BLOEDDRUKSENSOR 0377I GEBRUIKERSHANDLEIDING

Transcriptie

1 BLOEDDRUKSENSOR 0377I GEBRUIKERSHANDLEIDING CENTRUM VOOR MICROCOMPUTER APPLICATIES

2 Beschrijving Met Bloeddruksensor 0377i kan de arteriële bloeddruk (bloeddruk in de armslagader) op indirecte, niet-invasieve wijze worden bepaald. De sensor maakt gebruik van het drukgevoelige element SenSym SDX05D4. Dit element bevat een membraan dat buigt onder drukverandering. Het meet differentiële druk (het verschil tussen absolute druk en luchtdruk). De uitgangsspanning van de sensor varieert rechtevenredig met de gemeten druk. Een speciale schakeling minimaliseert de meetfout t.g.v. temperatuurveranderingen. De sensor is verbonden met een verstelbare manchet voor volwassenen (omtrek: van 27 tot 39 cm), dat bestaat uit een opblaasbare ballon in een niet-rekbare band. De ballon is verbonden met een vuistpomp met automatisch ontluchtingsventiel. De Bloeddruksensor sensor kan direct worden aangesloten op de analoge ingangen van de CMA interfaces. Let op: De bloeddruksensor is niet voor medische doeleinden geschikt. De sensor is een hulpmiddel voor het onderwijs waarmee metingen aan het menselijk lichaam kunnen worden verricht, en het principe van bloeddruk nader kan worden bestudeerd. Bij verkeerd gebruik kan ongerief of letsel ontstaan. Lees daarom deze handleiding goed door. 2 Gebruikershandleiding Bloeddruksensor 0377i

3 Sensorherkenning De bloeddruksensor 0377i heeft een geheugenchip (EEPROM) met informatie over de sensor: naam, gemeten grootheid, eenheid en ijking. Deze informatie wordt via een simpel protocol (I 2 C) uitgelezen door de CMA interfaces en de sensor wordt bij aansluiten op deze interfaces automatisch herkend. Als de sensor niet automatisch wordt herkend door de interface, moet deze handmatig gekozen worden uit de Coach sensorbibliotheek. Suggesties voor experimenten De volgende experimenten kunnen bijvoorbeeld met de Bloeddruksensor 0377i worden uitgevoerd: Bloeddrukmeting voor en na een oefening. Bloeddrukmeting bij zitten en staan. Vergelijken van de bloeddruk na vrijwillige isometrische contracties (gewichtheffen) en een ritmische activiteit zoals rennen of fietsen. Onderzoek naar de invloed van spijsvertering of van cafeïne op de bloeddruk. IJking De uitgangsspanning van de Bloeddruksensor varieert rechtevenredig met de druk. De sensor kan geijkt meten met: 1. de ijking uit de standaardbibliotheek van Coach; 2. de ijking uit de EEPROM van de sensor. De naam van de Bloeddruksensor in de sensorbibliotheek van Coach is: Bloeddruksensor (0377i) (CMA) ( mmhg) Het is mogelijk om de standaard EEPROM te vervangen voor een eigen ijking. Gebruikershandleiding Bloeddruksensor 0377i 3

4 Figuur 1: De standaard ijkgrafiek van de Bloeddruksensor (zoals gebruikt in de standaard Coach bibliotheek en in het sensorgeheugen): p (mm Hg) = 64,94 * V uit (V) Figuur 3: Drukgolf in de aorta (rode curve). P systolic is bovendruk; P diastolic is onderdruk. De schouder na de piek van de puls heeft te maken met het moment waarop de samentrekking van de linker hartkamer stopt. 4 Gebruikershandleiding Bloeddruksensor 0377i

