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Kleinantrieb steuert Regelventil im Blutdruckmessgerät

Bild 1. Das kompakte Blutdruck-Messgerät „BR-102 plus“ erlaubt Langzeitmessungen ohne den Träger im Alltag zu belasten

Bild 2. Das Gerät wird von den Patienten ambulant im normalen Alltag während 24 h getragen. Alle 10 min bis 15 min wird der Blutdruck gemessen und gespeichert

Bild 3. Klein, leicht und zuverlässig – die speziell entwickelte, kompakte Steuereinheit der Druckregelung berücksichtigt alle Anforderungen, die der mobile Einsatz stellt

Zu hoher Blutdruck ist eine häufig unerkannte Krankheit in unserer Zivilisationsgesellschaft. Für eine optimale Diagnose und richtige Medikamenteneinstellung ist eine längere Überwachung des Blutdrucks optimal. Kurzzeitige Stichproben ergeben oft keine aussagekräftigen Daten. Ein Messgerät im Kleinformat erlaubt umfangreiche Langzeituntersuchungen, ohne den Patienten dabei im Alltag zu behindern. Moderne Kleinantriebe im Geräteinneren sorgen dabei für die nötige mechanische Umsetzung der elektronischen Steuerbefehle.

Blutdruckschwankungen oder dauerhaft zu hoher bzw. zu niedriger Blutdruck beeinträchtigen günstigenfalls nur die Lebensqualität. Meist sind jedoch die Auswirkungen weitreichender; Folgeschäden an Organen wie Herz und Nieren drohen.
Herkömmliche elektronische Messgeräte für die Blutdruckbestimmung geben nur über einen kurzen Messzeitpunkt Auskunft. Ein Blutdruckprofil über Stunden oder Tage ist so nicht möglich. Aus diesem Grund hat die Schiller AG aus Baar in der Schweiz ein mobiles Blutdruckmessgerät für die Langzeitblutdrucküberwachung entwickelt. Um die Baugröße so gering wie möglich zu halten, arbeiteten die Messgerätespezialisten mit dem Kleinantriebsexperten Faulhaber zusammen. Ein präziser Kleinmotor erlaubt nun tagelange Messungen von hoher Güte.

Alltagsgerecht messen
Der Blutdruck wird von einer Vielzahl von Einflüssen bestimmt. Eine aussagekräftige Messung muss daher den normalen Tagesablauf berücksichtigen und so wenig wie möglich stören. Allein aus diesem Grund sind mobile, miniaturisierte Lösungen ideal, die den Patienten nicht behindern.
Die Lösung der Schweizer Spezialisten beruht auf zwei Säulen, zum einen auf der ausgeklügelten MT-300-Analysesoftware$ für die Einstellung und die Auswertung von Messablauf und Messdaten, zum anderen auf dem eigentliche Messgerät BR-102 plus$ mit Sensor und Datenspeicher (Bild 1). Das leicht handhabbare Gerät kann so per PC-Software konfiguriert werden. Es lassen sich Patientendaten ebenso speichern, wie Messergebnisse statistisch auswerten oder als Patiententagebuch ablegen.

Das eigentliche Messgerät eignet sich für eine Messdauer von 24 h oder 48 h (Bild 2) und bietet die Wahl zwischen auskultatorischer oder oszillometrischer Messmethode (Kasten). Dies ermöglicht die Erfassung bei Patienten mit Herzrhythmusstörungen oder Vorhofflimmern. Die Bedienung vor Ort ist einfach. Lediglich zwei Tasten führen bequem durch das Menü. Bis zu vier Messprogramme lassen sich speichern. Für Erwachsene oder Kinder gibt es jeweils einen speziellen Algorithmus. Für die Datenübertragung aus dem Gerätespeicher sorgt eine USB-Schnittstelle. Trotz der kompakten Bauweise erlaubt der 3-V-Akkusatz bis zu 100 Messungen pro Ladung.
Die Variabilität des Geräts ist nur durch präzise mechanische Umsetzung der elektronischen Vorgaben möglich. Miniaturbauteile und Kleinstantriebstechnik sind hier der Schlüssel zur Lösung des Problems. Die Experten von Schiller entwickelten ein spezielles Druck-Regelventil für das Blutdruckmessgerät (Bild 3). Die feinfühlige Bedienung des Präzisionsbauteils wiederum übernimmt ein 8-mm-Antrieb, der die elektrischen Vorgaben mechanisch umsetzt.

