Устройство для измерения артериального давления крови

 

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