5 Over bloeddruk De bloeddruk is de vloeistofdruk in het slagadersysteem, en deze wordt weergegeven d.m.v. twee kentallen, de systolische druk of bovendruk en de diastolische druk of onderdruk, gescheiden door een schuine streep, bijv. 120/80 mmhg. Dit zijn de twee uiterste waarden waartussen de druk in de slagader varieert doordat het hart niet als een continue pomp werkt. De steeds samentrekkende linker hartkamer veroorzaakt een door de slagader voortgeleide drukgolf. Daartussenin zit de gemiddelde bloeddruk, in het Engels aangeduid met MAP (Mean Arterial Pressure), die zou heersen als hetzelfde volume bloed per minuut door een continu werkende pomp zou worden uitgepompt in de aorta. Als het vaatstelsel een star buizenstelsel was, dan zou de druk overal gelijk stijgen bij samentrekking van de linker hartkamer. Vanwege de rekbaarheid van het vaatstelsel kan het bloed echter zijwaarts uitwijken waardoor de drukverhoging als een voortlopende golf wordt doorgegeven. Deze drukgolf, ook wel polsgolf genoemd (vanwege de voelbare klopping van de slagader die het gemakkelijkst aan de pols te voelen is), heeft niets te maken met de veel lagere bloedstroomsnelheid. De oscillometrische methode Met de bloeddruksensor wordt de bloeddruk bepaald volgens de oscillometrische methode, waarbij een manchet rond de bovenarmslagader wordt geplaatst, dat, na oppompen, langzaam leegloopt via het ventiel. De sensor meet de druk in de manchet tijdens het leeglopen. Als gevolg van de polsgolf zijn hierin oscillaties waar te nemen waarvan de amplitude toeneemt en weer afneemt (zie figuur 4). De oscillaties beginnen al bij manchetdrukken boven de bovendruk en zijn nog aanwezig bij drukken lager dan de onderdruk. Het punt van maximale oscillatie blijkt (empirisch) te corresponderen met de gemiddelde arteriële druk (MAP). Dus kunnen onder- en bovendruk alleen gevonden worden door toepassing van een of ander empirisch gevonden algoritme. Twee soorten criteria zijn: hoogte-gebaseerd (amplitudeverhouding) en helling-gebaseerd (afgeleide). In het vervolg bespreken we alleen de eerste methode uitvoerig. Het verloop van het meetproces is dus in vier fasen te splitsen: 1. Druk (manchet) > Bovendruk. Zolang de druk in de manchet groter is dan de bovendruk in de slagader wordt deze geheel dichtgedrukt. Er stroomt nu geen bloed meer door de slagader. In het ritme van de hartslag is er een kortdurende, lichte druk tegen de rand van de manchet, die zichtbaar is als een rimpeling in de drukmeting. Gebruikershandleiding Bloeddruksensor 0377i 5

6 Belangrijk: Lees eerst onderstaande tips door alvorens een meting te starten. 2. MAP <= Druk (manchet) <= bovendruk. De bloeddruk is elke hartslag een deel van de tijd groot genoeg opdat het bloed zich een weg kan banen door de slagader. Dan zet deze uit en veroorzaakt een toename in de manchetdruk, die in de grafiek als een puls waarneembaar is. De duur van deze puls is eerst kort en de amplitude is klein. Naarmate de manchetdruk afneemt neemt de duur en amplitude van de puls toe tot het maximum bereikt wordt bij de MAP. 3. Onderdruk < Druk (manchet) <= MAP. De druktoename in de manchet tengevolge van de bloedstroming neemt af in sterkte. De manchet registreert de in- en uitzetting van de slagader in steeds mindere mate totdat het minimum bereikt wordt bij de onderduk. 4. Druk (manchet) <= onderdruk. De drukpulsen zijn nagenoeg verdwenen en het bloed kan weer ongehinderd door de slagader stromen. Meetprocedure Voor het uitvoeren van bloeddrukmetingen werkt men in tweetallen. 1. Laat de proefpersoon, na 5 minuten rust, ontspannen zitten met de arm op harthoogte. 2. Verbind de sensor met de interface. Bevestig de rubber slang van de manchet aan de sensor. 3. Sla de manchet stevig rond de ontblote arm van de proefpersoon, circa 2 à 3 cm boven de elleboogplooi. De twee rubber slangen van de manchet moeten bovenop de biceps (op de bovenarmslagader) komen te liggen (dus niet onder de arm) richting de hand. 4. Start de meting in het Coach. 5. Knijp een aantal malen snel in de vuistpomp om de manchet om de arm van de proefpersoon op te blazen, totdat de druk tot ca. 170 mmhg is gestegen. Deze waarde kan in Coach op het sensoricoon of in een venster (Waarde) afgelezen worden. Leg dan de vuistpomp neer. De manchet loopt nu automatisch leeg via het ventiel. 6. Nadat de druk gedaald is tot onder de 50 mmhg, ontlucht men de manchet ineens door het ventiel in te drukken. Indien de druk de 50 mmhg niet bereikt binnen de ingestelde meettijd, stel dan het ventiel zo in, dat de manchet sneller leegloopt (zie onder). 6 Gebruikershandleiding Bloeddruksensor 0377i

