Устройство для определения параметров давления крови

 

Изобретение относится к области вычислительной техники и позволяет упростить конструкцию устройства при сохранении заданной точности измерения . Устройство содержит измерительный блок кровяного давления, преобразователь. Два усилителя, фильтры,сигнала декомпрессии и частоты пульсаций, два дифференцирующих усилителя, два блока выделения положительных полупериодов, аналоговый ключ, три элемента И, два ключа, аналого-цифровой преобразователь, два блока выделения максимальной амплитуды, де- . тектор огибающей, компаратор, блок задания режимов работы и узел отображения информации. Устройство позволяет измерять одновременно систолическое и диастолическое или среднее давления. 5 ил. kn Ю СО 00 О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ (2l ) 3832801/24-24 (22) 7.01.85 (46) 23.02.86.Бюл. У 7 (72) Н.Н.Новиков, А.А.Дорошкин, В.Г.Куликов, Л.Н.1Яинов и О.Н.Анхимюк (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 746552, кл. С 01 F 15/42, А 61 В 5/02, 1977..

Авторское свидетельство СССР

У 781824, кл. С 06 F 15/42, А 61 В 5/02, 1978;

Патент США Ф 4144879, кл. А 61 В 5/02, опублик.1979.

„„SU„„1213486 А (S1) у С 06 F 15/42 А 61 В 5/02 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ДАВЛЕНИЯ КРОВИ (57) Изобретение относится к области вычислительной техники и позволяет упростить конструкцию устройства при сохранении заданной точности измерения. Устройство содержит измерительный блок кровяного давления, преобразователь, два усилителя, фильтры, сигнала декомпрессии и частоты пульсаций, два дифференцирующих усилителя, два блока выделения положительных полупериодов, аналоговый ключ, три элемента И, два ключа, аналого-цифровой а преобразователь, два блока выделения максимальной амплитуды, детектор огибающей, компаратор, блок задания режимов работы и узел отоб ражения информации. Устройс гво позво- Я ляет измерять одновременно систолическое и диастолическое или среднее давления. 5 ил. Ю

1213486

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для обработки данных медицинских исследований давления крови.

Цель изобретения — упрощение устройства..

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2— функциональная схема первого и второго блоков выделения положительного полупериода сигнала; на фиг.3-функциональная схема первого и второго блоков вьделения максимальной амплитуды; на фиг.4 — пример выполнения измерительного блока кровяного давления; на фиг.5 — форма элект" рических сигналов с выходов узлов устройства.

Устройство (фиг.1) содержит измерительный блок 1 кровяного давления, состоящий из датчика 2 преобразования кровенаполнения в электрический сигнал, манжеты (дополнительный орган эталонного давлениФ)

3, блока 4 задания эталонного давления, преобразователя 5, включающего датчик 6 текущего давления, два усилителя 7 и 8, фильтр 9 сигнала декомпрессии и фильтр 10 частоты пульсаций. Кроме того, устройство, содержит усилители 11 и 12 дифференцирующие, первый 13 и второй 14 блоки вьделения положительных полупериодов сигнала, аналоговый ключ 15, три элемента И 16-18, .первый 19 и второй 20 ключи, аналого-. цифровой преобразователь 21, первый блок 22 вьделения максимальной ам плитуды, второй блок 23 выделения . максимальной амплитуды, детектор 24 огибающей, компаратор 25, блок 26 . задания режимов работы, состоящий . из переключателя 27 и исполнительного триггера 28, узел 29 отображения информации, состоящий из первого 30 и второго 31 регистров результата и блока 32 индикации генератор 33 тактовых импульсов и блок

34 начальных установок.

Первый блок 13 выделения положительного полупериода сигнала (фиг ° 2) содержит усилитель-ограничитель 35, формирователь 36 строба, аналоговый ключ 37. Второй блок 14 выделения положительного полупериода сигнала содержит элемент НЕ 38 первый

39 и второй 40 аналоговые ключи, 5 !

О

45 усилитель-ограничитель 41 и формиро-. ватель 42 строба.

