. Der Schalter 74 ist in Serie geschaltet zwischen dem negativen Anschluß einer Batterie 76 und dem Motor 20. Also ist die Menge der Energie, die durch den Motor 20 fließt, bestimmt durch den geschlossenen Zustand im Tastverhältnis des Schalters 74.
Im Betrieb, wenn die an die Pumpe 20 angelegte Spannung weniger negativ (d.h. mehr positiv) wird, wird die Polarität des Vergleichs an den Eingängen des Komparators 68 mehr positiv, damit vergrößert sich das Tastverhältnis der Rechteckwelle am Ausgang des Komparators 68. Das vergrößerte Tastverhältnis vergrößert den Schließzustand im Tastverhältnis des Schalters 74, wobei der Eingang von der Pumpe 20 für einen prozentual größeren Zeitabschnitt an den negativen Pol von Batterie 76 gelegt wird. Als Ergebnis wird die durchschnittliche, an der Pumpe 20 anliegende Spannung mehr negativ (d.h. mehr positiv), bis die Periode der vom Komparator 68 erzeugten Rechteckwelle einen stationären Wert erreicht.
Wie unten detaillierter beschrieben, vergleicht der Mikroprozessor 50, während des Aufblasens der Manschette 14 den aktuellen Manschettendruck, wie er vom Druckwandler 30 festgestellt wird, mit dem gewünschten Manschettendruck. Der Mikroprozessor 50 reguliert dann das Tastverhältnis der Rechteckwelle die am Steuerspannungsgenerator 64 anliegt, um die an der Pumpe 20 anliegende Spannung zu ändern und damit die Aufblasrate der Manschette 14 in Richtung der gewünschten Aufblasrate zu erhöhen oder zu erniedrigen.
Der Regelkreis der Aufblasrate ist Figur 2 detaillierter dargestellt. Der Steuerspannungsgenerator 64, der die Rechteckwelle von Mikroprozessor 50 empfängt (Figur 1), besteht aus einem Widerstand-Kondensator-Tiefpaßfilter, das von Widerstand 80 und Kondensator 82 gebildet wird. Der Spannungsausgang des Steuerspannungsgenerators 64 ist also eine Gleichspannung die gleich ist mit der logischen "0"-Spannung plus dem Produkt aus dem Tastverhältnis der Rechteckspannung und der Differenz zwischen dem Betrag der logischen "1"-Spannung und der logischen "0"-Spannung. Das Filter 70, das mit dem Eingang der Pumpe 20 verbunden ist, ist ebenso ein R-C-Tiefpaßfilter, das aus Widerstand 84 und Kondensator 86 gebildet wird. Die Spannung, die an der Verbindung zwischen Widerstand 84 und Kondensator 86 erzeugt wird, ist gleich VbX(1-DC), wobei Vb die Batteriespannung und DC das Tastverhältnis des an der Pumpe 20 anliegenden Signals ist.
Wie oben erwähnt, sind unter stationären Bedingungen die an den beiden Eingängen des Komparators 68 anliegenden Spannungen nahezu gleich. Unter diesen Umständen bringt ein positiver Rückkopplungswiderstand 90, der zwischen den Ausgang und den positiven Eingang des Komparators 68 geschaltet ist, den Komparator 68 zum Schwingen. Die Ausgangsgröße des Komparators 68 ist also eine Rechteckwelle, deren Tastverhältnis von der Polarität der an seinen Eingängen anliegenden Spannungen bestimmt ist. Die Ausgangsgröße des Komparators 68 ist verbunden mit dem Eingang eines herkömmlichen Feldeffekttransistors 74, wie oben beschrieben.
Im Betrieb gibt der Mikroprozessor 50 hohen Logikpegel aus, um den Schalter 74 in der Aus-Position zu erhalten, um der am positiven Eingang des Komparators 68 anliegenden Spannung einen ebenso hohen Wert zu erlauben. Wenn das Aufpumpen der Blutdruckmanschette 14 beginnen soll, gibt der Mikroprozessor eine Rechteckwelle aus, die ein Tastverhältnis hat, das der Pumpenspannung entspricht, von der erwartet wird, daß sie die gewünschte Pumprate ergibt. Die Verringerung des TZastverhältnisses von 100% veranlaßt die Spannung am negativen Eingang des Komparators 68, wesentlich kleiner zu sein als die Spannung, die am positiven Eingang des Komparators 68 anliegt. Als Folge dessen schaltet Transistor 74 an, zieht damit Strom durch den Pumpenmotor 20 und reduziert die Spannung, die am positiven Eingang des Komparators 68 anliegt. Wenn die Spannung, die am positiven Eingang des Komparators 68 anliegt, die Spannung erreicht, die vom Steuerspannungsgenerator 64 ausgegeben wird, schaltet der Transistor 74 ab. Der Komparator 68 geht dann in einen oszillierenden Modus über, in dem die Spannung, die am Pumpenmotor 20 anliegt auf Grund von Variationen der Schließbedingung im Tastverhältnis des FET-Schalters 74, im wesentlichen gleich der Steuerspannung des Steuerspannungsgenerators 64 ist.
Die Arbeitsweise des Aufblasregelsystems das in Figur 1 dargestellt ist, kann am besten im Bezug auffolgenden Pseudo-Code erklärt werden:

