DE3109822A1

DE3109822A1 - Blood pressure measuring unit

Info

Publication number: DE3109822A1
Application number: DE19813109822
Authority: DE
Inventors: Rolf Ing.(grad.) 5106 Roetgen Wilden
Original assignee: Honeywell BV
Current assignee: Honeywell BV
Priority date: 1981-03-14
Filing date: 1981-03-14
Publication date: 1982-09-30

Abstract

The invention relates to a blood pressure measuring unit having a sleeve which can be pumped up and whose pressure is determined by a rotary compressor driven by a motor. For its part, the motor can be controlled by data words, delivered in temporal sequence from a computer, in such a way that a defined temporal variation is produced in the sleeve pressure, in particular a pressure variation which decreases linearly with time. <IMAGE>

Description

BlutdruckmeßgerätSphygmomanometer

Die Erfindung bezieht sich auf ein Blutdruckmeßgerät mit einer aufpumpbaren Manschette, einer pneumatischen Einheit zum Aufpumpen der Manschette und einer Steuer- und Recheneinrichtung, die die pneumatische Einheit so steuert, daß sich ein zeitlich linearer Druckabfall ergibt.The invention relates to a blood pressure measuring device with an inflatable Cuff, a pneumatic unit for inflating the cuff and a control and computing device that controls the pneumatic unit so that a time linear pressure drop results.

Ein solches Blutdruckmeßgerät ist aus der DE-AS 28 21 037 bekannt. Der Aufbau der pneumatischen Einheit und die Art und Weise wie diese durch die Recheneinrichtung gesteuert wird, ist in der Vorveröffentlichung nicht beschrieben.Such a blood pressure measuring device is known from DE-AS 28 21 037. The structure of the pneumatic unit and the way in which this is done by the computing device is not described in the prior publication.

Bei dem zur nicht-invasiven Blutdruckmessung überwiegend angewandten Riva-Rocci-Verfahren wird die Manschette zunächst auf einen Druck aufgepumpt, bei dem der Puls in den Extremitäten distal der Manschette verschwindet. Danach wird die Luft aus der Manschette abgelassen und durch Auskultation der Gefäße in der Ellenbeuge das Auftreten der sogenannten Korotkoff-Geräusche detektiert. Diese Geräusche treten auf, wenn der systolische Druck erreicht ist. Beim weiteren Absenken des Manschettendruckes werden diese Geräusche beim Erreichen des diastolischen Druckes plötzlich leiser. Da die Geräusche immer nur mit dem Herzpuls auftreten können, andererseits die Druckabnahme in der Manschette unabhängig vom HerzscHag stattfindet, ist es möglich, daß beim Erscheinen des ersten Korotkoff-Geräusches der Manschettendruck unter den wahren systolischen Wert abgefallen ist. Ähnliches gilt für den diastolischen Druck.In the one mainly used for non-invasive blood pressure measurement Riva-Rocci procedure, the cuff is initially inflated to a pressure, at where the pulse disappears in the extremities distal to the cuff. After that, will the air is deflated from the cuff and by auscultation of the vessels in the The crook of the elbow detects the occurrence of the so-called Korotkoff noises. These noises occur when systolic pressure is reached. As the When the diastolic pressure is reached, these noises become cuff pressure suddenly quieter. Since the noises can only ever occur with the heart rate, on the other hand, the pressure decrease in the cuff takes place independently of the heart beat, it is possible that when the first Korotkoff sound appears, the cuff pressure has fallen below the true systolic value. The same applies to the diastolic Pressure.