Первый 22 и второй 23 блоки выделения максимальной амплитуды (фиг.3) содержат соответственно счетчик 43, цифроаналоговый преобразователь 44, компаратор 45, элемент

И 46 и счетчик 47, преобразователь

48 цифроаналогoBbBf компаратор

49, элемент И 50.

Устройство работает следующим образом.

Манжета 3 и датчик 2 наклады ваются на поверхность тела, причем датчик 2 преобразования кровенаполнения в электрический сигнал, предназначенный для съема параметров кровенаполнения, например, пульсаций . крови, непосредственно соприкасается с поверхностью тела. Манжета 3 оказывает воздействие на датчик 2 и вмесг те с ним на.поверхность теле.

Включение блока 34 начальных установок обнуляет счетчики 43 и 47 блоков 22 и 23 вьделения максимальной амплитуды, регистры 30 и 31 и блок 32 индикации и включает блок 4 задания эталонного давления.

Блок 4 накачивает манжету 3 до величины, превосходящей максимальное давление крови, например, до

250 мм рт.ст., и затем линейно его декомпрессирует с помощью дросеелирующего элемента блока. Давление в манжете 3 преобразуется в электрический сигнал датчиком 6 текущего давления, усиливается усилителем 7 и фильтруется от пульсаций и возможных возмущений фильтром 9 сигнала декомпрессии преобразователя 5.

Электрический сигнал падения давления в манжете 3 преобразуется аналого-цифровым преобразователем 21 и в момент формирования сигнала разрешения на входах ключей 19 и 20 подается на регистры 30 и 31 и отображается на блоке 32 индикации. При этом блок 32 высвечивает числа, соответствующие величинам систолического и диастолического (или среднего). артериального давления крови.

Манжета 3 при компрессии прижимает к поверхности тела, например

55 височного отдела головы, пальцы руки или другого удобного места, датчик 2 преобразования кровенаполнения в электрический сигнал. Дат12! 3486 чик 2 выполнен, например, из элемента излучения света и фотоприемни1 ка и предназначен для съема информации о пульсации кровотока. При декомпрессии манжеты 3 изменение формы пульсирующего сигнала кровенаполнения с датчика 2 поступает через усилитель 8 и фильтр 10, предназначенный для вьщеления пульсирующей составляющей сигнала кровенаполнения, на выход измерительного блока I u на вход дифференцирующего усилителя 11.

Кроме того, при использовании для реализации поиска значений параметров давления крови пальца руки или плеча руки возможно иное решение измерительного блока 1. При этом (фиг.4) вход фильтра 9 сигнала декомпрессии соединен с выходом усилителя 7 и с входом фильтра IO частоты пульсации, сигнал пульсаций на который поступает через усилитель

7 и чувствительный. датчик 6 непосредственна с манжеты 3 эталонного давления.

В обоих случаях изменяющийся при декомпрессии манжеты 3 пульсирующий сигнал кровенаполнения поступает

1 йа вход первого дифференцирующего усилителя 11. С выхода усилителя 11 сигнал поступает на вход первого блока 13 вьщеления положительного полупериода сигнала первой производной и на вход второго дифференцирующего усилителя 12 для формирования второй производной пульсирующего сигнала кровенаполнения сосудов. Сигнал второй производной поступает на информационный вход блока 14 вьщеления положитель. ного полупериода сигнала второй производной сигнала кровенаполнения.

Блок 13 (фиг.2) работает следующим образом. Усилитель-ограничитель 35 усиливает положительную составляющую сигнала первой производной, поступающей с выхода первого усилителя И дифференцирующего, и . при этом отсекает отрицательную составляющую сигнала. формирователь

36 формирует строб разрешения и подает его на вход стробирования аналогового ключа 37, на информационный вход которого поступает сигнал первой производной. Таким. образом, на выходе аналогового ключа 37 формируется только поло25

З5 наполнения), в — диаграмма второй

5 !

0 !

20

55 жительная составляющая первой производной пульсирующего сигнала кро— венаполнения.