Berechnung der Anfangsmotorspannung

WENN URSPRÜNGLICHER ZIELWERT LETZTES MAL ERREICHT
WURDE
DANN
TEMP1 = LETZTE AUFPUMPZEIT - GEGENWÄRTIG GEWÜNSCHTE PUMPZEIT
TEMP2 = LETZTE STARTSPANNUNG + LETZTE ENDSPANNUNG STARTSPANNUNG = (TEMP1 + TEMP2) / 2
SONST
WENN
LETZTES AUSLESEN BEENDET ÜBER STREICHEN WÄHREND ERSTEM AUFPUMPEN
ODER
LETZTES AUSLESEN BEENDET ÜBER OFFENEN SCHLAUCH ABBRECHEN
DANN
MOTORSTARTSPANNUNG := LETZTE MOTORSTARTSPANNUNG
SONST
WENN LETZTES AUSLESEN BEENDET ÜBER EINE LOSE MANSCHETTE ABBRECHEN
DANN
MOTORSTARTSPANNUNG := LETZTE MOTORENDSPANNUNG
SONST
LETZTES AUSLESEN BEENDET ÜBER GEKNICKTEN SCHLAUCH ABBRECHEN
DANN
WENN LETZTE STARTSPANNUNG IST KLEINER ALS FEHLERSTARTSPANNUNG
DANN
MOTORSTARTSPANNUNG := LETZTE MOTORSTARTSPANNUNG
SONST
MOTORSTARTSPANNUNG := FEHLERMOTORSPANNUNG
ENDE WENN
SONST
MOTORSTARTSPANNUNG := LETZTE MOTORSTARTSPANNUNG
ENDE WENN
ENDE WENN