7 Instellen van het ventiel Het ventiel is bij levering ingesteld op een lineaire drukafname van 3,0 mmhg/s bij een arm van 32 cm omtrek. Voor veel dikkere of dunnere armen kan het nodig zijn het ventiel bij te stellen zodat de drukafname tussen 2,0 en 4,0 mmhg/s blijft. Plaats hiervoor een schroevendraaier in de metalen gleuf bovenop het ventiel. Houd de vuistpomp in de hand en de slangen van u af. Draai dan met de klok mee voor een snellere ontluchting en tegen de klok in voor een langzamere ontluchting. Hoe dikker de arm, hoe langzamer de drukafname zal zijn. Afleiden van de bloeddruk uit de meetgegevens De bloeddruk kan niet direct uit de grafiek worden afgelezen. Er komt behoorlijk wat verwerking aan te pas. Het gaat er namelijk om het verloop van de amplitude van de pulsen in de manchetdruk in kaart te brengen. Dit kan als volgt: 1. Bepaal een gladde kromme door de lokale minima. Dit noemen we de onderste omhullende. Deze kromme geeft de trend van de leeglopende manchetdruk weer. 2. Bepaal een gladde kromme door de lokale maxima. Dit noemen we de bovenste omhullende. 3. Bepaal de verschilgrafiek van de bovenste en onderste omhullenden. Deze grafiek van de pulsamplitude tegen de tijd is klokvormig. 4. Zet in een grafiek de pulsamplitude uit tegen de trend van de manchetdruk (stap 2). Figuur 4: Voorbeeld van een meting met de Bloeddruksensor. Uit de laatste grafiek kan de bloeddruk bepaald worden. Het maximum van deze grafiek treedt op bij de gemiddelde bloeddruk (MAP). De bovendruk vindt u in het gebied waar druk>map bij een vast percentage van de maximale amplitude (gewoonlijk 50%), en de onderdruk in het gebied waar druk<map bij een ander vast percentage van de maximale amplitude (gewoonlijk 75%). Deze percentages zijn Gebruikershandleiding Bloeddruksensor 0377i 7