Блок !4 обработки второй производной работает следующим образом (фиг.2). Сигнал второй производной пульсового кровенаполнения поступает на информационный вход первого аналогового ключа 39, на вход стробирования которого поступает сигнал положительной составляющей первой производной через элемент 38 НЕ, формируя сигнал запрета прохождения первой компоненты второй производной, являющейся производной от положительной составляющей первой производной сигнала. Усилительограничитель 41 с помощью формирователя 42 строба формирует сигнал разрешения и подает его на вход стробирования второго аналогового ключа 40, на информационный вход которого подается вторая составляющая второй производной, на выходе . которого в результате чего формируется только положительная составляющая второй компоненты второй производной пульсового кровенаполнения. ь

На фиг.5 обозначено: а — диаграмма сигнала на выходе фильтра IO частоты пульсаций, б — диаграмма сигнала на выходе первого дифферен цирующего усилителя 11 (первая производная сигнала пульсового кровепроизводной сигнала пульсового кровенаполнения, формируемая на выходе второго дифференцирующего усилителя 12. Положительная составляющая второй компоненты второй производной сигнала пульсового кровенаполнения, формируемая на выходе блока 14, показана на диаграмме 7 .

Положительная составляющая первой производной сигнала кровенаполнения на выходе блока 13 показана на, диаграмме 0 . Детектор 24 огибающей первой производной преобразует сигнал, поступающий с выхода блока

13, в внд, показанный на диаграммеР. .Сигнал максимальной амплитуды второй компоненты второй производной пульсового кровенаполнения (фиг.5,r) является признаком отсчета максимального (систолического) давления крови.

Сигнал максимальной амплитуды первой производной пульсового кроI

1213486

20 венаполнения (фиг,5,q) является признаком отсчета среднего (среднединамического) давления крови. При дальнейшей декомпрессии давления исполнительного органа 3 амплитуда первой производной лульсового кровенаполнения уменьшается (после достижения равенства амплитуд — момент максимального сигнала второй компонен- 1О ты второй производной и соответствующий по амплитуде момент на нисходящей составляющей сигнала (фиг,5,е) появляется сигнал отсчета минимального (диастолического) давления 15 крови)..

Кроме того, показаны: 1 - признак отсчета, максимального систолического) давления крови, 11 — признак отсчета среднего давления.и 111 признак минимального (диастолического) давления крови. IIO оси орди.нат диаГрамм. фиг.5 представлена амплитуда электрического сигнала,мВ; по оси абсцисс — время декомпрессии 25 исполнительного органа 3 эталонного давления, с, за которое происходит качественное изменение пульсового сигнала регистрируемого, например, датчиком 2 преобразования кровена- Çp полнения в электрический сигнал.

Сигналы положительных составляющих первой и второй производных поступают в блоки 22 и 23 выделения максимальной амплитуды для формирования сигнала управления индикацией величин давления крови.

Блоки 22 и 23 выделения максимальной амплитуды работают следующим образом. При формировании сигнала 4р отсчета максимального давления кро— ви сигнал второй компоненты положительной составляющей второй производной поступает на первый вход компаратора 49 блока 23 (фиг.3) . 4

Счетчик 47 обнулен блоком 34 перед началом поиска значений параметров давления крови, в результате чего на выходе цифроаналогового преобразователя 48 и на втором входе ком- gp паратора 49 уровень сигнала равен нулю, что является условием полно-. го прохождения сигнала поступающего с информационного входа блока 23 через комплратор 49 на первый вход у элемента И 50. На второй вход элемента И 50 поступает сигнал разрешения с генератора 33 тактовых импульсов устройства, в результате чего на счетчике 47 накапливается число, равное количеству импульсов, пропорциональных амплитуде входного сигнала. Кроме того, сигнал с выхода компаратора 49 формирует вместе с сигналом с генератора 33 сигнал разрешения прохождения числа, соответствующего величине текущего давления в исполнительном органе 3 с аналого-цифрового преобразователя 21 через второй ключ 20 и на информационньп вход регистра 31 и затем на входе блока 32 индикации °

