Устройство для измерения артериального давления

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН Ъг ! 3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3797735/28-14 (22) 28.09.84 (46) 15,03.86. Бюл. №- 10 (71) Московский институт электронной техники (72) А.А. Балабанов, В.В. Владимиров, И.Н. Воженин, В. А. Кустов .и В.А. Хованский (53) 615.47(088.8) (56) Патент США ¹ 4252127, кл. А 61 В 5/02, опублик. 1981.

Патент ClllA № 4214589, кл. А 61 В 5/02, опублик ° 1980. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащее компрессионную манжету с вмонтированным в нее блоком датчиков тонов Короткова, датчик давления воздуха в манжете, соединенный через аналого-цифровой преобразователь с первыми входами блока управления, формирователь импульсов, выход которого подключен к тактовому входу сдвигового регистра, выходы которого соединены с вторыми входами блока управления, выходы которого подключены к входам блока индикации, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности и точности измерения, в него введены блоки коррекции добротности по числу датчиков тонов

Короткова, последовательно соединенные суммирующий усилитель, выпрями.тель и пороговый элемент, а также оптоэлектронный датчик пульса, сое.диненный с формирователем импульсов, ÄÄSUÄÄ 1217338 А (51) 4 А 61 В 5/02 причем входы суммирующего усилителя соединены с выходами датчиков тонов

Короткова, которые через соответствующие блоки коррекции добротности подключены к своим входам управления, а управляющие входы блоков коррекции добротности подключены к выходу формирователя импульсов.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что каждый из датчиков тонов Короткова выполнен в виде резонансного пьезоэлектрического преобразователя, содержащего диэлектрический держатель, в котором кансольно укреплены две пьезоэлектрические пластины, между которыми укреплена металлическая пластина, причем первая и вторая пьезоэлектрические пластины соединены соответственно с выхадом,и входом соответстФ вующего датчика тонов .Короткова, а металлическая пластина подключена к общей шине.

3. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что каждый из ,блоков коррекции добротности содержит последовательно соединенные дифференциатор, инвертирующий усилитель, между выходами которых параллельно включены два подстроечных потенциометра, подвижные контакты последних соединены с входами коммутатора, причем выход и управляющий вход коммутатора являются соответственно выходом и управляющим входом барака коррекции добротности.

) 2

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использова1 но для измерения артериального давления по методу тонов Короткова.

Цель изобретения — повышение

I памехозащищенности и точности измеpeния °

IIa фиг. 1 приведена структурная схема устройства для измерения артериального давления; на фиг. 2 — временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство для измерения артериального давления содержит компрессионную манжету 1, пневматически связанную с датчиком 2 давления воздуха в манжете выход которого че— рез аналого-цифровой преобразователь

3,подключен к соответствующим входам блока 4 управления (идентичнога блоку управления устройства — прототипа), а выходы последнего - к вхо— ,цам блока 5 индикации. Оптоэлектронный датчик 6 пульса через формирователь 7 импульсов связан с такто.вым входом сдвигового регистра 8.

Каждый из вь:ходов датчиков тонов

Короткова блока 9 датчиков тонов Короткова, вмонтированного в компрессионную манжету 1, соединен с соответ= ствующим входом суммирующего усилителя 10 и через соответствующий блок

11 коррекции добротности подключен к соответствующему входу управления блока 9 датчиков тонов Короткова.

Выход сумярующего усилителя 10 через последовательно соединенные выпрямитель 12 и пороговый элемент

13 соединен с информационным входом сдвигового регистра 8., Управляющие входы блоков 11 коррекции добротности соелинены между собой и подключе.ны к выходу формирователя 7 импульСОВ

Каждый датчик тонов Короткова блока 9 содержит резонансный пьезоэлектрический преобразователь !4, преобразующий ускорение в напряжение, который содержит диэлектрический держатель 15, в котором консольно укреплены пьезоэлектрические пластины 16 и 17, между которыми установлена металлическая пластина

18,, причем пластины 16 и 17 каждого дат"-гика блока 9 соединены соответственно с их выходами и входами и яв- л>тются выходами и входами блока 9. а металлическая пластина 18 ",одключена к общей шине. тарых включены параллельно два под— строечных потенциометра 21 и 22, вы.ходы последних связаны с входами коммутатора 23. Выход и управлягшггий вход коммутатора 23 являются соответственнО выхОдом и управляющим вхОдом блока 11 коррекции добротности, Блок

4 у травления выполнен идентичным блоку у равления устройства-прототипа.

Устройство для измерения артериа,гкьного давления работает следующим образом.

t .>

1О

Перед измерением манжета 1 устанавливается над артерией выше локтевого сгиба, а датчик 6 на. мочке уха.

