DE69212419T2

DE69212419T2 - Luftdurchflussregelgerät und Verfahren für eine automatische Blutdruckmessung

Info

Publication number: DE69212419T2
Application number: DE69212419T
Authority: DE
Inventors: James Chickering; Scott W Newell
Original assignee: Siemens Medical Systems Inc
Current assignee: Draeger Medical Systems Inc
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1992-09-16
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: EP0535449A1; EP0535449B1; DE69212419D1; US5337751A; JPH05192306A; ES2089328T3

Description

STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät und ein Verfahren zur automatischen Messung des Blutdruckes einer Einzelperson sowie insbesondere ein Gerät und ein Verfahren zum Entlüften einer Druckmanschette, um eine im wesentlichen konstante Druckverringerungsrate zu erzielen.
Ein konventioneller automatischer Blutdruckmesser umfaßt eine elastische aufpumpbare Manschette und eine elektrische Pumpe. Die Pumpe wird von einem Mikroprozessor gesteuert, um die Manschette mit Hilfe eines Fluids, beispielsweise Luft, auf einen vorbestimmten Druck aufzupumpen. Außerdem umfaßt dieser automatische Blutdruckmesser einen Druckwandler, der die augenblicklichen Luftdruckwerte in der Manschette mißt. Das von dem Wandler erzeugte Drucksignal wird benutzt, um sowohl den augenblicklichen Luftdruck in der Manschette als auch den Blutdruckpuls der Einzelperson zu bestimmen. Dieses Drucksignal wird im allgemeinen digitalisiert und von dem Mikroprozessor verarbeitet, um Werte zu erzeugen, die die an der Einzelperson durchgeführten systolischen und diastolischen Blutdruckmessungen darstellen.
Zur Durchführung einer Messung wird die Manschette um den Oberarmbereich des Patienten gelegt und dann auf einen Druck aufgepumpt, der über dem vermuteten systolischen Druck liegt, beispielsweise 150 bis 200 Millimeter Quecksilber (mmHg). Bei einem solchen Druckwert wird die Hauptarterie im Arm zusammengedrückt und dadurch eine Blutzufuhr zum Unterarm wirksam unterbunden. Nun wird die Manschette langsam entlüftet, und das Wandlerdrucksignal wird überwacht, um Änderungen des Manschettendruckes, die durch den in die Manschette übertragenen Puls des Patienten verursacht werden, zu ermitteln.
Im allgemeinen weist die Pulskomponente des Drucksignals eine relativ niedrige Amplitude auf, die in der Größenordnung von 1 Prozent des Gesamtsignals liegt. Wenn der Manschettendruck auf einen Wert zurückgegangen ist, der eine gewisse Blutzufuhr in die zusammengedrückte Arterie zuläßt, wird zunächst ein Blutdruckpulssignal mit niedrigem Wert ermittelt. Mit fortschreitender Entlüftung der Manschette, wenn sich die zusammengedrückte Arterie als Reaktion auf die Pumpwirkung des Herzens wieder mehr ausdehnen kann, vergrößert sich die Amplitude des Pulssignals. An einem gewissen Punkt erreicht das Pulssignal jedoch einen maximalen Amplitudenwert und beginnt danach abzunehmen. Diese Amplitudenverringerung tritt dann ein, wenn sich die Arterie vollständiger öffnet, das gepumpte Blut ohne signifikante Arterienausdehnung durch die Arterie strömen kann und der Grad der mechanischen Verbindung zwischen der Manschette und dem Arm des Patienten abnimmt.
Bei vielen automatischen Blutdruckmeßsystemen wird der systolische und der diastolische Druck auf der Grundlage desjenigen Druckes bestimmt, bei dem das Pulssignal eine maximale Amplitude aufweist. Ein derartiges System ist in dem US-Patent Nr. 4,735,213 mit dem Titel "DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING SYSTOLIC BLOOD PRES- SURE" beschrieben, das automatische Blutdruckmesser betrifft. Bei diesem System wird der diastolische Blutdruck nach erfolgter Messung der maximalen Pulsamplitude als derjenige Druck bestimmt, bei dem die Amplitude des Pulssignals 70 % ihres Maximalwertes erreicht.
Ein weiteres beispielhaftes System wird in dem US-Patent Nr. 4,949,710 mit dem Titel "METHOD OF ARTIFACT REJECTION FOR NONINVASIVE BLOOD-PRESSURE MEASUREMENT BY PREDICTION AND ADJUSTMENT OF BLOOD-PRESSURE DATA" beschrieben, das automatische Blutdruckmesser betrifft. Bei diesem System werden die Werte des systolischen und des diastolischen Blutdruckes als diejenigen Drücke bestimmt, die der Amplitude des Pulssignals mit 60 % des Maximalwertes vor Erreichen des Maximalwertes sowie mit 80 % des Maximalwertes nach Erreichen des Maximalwertes entsprechen.
In FIG. 1A ist das Drucksignal im Verhältnis zur Zeit für einen konventionellen automatischen Blutdruckmesser aufgetragen. Dieses beispielhafte Signal wird dadurch erzeugt, daß die Manschette schnell auf einen über dem systolischen Druck liegenden vorbestimmten Anfangswert aufgepumpt, linear auf einen unter dem diastolischen Druck liegenden Druck entlüftet und anschließend schnell vollständig entlüftet wird. Das Pulssignal weist in der Abbildung eine den linearen Entlüftungsbereich der Druckkurve überlagernde Wellenform auf. Die relative Amplitude dieses Signals ist in der Abbildung aus Gründen der Verdeutlichung übertrieben dargestellt.
In FIG. 1B ist das in FIG. 1A dargestellte Pulssignal getrennt von dem linear abnehmenden Drucksignal aufgetragen. Aus FIG. 1C ist die von Spitze zu Spitze verlaufende Amplitude des in FIG. 1B dargestellten Signals ersichtlich. Wie in FIG. 1C dargestellt, nimmt die Amplitude des Pulssignals bis zu einem Zeitpunkt S allmählich zu, an dem der linear abnehmende Manschettendruck dem systolischen Druck des Patienten entspricht. Die Amplitude des Pulssignals nimmt dann von dem Zeitpunkt 5 bis zu dem Zeitpunkt M, an dem die maximale Amplitude erreicht wird, schneller zu. Der dieser maximalen Pulsamplitude entsprechende Blutdruckwert wird allgemein als mittlerer arterieller Blutdruck (MAB) bezeichnet. Von dieser maximalen Amplitude aus nimmt das Pulssignal bis zu einem Zeitpunkt D, an dem der Manschettendruck dem diastolischen Druck entspricht, schnell ab. Ab dem Punkt D verringert sich die Signalamplitude, bis die Manschette vollständig entlüftet ist.
Bei dem zweiten vorerwähnten Patent wird ein Mikrocomputer benutzt, um Druckdaten für eine schrittweise Verringerung des Manschettendruckes zu sammeln. Bei jedem Schritt wird der Manschettendruck konstant gehalten, und das von dem Druckwandler bereitgestellte Signal wird auf Änderungen hin überwacht, die das Blutdruckpulssignal darstellen. Diese Daten werden anschließend gefiltert, um einen Datenwert zu erhalten, der einer Spitze in der in FIG. 1B dargestellten Kurve entspricht. Aus den über viele Druckschritte gesammelten Spitzenwerten wird dann eine Kurve, beispielsweise die in FIG. 1C dargestellte Kurve, erstellt, die die von Spitze zu Spitze verlaufenden Amplituden der in FIG. 1B gezeigten Wellenform darstellt. Die maximale Pulsamplitude wird aus dieser Kurve bestimmt.
Bei dem erwähnten Patent wird der Wert des systolischen Blutdruckes dadurch bestimmt, daß auf der in FIG. 1C dargestellten Kurve vor dem Eintreten des Maximalwertes der Punkt S, an dem die Pulsamplitude 60 % des Maximalwertes entspricht, ermittelt wird. Der diesem Punkt entsprechende Wert des Manschettendruckes wird als der systolische Druck definiert. Der diastolische Wert wird gleichermaßen als derjenige Druckwert bestimmt, der dem Zeitpunkt D in FIG. 1C entspricht. Dieser Zeitpunkt tritt, wie vorstehend beschrieben, nach dem Eintreten des Maximalwertes des Pulssignals ein, wenn die Amplitude des Pulssignals 80 % des Maximalwertes entspricht.