Aufblasratenkorrekturroutine

WENN PUMPE LAUFEND UND ZIELGRÖSSE NOCH NICHT ERREICHT DANN
WENN PIEPTON ERWÜNSCHT
DANN
GEWÜNSCHTE PUMPZEIT :=15 SEK
SONST
GEWÜNSCHTE PUMPZEIT :=20 SEK
ENDE WENN
GEWÜNSCHTE AUFBLASRATE := ZIELGRÖSSE / GEWÜNSCHTE PUMPZEIT
GEGENWÄRTIG GEWÜNSCHTER DRUCK := VERSTRICHENE ZEIT + GEWÜNSCHTE AUFBLASRATE
WENN GEGENWÄRTIG GEWÜNSCHTER DRUCK GRÖSSER ALS ZIELDRUCK
DANN
GEGENWÄRTIG GEWÜNSCHTER DRUCK := ZIELDRUCK ENDE WENN
WENN VERSTRICHENE ZElT KLEINER ALS 6 SEK
DANN
WENN MOTORGESCHWINDIGKEITSKONTROLLBYTE GRÖSSER ALS (GEGENWÄRTIG GEWÜNSCHTER DRUCK + 5)
DANN
MOTORGESCHWINDIGKEITSKONTROLLBYTE GESCHWINDIGKEITSKONTROLLBYTE - 8
WENN MOTORGESCHWINDIGKEITSKONTROLLBYTE KLEINER ALS MINIMUM
DANN MOTORGESCHWINDIGKEITSKONTROLLBYTE := MINIMUM
ENDE WENN
ENDE WENN
SONST
BESCHLEUNIGUNGSSICHERUNG := 50 - VERSTRICHENE SEKUNDEN
WENN BESCHLEUNIGUNGSSICHERUNG KLEINER ALS 30 DANN
BESCHLEUNIGUNGSSICHERUNG := 30
ENDE WENN
WENN GEGENWÄRTIGER DRUCK KLEINER (GEWÜNSCHTER GEGENWARTIGER DRUCK - BESCHLEUNIGUNGSSICHERUNG)
DANN
MOTORGESCHWINDIGKEITSKONTROLLBYTE := MOTORGESCHWINDIGKEITSKONTROLLBYTE + 1
ENDE WENN
WENN MOTORGESCHWINDIGKEITSKONTROLLBYTE MAXIMUM
DANN
MOTORGESCHWINDIGKEITSKONTROLLBYTE := MAXIMUM
ENDE WENN
ENDE WENN
ENDE WENN

