Устройство для измерения артериального давления крови

Устройство для измерения артериального давления крови

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Устройство для косвенного измерения артериального давления по методу тонов Короткова содержит компрессионную манжету 1, блок 2 датчиков тонов Короткова, выполненных в виде резонансных пьезоэ тектрических датчиков, датчик 3 давления, суммирующий усилитель 4, оптоэлектронный датчик 10 пульса, выпрямитель 5, пороговый элемент 6, сдвиговый регистр 7, блок 8 управления, блок 9 индикации, группу блоков 13 коррекции добротности пьезоэлектрических датчиков, аналого-цифровой преобразователь 12, одновибратор 11 и формирователь 14 управляющего сигнала, который в соответствии с величиной статического давления в манжете осуществляет изменение массовых коэффициентов управляемого суммирующего усилителя 4. Устройство обеспечивает повышение отношения сигнал/щум в канале обработки тонов Короткова путем формирования узкорезонансной амплитудно-частотной характеристики соответственно смещению спектрального максимум.а тонов Короткова, происходящего при изменении давления в компрессионной манжете. 4 ил., 1 табл. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

15ц 4 А 61 В 5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:В>

Фиг. t

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4084671/28-14 (22) 25.06.86 (46) 30.01.89. Бюл. № 4 (71) Московский институт электронной техники (72) А. А. Балабанов, В. В. Владимиров, В. А. Кустов, В. А. Хованский и И. М. Цыбин (53) 615.47(088.8) (56) Патент США № 4252127, кл. А 61 В 5/02, 24.02.81.

Авторское свидетельство СССР № 1217338, кл. А 61 В 5/02, 28.09.84. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ КРОВИ (57) Устройство для косвенного измерения артериального давления по методу тонов

Короткова содержит компрессионную манжету 1, блок 2 датчиков тонов Короткова, выполненных в виде резонансных пьезовевсоюэнм

®h T1 " .,; Й", ФМ ., ффдм91эйй AH3lk

ÄÄSUÄÄ 1454379 электрических датчиков, датчик 3 давления, суммирующий усилитель 4, оптоэлектронный датчик 10 пульса, выпрямитель 5, пороговый элемент 6, сдвиговый регистр 7, блок 8 управления, блок 9 индикации, группу блоков 13 коррекции добротности пьезоэлектрических датчиков, аналого-цифровой преобразователь 12, одновибратор 11 и формирователь 14 управляющего сигнала, который в соответствии с величиной статического давления в манжете осуществляет изменение массовых коэффициентов управляемого суммирующего усилителя 4. Устройство обеспечивает повышение отношения сигиал/шум в канале обработки тонов Короткова путем формирования узкорезонансной амплитудно-частотной характеристики соответственно смещению спектрального максимума тонов Короткова, происходящего при изменении давления в компрессионной манжете.

4 ил., 1 табл.

1454379

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для измерения параметров сердечно-сосудистой системы.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем увеличения помехозащищенности частотной селекции тонов

Короткова.

На фиг. 1 приведена структурная элекрическая схема устройства для измереия артериального давления крови; на иг. 2 — — структурные электрические схемы правляемого суммирующего уси.пителя и ормирователя управляющего сигнала в

I редпочтительном варианте выполнения устойства; на фиг. 3 — зависимость централь ой частоты усиления в тракте выделения онов Короткова от текущего значения дав. c<ги» в манжете; на фиг. 4 — диаграмма и змене,",.я формы амплитудно-частотной ха1 актер: сп ики тракта выделения тонов Корот()Hil в зависимости от давления в манжете.

Устройство для измерения артериального

: авления крови содержит (фиг. 1) манжеу 1 с блоком 2 датчиков тонов Короткова с датчиком 3 давления, последовательно оединенные управляемый суммирующий уси. итель 4, выпрямитель 5, пороговый элемент 6, сдвиговый регистр 7, блок 8 управ.пения и блок 9 индикации, последова.тельно соединенные датчик 10 пульса и од овибратор 11, выход которого подключен к второму (тактовому) входу сдвигового регистра 7, аналого-цифровой преобразоваель 12, включенный между датчиком 3 давения и вторым входом блока 8 управления, руппу б.поков 13 коррекции добротности, ыходы которых подключены соответственно входам блока 2 датчиков тонов Короткоа, первые входы — соответственно к выодам блока 2 датчиков тонов Короткова соответственно к первым (информационНым) входам управляемого суммирующего усилителя 4, а вторые (управляющие) входы — — к выходу одновибратора 11, и формирователь 14 управляющего сигнала, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 12, а вЬ ходы — соответственно с вторыми (управляющими) входами управляемого суммирующего усилителя 4.