Um den systolischen und den diastolischen Druck des Patienten präzise zu bestimmen, muß unbedingt sichergestellt werden, daß die Abtastdichte der Punkte, die die Kurve 1B definieren, während der gesamten Zeitdauer, in der das Blutdruckpulssignal abgetastet wird, im wesentlichen konstant bleibt. Eine relativ hohe Abtastdichte wird bevorzugt, um eine exakte Interpolation zwischen Abtastwerten zu ermöglichen und die Auswirkung verfälschender "Geräuschimpulse" auf die gemessenen Werte zu verringern. Es ist erwünscht, diese Aufgabe in relativ kurzer Zeit zu beenden, um so schnell zu Ergebnissen zu kommen sowie Angst und Unbehagen des Patienten auf ein Mindestmaß zu beschränken. Kompliziert wird diese Aufgabe jedoch durch Blutdruckunterschiede, wie sie von Person zu Person sowie bei einer Einzelperson innerhalb eines einzigen Tages auftreten. So kann beispielsweise der systolische Blutdruck einer Einzelperson an ein und demselben Tag zwischen Schlaf- und Bewegungsperioden innerhalb eines Bereiches von 90 mmHg bis 180 mmHg schwanken. Gleichzeitig kann der diastolische Druck innerhalb eines Bereiches von 50 mmHg bis 110 mmHg schwanken. Außerdem muß der Blutdruckbereich von Kindern und Neugeborenen berücksichtigt werden. Um also sicherzustellen, daß für jede zu testende Person präzise Messungen vorgenommen werden, ist es erwünscht, daß der Blutdruckmesser den Manschettendruck über einen weiten Bereich von Manschettendruckwerten in relativ kurzer Zeit entweder in kontrollierten Schritten, wie im Falle des zweiten genannten Patentes, oder mit im wesentlichen konstanter Rate, wie im Falle des ersten genannten Patentes, freigibt.
Die Entlüftung eines Behältnisses mit festgelegtem Volumen durch eine festgelegte Öffnungsfläche erzeugt eine Druckentlüftungskurve, die einer abfallenden Exponentialfunktion nahekommt. Ein Verfahren, eine lineare Entlüftungsrate zu erhalten, besteht darin, ein Ventil mit einer steuerbaren Blendenfläche zu verwenden, beispielsweise ein Nadelventil, das zwecks Veränderung seiner Blendenfläche mechanisch betätigt werden kann. Die Steuerung von Ventilen dieser Ausführung kann jedoch schwierig sein.
Die Größe der Ventilblende kann mit Hilfe eines geschlossenen Steuersystems gesteuert werden, das die Blendenfläche des Ventils so verändert, daß die erste Ableitung des gemessenen Manschettendruckwertes im wesentlichen konstant gehalten wird. Um die Fehlerquote möglichst niedrig zu halten und eine kurze "Beruhigungszeit" nach vorübergehend hohen Druckwerten sicherzustellen, die beispielsweise durch Bewegung des Patienten verursacht werden können, ist es erwünscht, einen Steuerschaltkreis mit einer relativ kurzen Zeitkonstante zu benutzen.
Diese Systemausführung kann jedoch die Messung der Blutdruckpulswerte beeinträchtigen. Ein solches System kann das Pulssignal als eine vorübergehende Druckänderung interpretieren und versuchen, diese Änderung auszugleichen, um eine konstante Entlüftungsrate aufrechtzuerhalten. Durch diesen Vorgang kann es bei einigen Pulswerten zu einer unerwünschten Verringerung der Amplitude kommen, so daß die Form der in FIG. 1C dargestellten Pulsamplitudenkurve verändert wird.
Ein Verfahren, mit dem dieses Problem überwunden werden kann, ist in dem vorgenannten US-Patent Nr. 4,949,710 beschrieben. In diesem Patent konditioniert ein Mikroprozessor ein Ventil, um den Manschettendruck in vordefinierten Schritten zu verringern. Bei jedem Schritt werden mehrfache Pulsamplitudenmessungen durchgeführt. Diese Messungen werden verarbeitet, um Verfälschungen auszuschließen, und die sich dann ergebenden Werte werden benutzt, um eine Interpolationskurve zu erzeugen, die das Verhältnis zwischen Pulsamplitude und Manschettendruck wiedergibt.
Der Entlüftungsvorgang wird durch einen Algorithmus gesteuert, der einen Bereich von Werten voraussagt, die gültigen Pulsamplituden entsprechen. Auf der Grundlage einer berechneten Pulsamplitudenkurve und der bei jedem Schritt gemessenen Pulsamplitude sagt dieser Algorithmus die Pulsamplitude für den nächsten Schritt voraus. Ein mglicherweise festgestellter Fehler zwischen dem tatsächlichen und dem vorausgesagten Pulsamplitudenwert für den nächsten Schritt weist auf eine Verfälschung hin, und der fehlerhafte Pulswert wird ignoriert.
Obwohl das vorerwähnte Patent einen prädiktiven Algorithmus beeinhaltet, wird dieser Algorithmus nicht zur direkten Steuerung des Entlüftungsvorganges benutzt, sondern er dient der Feststellung von Verfälschungen.
Ein servounterstütztes geschlossenes Steuersystem zur Steuerung eines Entlüftungsventils, das den ersten Teil der unabhängigen Ansprüche bildet, ist in der GB-A- 2 060 175 beschrieben.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein automatischer Blutdruckmesser, bei dem eine aufgepumpte Manschette entlüftet wird, um eine gesteuerte Druckverringerung zu erzielen. Bei diesem Gerät kommt ein Entlüftungsventil mit einer steuerbaren Strömungseinstellung zum Einsatz. Diese Strömungseinstellung wird mit Hilfe eines Verarbeitungsschaltkreises gesteuert, der den augenblicklichen gemessenen Manschettendruck mit einer prädiktiven Ventileinstellung in Beziehung setzt, so daß sich eine gewünschte Strömungsrate ergibt. Um die gewünschte Entlüftungsrate aufrechtzuerhalten, überwacht der Verarbeitungsschaltkreis regelmäßig den Manschettendruck und ändert die Strömungseinstellung des Ventils auf der Grundlage des zuletzt gemessenen Manschettendruckwertes in eine neue prädiktive Einstellung.
Gemäß einem anderen bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung bestimmt das System das anfängliche Volumen der Manschette auf der Grundlage des Manschettendruckes und der zuletzt gemessenen Aufpumprate. Diese Messung des anfänglichen Volumens wird dann benutzt, um die Ventileinstellungen zur Erzielung der gewünschten Entlüftungsrate vorauszusagen.
Gemäß einem anderen bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet das System einen Rückkopplungsschaltkreis, der den Manschettendruck regelmäßig überwacht und Feinjustierungen an der Strömungseinstellung des Ventils durchführt, um irgendwelche Abweichungen von der gewünschten Entlüftungsrate zu verringern. Diese Abweichungen können beispielsweise aufgrund von Ungenauigkeiten in der Strömungscharakteristik der Ventile oder infolge von Veränderungen des Manschettenvolumens, die durch Bewegung des Patienten verursacht werden, auftreten.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Bei den FIG. 1A bis 1C, die als Stand der Technik gekennzeichnet sind, handelt es sich um graphische Darstellungen, aus denen das Verhältnis zwischen gemessenen Druckveränderungen und der Zeit ersichtlich ist. Diese Abbildungen dienen dazu, den Einsatzbereich der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
FIG. 2 ist ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen automatischen Blutdruckmeßsystems.
Die FIG. 3 und 3A sind Fließdiagramme, die dazu dienen, den Betrieb des Mikroprozessors 216 zu erläutern.
FIG.4 ist ein Blockdiagramm eines Schaltkreises, der für eine Verwendung als der in FIG. 2 dargestellte Arbeitszyklusmodulator geeignet ist.
FIG. 5 ist ein Fließdiagramm, aus dem ersichtlich ist, wie der in FIG. 2 dargestellte Mikroprozessor den in FIG. 4 dargestellten Arbeitszyklusmodulator steuert.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