Der maximal mögliche Fehler steigt bei vorgegebener Herzfrequenz linear mit der Änderungsgeschwindigkeit des Druckes in der Manschette im Moment der Messung. Um reproduzierbare Meßergebnisse zu erreichen, ist es daher wichtig, daß der Manschettendruck nach dem Aufpumpen definiert z.B. zeitlich linear abnimmt.The maximum possible error increases linearly for a given heart rate with the rate of change of the pressure in the cuff at the moment of measurement. To be reproducible To achieve measurement results, it is therefore important to that the cuff pressure decreases in a defined manner, e.g. linearly over time.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Blutdruckmeßgerät der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sich in der Manschette ein zeitlich linear abfallender Druck ergibt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die pneumatische Einheit einen von einem Motor angetriebenen Rotationsverdichter umfaßt, daß die Drehzahl des Motors durch eine Steurspannung steuerbar ist, daß die Manschettendruck-St#uerspannungs-Kennlinie in der Steuer-und Recheneinrichtung gespeichert ist und daß diese in fest vorgegebenen Zeitabständen Steuerspannungen erzeugt, die so bemessen sind, daß sich ein zeitlich definierter, vorzugsweise zeitlich linear abnehmender Druckverlauf ergibt.The object of the invention is therefore to provide a blood pressure measuring device of the initially mentioned called type so that there is a linear time in the cuff falling pressure results. This object is achieved according to the invention in that the pneumatic unit is a rotary compressor driven by a motor includes that the speed of the motor is controllable by a control voltage that the cuff pressure / surge voltage characteristic in the control and computing device is stored and that these control voltages at fixed predetermined time intervals generated, which are dimensioned so that a temporally defined, preferably temporal linearly decreasing pressure curve results.

Da der Zusammenhang zwischen der Drehzahl des Motors bzw.Since the relationship between the speed of the motor or

des Rotationsverdichters und dem Druck in der damit verbundenen Manschette und der Zusammenhang zwischen der Steuerspannung und der Drehzahl des Motors im allgemeinen nichtlinear sind, ergibt sich auch eine nichtlineare Manschettendruck-Steuerspannungs-Kennlinie. Die Steuer-und Recheneinrichtung ermittelt aufgrund der gespeicherten Kennlinie in fest vorgegebenen Zeitabständen zu dem bei linearem Druckabfall sich ergebendem Druckwert die zugehörige Steuerspannung und gibt diese dem Motor vor. Wird dies während der Messung genügend häufig wiederholt, ergibt sich ein praktisch linear abfallender Druckverlauf.of the rotary compressor and the pressure in the associated cuff and the relationship between the control voltage and the speed of the motor im are generally non-linear, a non-linear cuff pressure control voltage characteristic also results. The control and computing device determines on the basis of the stored characteristic curve at fixed time intervals to the one resulting from a linear pressure drop Pressure value, the associated control voltage and specifies this for the motor. Is this Repeated enough times during the measurement, the result is a practically linear one falling pressure curve.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Blutdruckmeßgerätes und Fig. 2 den Zusammenhang zwischen Manschettendruck P und Steuerspannung U.The invention is illustrated below with reference to one in the drawing Embodiment explained in more detail. 1 shows a block diagram of a blood pressure measuring device according to the invention and FIG. 2 shows the relationship between cuff pressure P and control voltage U.