Stillstandkontrolle

WENN GESAMTE PUMPENLAUFZEIT DlESER MESSUNG GRÖSSER ALS 12 SEKUNDEN
UND ZEIT SEIT LETZTEM PUMPENSTART GRÖSSER ALS 2 SEKUNDEN
DANN
WENN PIEPTON ERWÜNSCHT
DANN
GEWÜNSCHTE PUMPZEIT := 15 SEK
SONST
GEWÜNSCHTE PUMPZEIT := 20 SEK
ENDE WENN
GEWÜNSCHTE AUFPUMPRATE := ZIELGRÖSSE / GEWÜNSCHTE PUMPZEIT
WENN DRUCKWECHSEL WÄHREND VERGANGENER SEKUNDE WENIGER ALS (GEWÜNSCHTE AUFPUMPRATE / 2)
DANN
MOTORGESCHWINDIGKEITSKONTROLLBYTE := MOTORGESCHWINDIGKEITSKONTROLLBYTE + 5
WENN MOTORGESCHWINDIGKEITSKONTROLLBYTE GRÖSSER ALS MAXIMUM
DANN
MOTORGESCHWINDIGKEITSKONTROLLBYTE := MAXIMUM
ENDE WENN
ENDE WENN
ENDE WENN
Der oben beschriebene Pseudo-Code erlaubt einem Erfahrenen dieser Fachrichtung, verschiedene kommerziell erhältliche Mikroprozessoren so zu programmieren, daß sie entsprechend der folgenden Beschreibung arbeiten. Die Motorstartspannung beim Beginn der Aufpumpperiode wird zuerst berechnet. Wenn die Manschette 14 vorher aufgeblasen war, setzt das Programm die Startspannung auf die Summe der am Pumpenmotor 20 anliegenden Spannung beim Start der vorangegangenen Aufpumpperiode und der Spannung am Ende der vorangegangenen Aufpumpperiode. Diese Startspannung wird angepaßt durch einen Vergleich der Zeit zum Aufpumpen der Blutdruckmanschette 14 auf einen Zieldruck mit der angestrebten Zeit zum Aufpumpen der Manschette 14 auf einen Zieldruck der gegenwärtigen Aufblasperiode. Eine kürzere Pumpzeit wird natürlich eine größere am Motor 20 anliegende Spannung verlangen, um den Zieldruck in einer kürzeren Zeitspanne zu erreichen. Wenn eine Aufblasperiode für die Blutdruckmanschette 14 vorher gestartet wurde, aber, aus welchem Grund auch immer, nicht beendet wurde, wird die Motorstartspannung auf die vorherige Motorstartspannung gesetzt. Wie auch immer, wenn die vorangegangene Aufblasperiode beendet wurde, weil die Blutdruckmanschette lose war, wird die Startspannung auf die Motorspannung am Ende der vorherigen Aufblasperide gesetzt. Wenn keine der vorangegangenen Bedingungen zutrifft, wird die Startspannung auf die Fehlermotorspannung gesetzt.
Wenn die Motorstartspannung einmal berechnet wurde, ist die Motorspannung eingestellt, abhängig von der Abweichung der aktuellen Aufblasrate von der gewünschten Aufblasrate. Die angestrebte Pumpzeit wird auf entweder 15 oder 20 Sekunden gesetzt, und eine angestrebte Aufblasrate wird dann berechnet aus dem Verhältnis von Zielmanschettendruck zu der angestrebten Pumpzeit. Der gewünschte Manschettendruck (d.h. augenblicklicher Druck) wird dann zu jedem Zeitpunkt berechnet, indem die seit dem Start der Aufblasperiode verstrichene Zeit mit der angestrebten Aufblasrate multipliziert wird. Wenn der aktuell gewünschte Druck größer als der Zieldruck ist, dann wird der aktuell gewünschte Druck auf den Zieldruck reduziert.
Wenn die seit dem Start der Aufblasperiode verstrichene Zeit kleiner ist als 6 Sekunden, bestimmt der Mikroprozessor 50, ob der aktuelle Druck um einen Betrag von 5 größer ist, als der gewünschte aktuelle Druck. Wenn dies zutrifft, wird die Periode der vom Mikroprozessor 50 erzeugten Rechteckwelle um einen willkürlichen Wert von 8 reduziert. Wenn jedoch das, wie oben beschriebene, berechnete Motorsteuersignal kleiner als ein Minimumwert ist, wird das Steuersignal auf den Minimumwert gesetzt. Wenn der gegenwärtige Druck kleiner ist als die Summe aus dem gewünschten aktuellen Druck und 5, dann muß die dem Motor 20 gespeiste Spannung erhöht werden, um die Pumpe 12 zu veranlassen, bei einer höheren Geschwindigkeit zu arbeiten. Wenn der gegenwärtige Druck geringer ist als der gewünschte gegenwärtige Druck und geringer ist, als der Wert eins "Beschleunigungswächters" (welcher anfangs bei 50 startet und mit den verbleibenden Sekunden abnimmt), dann wird das Steuertastverhältnis für die Motorgeschwindigkeit um einen beliebigen Wert von eins vergrößert. Wie auch immer, wenn das Steuertastverhältnis für die Motorgeschwindigkeit größer ist, als ein vorher festgesetzter Maximumwert, wird es auf den maximalen Wert gesetzt.
Es ist möglich, daß der Motor 20, der die interne Pumpe betreibt, angehalten wird, wobei in diesem Fall die Rotation des Motors aufhört. Nachdem die gewünschte Aufpumprate aus dem Verhältnis des Zieldruckes zur gewünschten Pumpzeit, wie oben beschrieben, berechnet wurde, wird der Druckwechsel während der letzten Sekunde mit der Hälfte der gewünschten Aufblasrate gleichgesetzt. Wenn der Druckwechsel während der letzten Sekunde kleiner ist als die Hälfte der gewünschten Aufblasrate, dann wird das Steuertastverhältnis für die Motorgeschwindigkeit um einen beliebigen Wert von 5 vergrößert, außer das so berechnete Tastverhältnis ist größer als der vorbestimmte Maximalwert. ln diesem Fall wird das Tastverhältnis auf den Maximumwert gesetzt. Also wird im Falle eines Motorsillstandes die Periode des Kotrollsignals plötzlich und drastisch geändert, um die dem Motor 20 zugeführte Spannung zu erhöhen.
Man kann also sehen, daß das Aufblasratenregelsystem eine Blutdruckmanschette 14 mit einer steuerbaren Rate aufblasen kann. Die Aufblasrate kompensiert automatisch ebenso Variationen in der Größen der Blutdruckmanschette 14, wie auch Schwankungen der Batteriespannung 76, weil die Aufblasrate einzig durch das Tastverhältnis des vom Mikroprozessor 50 generierten Signals geregelt wird.