FIG. 2 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften automatischen Blutdruckmessers nach vorliegender Erfindung. Dieser Blutdruckmesser umfaßt eine konventionelle Blutdruckmanschette 210, die mittels einer elektrischen Pumpe 212 über einen Luftkanal 211 aufgepumpt werden kann. Der Pumpenmotor wird durch einen Motorregler 214, der auf von einem Mikroprozessor 216 bereitgestellte Signale reagiert, ein- und ausgeschaltet. Eine geeignete Pumpe, die für diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist eine von einem Gleichstrommotor angetriebene Membranpumpe.
Die Manschette wird mittels zweier digital gesteuerter Magnetventile DV1 und DV2 entlüftet In geöffneter Stellung weist das Ventil DV1 bei einem Differenzdruck von 170 mmHg eine Strömungsrate von 570 Standardmilliliter pro Minute (Std. ml/Min.) auf, und das Ventil DV2 weist bei einem Differenzdruck von 20 mmHg eine Strömungsrate von 1.341 Std. ml/Min. auf. Diese Ventile können in 1,4 Millisekunden (ms) bzw. 6 ms geöffnet und geschlossen werden. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Ventile durch ein pulsbreitenmoduliertes Signal mit einer Sollnennfrequenz gesteuert. Während des Normalbetriebes ist immer nur eines der Ventile zu einer gegebenen Zeit geöffnet. Indem der prozentuale Anteil der Zeit, während der das Ventil innerhalb eines jeden Zyklus des Steuersignals geöffnet bzw. geschlossen ist, gesteuert wird, kann eine wirksame Steuerung der zeitlichen Öffnung des Ventils erfolgen. Diese zeitliche Öffnung bestimmt die durchschnittliche Luftströmungsrate durch das Ventil.
Der Mikroprozessor 216 steuert die Ventile DV1 und DV2 über einen Arbeitszyklusmodulator 230. Der Modulator 230, der nachstehend unter Bezugnahme auf FIG. 4 näher beschrieben wird, erzeugt ein Signal von 20,35 Hz, von dem wahlweise eines der Ventile DV1 und DV2 gesteuert wird. Der Arbeitszyklus dieses Signals wird gesteuert, um die wirksame Öffnung des gewählten Ventils und damit die Rate, mit der die Manschette 210 entlüftet wird, festzulegen.
Der Mikroprozessor 216 überwacht den Luftdruck in der Manschette mittels eines konventionellen Druckwandlers 218, der über einen Schlauch 217 mit dem Luftkanal 211 verbunden ist. In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Druckwandler um einen konventionellen Halbleiterdehnungsmesser. Das von dem Wandler 218 erzeugte Signal wird von einem hochwertigen, einen geringen Geräuschpegel aufweisenden Verstärker 220 verstärkt, der ein Signal erzeugt, das einem Analog/Digital-Umwandler (ADU) 222 zugeführt wird. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem ADU 222 um einen 16-Bit-Sigma-Delta-A/D-Umwandler. Der ADU 222 erzeugt Abtastsignale mit einer Rate von etwa 50 Hz. Ein angeschlossener Frequenzteiler 226 nimmt ein 8 MHz-Taktsignal CLK auf, das von einem schwingungskristallgesteuerten Taktsignalgeber 224 erzeugt wird. Dieses Signal wird nach Bedarf in Frequenzen aufgeteilt, um das Taktsignal für den ADU 222 zu erzeugen.
Der von dem ADU 222 bereitgestellte abgetastete Drucksignalwert wird von dem Mikroprozessor 216 überwacht, um die Pumpe 212 bei Erreichen des gewünschten anfänglichen Druckes in der Manschette zu stoppen, die Strömung durch die Entlüftungsventile DV1 und DV2 zu steuern sowie aus dem Pulssignal den systolischen und den diastolischen Blutdruckmeßwert für die gerade getestete Person abzuleiten.
Die Blutdruckmeßwerte werden auf einer Anzeigevorrichtung 231 angezeigt. Um diese Werte zu erzeugen, arbeitet der Mikroprozessor 216 nach einem in einem Speicher 228 gespeicherten Programm. Der Speicher 228 enthält ebenfalls Zellen, die zur Speicherung temporärer Datenwerte genutzt werden können. In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Programmspeicherabschnitt des Speichers 228 um einen Nurlesespeicher (ROM), während der Datenspeicherabschnitt ein Direktzugriffsspeicher (RAM) ist.
Der Mikroprozessor 216 erfaßt die von dem ADU 222 mit einer Rate von 50 Hz erzeugten Abtastsignale. Die gesammelten Abtastsignale werden in 45er-Gruppen verarbeitet, um ein geräuschreduziertes Manschettendrucksignal und dessen erste Ableitung zu erhalten, die die tatsächliche Veränderungsrate des Manschettendruckes darstellt. Die effektive Abtastrate dieser Signale beträgt 1,11 Hz. Entsprechend dem in FIG. 3 dargestellten Algorithmus berechnet der Mikroprozessor 216 für jeden Abtastwert dieses Signals neue Einstellungen für das Entlüftungsventil DV1 oder DV2.
In dem ersten Schritt dieses Algorithmus, dem Schritt 310, wird das anfängliche Manschettenvolumen V berechnet, eines der Entlüftungsventile DV1 oder DV2 gewählt und die anfängliche Strömungseinstellung für das gewählte Ventil berechnet. Das für die Bestimmung des anfänglichen Manschettenvolumens angewendete Verfahren ist in FIG. 3A dargestellt.
In Schritt 350 in FIG. 3A stellt der Mikroprozessor 216 eine Variable P auf den von dem Druckwandler 218 erhaltenen augenblicklichen Druckwert sowie eine Variable I auf die augenblickliche Aufpumprate ein. Die Aufpumprate ist ein Differenzdruckwert, der sich durch numerische Differenzierung des von dem Wandler 218 während der letzten 45 Abtastwerte bereitgestellten Drucksignals ergibt. Neue Werte von P und I werden, wie nachstehend ausgeführt, in Intervallen von 900 ms zur Verfügung gestellt.
In Schritt 352 wird der als Variable P gespeicherte Wert mit einem Enddruckzielwert verglichen. Wenn der Wert von P unter diesem Zielwert liegt, geht die Steuerung zu Schritt 350 zurück.
Wenn in Schritt 352 der Wert der Variablen P größer oder gleich dem Enddruckzielwert ist, geht die Steuerung auf Schritt 356 über. In diesem Schritt signalisiert der Mikroprozessor 216 dem Motorregler 214, die Pumpe 212 zu stoppen und damit das Aufpumpen der Manschette zu beenden. Zusätzlich benutzt der Mikroprozessor 216 den augenblicklichen Druckwert, wie als Variable P gespeichert, als einen Indexzugriff auf eine Tabelle, aus der sich die augenblickliche Pumpenströmungsrate PF ergibt. In Schritt 358 werden die Werte PF und I in die Gleichung (1) eingesetzt, um das anfängliche Manschettenvolumen zu berechnen.
V = (PF x 760) / I (1)
In dieser Gleichung steht PF für die Pumpenströmungsrate, die vorliegt, wenn der Manschettendruck seinen Enddruckzielwert erreicht hat, I stellt die Aufpumprate und der Faktor 760 den Druck des Fluids dar, das in die Manschette hineingepumpt wird (für die Strömung gelten Standardbedingungen: 1 Atmosphäre = 760 mmHg).
Die Aufpumprate ergibt sich, wie vorstehend ausgeführt, aus dem durch die letzte 45er-Gruppe von Abtastwerten erzeugten Differenzsignalwert. Der Wert PF wird anhand einer Tabelle bestimmt, die das Verhältnis zwischen Pumpenströmung und Manschettengegendruck (BP) wiedergibt. Tabelle 1 stellt eine beispielhafte Tabelle dar. In dieser Tabelle stellen die Pumpenströmungswerte durch einen Faktor 50 dividierte Werte dar. Bei den Tabellenwerten handelt es sich somit um PF/50-Werte. TABELLE 1
Die in dieser Tabelle aufgeführten Werte wurden experimentell ermittelt. Um eine Tabelle für eine andere als die in der beispielhaften Ausführungsform verwendete Pumpe zu erstellen, wird die Pumpe an einen Druckmesser und einen steuerbaren Strömungsbegrenzer, wie beispielsweise ein Nadelventil, angeschlossen. Der Auslaß des Nadelventils wird mit einem Strömungsmesser verbunden. Der Strömungsbegrenzer wird so eingestellt, daß er eine gegebene Gegendruckmessung an dem Druckmesser erzeugt. Die von der Pumpe bei diesem Gegendruck erzeugte Strömung wird an dem Strömungsmesser gemessen und registriert. Diese Schritte werden für alle Gegendruckwerte wiederholt, denen die Pumpe im Normalbetrieb unterliegen kann. Um die Pumpenströmung für einen gegebenen gemessenen Manschettendruck bestimmen zu können, ist die Tabelle auf der Grundlage des Manschettendruckes indexiert. Für in der Tabelle nicht dargestellte Werte wird der Wert der nächstniedrigeren Eintragung verwendet.
Als Alternative zur Nutzung dieser Tabelle kann ein Einzelwert beibehalten werden, der die Nennströmungsrate der Pumpe in einem Bereich von Gegendrücken darstellt, mit denen wahrscheinlich zu rechnen ist, wenn das Manschettenvolumen bestimmt werden soll. Dieser Wert kann experimentell ermittelt werden; so kann beispielsweise die durchschnittliche Strömungsrate der Pumpe bei Gegendrücken zwischen 150 mmHg und 200 mmHg ein geeigneter Wert für im Erwachsenenbereich verwendete Manschetten sein.
