Способ измерения артериального давления и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к медицине, медицинской технике в кардиологии. Сущность: на тело пациента накладывают манжету, изменяют в ней давление в диапазоне, перекрывающем возможные значения давления, а индикацию систолического и диастолического значений артериального давления производят по возникающему моменту сил, воздействующих на пелот при прохождении пульсовых волн под детектором. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к медицине, медицинской технике, а именно к диагностике в кардиологии и устройствам для исследования гемодинамики.

Известен способ измерения артериального давления крови, заключающийся в том, что артерию пережимают с помощью манжеты, например, компрессионной, изменяют давление манжеты на поверхность части тела, содержащей артерию, в диапазоне, перекрывающем систолическое и диастолическое значения артериального давления крови, регистрируют дистальнее места пережатия артерии прохождение пульсовых волн по угловым колебаниям поверхности тела относительно направления распространения этих волн, определяют систолическое и диастолическое значения артери- ального давления крови, измеряя величины давления манжеты на поверхность тела в моменты возникновения и исчезновения названных пульсовых волн.

Известно также устройство для измерения артериального давления крови [1] которое содержит компрессионную манжету, снабженную системой регулирования и измерения давления газа в манжете, датчик пульсовой волны, содержащий корпус, пелот с контактной поверхностью, шарнирно укрепленный в этом корпусе с возможностью угловых перемещений вокруг оси шарнира параллельной контактной поверх- ности пелота, преобразователь угловых перемещений пелота в электрические сигналы, жестко закрепленный в корпусе и механически соединенный с пелотом.

Недостатком известного способа является влияние на точность измерения артериального давления индивидуальных свойств тканей тела пациента, так как регистрация пульсовых волн производится по угловым колебаниям, т.е. угловым перемещениям поверхности тела. Амплитуда этих перемещений зависит от упругости тканей тела, от наличия или отсутствия подкожной жировой прослойки и т. п.

Недостаток известного устройства вытекает из недостатка способа по этому же а.с. Таким недостатком является подвижное шарнирное закрепление пелота в корпусе, которое приводит к перемещениям пелота и вытекающей из этого зависимости выходного сигнала устройства от свойств тканей тела пациента, что снижает область применимости устройства и точность измерения артериального давления крови. Кроме того, подвижное закрепление пелота неизбежно приводит к наличию люфта в шарнире, к возникновению вредных явлений, вызванных трением в шарнире, влияющих на стабильность работы устройства.

Известен также датчик тонов Короткова [2] содержащий манжету с системой изменения и регистрации давления, детектор пульсовой волны, выполненный в виде корпуса, пелота с контактной поверхностью, системы преобразования состояния пелота в электрический сигнал.

Недостатком известного устройства является то, что его конструкция позволяет пелоту воздействовать на преобразователь не только при прохождении под пелотом пульсовых волн, возникающих при открывании артерии, но и при пульсациях давления в манжете, а также при сокращении мышц части тела, сдавливаемой манжетой, что вызывает появление сигналов помехи, сравнимых по амплитуде с полезными сигналами, и отрицательно сказывается на точности измерения артериального давления крови.

Техническим результатом является повышение точности измерения артериального давления крови и уменьшение зависимости результатов измерения от индивидуальных особенностей организма пациента.

Технический результат достигается способом измерения артериального давления крови, заключающимся в том, что на часть тела пациента, содержащую артерию, накладывают манжету, изменяют давление манжеты на поверхность тела в диапазоне значений, заведомо включающем в себя возможные значения артериального давления крови, измеряют давление манжеты на поверхность тела пациента в моменты прохождения по артерии, сдавливаемой манжетой, порций крови, упомянутые моменты прохождения порций крови индицируют по возникающим при этом на поверхности тела пульсовым волнам давления, индицирование осуществляют с помощью детектора пульсовых волн давления, устанавливаемого на участке тела, сдавливаемом манжетой, и снабженного воспринимающим пульсовые волны давления чувствительным элементом (пелотом), приписывают систолическому и диастолическому значениям артериального давления крови значения давления манжеты на поверхность тела, измеренные в моменты возникновения и исчезновения пульсовых волн давления, индицирование пульсовых волн давления производят по возникновению момента сил, воздействующих на неподвижный пелот, относительно его центра масс.

Для реализации способа предлагается устройство для измерения артериального давления крови.

Устройство для измерения артериального давления, содержащее манжету с системой изменения и регистрации давления, детектор пульсовой волны, выполненный в виде корпуса, пелота с контактной поверхностью, системы преобразования состояния пелота в электрический сигнал, снабжено блоком обработки выходных сигналов детектора, в котором пелот закреплен в системе преобразования его состояния, чувствительной к изменению момента сил, воздействующих на пелот и выполнен в виде по крайней мере двух пьезоэлектрических преобразователей, расположенных симметрично относительно оси, проходящей через геометрический центр контактной поверхности пелота перпендикулярно этой поверхности.