Claims

1. Blutdrucküberwachungsgerät, enthaltend:

eine Luftpumpe (12) mit einem Auslaßanschluß (16) und einer drehbaren Welle, welche Luftpumpe (12) infolge einer Drehung der Welle Druckluft an den Auslaßanschluß (16) liefert;

eine Blutdruckmanschette (14), die mit dem Auslaßanschluß (16) der Luftpumpe (12) verbunden ist;

einen Elektromotor (20), der mit der drehbaren Weile der Luftpumpe (12) verbunden ist, wobei die Strömungsrate der von der Pumpe (12) gepumpten Luft eine Funktion der Größe einer dem Motor (20) zugeführten Versorgungsspannung ist, und

einen Druckwandler (30), der ein Drucksignal erzeugt, das für den Druck in der Manschette (14) kennzeichnend ist,

eine Steuerschaltung (36-74), die das Drucksignal empfängt und ein Steuersignal erzeugt, das die Versorgungsspannung des Elektromotors (20) beeinflußt, um die Luftpumpe (12) zu veranlassen, anfänglich den Druck in der Manschette (14) auf einen Manschettensolldruck zu steigern, wobei das Steuersignal bewirkt, daß die Strömungsrate der von der Luftpumpe (12) gepumpten Luft zunimmt, wenn die durch das Drucksignal angegebene Drucksteigerungsrate in der Manschette (14) kleiner als eine gewünschte Aufblasrate ist, und bewirkt, daß die Strömungsrate der von der Luftpumpe (12) gepumpten Luft abnimmt, wenn die durch das Drucksignal angegebene Drucksteigerungsrate in der Manschette (12) größer als die gewünschte Aufblasrate ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (36-74) die gewünschte Aufblasrate berechnet, indem der Manschettensoildruck durch eine gewünschte Pumpenbetriebszeit geteilt wird, und die Steuerschaltung (36-74) umfaßt:

einen Schalter (74), der mit dem Motor (20) und einer relativ konstanten Versorgungsspannung in Reihe geschaltet ist, wobei der genannte Schalter (74) die Motorversorgungsspannung mit einem Mittelwert erzeugt, der eine Funktion des Tastverhältnisses des Schließzustandes des genannten Schalters (74) ist,

eine Rückkopplungseinrichtung, die ein Rückkopplungssignal erzeugt, das für die Motorversorgungsspannung kennzeichnend ist,

einen Komparator (68) mit ersten und zweiten Eingängen und einem Ausgang, der ein Ausgangssignal erzeugt, das eine polarität hat, die für die Polarität eines Vergleichs der den ersten und zweiten Eingängen zugeführten Spannungen kennzeichnend ist, welcher Ausgang mit dem Schalter (74) verbunden ist, um den Betrieb des Schalters (74) in Abhängigkeit von der Polarität des genannten Ausgangssignals zu steuern, wobei der erste Eingang das Rückkopplungssignal und der zweite Eingang ein für die gewünschte Pumpenbetriebszeit kennzeichnendes Befehlssignal empfängt, und

einen Befehlssignalgenerator (64), der das Befehlssignal als Funktion einer Spannung erzeugt, die, wenn sie dem Motor (20) zugeführt wird, bewirkt, daß die Luftpumpe (12) die Manschette (14) in der gewünschten Pumpenbetriebszeit auf den genannten Solldruck aufbläst.

2. Blutdrucküberwachungsgerät nach Anspruch 1, bei dem der Befehlssignalgenerator (64) ein Tiefpaßfilter (80,82) enthält, das ein Rechteckwellensignal empfängt, das ein Tastverhäitnis hat, das für die gewünschte Pumpenbetriebszeit kennzeichnend ist, wobei das Tiefpaßfilter (80,82) das Rechteckwellensignal in eine zur Verwendung als das Befehlssignal dienende Spannung umwandelt, die proportional zum Tastverhältnis der Rechteckwelle ist.