Das anfängliche Manschettenvolumen ist ein bedeutsamer Parameter für elastische Blutdruckmanschetten. Dieses Volumen wird abhängig von der Manschettengröße, der Größe des Patientenarmes oder -beines, der Art, in der die Manschette um den Arm oder das Bein des Patienten gelegt wird, und der Position des Patienten während der Durchführung der Messung variieren. Da das Volumen der Manschette, wie vorstehend ausgeführt, ein bedeutsamer Faktor bei der Erzielung einer gewünschten Entlüftungsrate ist, ist es wichtig, dieses anfngliche Manschettenvolumen präzise zu bestimmen.
Sobald das anfängliche Manschettenvolumen bestimmt worden ist, wird die anfängliche Ventilsteuerungsvariable FA für das Entlüftungsventil DV1 oder DV2 mit Hilfe der Gleichungen (2) und (3) berechnet. Der anfängliche Wert von FA ist eine Kombination aus einer berechneten prädiktiven Ventilsteuerungsvariablen FP und einem Rückkopplungsausdruck Ffb.
FP = V * R * KP (2)
FA = FP + Ffb (0) (3)
In der Gleichung (2) steht R für die gewünschte Entlüftungsrate; so stellen beispielsweise 6 mmHg/s und KP einen experimentell bestimmten Faktor dar, aus dem sich die gewünschte Strömungsrate für unterschiedliche Manschettendrücke ergibt. Der Wert dieses Ausdruckes hängt davon ab, ob gerade eine Erwachsenen- oder eine Neugeborenenmanschette verwendet wird. Beispielhafte Werte von KP für unterschiedliche Erwachsenenmanschettendruckwerte (ACP) sind in der nachstehenden Tabelle 2 enthalten. Die Werte in dieser Tabelle sind für eine Anwendung in einem vollständigen Bereich von Erwachsenenmanschetten (z.B. Arm bis Oberschenkel) geeignet. Tabelle 3 ist eine Auflistung beispielhafter Werte für Standardneugeborenenmanschetten, die als Neugeborenenmanschettendruckwerte (NCP) angegeben sind. Der Manschettendruck ist in beiden Tabellen in Form von mmHg-Einheiten angegeben. TABELLE 2 TABELLE 3
In der Gleichung (3) steht der Ausdruck Ffb(0) für den anfänglichen Wert eines Rückkopplungskorrekturausdruckes Ffb(t). Der Algorithmus, mit dem der Wert dieses Ausdruckes während der Entlüftung der Manschette bestimmt werden kann, wird nachstehend erläutert. Der Wert Ffb(0) wird für Erwachsenenmanschetten auf -0,25 * FP und für Neugeborenenmanschetten auf Null eingestellt. Dieser Ausdruck gleicht am Ende des Aufpumpzyklus einen anfänglichen Verlust des Manschettendruckes aus, der auf die Freisetzung thermischer Energie aus der Druckluft in der Manschette zurückzuführen ist. Bei Neugeborenenmanschetten kann der durch diese Energiefreisetzung verursachte Druckverlust vernachlässigt werden. Folglich wird der anfängliche Rückkopplungsausdruck für diese Manschetten auf Null gestellt.
Der Wert FA definiert die tatsächliche Ventileinstellung für DV1. Falls dieser Wert außerhalb des Bereiches von DV1 liegt, wird der Wert von FA für die Verwendung des Ventus DV2 mit einem Skalierfaktor multipliziert. Dieser Wert wird, wie nachstehend unter Bezugnahme auf FIG. 4 beschrieben, in Arbeitszyklen für eines der beiden Ventile DV1 und DV2 umgesetzt.
Der nächste Schritt in dem in FIG. 3 dargestellten Fließdiagramm&sub1; der Schritt 314, besteht darin, bis zum Beginn des nächsten Aktualisierungszeitraumes zu warten. In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Einstellung für das Ventil DV1 oder DV2 in Intervallen von 900 ms aktualisiert. Während dieser Zeit bestimmt der Mikroprozessor den augenblicklichen Manschettendruckwert aus den von dem ADU 222 bereitgestellten 45 neuesten Druckabtastwerten. Diese Abtastwerte werden, wie vorstehend beschrieben, verarbeitet, um verfälschende Geräuschimpulse auszuschalten. Das Ergebnis dieser Verarbeitung ist ein geräuschreduziertes Manschettendrucksignal.
In Schritt 316 wird dieses Manschettendrucksignal während des 45er-Abtastintervalls numerisch differenziert, um ein Signal zu erzeugen, das die tatsächliche Entlüftungsrate darstellt. In diesem Schritt kann beispielsweise jeder Druckabtastwert von dem vorherigen Abtastwert subtrahiert werden, und die Ergebnisse können gemittelt werden, um ein auf Abtastdaten basierendes Entlüftungsratensignal für das Intervall bereitzustellen, in dem die 45 Druckabtastwerte ermittelt wurden. Ebenfalls in Schritt 316 wird die prädiktive Ventileinstellung FP durch Anwendung der Gleichung (2) bestimmt, wobei der neueste Manschettendruckabtastwert als der Indexzugriff auf die Tabelle 2 oder die Tabelle 3 dient, und zwar abhängig davon, ob gerade eine Erwachsenenmanschette oder eine Neugeborenenmanschette benutzt wird.
Die Differenz Re zwischen der in Schritt 316 berechneten tatsächlichen Entlüftungsrate und der gewünschten Entlüftungsrate wird in Schritt 318 berechnet. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die gewünschte Entlüftungsrate 6 mmHg/s.
In Schritt 320 benutzt der Mikroprozessor 216 den in Schritt 318 berechneten Re-Wert und die Gleichung (4), um einen Rückkopplungsausdruck Ffb(t) für das augenblickliche Zeitintervall t zu berechnen.
Ffb (t) = (V * Re * KG) + Ffb (t-1) (4)
In der Gleichung (4) steht KG für einen Rückkopplungsverstärkungsfaktor. Dieser Faktor wird experimentell bestimmt, um eine gewünschte Schaltkreiszeitkonstante für den Rückkopplungsschaltkreis zu erzeugen. In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat dieser Faktor einen Wert von 0,31. Dieser Verstärkungsfaktor ermöglicht es dem Schaltkreis, auf durch Patientenbewegung verursachte Änderungen des Manschettenvolumens zu reagieren, der Pulssignalkomponente des Drucksignals gegenüber jedoch relativ unempfindlich zu sein.
Der anfängliche Volumenfaktor V in dem ersten Ausdruck der Gleichung normalisiert die Übergangsreaktion des Rückkopplungsreglers bei unterschiedlichen Manschettenvolumen. Aufgrund dieses Faktors sind für Manschetten mit einem relativ großen anfänglichen Volumen relativ große Rückkopplungskorrekturausdrücke und für Manschetten mit einem relativ kleinen anfänglichen Volumen nur relativ kleine Rückkopplungskorrekturausdrücke zugelassen. Das anfängliche Manschettenvolumen hängt, wie vorstehend beschrieben, von einer Reihe von Faktoren ab, beispielsweise von der Größe des Patientenarmes und von der Art, in der die Manschette um den Arm herumgelegt wird.
Bei dem Rückkopplungsausdruck Ffb(t), wie durch die Gleichung (4) definiert, handelt es sich um einen integrierten Wert, da der erste Ausdruck in der Gleichung (4), (V * Re * KG), und der Wert des Rückkopplungsausdruckes aus dem vorherigen Zeitabschnitt Ffb(t-1) addiert werden, um den Rückkopplungsausdruck für den augenblicklichen Zeitabschnitt Ffb(t) zu erhalten. Zusätzlich wird die Amplitude des Rückkopplungsausdruckes, wie in den Schritten 322-326 von FIG. 3 dargestellt, auf der Grundlage des Wertes der prädiktiven Ventileinstellung FP begrenzt. In Schritt 322 wird bestimmt, ob der berechnete Rückkopplungsausdruck Ffb(t) weniger als -0,75 * FP beträgt. Sollte dies der Fall sein, wird in Schritt 324 der Wert -0,75 * FP anstelle von Ffb(t) eingesetzt. Andernfalls wird in Schritt 325 bestimmt, ob Ffb(t) größer als FP ist. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, wird in Schritt 326 der Wert FP dem Zeitabschnitt Ffb(t) zugeordnet. Das Ergebnis dieser Berechnungen ist ein endgültiger Rückkopplungsausdruck Ffb(t)'. Dieser Ausdruck und die prädiktive Ventileinstellung FP werden, wie in der Gleichung (5) dargestellt, addiert, um eine neue tatsächliche Ventileinstellung FA zu erhalten.
FA = FP + Ffb (t)' (5)
Der Rückkopplungsausdruck wird begrenzt, um zu verhindern, daß große Korrekturausdrücke angewendet werden, wenn eine ausgeprägte vorübergehende Änderung der tatsächlichen Manschettenentlüftungsrate vorliegt. Wenn beispielsweise das Manschettenvolumen durch eine Armbeugung des Patienten verändert wird, kann es während eines kurzen Zeitintervalls zu einer relativ großen Differenz zwischen der tatsächlichen Entlüftungsrate und der gewünschten Entlüftungsrate kommen. Würde diese Differenz durch das System in einem Einzelschritt korrigiert, käme es bei einer Entspannung des angespannten Muskels zu einem sich fortsetzenden Fehler. Dieser sich fortsetzende Fehler wird durch die integrale Beschaffenheit des Rückkopplungsausdruckes verursacht. In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Größenordnung dieser sich fortsetzenden Fehler dadurch verringert, daß der Betrag, um den sich der Rückkopplungsausdruck verändern kann, begrenzt wird.
Der Rückkopplungsausdruck Ffb(t)' führt gewöhnlich zu einer Anpassung der tatsächlichen Entlüftungsrate an die gewünschte Entlüftungsrate. Er gleicht Volumenänderungen in der Manschette während des Entlüftungsvorganges sowie Ungenauigkeiten der Ventil- und Pumpenströmung aus. Da die Verstärkung des Rückkopplungsschaltkreises relativ gering ist und der Rückkopplungskorrekturausdruck nur einmal alle 900 ms aktualisiert wird, bestehen gewöhnlich keine Störungen gegenüber den Pulssignalen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Pulssignalfrequenzen von beispielsweise 0,5 bis 6 Hz außerhalb des Bereiches von Frequenzen liegen, die von dem Rückkopplungsschaltkreis verfolgt werden können.