8 verkregen uit empirisch onderzoek 1. Bij de helling-gebaseerde oscillometrische methode worden de onderdruk en bovendruk niet bepaald door een amplitudeverhouding, maar door na te gaan waar de helling (afgeleide) van de grafiek maximaal respectievelijke minimaal is; de gemiddelde druk (MAP) correspondeert met het een horizontale helling (afgeleide=0). Let op: Overtuigt u zich ervan, alvorens u begint met de verwerking, dat het resultaat met de meetgrafiek is opgeslagen op uw harde schijf en bewaar deze meting goed! U heeft deze steeds weer nodig bij de verwerking van de meetgegevens. Verwerking in Coach Bepaling van de onderste omhullende 1. Bepaal het aantal meetpunten uit de meetinstelling (meetijd x meetfrequentie + 1) of uit de tabel van de meting (na markeren van Toon rijnummers in de Tabelinstelling). 2. Kies in het diagramvenster voor Verwerking > Selecteer Punten. 3. Kies voor Selectiemethode = Punten en klik het allereerste en het allerlaatste punt aan Maximaliseer het venster Selecteer punten (niet mogelijk in Coach 5) en markeer verder punten waar de druk lokaal minimaal is (de waarden juist voordat de grafiek omhoog loopt vanwege een hartslagpuls). Dit zijn punten van de trenddruk van de manchet, zonder de hartslagpulsen. Neem in principe steeds elk tweede minimum (zie figuur 5). Tip: Gebruik de pijltjes toetsen om door de punten te lopen. Zoek het punt waarvoor de drukwaarde (getoond in het coördinaatveld) lokaal minimaal is. Selecteer/Deselecteer met de spatiebalk. Figuur 5: Kies steeds het laatste punt voordat de meetwaarden weer gaan stijgen t.g.v. een puls. 1 Mehlsen J et al (1999). Vejledende retnigslinier for hjemmeblodtryksmåling. Ugesk Læ Klaringsrapport nr. 8, Online beschikbaar op 2 We gaan er in deze beschrijving van uit dat eerste en laatste meetpunt op de trendlijn van de manchetdruk liggen. Verwijder zonodig ongeschikte begin- en eindstukken. Deze aanname brengt wel met zich mee dat de uiteindelijk gevonden grafiek aan de randen naar nul gaat. 8 Gebruikershandleiding Bloeddruksensor 0377i

9 U heeft nu de onderste omhullende van de meetgrafiek in ca. 25 punten. Deze punten bepalen de trend van de manchetdruk, die we in de volgende stap gaan benaderen door er een Spline doorheen te trekken met het totaal aantal punten van de originele meting. N.B.: Heeft u minder dan 25 punten, dan loopt de manchet te snel leeg. Regel het ventiel bij. 5. Kies Verwerking>Benadering. Kies onder Methode voor Spline. Laat alle overige instellingen ongemoeid. Druk op Berekenen. Markeer Maak meer punten. Klik OK. De berekening kan enige tijd in beslag nemen. U wordt nu gevraagd naar het aantal punten. Geef het aantal punten waaruit uw originele grafiek bestond (bepaald in punt 1 boven). (Coach 5: Hier dient u het aantal gewenste meetpunten al voor de berekening in te voeren). 6. Hernoem in het diagram de grootheid p_trend. 7. Sla met Bewaar als het resultaat op onder de nieuwe naam trend. Bepaling van de bovenste omhullende 8. Open wederom het originele meetresultaat. 9. Herhaal nu de stappen 2 t/m 6, maar markeer nu de toppen van de pulsen (figuur 7). Neem in principe steeds elk tweede lokale maximum. Hernoem de grootheid in het diagram p_puls en sla het resultaat op onder de naam pulsdruk. Figuur 7: Kies steeds het lokale maximum van de puls. Bepaling van de grafiek van de pulsamplitude tegen de tijd U heeft nu de twee omhullenden waarvan de verschilgrafiek gemaakt moet worden om uiteindelijk de grafiek van de pulsamplitude tegen de trend te verkrijgen. Dit gaat als volgt: 1. Open het originele resultaat. 2. Zet de tabel van de meetwaarden in een venster. 3. Kies in de Tabelgereedschappen voor Importeer gegevens>coach #/Coach Junior resultaten. 4. Kies in de dialoog het resultaat p_puls. Gebruikershandleiding Bloeddruksensor 0377i 9