Ьлок 2 датчиков тонов Короткова содержит (фиг. 1) N датчиков 15 тонов Короткова, выполненных в виде резонансных пьезоэлектрических преобразователей, количество которых равно количеству блоков 13 коррекции добротности. Каждый датчик 15 тонов Короткова содержит (фиг. 1) диэлектрическую заделку 16, в которой консольно укреплены две пьезоэлектрические пластины ).7 и 18, между которыми установлена металлическая пластина 19, причем пьезоэлектрические пластины 17 и 18 соединены с соответствующими выходом и входом блока 2 датчиков тонов Короткова, подключенными к соответствующему блоку

13 коррекции добротности, а металлическая пластина 19 подключена к обшей шине

5 устройства, в предпочтительном варианте выполнения устройства может быть использовано пять датчиков 15 тонов Короткова с резонансными частотами 60, 75, 90, 105 и 120 Гц.

Управляемый суммирующий усилитель 4

10 может быть выполнен (фиг. 2) в виде N-канального инвертируюшего сумматора на основе операционного усилителя 20, в качестве входных управляемых сопротивлений которого использованы полевые транзисторы 21

VT1... VTN, последовательно соединенные с соответствующими резисторами 22 RI...RN.

Резистор 23 R., включенный параллельно операционному усилителю 20, в совокупнос20

55 ти с резисторами 22 служит для обеспечения требуемого общего коэффициента усиления сигнала тонов Короткова. Управление полевыми транзисторами 21 осуществляется путем подачи управляющего напряжения U; на затвор соответствующего полевого транзистора 21 с формирователя 14 управляющего сигнала.

Формирователь 14 управляющего сигнала содержит (фиг. 2) преобразователь 24 кодов, выходы которого соединены с соответствующими входами N пассивных сумматоров 25, выходы которых подключены соответственно к управляющим входам управляемого суммирующего усилителя 4, а именно, к затворам соответствующих полевых транзисторов 21. В предпочтительном варианте выполнения устройства количество пассивных сумматоров 25 равно пяти, а преобра зователь 24 кодов может быть выполнен в виде постоянного запоминающего устройства, в котором записана программа преобразования входного восьмиразрядного кода в пять трехразрядных групп, каждая из которых подается на вход соответствующего пассивного сумматора 25.

Датчик 10 пульса может быть выполнен в виде оптоэлектронного датчика пульса.

Устройство для измерения артериального давления крови работает следующим образом.

Перед измерением давления манжета 1 устанавливается на руке пациента выше локтевого сгиба, а датчик 10 пульса размещается на мочке уха. В манжете 1 создается давление Р„превышающее предполагаемое систолическое давление пациента Р,.

Величина статического давления воздуха в манжете регистрируется с помощью датчика 3 давления. Код величины давления, поступающий с аналого-цифрового преобразователя 12, передается блоком 8 управления на блок 9 индикации. Измерение артериального давления осуществляется в режиме декомпрессии косвенным методом:

1454379

Fi 0 1 1 1 1

Fz 1 0 1 1 1

Е з 1 1 0 1 1

F4 1 1 1 0 1 (2) з систолическое давление Р, и диастолическое давление Р> отождествляются со значениями давления в манжете 1 в моменты появления и исчезновения тонов Короткова соответственно. Выделение тонов Короткова реализуется трактом: датчик 15 тонов Короткова — блок 13 коррекции добротности— управляемый суммирующий усилитель 4— выпрямитель 5 — пороговый элемент 6. Блоки 13 коррекции добротности осуществляют демпфирование соответствующих датчиков

15 тонов Короткова в паузах между пульсовыми ударами. Сигнал пульса снимается датчиком 10 пульса, регистрирующим модуляцию светового потока кровью в сосудах мочки уха.

Одновибратор 11 предназначен для нормирования сигнала по длительности и амплитуде с целью согласования со сдвиговым регистром 7 и с блоками 13 коррекции добротности.

Фиксация моментов появления и исчезновения тонов Короткова осуществляется следующим образом.

На первый (информационный) вход сдвигового регистра 7 подаются сигналы с выхода тракта выделения тонов Короткова (с выхода порогового элемента 6), а на тактовый вход — сигнал пульса с выхода одновибратора 11. Таким образом, в сдвиговый регистр 7 записывается единица, если сигнал на выходе тракта выделения тонов

Короткова совпадает во времени с сигналом пульса. Содержимое сдвигового регистра 7 анализируется блоком 8 управления.

Если четыре смежных пульсовых удара совпали во времени, по крайней мере, с тремя сигналами тракта тонов Короткова, то блок 8 управления вырабатывает сигнал, фиксирующий появление истинных тонов Короткова. Возможные комбинации значений разрядов Рь !., Р3, F4 сдвигового регистра 7, соответствующие этому случаю, представлены ниже:

Значение давления в манжете 1, соответствующее моменту появления истинных тонов Короткова, подается блоком 8 управления в блок 9 индикации в качестве систолического давления Р,. Исчезновение истинных тонов Короткова фиксируется по отсутствию совпадения во времени двух смежных пульсовых ударов с сигналами тракта тонов

Короткова. Соответствующее этому моменту значение давления в манжете 1 передается блоком 8 управления в блок 9 индикации в качестве диастолического давления Рд.