Das in Fig. 1 dargestellte Blutdruckmeßgerät besitzt eine aufblasbare Manschette 1, die von einem Rotationsverdichter 2 aufgeblasen wird, der von einem Motor 3 mit durch eine Steuerspannung U steuerbarer Drehzahl, insbesondere einem Gleichstrommotor, angetrieben wird. Als Rotationsverdichter eignet sich u.a. der Saug-Rotationsverdichter GG/02 der Fa. Brey/Memmingen. Der von dem Rotationsverdichter erzeugte Manschettendruck P wird durch die Drehzahl des Antriebsmotors festgelegt, die ihrerseits wiederum eindeutig mit der Steuerspannung U zusammenhängt. Infolgedessen ergibt sich ein eindeutiger, im allgemeinen nichtlinearer Zusammenhang zwischen der Steuerspannung U des Antriebsmotors 3 und dem Manschettendruck P. Der Manschettendruck P wird mit Hilfe eines piezoresistiven Druckwandlers 4 gemessen, der mit der Manschette über einen Schlauch 5 verbunden ist. Der Gleichanteil des elektrischen Ausgangssignals dieses Druckwandlers stellt den Manschettendruck dar. Er wird mit Hilfe eines Analog-Digital-Wandlers 5 in ein digitales Datenwort umgesetzt und einem Eingang einer Steuer- und Recheneinrichtung 6 zugeführt. Das Ausgangssignal des Druckwandlers 4 wird außerdem dem Eingang eines Bandpasses 7 zugeführt, der die für die Korotkoff-Geräusche typischen Frequenzkomponenten ausfiltert und gleichrichtet und mit eine Triggerschaltung 8 steuert, die ein Unterbrechungs-(Interrupt-)Signal für die Rechen- und Steuereinrichtung 6 erzeugt, die den im Augenblick des Auftretens dieses Signals vom Analog-Digital-Wandler gelieferten Druckwert registriert. - Der Rotationsverdichter 2 muß so ausgelegt sein, daß seine Eigenfrequenz bei den bei der Messung üblicherweise auftretenden Drucken außerhib des Durchlaßbereiches des Bandpasses 7 liegt.The blood pressure meter shown in Fig. 1 has an inflatable Cuff 1, which is inflated by a rotary compressor 2, which is operated by a Motor 3 with controllable speed by a control voltage U, in particular one DC motor, is driven. The Suction rotary compressor GG / 02 from Brey / Memmingen. The one from the rotary compressor generated cuff pressure P is determined by the speed of the drive motor, which in turn is clearly related to the control voltage U. Consequently there is a clear, generally non-linear relationship between the control voltage U of the drive motor 3 and the cuff pressure P. The cuff pressure P is measured with the aid of a piezoresistive pressure transducer 4, which is connected to the cuff is connected via a hose 5. The DC component of the electrical output signal this pressure transducer represents the cuff pressure. It is obtained with the help of an analog-digital converter 5 converted into a digital data word and an input of a control and computing device 6 supplied. The output signal of the pressure transducer 4 is also the input of a Bandpass filter 7 fed to the frequency components typical of Korotkoff noises filters out and rectifies and controls with a trigger circuit 8, which an interrupt (interrupt) signal generated for the computing and control device 6, which at the moment of occurrence this signal from the analog-to-digital converter registered pressure value. - Of the Rotary compressor 2 must be designed so that its natural frequency at the the pressure usually occurring outside of the transmission range of the measurement Bandpass 7 is located.

Die Rechen- und Steuereinrichtung 6, deren Aufbau nicht näher dargestellt ist, kann mit Hilfe eines Mikroprozessors, RAM- und ROM-Speichern sowie Ein- und Ausgabeeinheiten realisiert werden. Sie ist vom Benutzer über eine Bedienein- richtung 9 steuerbar (im einfachsten Falle eine Starttaste) und über eine oder mehrere Ausgabeschaltungen mit einer bzw. mehreren Anzeigeeinrichtungen lu zur Anzeige eines oder mehrerer-zseßwerte verbunden. Ein Ausgang der Rechen-und Steuereinrichtung ist außerdem mit dem Eingang eines Digital-Analog-Wandlers 11 gekoppelt, dessen Ausgangssignal einem Verstärker 12 zugeführt wird. Das Blutdruckmeßgerät arbeitet folgendermaßen: Nach dem Start wird zunächst die Manschette auf einen Druck aufgepumpt, der ca. 65 mbar höher ist als der vorliegende systolische Blutdruckwert. Einen groben Schätzwert des systolischen Druckes erhält man, wenn während des Aufpumpens der Manschette die Korotkoff-Geräusche detektiert werden.The computing and control device 6, the structure of which is not shown in detail is, can with the help of a microprocessor, RAM and ROM memories as well as input and Output units are realized. It can be accessed by the user via an operating direction 9 controllable (in the simplest case a start button) and via one or more output circuits with one or more display devices lu for displaying one or more zseßwerte tied together. An output of the computing and control device is also connected to the input a digital-to-analog converter 11 coupled, the output signal of which is an amplifier 12 is supplied. The blood pressure monitor works as follows: After starting the cuff is first inflated to a pressure that is approx. 65 mbar higher than the present systolic blood pressure value. A rough estimate of the systolic Pressure is obtained when the Korotkoff noises during the inflation of the cuff can be detected.