При дальнейшем увеличении амплитуды входного сигнала блока 23 компаратор 49 может пропустить на вход элемента И 50 только положитель-. ную разницу сигналов, которая в виде разрешающего сигнала поступает на вход второго ключа 20 и в виде пропорциональных импульсов на вход счетчика 47 блока. Такой процесс будет продолжаться до момента равенства входного сигнала блока 23 и пропорционального числа в счетчике 47. При уменьшении входного сигнала на выходе компаратора 49 приращений сигнал будет отсутствовать. Таким образом, последний сигнал приращений и будет сигналом записи величины систолического давления крови.

Запись значения величины среднего давления крови осуществляется аналогично записи систолического давления с помощью блока 22 выделения максимальной амплитуды первой производной. При этом информация об амплитуде первой производной поступает с выхода блока 13 через аналоговый ключ 15 на информационный вход блока 22. Сигнал записи параметра среднего давления через элемент И 17 формирует сигнал разрешения, который вместе с сигналом генератора 33 разрешает прохождение через первый ключ 19 и с аналогоцифрового преобразователя 21 числа, соответствующего величине падения давления в исполнительном органе 3 и равного величине среднего давления крови, на информационный вход регистра 30 и на вход блока 32.

Диастолическое давление крови определяется при уменьшении ампли1213486 туды первой производной сигнала

nvJIbcoRoI o кроненаполнения до вели— чины, равной амплитуде первой производной в момент соответствия давления в исполнительном органе 3 величине систолического давления крови { фиг . 5 0, E.).

Операция поиска диастолического давления осуществляется следующим образом.

С помощью переключателя 27 бло= ка 26 переключают исполнительг.ый триггер 28, который подает запрещающий сигнал на элемент И 17 канала среднего давления и разрешающий на канал диастолического давления в составе элемента И 18, элемента

И 16 и аналогового ключа 15. При этом запрещается прохождение сигнала с выхода блока 13 на информационный вход блока 22, но разрешается прохождеггие сигнала с выхода блока 23.

При определении параметров давления включается узел установки исходного состояния, обнуляются счетчики, компрессируется исполнительный орган 3 и с началом декомпрессии начинается процесс, поиска параметров давления крови. Блок 23 определяет максимальную амплитуду второй производной и формирует сигнал записи систолического давления, который, кроме того, через элемент И 16 подает разрешающий сигнал на аналоговый ключ 15, разрешая тем самым прохождение сигнала первой производной на первый вход блока 22. При этом сигнал записи систолического давления будет последним сигналом разрешения аналогового ключа 15 и счетчиком 43 блока 22 будет набрано число, соответствующее амплитуде первой производной в момент появления максимальной амплитуды второй производной пульсо-вого сигнапа.

Детектор 24 огибающей интегрирует сигнал положительной составляющей первой производной (фиг. 4,$ ) . Сигнал детектора 24 поступает на первый— вход компаратора 25, на второй вход которого с выхода кода текущего зна " чения сигнала блока 22 поступает сигнал цифроаналогового преобразователя 44 блока 22, пропорциональный числу, набранному счетчиком 43, и амплитуде первой производной, соответственной с моментом записи систолического давления крови сигналом с выхода блока 23. При совпадении амплитуд сигналов на входах компаратора 25 íà его выходе формируется сигнал записи диастолического давления крови, который через элемент И 18 поступает на вход первого ключа 19 и вместе с сигналом генератора 33 тактовых импульсов разрешает ввод числа с аналогоцифроаналогового преобразователя 21 на вход регистра 30 и на вход блока 32 индикации.