Präziser DC-Motor
Der Druck in der Manschette ist der Bezugspunkt für jede Messung. Daher muss dieser so exakt und reproduzierbar wie möglich einstellbar sein. Als Antriebslösung kristallisierte sich der Einsatz eines edelmetallkommutierten Kleinmotors heraus. Mit geregeltem Drehmoment betrieben bildet er mit dem Ventilkörper und dem Regelschlauch eine Einheit. Daraus resultieren eine geringe Masse des Gesamtsystems, eine kompakte Bauform und eine lange Lebensdauer.
Die Summe spezieller Eigenschaften des DC-Motors ist hier ausschlaggebend: Edelmetallkommutierte Antriebe haben geringe Übergangswiderstände am Kollektor-Bürstensystem und können so schon bei kleinen Spannungen anlaufen. Dies ist für akkugestützte Anwendungen ein Vorteil. Der Wirkungsgrad von über 50 % erlaubt ebenfalls lange Einsatzperioden. Dagegen spielt der Bürstenverschleiß bei den kurzzeitigen Betätigungen im Regelvorgang eine untergeordnete Rolle. Wichtiger ist der perfekte Anlauf auch nach längeren Pausen.
Wartungsfreie Lager mit angepassten Schmierstoffen und ein präzisionsgewuchteter Anker stehen für ruhigen Lauf. In der Summe aller Eigenschaften ergibt das einen leistungsfähigen Antrieb mit langer Lebensdauer, der die Elektronikbefehle immer gleich und zuverlässig ausführt. Nur so können Messreihen mit aussagekräftigen, vergleichbaren Datenreihen aufgenommen werden.

Arten der Blutdruckmessung
Es gibt verschiedene Arten der Blutdruckmessung: die Bestimmung des arteriellen Drucks, des venösen Drucks sowie die Messung in der Lungenschlagader und im Lungenkapillargebiet. Die leicht durchführbare Messung des arteriellen Drucks spielt dabei die wichtigste Rolle im medizinischen Alltag. Bei der indirekten arteriellen Druckmessung wird der arterielle Druck mithilfe eines Blutdruckmessgeräts an einer Extremität, meist am Arm, gemessen.
Bei der auskultatorischen Messung wird eine Druckmanschette am Oberarm über den erwarteten arteriellen Druck aufgeblasen. Beim langsamen Ablassen kann das Auftreten und das Verschwinden eines sogenannten Korotkow-Geräuschs mithilfe eines Mikrofons über der Arterie gemessen werden. Der Druck, der beim Auftreten des Geräusches auf der Skala des Messgeräts ansteht, entspricht dem oberen, systolischen Druckwert. Wird der Druck weiter abgelassen, unterschreitet der Manschettendruck also den minimalen arteriellen Druckwert, endet das Geräusch. Dieser Wert ist der diastolische Druck oder unterer Wert. Die auskultatorische Messung ist das Standard-Messverfahren.
Die oszillometrische Messung wird ebenso durchgeführt, der obere und untere Wert werden dann aber anhand des Amplitudenverlaufs eines pulssynchronen Druckausschlags am Messgerät abgeschätzt, das die Übertragung von Schwingungen der Gefäßwand auf die Druckmanschette darstellt. Auf diesem Prinzip beruhen viele einfachere Langzeitblutdruckmessverfahren. Dabei trägt ein Patient kontinuierlich für ein bis zwei Tage eine Blutdruckmanschette, die sich in festgelegten Intervallen automatisch aufpumpt und misst, sowie das Aufzeichnungsgerät.

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Autor: Dipl.-Chem. Andreas Zeiff ist als Fachredakteur für das Redaktionsbüro Stutensee tätig.

Autor: Dipl.-Ing. (FH) Dietrich Homburg ist Inhaber des Redaktionsbüros Stutensee.