Wenn sich die in Schritt 328 berechnete tatsächliche Ventileinstellung von der augenblicklichen Ventileinstellung unterscheidet, erfolgt in Schritt 330 während des nächsten Abtastintervalls von 900 ms ein allmählicher Übergang auf die neue Ventileinstellung. Dieser Schritt wird unter Bezugnahme auf FIG. 5 nachstehend ausführlicher beschrieben. Im Anschluß an Schritt 330 geht das Programm wieder zu Schritt 316 zurück, um mit den Berechnungen zu beginnen, die die Ventileinstellungen für das nächste Intervall bestimmen.
FIG. 4 zeigt einen beispielhaften Schaltkreis, der als der in FIG. 2 dargestellte Arbeitszyklusmodulator 230 verwendet werden kann. Bei diesem Schaltkreis wird ein neuer 12-Bit-Datenwert, der den zuletzt berechneten Wert von FA darstellt, von dem Mikroprozessor 216 in ein Register 410 geladen, um die zeitliche Öffnung des augenblicklich gewählten Ventils DV1 oder DV2 zu ändern. Bei diesen Ventilen handelt es sich, wie vorstehend beschrieben, um Magnetventile, die als Reaktion auf ein Steuersignal geöffnet oder geschlossen werden können. Das Ventil DV1 oder DV2 ist offen, wenn sein Steuersignal ein logisches H-Signal ist, und es ist geschlossen, wenn sein Steuersignal ein logisches L-Signal ist.
Die Ventile DV1 und DV2 werden so gewählt, daß die Strömung durch DV2 etwa der achtfachen Strömung durch DV1 entspricht, wenn beide Ventile offen sind. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Ventil DV1 gewählt, wenn niedrige Ventilströmungsraten erwünscht sind, und DV2 wird gewählt, um höhere Ventilströmungsraten zu erzielen.
Das Steuersignal für das gewählte Ventil wird von einem Vergleicher 412 bereitgestellt. Dieser Vergleicher vergleicht den in dem Register 410 gehaltenen Wert mit einem von einem 12-Bit-Zähler 414 bereitgestellten Wert. Bei dem Takteingangssignal an den Zähler handelt es sich um das von einem Frequenzteiler 416 frequenzmäßig durch einen Faktor 96 dividierte 8-MHz-Signal CLK, um ein Zählersignal mit einer Frequenz von 83,33 KHz zu erzeugen. Als Reaktion auf dieses Taktsignal durchläuft der Zähler in seinem Arbeitszyklus 20,35mal pro Sekunde alle seine 4.096 Werte.
Der Vergleicher 412 ist so konfiguriert, daß er ein logisches H-Ausgangssignal erzeugt, wenn der von dem Register 410 bereitgestellte Wert kleiner oder gleich dem von dem Zähler 414 gelieferten Wert ist; ansonsten wird von dem Vergleicher ein logisches L-Ausgangssignal erzeugt. Dieses Signal wird einem Demultiplexer 418 zugeführt, der als Reaktion auf ein von dem Mikroprozessor 216 bereitgestelltes Signal DC das Steuersignal entweder DV1 oder DV2 zuführt.
Wenn in dem in FIG. 3 dargestellten Verfahren das Ventil DV1 oder DV2 in Schritt 330 gewählt und eingestellt wird, erfolgt die gesamte Einstellung nicht in einem einzigen Schritt. Statt dessen werden die Ventile während des nächsten 900-ms-Intervalls allmählich eingestellt. Dadurch sollen verfälschende Pulswerte verhindert werden, die bei einer plötzlichen Strömungsänderung auftreten könnten. FIG. 5 ist ein Fließdiagramm, in der das Verfahren dargestellt ist, nach dem der Mikroprozessor 216 die Ventile DV1 und DV2 als Reaktion auf eine in Schritt 328 berechnete neue Ventileinstellung steuert.
In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden neue Werte für die Ventileinstellung in 900-ms-Intervallen berechnet. Die Ventileinstellungen entsprechen jedoch jeweils einem Arbeitszyklus einer Rechteckwelle mit einer Zeitdauer von 49 ms (d.h. 1/20,35 Hz), und der Mikroprozessor kann den in dem Register 410 gehaltenen Wert, wie in FIG. 4 dargestellt, am Ende eines jeden 49-ms-Intervalls aktualisieren. Somit können während eines jeden 900-ms-Intervalls die Einstellungen für das gewählte Entlüftungsventil DV1 oder DV2 bis zu 18mal eingestellt werden.
In dem ersten Schritt des Verfahrens, in dem die Einstellungen dieser Ventile erfolgen, dem Schritt 506, wird gewählt, welches der beiden Ventile DV1 oder DV2 eingestellt werden soll. Sind niedrige Strömungseinstellungen erforderlich, um die gewünschte Entlüftungsrate bereitzustellen, wenn beispielsweise eine kleine Manschette mit hohem Druck entlüftet werden soll, wird DV1 gewählt. Sind höhere Strömungseinstellungen erwünscht, wenn beispielsweise eine relativ große Manschette mit niedrigem Druck entlüftet werden soll, wird DV2 gewählt.
Wenn das Ventil DV1 gewählt und der dem Register 410 zugeführte Wert FA größer als 3.932 ist, wird Schritt 508 durchgeführt. In diesem Schritt ändert der Mikroprozessor 216 das dem Demultiplexer 418 nach FIG. 4 zugeführte Signal DC, um das Ventil DV2 zu wählen. Gleichzeitig multipliziert der Mikroprozessor 216 den Wert der augenblicklichen Ventileinstellung (FAALT) und den Wert der neuen Ventileinstellung (FA) mit 0,128. Er speichert dann den neuen Wert von FAALT in dem Register 410 ab. Diese Schritte bewirken eine sofortige Umschaltung von dem Ventil DV1 auf das Ventil DV2.
Der Schritt 510 wird nach Schritt 508 oder nach dem Schritt 506 durchgeführt, wenn der Vergleich in 506 negativ ist. In Schritt 510 wird der Wert der neuen Ventileinstellung FA von dem Wert der augenblicklichen Ventileinstellung FAALT subtrahiert, um einen Wert DS zu erhalten, der angibt, um welchen Betrag die augenblickliche Einstellung geändert werden muß, um die neue Einstellung zu erreichen. In Schritt 512 wird bestimmt, ob der absolute Wert von DS kleiner oder gleich 8 ist. Falls ja, leitet der Mikroprozessor 216 in Schritt 514 ein Verfahren ein, in dem der in dem Register 410 nach FIG. 4 gespeicherte 12-Bit-Wert in Intervallen, die alternierenden Intervallen der 20,35-Hz-Pulswerte entsprechen, in Einheitsschritten geändert wird, bis der gewünschte Einstellungswert erreicht ist.
Wenn in Schritt 512 der absolute Wert von DS größer als 8 ist, wird Schritt 516 durchgeführt. In diesem Schritt wird bestimmt, ob DS kleiner oder gleich 16 ist. Falls dies zutrifft, wird Schritt 518 durchgeführt. In diesem Schritt wird ein Verfahren eingeleitet, in dem der in dem Register 410 gespeicherte 12-Bit-Wert in Einheitsschritten für jeden Pulswert des 20,35-Hz-Signals geändert wird, bis der gewünschte Einstellungswert erreicht ist.
Wenn in Schritt 516 der absolute Wert von DS größer als 16 ist, wird Schritt 520 durchgeführt. In diesem Schritt wird der Wert DS durch 16 dividiert, um einen Wert IDS zu erzeugen. In Schritt 520 wird dann ein Verfahren eingeleitet, in dem der Wert in dem Register 410 um den IDS-Wert für jeden Pulswert des 20,35-Hz- Signals geändert wird, bis die gewünschte Ventileinstellung erreicht ist.
Es sei darauf hingewiesen, daß der Betrag, um den die Ventileinstellung zu ändern ist, entweder positiv oder negativ sein kann. Folglich kann es sich in FIG. 5 und der zugehurigen Beschreibung bei jeder Änderung des in dem Register 410 vorgehaltenen Wertes um eine positive oder eine negative Änderung handeln.
Bei dem vorstehend beschriebenen beispielhaften Entlüftungssteuersystem wird eine Blutdruckmanschette, die auf einen voreingestellten anfänglichen Druck aufgepumpt worden ist und ein anfängliches Fluidvolumen aufweist, mit im wesentlichen konstanter Rate durch Steuerung der zeitlichen Öffnung von zwei Entlüftungsventilen entlüftet Das Gerät, das diese Ventile steuert, überwacht den Druck in der Manschette und ändert die zeitliche Öffnung der Ventile regelmäßig, um die gewünschte Entlüftungsrate aufrechtzuerhalten. Dieses Steuergerät verwendet eine Tabelle, die das Verhältnis zwischen dem augenblicklichen Manschettendruck und einer prädiktiven Ventileinstellung festlegt, um eine gewünschte Entlüftungsrate für das nächste Intervall zu erzeugen. Ein Rückkopplungssteuerschaltkreis wird ebenfalls verwendet, um die anzuwendenden tatsächlichen Ventileinstellungen innerhalb vordefinierter Grenzen zu modifizieren, um so die gewünschte Entlüftungsrate aufrechtzuerhalten. Die Rückkopplungssignale werden durch das anfängliche Manschettenvolumen normalisiert, so daß die Zeitkonstante des Schaltkreises von dem Manschettenvolumen im wesentlichen unabhängig ist.
Diese auf der Grundlage einer beispielhaften Ausführungsform beschriebene Erfindung kann entsprechend den vorstehenden Ausführungen innerhalb des Geltungsbereiches der beiliegenden Ansprüche praktisch angewendet werden.