Man erhöht den Druck solange in 65 mbar Intervallen, bis kein Geräusch mehr auftritt. Zu diesem Zweck liefert die Recheneinrichtung programmgesteuert der Steuereinrichtung Datenworte für den Digital-Analog-Wandler 11, die in einen entsprechenden Steuerspannungsverlauf U(t) umgesetzt werden, der ausreicht, um den gewünschten Druck in der Manschette zu erzeugen. Wenn dieser Druck erreicht ist, wird der Druck definiert herabgesetzt. Zu diesem Zweck wird von dem vom Druckwandler 4 gemessenen, durch den Analog-Digital-Wandler 5 in ein Datenwort umgesetzten Wert ein Bruchteil S P (vgl. Fig. 2) subtrahiert und der dazugehörige Wert der Steuerspannung U errechnet, was voraussetzt, daß die Manschettendruck-Steuerspannungs-Kennlinie (Fig. 2) in der Rechen- und Steuereinrichtung gespeichert ist. Die Steuer-Kennlinie kann in der Regel durch ein Polynom der Form U = aO+a1P+a2P2+...anPnangenähert werden, wobei für die Druckwerte, zwischen denen üblicherweise der systolische und der diastolische Blutdruck eines Menschen liegen, im allgemeinen ein Polynom zweiten Grades genügt. Es müssen also nur die Koeffizienten aO, a1, a2 usw. gespeichert werden.The pressure is increased in 65 mbar intervals until there is no noise occurs more. For this purpose, the computing device supplies the program-controlled Control device data words for the digital-to-analog converter 11, which are in a corresponding Control voltage curve U (t) are implemented, which is sufficient to achieve the desired To generate pressure in the cuff. When this pressure is reached, the pressure will be defined reduced. For this purpose, the measured by the pressure transducer 4, value converted into a data word by the analog-digital converter 5 is a fraction S P (see. Fig. 2) is subtracted and the associated value of the control voltage U is calculated, which assumes that the cuff pressure control voltage characteristic (Fig. 2) in the computing and control device is stored. The control characteristic can be in can usually be approximated by a polynomial of the form U = aO + a1P + a2P2 + ..., where for the pressure values, between which usually the systolic and the diastolic A person's blood pressure, a second-degree polynomial is generally sufficient. So only the coefficients a0, a1, a2 etc. have to be stored.

Nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit wird der errechnete Wert ausgegeben, von dem Digital-Analog-Wandler in ein analoges Signal gewandelt und vom Verstärker 12 als Steuerspannung dem Motor 3 vorgegeben, dessen Drehzahl dadurch so geändert wird, daß sich ein Druck P ergibt, der um den Wert 2P niedriger ist als der zuvor gemessene Druck. In dem darauf folgenden Rechenzyklus wiederholt sich der Vorgang, d.h. es wird erneut der Druck gemessen. Von diesem (niedrigeren) Wert wird wieder der Wert iSP abgezogen und es wird der zu der Differenz gehörende Wert der Steuerspannung U errechnet und nach der Verzögerungszeit wiederum ausgegeben.After a specified delay time, the calculated value will be output, converted by the digital-to-analog converter into an analog signal and specified by the amplifier 12 as a control voltage to the motor 3, its speed thereby is changed so that a pressure P results which is lower by the value 2P than the previously measured pressure. It is repeated in the following computing cycle the process, i.e. the pressure is measured again. From this (lower) value the value iSP is subtracted again and it becomes the value belonging to the difference of the control voltage U and output again after the delay time.

Das Ganze wiederholt sich so lange, bis der Druck P in der Manschette auf einen Wert abgefallen ist, der unterhalb des normalerweise auftretenden diastolischen Druckes liegt z.B.The whole thing is repeated until the pressure P is in the cuff has fallen to a value below the normally occurring diastolic Pressure is e.g.

bei 65 mbar.at 65 mbar.

Wenn die Zeitintervalle, in denen der Druck jeweils stufenweise geändert wird, d.h. die Verzögerungszeiten genügend klein sind, ergibt sich ein zeitlich quasi linearer Verlauf des Manschettendruckes. Die Steilheit des Druckabfalles kann dabei durch Änderung der Verzögerungszeit geändert werden.When the time intervals in which the pressure is changed gradually becomes, i.e. the delay times are sufficiently short, the result is a temporal quasi linear course of the cuff pressure. The steepness of the pressure drop can can be changed by changing the delay time.