10 5. In de Importeerdialoog stel u voor kolom C1 in onder Importeer als: Kolom=Geen. 6. Vervolgens klikt u bovenaan op C2 en stelt u hiervoor in Importeer als: Kolom=C3. Alle overige instellingen laat u ongemoeid. Bevestig met OK. 7. Importeer vervolgens op dezelfde wijze in kolom C4 de gegevens van de trend ( p_trend ). 8. Maak kolommen C3 en C4 onzichtbaar. 9. Kies in de tabel voor C5 Formule, en maak met de Wizard de formule [p_puls] [p_trend]. Noem deze grootheid p_ampl. Dit is de grafiek van pulsamplitude tegen tijd. Bepaling van de grafiek van de pulsamplitude tegen de trenddruk 10. Maak een nieuw diagram aan. Geef dit een naam. 11. Kies in kolom C1 Handinvoer: p_trend en in kolom C2 Formule: p_ampl. Dit levert de grafiek van pulsamplitude tegen de trenddruk op. Om de MAP te vinden trekt men op het oog een zo goed mogelijke klokvormige grafiek door de gevonden grafiek. Het maximum van deze klokgrafiek geeft de gemiddelde druk aan. (In Coach 6 is het mogelijk deze klokvormige kromme te fitten). Een voorbeeld van het eindresultaat staat hieronder afgebeeld: 10 Gebruikershandleiding Bloeddruksensor 0377i

11 Figuur 8: Klokvormige omhullende van het verschil van de bovenste en onderste omhullende tegen de trend. Daar bloeddrukwaarden standaard worden afgerond op 5 mmhg vinden we een bloeddruk van 120/80. Er is een zo goed mogelijke klokvormige omhullende getekend om het maximum te vinden. Tenslotte geven we nog een tabel met referentiewaarden van de bloeddruk en de hartslagfrequentie bij jongens en meisjes in de leeftijd van 10 tot 19 jaar. Leeftijd Hartslag per minuut Systolische bloeddruk gemiddeld ± SD Diastolische bloeddruk gemiddeld ± SD jongens meisjes jongens meisjes jongens meisjes 10 jr ±12 109±13 67± 9 64±11 11 jr ±11 110±12 65±11 66±10 12 jr ±13 114±14 65±10 68±10 13 jr ±14 116±14 66±11 68±10 14 jr ±14 116±12 66±10 69± 8 15 jr ±14 116±11 66±11 68±11 16 jr ±14 118±12 68±11 69± 9 17 jr ±13 121±13 70±11 70±10 18 jr ±15 122±14 71± 9 71±11 19 jr ±15 120±12 71±10 70±10 Tabel 1: Normale bloeddrukwaarden bij jongens en meisjes van jaar (Systolisch = Bovendruk; Diastolisch=Onderdruk; SD=Standaard Deviatie). (Uit: van den Brande, Heymans & Monnens, Kindergeneeskunde, Elsevier) Gebruikershandleiding Bloeddruksensor 0377i 11

12 Technische specificaties Uitgangsbereik Uitgangsspanning IJkfunctie Maximale druk Typische nauwkeurigheid mm Hg 0 4,5 V p (mmhg) = 64,94 * V uit 1030 mm Hg zonder permanente beschadiging ± 3 mm Hg Temperatuurcompensatie 0 C to 50 C Combinatie van lineariteit en hysterese Responstijd 100 µs Sensorinformatie voor Auto-ID en ijking Verbinding ±0,2% volle schaal (typisch) 256 byte serial EEPROM BT (British Telecom) plug Garantie: De Bloeddruksensor 0377i is gegarandeerd vrij van materiaal- en constructiefouten gedurende 12 maanden na datum van aankoop mits deze onder normale laboratoriumomstandigheden wordt gebruikt. Deze garantie geldt niet als de sensor in een (lab)ongeluk beschadigd raakt of foutief is gebruikt. N.b.: Dit product is alleen voor onderwijskundige doeleinden geschikt. Het is niet geschikt voor industriële, medische, of commerciële doeleinden of onderzoek op hoog niveau. Rev. 11/06/ Gebruikershandleiding Bloeddruksensor 0377i