В манжете 1 создается давление Р о превышающее предполагаемое систолическае Р . Величина давления воздуз за и манжете 1 преобразуется с помощью датчика 2 в напряжение и преобразуется в цифровой код в аналого-цифровом преобразователе 3. Код

Г ранления бло",oì 4 управлениЯ передается на блок 5 индикации. Измерение артериального давления осуществляется в режиме декомпрессии косвенным методам: систолическое давление P и диастолическое давление Р отоб ждестзляются со значениями давления в манжете 1 в моменты появления и исчезновения тонов Короткова. Выделение тонов Короткова реализуется цепью, датчики блока 9 тонов Кораткона †. блоки 11 коррекции добротности — =умыирующий усилитель 10 — выпрямитель 12 — пороговый элемент 13.

Сигнал пульса снимается Оптоэлектронным датчиком 6 пульса, регистрирующигг модуляцию световсга пoòoêe кровью в сОсудах ИОчки уха. ФОрмира ватель 7 импульсов предназначен для. ног>ми1>ования сигнала по длительности и амплитуде с целью согласования б>гакагпг,логической аб >аботки: сдвиг:- ым регистром 8 и блокагпг 11 кОр

p=-:.êöèè дебротности. Фиксация ггомеггто» появления и исчезновения TGHQH

Короткова осуществляется =.:гедующнм

Образом. Иа информацианкьгй вход сдвиговога регистра 8 подаются сиг>галы с выхода канала выделения тонов Короткова (с гыхода порогового элемента 13), а на тактовый вход

17338 2

Каждый блок l1 коррекции добротности со>тет>жит последовательно соединенные дифференпиатор ",9 и инвертирующий усилитель 20, между выходами косигналы пульса с выхода формировате ля 7. Таким образом, в сдвиговый регистр 8 записывается единица, если сигнал на выходе канала выделения тонов Короткова синхронизирован (совпадает по времени) с сигналом пульса. Содержимое регистра 8 анализируется блоком 4 управления.

Если четыре смежных пульсовых удара были синхронизированы по крайней мере с тремя сигналами канала тонов

Короткова, то блок 4 управления принимает решение о появлении "истинных тонов Короткова.

Возможные комбинации значений разрядов Fl, Е z, F> и Р, соот— ветствующие этому случаю, представлены в таблице.

Значение давления в мьтнжете 1, соответствующее моменту появления

It истинных тонов Короткова, выдаети ся блоком 4 в. блок 5 индикации в качестве систолического давления Р

0

0

Исчезновение иистинных тонов Короткова фиксируется по отсутствию синхронизации двух смежных пульсовых ударов с сигналами канала тонов

Короткова. Соответствующее этому моменту значение давления в манжете 1 передается блоком 4 управления в блок 5 индикации в качестве диастолического Р1.

Для обеспечения частотной селекции и повышения отношения сигнал шум канала выделения тонов Короткова в качестве датчиков тонов Короткова в блоке 9 использованы пьезо— керамические датчики ускорений, полоса пропускания которых соответствует спектру тонов Короткова. Датчики тонов Короткова в блоке 9 могут быть реализованы, например, на основе

Датчик блока 9 устанавливают над плечевой артерией. Вибрационный сигЗб нал тонон Короткова передается че"«з диэлектрический держатель 15 на .ьеэоэлектрические пластины 16 и 17 металлическую пластину 18. Пластина 17 предназначена для съема сигнала,и называется измерительной, пластина 16 называется управляющей, так как на нее подается сигнал обратной

L;tÿçè для управления добротностью.

Сигнал U> = Kl X (где К, — коэффицпе. т пропорциональности, Х вЂ” отклонение конца пластины) с пьеэоэлектрпческой пластины 17 поступает на вход блока 11, На выходе дифференциатора 19 выделяется сигнал

U, = — К С

-..г.опорциональный первой производной сигнала У„, а на выходе инвертирующего усилителя 20 — сигнал

U = R С" — -"2 р

Если

dU „

Е, = R U2=RС

НапРяжения U u Uq на движках потенциометров R5 и R6 Определ ются выражениями

l i 58

4 тре>, пьезопреобразователей 14. При

:том д"".ÿ формирования равномерной амплитудно-частотной характеристики датчика собственные резонансные частоты преобразователей 14 должны быть вЂ,àct-ðåäåëåHû по диапазону тонов Ко— роткова (fp = б0 Гц, Г = IOO Гц, t 2

1? 0 Гц), а выходные сигналы от о дельных преобразователей суммируются усилителем 10.