При этом, контактная поверхность пелота разделена на равные по форме и размерам площадки симметрично расположен- ные относительно центра симметрии.

Кроме того, пьезоэлектрические преобразователи выполнены на единой пластине в виде двух групп противолежащих электропроводящих обкладок.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображено взаимное расположение части тела пациента, содержащей артерию, и составных частей устройства для измерения артериального давления крови; фиг.2 поясняет взаимодействие пульсовой волны давления с пелотом детектора пульсовой волны давления; на фиг.3 изображен возможный вариант конструкции детектора пульсовой волны давления; на фиг.4 изображен вариант расположения системы преобразователей в плоскости, перпендикулярной контактной поверхности пелота и схема электрического соединения обкладок пьезоэлектрических преобразователей этой системы; на фиг.5 вариант детектора пульсовой волны давления с разделенными участками контактной поверхности пелота; на фиг.6 вариант системы преобразователей, выполненной на единой пьезоэлектрической пластине.

Устройство для измерения артериального давления крови содержит компрессионную манжету 1, устройство 2 для нагнетания газа в манжету 1, манометр 3 для измерения давления Р_м газа в компрессионной манжете 1, клапан 4 для выпуска газа из компрессионной манжеты 1, детектор 5 пульсовой волны давления Р(х), подключенный к блоку 6 обработки выходных сигналов детектора 5 и содержащий корпус 7, пелот 8 с контактной поверхностью 9, конструктивно и кинематически отделенный от корпуса 7, преобразователь момента М сил в электрический сигнал, выполненный в виде системы преобразователей, состоящей по крайней мере из двух пьезоэлектрических преобразователей 10, закрепленных в корпусе 7. Пелот закреплен на системе преобразователей таким образом, что проекция центра 11 масс упомянутой системы на плоскость 12 параллельную контактной поверхности 9 пелота 8 совпадает с проекцией на эту же плоскость 12 центра 13 масс самого пелота. Контактная поверхность 9 может быть разделена на равные по форме и размерам площадки, отделенные одна от другой частью 14 корпуса и симметрично расположенные относительно центра 15 симметрии этой поверхности 9. По принципу выполнения электрической коммутации пьезоэлектрические преобразователи 10 системы преобразователей могут быть разделены на две группы, расположенные по разные стороны центра 11 масс упомянутой системы преобразователей, в каждой из названных групп пьезоэлектрические преобразователи 10 могут быть соединены последовательно, при этом схемы соединений в этих группах представляют собой зеркальное отображение друг друга. Пьезоэлектрические преобразователи 10 упомянутой системы преобразователей могут быть выполнены на единой пьезоэлектрической пластине 16 в виде двух групп 17 и 18, противолежащих электропроводящих обкладок 19. Каждая система преобразователей снабжена парой электрических выводов 20 и 21. Проекции на плоскость 12 центров 11 и 13 масс системы преобразователей и пелота 8 совпадают в точке 22. Компрессионная манжета 1 при измерении артериального давления охватывает часть 23 тела, содержащую артерию 24, по которой движутся порции 25 крови.

Способ осуществляется следующим образом.

На часть 23 тела пациента, содержащую артерию 24, накладывают манжету 1, например, компрессионную вместе с детектором 5 пульсовой волны давления Р(х), с помощью устройства 2 для нагнетания газа и клапана 4 для выпуска газа из компрессионной манжеты 1 изменяют давление Р_м манжеты 1 на поверхность тела в диапазоне значений, заведомо включающем в себя возможные значения артериального давления крови, измеряют давление Р_м манжеты 1 на поверхность тела пациента с помощью манометра 3 в моменты прохождения по артерии 24, сдавливаемой манжетой 1, порций 25 крови, упомянутые моменты прохождения порций 25 крови индицируют по возникающим при этом на поверхности тела пульсовым волнам давления Р(х), индицирование осуществляют с помощью детектора 5 пульсовых волн давления Р(х), установленного на участке тела, сдавливаемом манжетой 1, и снабженного воспринимающим пульсовые волны давления Р(х) чувствительным элементом пелотом 8 длиной l в направлении распространения пульсовой волны давления Р(х), приписывают систолическому и диастолическому значениям артериального давления крови значения давления Р_м манжеты 1 на поверхность тела, измеренные в моменты возникновения и исчезновения пульсовых волн давления Р(х), индицирование пульсовых волн давления Р(х) производят по возникновению момента сил, воздействующих на неподвижный пелот 8 детектора 5 пульсовых волн давления Р(х), относительно центра 13 масс пелота.