Während dieses Vorganges kann jederzeit ein Korotkoff-Geräusch auftreten, das zu einem Triggersignal am Unterbrechnungs-(Interrupt-) Eingang der Rechen- und Steuereinrichtung 6 führt. In dem dadurch ausgelösten Programm wird u.a. sofort der Manschettendruck gemessen, der dem systolischen Blutdruckwert entspricht, und anschließend wird der Druck weiter wie beschrieben abgesenkt. Die dabei auftretenden Korotkoff-Geräusche führen ebenfalls zu Triggerimpulsen, deren zeitlicher Abstand durch die Herzfrequenz bestimmt wird. Bleiben bei weiterer Absenkung des Manschettendruckes die Triggerimpulse aus, ist der diastolische Blutdruckwert erreicht, der von der Rechen- und Steuereinrichtung 6 eben- falls registriert wird. Am Ende des Programmes, d.h. wenn der unterste Druckwert (65 mbar) erreicht ist, können die gemessenen Werte an der Anzeigeeinhe t 10 angezeigt werden.A Korotkoff noise can occur at any time during this process, that to a trigger signal at the interrupt (interrupt) input of the computing and Control device 6 leads. In the resulting program, among other things, immediately the cuff pressure is measured, which corresponds to the systolic blood pressure value, and then the pressure is further reduced as described. The occurring Korotkoff noises also lead to trigger pulses, their time interval is determined by the heart rate. Remain if the cuff pressure is reduced further If the trigger impulses are off, the diastolic blood pressure value has been reached that of the Computing and control device 6 also if registered. At the At the end of the program, i.e. when the lowest pressure value (65 mbar) has been reached, you can the measured values are displayed on the display unit 10.

Zweckmäßig wird dabei in der Rechen- und Steuereinrichtung auch der Quotient aus der Druckabfallgeschwindigkeit (hP/ A T, wobei ST die Verzögerungszeit ist) und der Herzfrequenz (errechnet aus dem zeitlichen Abstand zweier Impulse am Interrupt-Eingang) gebildet und an der Anzeigeeinrichtung 10 angezeigt; dieser Quotient entspricht dem maximalen Meßfehler.It is also useful in the computing and control device Quotient of the rate of pressure drop (hP / A T, where ST is the delay time is) and the heart rate (calculated from the time interval between two impulses on Interrupt input) formed and displayed on the display device 10; this quotient corresponds to the maximum measurement error.

Die zwischen dem systolischen und dem dastolischen Druckpunkt durch den Herzpuls ausgelösten Triggerimpulse können auf ihre Äquidistanz untersucht werden. Treten Impulse außerhalb des durch die Herzfrequenz vorgegebenen Rasters auf, so handelt es sich wahrscheinlich um Artefakte, und die laufende Messung kann als fehlerhaft erkannt und ausgeschieden bzw. wiederholt werden.The one between the systolic and dastolic pressure points The trigger pulses triggered by the heart pulse can be examined for their equidistance. If impulses occur outside of the grid specified by the heart rate, so it is probably artifact and the measurement in progress may be faulty recognized and eliminated or repeated.

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Claims

PATENT CLAIMS: o Blood pressure monitor with an inflatable cuff, a pneumatic unit for inflating the cuff and a control and computing device, which controls the pneumatic unit in such a way that there is a pressure drop that is linear over time results, characterized in that the pneumatic unit (2, 3) is one of a Motor (3) driven rotary compressor (2) that includes the speed of the motor (3) is controllable by a control voltage (U) that the mans chette pressure control voltage Characteristic is stored in the control and computing device (6) and that this Control voltages (U) generated at fixed time intervals that are dimensioned in this way are that a temporally defined, preferably linearly decreasing over time Pressure curve results.

2. Blood pressure measuring device according to claim 1, characterized in that the control and computing device from the measured values supplied by the pressure transducer subtracts a constant value (tS P), the required control voltage (U) calculated and thus a predeterminable delay time (LST) specifies the motor (3).

3. Blood pressure measuring device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the rotary compressor (2) is driven by a direct current motor (3) will.