Повышение эффективности частотной селекции тонов Короткова в устройстве основывается на том, что в процессе снижения давления в компрессионной манжете 1

5 происходит уменьшение жесткости системы рука — манжета 1 — воздуховод — датчик 3 давления. Это приводит к снижению частоты собственных колебаний этой системы и, следовательно, к смещению спектрального максимума тонов Короткова. Это смещение од-!

0 нозначно связано с изменением давления.

Поэтому для повышения отношения сигнал/

/шум при выделении тонов Короткова в устройстве используются несколько датчиков 15 тонов Короткова, резонансные час 5 тоты которых распределены по диапазону частот тонов Короткова, и избирательное усиление с центральной частотой 1„ зависящей от значения текущего давления в манжете 1 (фиг. 3).

Передаточная функция W тракта выделения тонов Короткова в этом случае имеет вид

W= Х А;(Р) .W; (1)

25 где N — количество датчиков 5 тонов Короткова;

А;(Р) — весовой коэффициент, зависящий от текущего значения давления P в компрессионной манжете 1;

W; — передаточная функций i-го датчика 15 тонов Короткова.

Регулировку весового коэффициента осуществляет формирователь 14 управляющего сигнала. Код с выхода аналого-цифрового

35 преобразователя 12 поступает на вход преобразователя 24 кодов, преобразующего параллельный двоичный код статического давления в N групп управляющих двоичных кодовых комбинаций, поступающих на входы соответствующих пассивных сумматоров 25.

40 Управляющее напряжение U;, поступающее с выхода i-го пассивного сумматора 25 на

i-й управляющий вход управляемого суммирующего усилителя 4, выражается следующей формулой:

1 н, U" а, j

11. У и;

< у где М; — количество резисторов в i-м пас50 сивном сумматоре 25; где М, — количество резисторов в i-м пассивном сумматоре 25;

U» — напряжение логической единицы на выходе преобразователя 24 кодов;

55 а — вес k-го двоичного разряда на выходе преобразователя 24 кодов; — j-é весовой резистор i ãî пассивного сумматора 25.

1454379

Продолжение таблицы

) l

200

0 0 0 1 0

0 0 0 0 1

240

В соответствии с вырабатываемым управляющим напряжением U; изменяется сопротивление «сток-исток» полевого транзистора 21 VT;, что, в свою очередь, ведет к изменению весового коэффициента А; суммирования в 1-м канале управляемого суммирующего усилителя 4, который выражается следующей формулой: (3)

Я;+оси; (U.) де . R; — сопротивление резистора 22 в

1 i-м канале;

R<:и; (U;) — сопротивление «сток-исток» полевого транзистора 21 VT;, зависящее от управляющего напряжения U;.

Таким образом, устройство обладает повышенной помехозащищенностью выделения тонов Короткова, приводящей к уменьшению вероятности ложного срабатывания в особенности в условиях высокого уровня акустических помех, что обеспечивает повы1 шение точности .измерения артериального давления крови.

В результате в тракте выделения тонов ороткова с помощью формирователя 14 управляющего сигнала и управляемого сумми рующего усилителя 4 формируется зави ящая от текущего значения давления в манете 1 амплитудно-частотная характерисика, позволяющая значительно увеличить тношение сигнал/шум во всем диапазоне астот тонов Короткова. Происходящее при том изменение формы амплитудно-частотой характеристики тракта выделения тонов ороткова в зависимости от давления привед|ено на фиг. 4.

Величины коэффициентов А; при различных значениях давления в манжете 1 для конкретного варианта выполнения устройства представлены в таблице.

Текущее значение давления Р, мм рт.ст.

А А А

А, А, !

1 2

4 5 6

1 0 0 0 0

0 1 0 0 0

0 0 7 0 0

100

130

Формула изобретения

Устройство для измерения артериального давления крови, содержащее манжету с бло20 ком датчиков тонов Короткова и с датчиком давления, последовательно соединенные суммирующий усилитель, выпрямитель, пороговый элемент, сдвиговый регистр, блок управления и блок индикации, последователь2 но соединенные датчик пульса и одновибратор, выход которого подключен к второму входу сдвигового регистра, аналого-цифровой преобразователь, включенный между датчиком давления и вторым входом блока управления, и группу блоков коррекции

30 добротности, выходы которых подключены соответственно к входам блока датчиков тонов Короткова, первые входы — соответственно к выходам блока датчиков тонов

Короткова и соответственно к первым входам суммирующего усилителя, а вторые вхо35 ды — к выходу одновибратора, отличаюитееся тем, что, с целью повышения точности измерения путем увеличения помехозащищенности частотной селекции тонов Короткова, в него введен формироватепь уп 0 равляющего сигнала, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а суммирующий усилитель выполнен в виде управляемого суммирующего усилителя, вторые входы которого подключены соответственно к выходам формировате45 ля управляющего сигнала.

1454379

Сигна с dia бй7Р о (а ю8 но/Ео

eoki р лреобразадаглеля 12

s„r

120

1 454379

Составитель Э. Балуев

Редактор M. Бандура Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Заказ 7370/6 Тираж 644 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1133035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфицеское предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4