Для повышения эффективности временной селекции блока 9 выделения то,нов Короткова добротность каждого из трех преобразователей 14 управляется сигналом пульса с помощью блока

1 коррекции добротности. При отсутствии пульсового сигнала преобразователи 14 демпфируются за счет введения глубокой отрицательной обратной связи, в результате чего добротность и, следовательно, чувствительность -.реобразователей 14 снижается, При наличии сигнала пульса добротность преобразователей 14 увеличивается.

Блок 9 датчиков выделения тонов

Короткова работает следующим образом.

1217338 0п

° к -RС

dU

U=RC з (1-l3) = (=R, C(2 P -1) d < движков,, д.

Я2

БдС (2с -1) К Кг

R С (2Р -1) К< К„ ва время паузы. где сС = 0 — 1;. (= 0 — 1 — коэффициенты, характеризующие положения

На управляющую пластину 16 при нулевом сигнале на управляющем входе коммутатора 23 (что соответствует пульсовому удару) транслируется сигнал U, а при единичном (при отсутствии пульсового удара) — сигнал U ,т. е.

Положением движков потенциометров устанавливается высокое значение

Q (5 — 10) и низкое g (0,2 — 0,5) при изготовлении прибора.

Временные диаграммы на фиг. 2 иллюстрируют эффективность предложенного закона управления добротностью при фиксации систолического давления Р>

Сигнал датчика пульса (фиг. 2а) запускает формирователь 7, формирующий импульсы нормированной длительности „ и амплитуды (фиг. 2бУ.

На диаграммах фиг. 2в и фиг. 2г представлены акустические сигналы тонов Короткова и помехи соответственно.

Сигналы на выходе суммирующего усилителя 10 и порогового элемента

13 без демпфирования датчиков тонов

Короткова блока 9 ва время пауз между пульсовыми ударами и с демпфираванием датчиков блока 9 показаны на фиг. 2д, е и фиг, 1ж, з.

В первом случае сигнал с выхода датчика, возбужденного помехой 1, имеет большую длительность, чем ва втором. Если амплитуда помехи достаUg =— ва время пульсава9 га удара;

U>- ва.время паузы. (2)

Подведение сигнала Б к пьезопластине 16, согласно обратному пьезоэффекту, вызывает в ней пропорциональное механическое напряжение, чта э квивалентна приложению силы

F=K2l lU (5) где К . — коэффициент пропарцинальности обратного пъезаэффекта.

Таким образом, на преобразователь помимо внешней вынуждающей силы

Р, вызванной тонами Короткова, 5н действует сила, пропорциональная первой производной отклонения Х, Добротность определяется положением движков патенциометров (параметрами с и P ): во время пульсового удара патенциаметрам 21, во время паузы патенциометром 22, т.е, ва время пульсавога удара; точно велика, то к моменту активнога фронта сигнала пульса (франта

0-1) ампли гуда сигнала на выходе суммирующего усилителя не успеет

35 уме ньшиться ниже порогового уровня

U„ . В результате чего в момент (i + 1)-го пульсавага удара фиксируется ложная синхронизация сигнала с

4О выхода блока 9 датчиков тонов Короткова с пульсавым ударом. Таким образам, в ситуации, отображенной на

Фиг, 2д, е,. момент фиксации систа.ièческаго давления Р„ будет опере— жать момент правильной фиксации.i(i+

2-ай удар) на один период Т пульса1эго удара, чта обуславливает состав— лающую погрешности Р =- Ч Т где V5

"..êîpîñòü декомпрессии.

При демпфиравании датчика тонов

Короткова за время пауз между пульсавыми ударами амплитуда и длительность сигналов, вызванных помехами, будет меньше (фиг, 2ж). Б результате чего ложная синхронизация пульсовых

55 ударов с сигналами блока 9 датчиков тонов Коро-кова практически устраняется, и момент фиксации Р будет определен правильно.

1217338

Демпфирование (уменьшение добротности) датчика тонов Короткова в паузе между пульсовыми ударами уменьшает время установления t так как оно обратно пропорционально добротности. Таким обращом, сигнал на выходе канала выделения тонов Короткова имеет меньшую амплитуду, а после .прекращений действия помехи исчезает с меньшей задержкой, чем в слу-1О чае с неуправляемой добротностью датчика или электронного фильтра в канале выделения тонов.

Датчикик тонов Короткова блока 9 восстанавливают свою чувствительность только во время пульсового удара, что повышает эффективность временной селекции сигнала тонов Короткова сигналом пульса.

В устройстве сигналы пульса регистрируется оптоэлектронным датчиком, не чувствительным к акусти . ским и вибрационным шумам и помехам, что также способствует повышению помехоустойчивости процесса измерения.

1217338

Л

Составитель А, Дмитриева

Редактор Н. Киштулинец Техред -3 . .Палий КоРРектоР Г. Решетник

Эаказ 1021/4 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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