На фиг. 2 приведена эпюра пульсовой волны давления Р(х), возникшей при прохождении по артерии 24 порции 25 крови. Пульсовая волна давит на участок контактной поверхности 9 длиной dx c силой dF P(x) ˙h ˙ dx, (1) где h ширина пелота 8.

При этом возникает момент dM силы dF dM dF˙ X h ˙P(x) ˙X ˙ dx. (2) Суммарный момент сил М, воздействующий на пелот 8, будет описываться следующим выражением: M h P(x)·x·dx При пульсациях ΔР_м давления в компрессионной манжете 1 и при сокращении мышц, создающем пульсации давления на пелот 8 такие же как ΔР_м по характеру воздействия на пелот 8, допустимо заменить в выражении (3) давление Р(х) на ΔР_м. При этом момент сил будет равен нулю, т.е. не возникнет сигнала помехи за счет перечисленных факторов.

На фиг. 4 приведен вариант расположения пьезоэлектрических преобразователей 10 в плоскости перпендикулярной контактной поверхности 9 пелотов. Такое расположение пьезоэлектрических преобразователей 10 может позволить уменьшить линейный размер l пелота 8 и длину детектора 5.

На фиг. 5 приведен вариант конструкции детектора 5 с контактной поверхностью 9 пелота 8, разделенной на две площадки. Такое выполнение контактной поверхности 9 исключает воздействие давлений Р(х) и Р_м на среднюю часть этой поверхности. При этом уменьшается вероятность разрушения пьезоэлектрических преобразователей 10 в результате воздействия силы, вызванной давлением Р_м, уменьшается амплитуда сигнала помехи и незначительно в гораздо меньшей степени уменьшается полезный сигнал инициированный пульсовой волной давления Р(х), так как при малых величинах Х величина М также невелика.

На фиг. 6 приведен вариант выполнения системы преобразователей в виде единой пьезоэлектрической пластины 16, при этом пьезоэлектрические преобразователи выполнены в виде двух групп 17 и 18 противолежащих электропроводящих обкладок. Такое выполнение системы преобразователей позволяет лучше идентифицировать характеристики пьезоэлектрических преобразователей вследствие идентичности свойств пьезоэлектрического материала пьезоэлектрической пластины 16 во всем ее объеме.

На фиг. 4, 5 и 6 приведен вариант выполнения электрической коммутации пьезоэлектрических преобразователей 10, а также входящих в группы 17 и 18 системы преобразователей, выполненный в виде последовательного соединения электропроводящих обкладок 19 в том порядке, в каком размещены в пространстве указанные пьезоэлектрические преобразователи. При этом, цепочка преобразователей разбита на две группы, в которых схемы электрической коммутации обкладок 19 зеркально идентичны.

Таким образом, способ и устройство позволяют повысить точность измерения артериального давления крови и уменьшить зависимость результатов измерения артериального давления крови и уменьшить зависимость результатов измерения от индивидуальных особенностей организма пациента.

Формула изобретения

1. Способ измерения артериального давления, включающий пережатие артерии с помощью манжеты, изменение давления манжеты на поверхность тела в диапазоне значений, заведомо включающем возможные значения давления, измерение давления манжеты на поверхность тела, индикацию прохождения пульсовых волн с помощью детектора, снабженного пелотом, определение систолического и диастолического значений артериального давления по результатам изменения давления манжеты на поверхность тела в моменты возникновения и исчезновения пульсовых волн, отличающийся тем, что индикацию пульсовых волн производят при регистрации возникающего момента сил, воздействующих на пелот при прохождении пульсовых волн под детектором.

2. Устройство для измерения артериального давления, содержащее манжету с системой изменения и регистрации давления, детектор пульсовой волны, выполненный в виде корпуса, пелота с контактной поверхностью, системы преобразования состояния пелота в электрический сигнал, отличающееся тем, что оно снабжено блоком обработки выходных сигналов детектора, в котором пелот закреплен в системе преобразования его состояния, чувствительной к изменению момента сил, воздействующих на пелот, и выполнен в виде по крайней мере двух пьезоэлектрических преобразователей, расположенных симметрично относительно оси, проходящей через геометрический центр контактной поверхности пелота перпендикулярно к этой поверхности.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что контактная поверхность пелота разделена на равные по форме и размерам площадки, симметрично расположенные относительно центра симметрии.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что пьезоэлектрические преобразователи выполнены на единой пластине в виде двух групп противолежащих электропроводящих обкладок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6