Формула изобретения устройство для определения па- r раметров давления крови, содержащее блок начальных установок, изме20 подключены к первому и второму информационным входам блока индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, 50 с целью упрощения устройства, в него введены два блока выделения положительных полупериодов сигнала, два блока выделения максимальной амплитуды, аналоговый ключ, детектор огибающей, выход которого подключен к первому входу компаратора, выход которого подключен к первому входу первого элемента И; выход которого

55 рительный блок кровяного давления, блок индикации, первый и второй дифференцирующие усилители, первый и второй ключи, блок задания режи25 мов работы, компаратор, три элемента И, генератор тактовых импульсов, первый и второй регистры результата, аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого подключен к выходу текущего значения давления измерительного блока кровяного давления, выход значения кровенаполнения которого подключен к входу первого дифференцирую35 щего усилителя, выход которого подключен к входу второго дифференцирующего усилителя, выход блока начальных установок подключен к входу предустановки измерительного

40 блока кровяного давления и к входам сброса блока индикации и первого и второго регистров результата, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к информационному

45 входу первого ключа, выходы первого и второго регистров результата

1213486 объединен через элемент МОНТАЖНОЕ

ИЛИ с выходом второго элемента И и подключен к вхсду разрешения первого ключа, выход которого подключен к информационному входу первого регистра результата, вход синхронизации которого объединен с одноименными входами первого и второго ключей, аналого-цифрового преобразователя, второго, регистра результата и первого и второго блоков вьщеления положительных полупериодов сигнала и соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выходы первого и второго дифференцирующих усилителей подключены к информационным входам первого и второго блоков вьделения положительного полупериода сигнала соответственно, выход первого блока вьделения ноложительного полупериода сигнала подключен к входу детектора огибающей и к информационному входу аналогового ключа, выход Которого подключен к информационному входу первого блока выделения максимальной амплитуды, выход кода текущего значения сигнала которого подключен к второму входу компаратора, выход второго блока вьщеления положительного полупериода сигнала подключен к информационному входу второго блока вьделения максимальной амплитуды, выход признака максимума которого подключен к входу разрешения второго ключа и к первому входу третьего элемента И, выход которого подключен к входу стробирования аналогового ключа, выход признака максимума первого блока выделения максимальной амплитуды подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого режима блока эадания режимов, выход второго режима которого подключен к вторым входам первого и третьего элементов И, входы сброса первого и второго блоков вьделения максимальной амплитуды подкдючены к выходам блока начальных устано-вок, выход сопровождения информации первого блока вьщеления положительных полупериодов сигнала подключен

10 !

55 к входу блокировки второго. блока вьщеления положительных полупериодов сигнала, причем первый блок выделения положительного полупериода сигнала содержит последовательно включенные усилитель-ограничитель, формирователь строба и аналоговый ключ, выход которого является выходом первого блока выделения положительного полупериода сигнала, информационный вход которого соединен с информационными входами аналогового ключа и усилителя-ограничителя, второй блок вьделения положительного полупериода сигнала содержит первый аналоговый ключ, элемент НЕ и последовательно включенные усилитель-ограничитель, формирователь строба и второй аналоговый ключ, выход которого является выходом второго блока вьщеления положительного,полупериода сигнала, информационный вход которого через первый аналоговый ключ подключен к информационным входам усилителя-ограничителя и второго аналогового ключа второго блока выделения положительного полупериода сигнала, вход бло" кировки которого подключен через элемент НЕ к входу стробирования первого аналогового ключа, а каждый блок вьдепения максимальной амплитуды содержит счетчик, цифроаналоговый преобразователь, вход которого подключен к выходу счетчика, компаратор, первый вход которого подклю-. чен к выходу цифроаналогового преобразователя, а второй вход является информационным входом блока вьделения максимальной амплитуды, элемент

И, первый вход и выход которого подключены к выходу компаратора и счетному входу счетчика, первый и второй входы элемента И и вход сброса счетчика соединены с выходом приз: кака максимума, с входом синхронизации и входом сброса блока выделения максимальной амплитуды соответственно, выход цифроаналогового преобразователя первого блока вьделения максимальной амплитуды является выходом кода текущего значения сигнала первого блока вьщеления максимальной амплитуды.

1213486

1213486 фи8.4

Составитель А.ушаков

Редактор Н.Данкулич Техред С.Мигунова КоррекТор lI.Ïàòàé:

Заказ 782/58 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д.4/5

L .

Филиал ППП ."Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4