Claims

1. Gerät, geeignet zur Verwendung in einem automatischen Blutdruckmesser, mit einer ein druckbeaufschlagtes Fluid enthaltenden Manschette (210), einem mit der Manschette verbundenen Druckmeßmittel (218) zur Messung eines augenblicklichen Druckwertes des druckbeaufschlagenden Fluids in der Manschette zwecks Erzeugung eines Drucksignals, an die Manschette angeschlossenen Ventilmitteln (DV1, DV2) mit zeitlicher Öffnung, die als Reaktion auf ein zugeführtes Steuersignal geändert werden kann, um das druckbeaufschlagte Fluid mit einer von dem Steuersignal bestimmten Strömungsrate aus der Manschette abzulassen, sowie mit auf das Drucksignal reagierenden Strömungssteuermitteln (216, 230) zwecks Erzeugung eines den Ventilmitteln zugeführten Steuersignals, um die Verringerung des augenblicklichen Druckwertes des druckbeaufschlagenden Fluids in der Manschette mit einer gewünschten Druckverringerungsrate zu bewirken, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS:

das Druckmeßmittel (218) den augenblicklichen Druckwert an mehreren Zeitpunkten entsprechend den Anfangspunkten von mehreren entsprechenden Zeitabschnitten mißt; und

die Strömungssteuermittel ebenfalls auf das Drucksignal reagieren, um an den Anfangspunkten der mehreren Zeitabschnitte aufeinanderfolgende prädiktive Ventileinstellwerte FP für das Steuersignal zu erzeugen, um so während der entsprechenden Zeitabschnitte mit einer der gewünschten Druckverringerungsrate nahekommenden Rate eine Druckverringerung zu erzeugen.