3. Blutdrucküberwachungsgerät nach Anspruch 2, bei dem der Befehlssignaigenerator (64) weiterhin einen Mikroprozessor (50) enthält, der das Drucksignal empfängt und der die Rechteckwelle mit einem Tastverhältnis erzeugt, das eine Funktion des Drucksignals und der gewünschten Pumpenbetriebszeit ist.

4. Blutdrucküberwachungsgerät nach Anspruch 1, bei dem die Anfangsspannung, die dem Motor (20) zugeführt ist, gleich ist der Hälfte der Summe aus der Anfangsspannung, die den Motor (20) während einer vorangegangenen Aufblasung der Manschette (14) zugeführt worden ist, und der Endspannung, die dem Motor beim Abschluß der vorangegangenen Aufblasung der Manschette (14) zugeführt worden ist.

5. Blutdrucküberwachungsgerät nach Anspruch 4, bei dem die Anfangsspannung in Abhängigkeit von der gewünschten Pumpenbetriebszeit eingestellt ist.

6. Blutdrucküberwachungsgerät nach Anspruch 1, bei dem die Motorversorgungsspannung durch Multiplizieren der gewünschten Aufblasrate mit der seit dem Beginn der Manschettenaufblasung verstrichenen Zeit bis zur Erzielung eines gewünschten Augenblicksdrucks und durch Vergleich dieses gewünschten Augenblicksdrucks mit dem herrschenden Manschettendruck bestimmt wird, wie er durch das Drucksignal von dem Druckwandler (30) angegeben wird.

7. Verfahren zum Steuern der Aufblasrate einer Blutdruckmanschette unter Verwendung einer Luftpumpe, die von einem Motor angetrieben wird derart, daß die Steigerungsrate des Manschettendrucks eine Funktion der Größe einer dem Motor zugeführten Versorgungsspannung ist, umfassend die folgenden Schritte:

Ermitteln des Drucks in der Blutdruckmanschette;

Berechnen der Aufblasrate der Manschette über eine vorbestimmte Zeitdauer;

Erzeugen der Versorgungsspannung und Zuführen der Versorgungsspannung zu dem Elektromotor, um die Luftpumpe zu veranlassen, den Druck in der Manschette anfänglich auf einen Manschettensolldruck zu steigern;

Vergleichen der Drucksteigerungsrate in der Manschette mit einer gewünschten Aufblasrate;

Steigern der Versorgungsspannung, wenn die Drucksteigerungsrate in der Manschette geringer als die gewünschte Aufblasrate ist;

Vermindern der Versorgungsspannung, wenn die Drucksteigerungsrate in der Manschette größer als die gewünschte Aufblasrate ist, dadurch gekennzeichnet, daß

die gewünschte Aufblasrate berechnet wird, indem der Manschettensolldruck durch eine gewünschte Pumpenbetriebszeit geteilt wird, und

ein anfänglicher Wert für die Versorgungsspannung als Hälfte der Summe aus der Anfangsversorgungsspannung, die zu Anfang dem Motor während einer vorangegangenen Aufblasung der Blutdruckmanschette zugeführt worden ist, und einer Endversorgungsspannung, die dem Motor bei Abschluß der vorangegangenen Aufblasung der Blutdruckmanschette zugeführt worden ist, berechnet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin enthaltend den Schritt: Einstellen der Anfangsversorgungsspannung in Abhängigkeit von der gewünschten Pumpenbetriebszeit.

9. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Versorgungsspannung gesteigert oder vermindert wird, indem die gewünschte Aufblasrate durch die Zeit geteilt wird, die zwischen dem Beginn einer Manschettenaufblasung und der Erzielung eines gewünschten Augenblicksdrucks verstrichen ist, und dann dieser gewünschte Augenblicksdruck mit dem Druck in der Blutdruckmanschette verglichen wird.