2. Gerät nach Anspruch 1, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS:

die Strömungssteuermittel eine Tabelle (TABELLE 2, TABELLE 3) möglicher Steuersignalwerte KP zur Bestimmung des Steuersignals enthalten, wobei jeder Wert KP in der Tabelle einem entsprechenden Wert des Drucksignals zugeordnet wird; und

ein Mittel (216) zur Indexierung der Tabelle möglicher Steuersignalwerte KP unter Verwendung des Drucksignals zum Einsatz kommt, um einen nächsten prädiktiven Ventileinstellwert FP des Steuersignals zu bestimmen, der während eines entsprechenden nächsten von mehreren Zeitabschnitten für die Entwicklung des Steuersignals verwendet werden kann.

3. Gerät nach Anspruch 2, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS:

die Manschette ein anfängliches Volumen V des druckbeaufschlagenden Fluids enthält;

die Ventilmittel auf ein aus dem Steuersignal abgeleitetes Ventileinstellsignal FA reagieren, um die Öffnung der Ventilmittel zu steuern; und

die Strömungssteuermittel (216, 230) weiterhin ein Mittel (216) zur Erzeugung des Ventileinstellsignals FA aus dem Steuersignal enthalten, umfassend:

Mittel zum Multiplizieren des Steuersignalwertes KP aus der Tabelle mit einem das anfängliche Volumen V des druckbeaufschlagenden Fluids darstellenden Wert und mit der vorbestimmten gewünschten Rate R der Druckverringerung, um den prädiktiven Ventileinstellwert FP für die Ventilmittel zu erzeugen.

4. Gerät nach Anspruch 3, GEKENNZEICHNET DURCH:

Mittel zur Erzeugung eines Rückkopplungskorrektursignals Ffb, umfassend:

Mittel (216, Schritt 316), die auf das Drucksignal reagieren, um ein Entlüftungsratensignal zu erzeugen, das die Rate darstellt, mit der der Druck des druckbeaufschlagenden Fluids in der Manschette verringert wird;

Mittel (216, Schritt 318) zum Subtrahieren des Entlüftungsratensignals von der vorbestimmten gewünschten Druckverringerungsrate, um ein Entlüftungsratenfehlersignal Re zu erzeugen;

Mittel (216, Schritt 320) zum Multiplizieren des Entlüftungsratenfehlersignals mit dem das anfängliche Volumen V des druckbeaufschlagenden Fluids in der Manschette darstellenden Wert und mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor KG, um ein Rückkopplungssignal Ffb zu erzeugen;

Mittel (216, Gleichung 4) zum Speichern des Rückkopplungssignals während aufeinanderfolgender Zeitabschnitte; und

Mittel (216, Schritte 322 bis 326) zur Begrenzung des Wertes des gespeicherten Rückkopplungssignals auf einen Mindest- und einen Höchstwert in einem vorbestimmten Verhältnis zu dem prädiktiven Ventileinstellwert FP, um das Rückkopplungskorrektursignal zu erzeugen; und

Mittel (216, Gleichung 5) zum Addieren des prädiktiven Ventileinstellwertes FP und des Rückkopplungskorrektursignals Ffb, um das Ventileinstellsignal FA, das die Öffnung der Ventilmittel steuert, zu erzeugen.

5. Gerät nach Anspruch 1, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS:

das Druckmeßmittel weiterhin auf das Drucksignal reagierende Mittel enthält, um ein Entlüftungsratensignal R zu erzeugen, das eine Rate darstellt, mit der der augenblickliche Druckwert des druckbeaufschlagenden Fluids in der Manschette verringert wird; und

die Strömungssteuermittel weiterhin ein auf die Differenzrate Re zwischen dem Entlüftungsratensignal und der vorbestimmten gewünschten Druckverringerungsrate reagierendes Rückkopplungssteuermittel (216) zur Einstellung der Ventileinstellwerte FA für das Steuersignal umfassen, um die Differenzrate Re zwischen dem Entlüftungsratensignal und der vorbestimmten gewünschten Druckverringerungsrate zu verringern.

6. Gerät nach Anspruch 5, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS:

das Rückkopplungssteuermittel einschließt:

Mittel zur Erzeugung eines Einstellsignals für das Steuersignal, umfassend:

Mittel zur Erzeugung eines Rückkopplungssteuersignals Ffb, das proportional zur Differenzrate zwischen dem Entlüftungsratensignal und der vorbestimmten gewünschten Druckverringerungsrate ist;

Mittel (216, Gleichung 4) zum Summieren von Werten des Rückkopplungssteuersignals während mehrerer der Zeitabschnitte, um ein summiertes Rückkopplungssteuersignal zu erzeugen; und

Mittel (216, Schritte 322-326) zur Begrenzung des summierten Rückkopplungssteuersignals auf einen vorbestimmten Mindest- und Höchstwert, um das Einstellsignal zu erzeugen; und

Mittel (216, Gleichung 5) zum Addieren des Einstellsignals und des Steuersignals, um ein eingestelltes Steuersignal zu erzeugen, das den Ventilmitteln zwecks Steuerung der Öffnung der Ventilmittel zugeführt wird.

7. Gerät nach Anspruch 6, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS:

das Mittel (216, Gleichung 4) zur Erzeugung des Rückkopplungssteuersignals Mittel zum Multiplizieren der Differenzrate Re zwischen dem Entlüftungsratensignal und der vorbestimmten gewünschten Druckverringerungsrate mit einem ein anfängliches Volumen V des druckbeaufschlagenden Fluids in der Manschette darstellenden Wert und mit einem vorbestimmten Schaltkreisverstärkungsfaktor KG einschließt.

8. Gerät nach Anspruch 1, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS die Ventilmittel einschließen:

ein Magnetventil (Dv1); und

ein mit dem Magnetventil verbundenes Modulationsmittel (230) zur Erzeugung eines Pulssignals mit einem Arbeitszyklus, der proportional dem Ventileinstellwert FA des Steuersignals ist, wobei der Arbeitszyklus des Pulssignals die Öffnung der Ventilmittel steuert.

9. Gerät nach Anspruch 8, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS:

die Ventilmittel ein weiteres Magnetventil (DV2) mit einer im Vergleich zu dem ersten Magnetventil unterschiedlichen maximalen Strömung einschließen; und

das Modulationsmittel Mittel (416) zur Wahl zwischen dem ersten und dem weiteren Magnetventil zwecks Ablassens des druckbeaufschlagenden Fluids aus der Manschette einschließt.

10. Gerät nach Anspruch 9, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS:

jeder von mehreren der Zeitabschnitte mehrere Zeitunterabschnitte umfaßt; und

das Strömungssteuermittel (216, Schritt 330) Mittel zur Durchführung beliebiger schrittweiser Veränderung des Steuersignals während der Zeitunterabschnitte eines nachfolgenden von mehreren der Zeitabschnitte einschließt.

11. Verfahren zur steuerbaren Entlüftung einer Manschette (210) eines automatischen Blutdruckmessers, wobei die Manschette ein druckbeaufschlagendes Fluid enthält und das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

(a) Messen (über 218) eines augenblicklichen Druckwertes des druckbeaufschlagenden Fluids in der Manschette an mehreren Zeitpunkten entsprechend den Anfangspunkten von mehreren entsprechenden Zeitabschnitten, um ein Drucksignal zu erzeugen;

(b) Erzeugen (über 216) eines auf Rückkopplungsart auf die gemessenen Druckwerte reagierenden Steuersignals an den den Anfangspunkten von mehreren der Zeitabschnitte entsprechenden Zeitpunkten, um den Druck des druckbeaufschlagenden Fluids in der Manschette mit einer vorbestimmten gewünschten Druckverringerungsrate zu verringern; und

(c) steuerbares Ablassen (über DV1, DV2) des druckbeaufschlagenden Fluids aus der Manschette als Reaktion auf das in Schritt (b) erzeugte Steuersignal, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS:

in Schritt (b) an entsprechenden der Zeitpunkte entsprechend den Anfangspunkten von mehreren der Zeitabschnitte und als Reaktion auf die gemessenen Druckwerte ebenfalls (über 216, Schritt 316, Gleichung 2) aufeinanderfolgende prädiktive Ventileinstellwerte FP für das Steuersignal erzeugt werden, wobei die prädiktiven Werte dazu dienen, während der entsprechenden Zeitabschnitte mit einer der gewünschten Druckverringerungsrate nahekommenden Rate eine Verringerung des Druckes zu erzeugen, wenn das Steuersignal in Schritt (c) verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS Schritt (b) umfaßt:

(d) Bestimmen eines anfänglichen Volumens (Schritt 310) des druckbeaufschlagenden Fluids in der Manschette; und

(e) Verwenden (Schritt 316, Gleichung 2) des in Schritt (d) bestimmten anfänglichen Volumens der Manschette zur Erzeugung mehrerer aufeinanderfolgender prädiktiver Werte für das Steuersignal, wobei die aufeinanderfolgenden prädiktiven Werte dazu dienen, eine Rate festzulegen, mit der die gemessenen Druckwerte in der Manschette während der entsprechenden Zeitabschnitte abnehmen, sowie Verwenden (Schritte 318-328, Gleichungen 4, 5) der aufeinanderfolgenden prädiktiven Werte zur Bestimmung des Steuersignals.

13. Verfahren nach Anspruch 12, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS:

jeder von mehreren der Zeitabschnitte mehrere Zeitunterabschnitte umfaßt; und

Schritt (c) den Schritt (Schritt 330) der Durchführung beliebiger schrittweiser Änderung des prädiktiven Wertes des Steuersignals während der Zeitunterabschnitte eines nachfolgenden von mehreren Zeitabschnitten umfaßt.

14. Verfahren nach Anspruch 12, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS:

Schritt (e) den Schritt zur Indexierung einer Tabelle (TABELLE 1, TABELLE 2) möglicher Steuersignalwerte KP für das Steuersignal umfaßt und der gemessene augenblickliche Druckwert benutzt wird, um aus der Tabelle den prädiktiven Steuersignalwert zu erhalten, der zur Erzeugung des Steuersignals während eines nächsten von mehreren der Zeitabschnitte verwendet wird, wobei jeder der möglichen Steuersignalwerte KP in der Tabelle einem entsprechenden Druckwert des druckbeaufschlagenden Fluids in der Manschette zugeordnet wird, der dazu dient, die gewünschte Entlüftungsrate zu erzeugen.

15. Verfahren nach Anspruch 14, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS:

das steuerbare Ablassen in Schritt (c) als Reaktion auf ein aus dem Steuersignal abgeleitetes Ventileinstellsignal FA erfolgt, wobei das Ventileinstellsignal nach folgenden Schritten erzeugt wird:

Multiplizieren des aus der Tabelle in Schritt (e) erhaltenen Steuersignalwertes KP mit einem das anfängliche Volumen V des druckbeaufschlagenden Fluids in der Manschette darstellenden Wert und mit der vorbestimmten gewünschten Rate R der Druckverringerung, um ein prädiktives Ventileinstellsignal FP zu erzeugen; und

Erzeugen eines Rückkopplungskorrektursignals Ffb mit folgenden Schritten:

Berechnen (Schritt 316) eines Entlüftungsratensignals aus dem Drucksignal, wobei das Entlüftungsratensignal die Rate darstellt, mit der die gemessenen Druckwerte in der Manschette abnehmen;

Subtrahieren (Schritt 318) des Entlüftungsratensignals von einer vorbestimmten gewünschten Druckverringerungsrate, um ein Entlüftunsratenfehlersignal zu erzeugen;

Multiplizieren (Schritt 320) des Entlüftungsratenfehlersignals mit einem das anfängliche Volumen V des druckbeaufschlagenden Fluids in der Manschette darstellenden Wert und mit einem vorbestimmten Schaltkreisverstärkungsfaktor KG, um ein Rückkopplungssignal zu erzeugen;

Speichern (Gleichung 4) des Rückkopplungssignals während aufeinanderfolgender von mehreren der Zeitabschnitte, um ein summiertes Rückkopplungssignal zu erzeugen; und

Begrenzen (Schritt 322-326) des gespeicherten Rückkopplungssignals auf einen Mindest- und einen Höchstwert, die in einem vorbestimmten Verhältnis zu dem gewünschten Ventileinstellsignal stehen, um das Rückkopplungskorrektursignal Ffb zu erzeugen; und

Addieren (Gleichung 5) des prädiktiven Ventileinstellsignals FP und des Rückkopplungskorrektursignals Ffb, um das Ventileinstellsignal FA zu erzeugen.

16. Verfahren nach Anspruch 11, GEKENNZEICHNET DURCH die folgenden zusätzlichen Schritte:

Erzeugen (Schritt 316) eines Signals aus den gemessenen Druckwerten, wobei das Signal die Rate darstellt, mit der die gemessenen Druckwerte in der Manschette tatsächlich abnehmen;

Subtrahieren (Schritt 318) des Signals, das die Rate darstellt, mit der der Druck in der Manschette tatsächlich abnimmt, von einer vorbestimmten gewünschten Druckverringerungsrate, um ein Differenzsignal zu erzeugen; und

Verwenden (Schritte 320-328) der erzeugten mehreren prädiktiven Werte FP für das Steuersignal, um das Steuersignal so einzustellen, daß die Größenordnung des Differenzsignals verringert wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt des Einstellens der erzeugten mehreren prädiktiven Steuersignalwerte FP folgende Schritte umfaßt:

Erzeugen eines Einstellsignals für das Steuersignal mit folgenden Schritten:

Erzeugen (Schritte 316-320) eines Rückkopplungssteuersignals Ffb, das proportional zu einer Differenz zwischen dem Signal, das die Rate darstellt, mit der der Druck in der Manschette abnimmt, und der vorbestimmten gewünschten Druckverringerungsrate ist;

Summieren (Gleichung 4) des Rückkopplungssteuersignals während mehrerer der mehreren Zeitabschnitte, um ein summiertes Rückkopplungssteuersignal zu erzeugen; und

Begrenzen (Schritte 322-326) des summierten Rückkopplungssteuersignals, damit es innerhalb eines vorbestimmten Mindest- und Höchstwertes verbleibt, um das Einstellsignal zu erzeugen; und

Addieren (Gleichung 5) des Einstellsignals und des Steuersignals, um ein eingestelltes Steuersignal zu erzeugen, das eine Rate bestimmt, mit der das druckbeaufschlagende Fluid aus der Manschette abgelassen wird.