Измерительный преобразователь артериального давления

 

Использование: в медицине для контроля физиологических параметров человеческого организма. Сущность изобретения: в устройство, содержащее первый и второй датчики экстремума кровотока, введены компрессионная манжета, первый и второй усилители-формирователи, компаратор, генератор тактовых импульсов, управляемый селектор импульсов и управляемый источник опорного напряжения, при этом первый датчик экстремума кровотока выполнен в виде датчика типа Короткова. 1 ил.

Изобретение относится к средствам контроля физиологических параметров человеческого организма, в частности к средствам измерения артериального (систолического и диастолического) давления крови, и может быть использовано для амбулаторной или бытовой индивидуальной диагностики.

Существует целый ряд устройств, основанных на регистрации временного интервала между двумя экстремумами кровотока, что упрощает измерительную процедуру и облегчает сопряжение с цифровыми измерительными системами. Известно устройство для измерения артериального давления, содержащее датчик биопотенциалов человеческого тела и электрокардиографический прибор, в котором для измерения среднего давления регистрируется временной интервал между двумя зубцами электрокардиограммы. Общим недостатком таких устройств является невозможность измерения верхнего (систолического ) и нижнего (диастолического) пределов артериального давления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для непрерывных измерений давления пациента, содержащее первый и второй датчики экстремума (максимума) кровотока, расположенные на расстоянии друг от друга. Помимо этого, устройство содержит первый и второй приборы для непрерывных измерений биоимпеданса, регистрирующие сигналы соответственно первого и второго датчиков экстремума (максимума) кровотока. При этом интервал времени между выходными сигналами приборов, который соответствует моменту прохождения максимального импульса кровотока через участки тела, на которых установлены первый и второй датчики, пропорционален среднему давлению пациента. В качестве датчиков экстремума кровотока предложено использовать преобразователи биопотенциала. Недостатком такого устройства также является невозможность регистрации систолического и диастолического пределов артериального давления.

Технический результат обеспечение возможности измерения среднего, систолического и диастолического значений артериального давления, скорости кровотока.

Технический результат достигается тем, что в устройство для непрерывных измерений давления пациента, содержащее первый и второй датчики экстремума (максимума) кровотока, расположенные на расстоянии друг от друга, дополнительно введены компрессионная манжета, первый и второй усилители-формирователи, компаратор, генератор тактовых импульсов, управляемый селектор импульсов и управляемый источник опорного напряжения, а первый (нижний) датчик экстремума (максимума) кровотока выполнен в виде датчика тонов Короткова, причем выход второго датчика экстремума (максимума) кровотока подключен к входу усилителя-формирователя, выход которого подключен к второму входу управляемого селектора импульсов, выход датчика тонов Короткова подключен к входу первого усилителя-формирователя, выход которого подключен к первому входу компаратора, выход компаратора подключен к первому входу управляемого селектора импульсов, выход генератора тактовых импульсов подключен к третьему входу управляемого селектора импульсов, выход управляемого источника опорного напряжения подключены к второму входу компаратора, датчик тонов Короткова расположен под импрессионной манжетой ниже второго датчика экстремума (максимума) кровотока по отношению к направлению артериального кровотока.

Пространственное разнесение датчика тонов Короткова и датчика экстремума (максимума) кровотока в сочетании с использованием компрессионной манжеты позволяет измерять систолическое и диастолическое значение артериального давления без применения манометра (или аналогичного устройства для регистрации давления) за счет использования в качестве информативного параметра временного интервала (количества импульсов) между моментами достижения одним и тем же экстремумом (максимумом) кровотока вначале датчика экстремума кровотока, а затем датчика тонов Короткова, что в итоге приводит к расширению функциональных возможностей (можно измерять систолическое и диастолическое давление, среднее давление, а также скорость кровообращения), упрощению измерительной процедуры и облегчению сопряжения преобразователя артериального давления с цифровыми измерительными системами.

На чертеже показана схема устройства.

Измерительный преобразователь артериального давления содержит датчик тонов Короткова 1, датчик экстремума (максимума) кровотока 2, компрессионную манжету 3, первый усилитель-формирователь 4, второй усилитель-формирователь 5, компаратор 6, генератор тактовых импульсов 7, управляемый селектор импульсов 8, управляемый источник опорного напряжения 9. Выход датчика тонов Короткова 1 подключен к входу первого усилителя-формирователя 4, выход которого подключен к первому входу компаратора 6, выход компаратора 6 подключен к первому входу управляемого селектора импульсов 8, выход датчика экстремума (максимума) кровотока 2 подключен к входу усилителя-формирователя 5, выход которого подключен к второму входу управляемого селектора импульсов 8, выход генератора тактовых импульсов 7 подключен к третьему входу управляемого селектора импульсов 8, выход управляемого источника опорного напряжения подключен к второму входу компаратора 6, датчик тонов Короткова 1 расположен под компрессионной манжетой 3 ниже датчика экстремума (максимума) кровотока по отношению к направлению артериального кровотока.

Датчик тонов Короткова 1 совместно с усилителем-формирователем 4 и компаратором 6, предназначен для выделения и преобразования в электрический сигнал экстремальных (максимальных) значений кровотока, соответствующих верхнему (систолическому) и нижнему (диастолическому) пределам артериального давления при изменении давления в компрессионной манжете 3. Датчик экстремума (максимума) кровотока 2 совместно с усилителем-формирователем 5 служит для преобразования в импульсный электрический сигнал максимальных значений пульсовой волны. Генератор тактовых импульсов 7 создает последовательность электрических импульсов стандартной формы, предназначенных для заполнения счетного интервала. Управляемый селектор импульсов 8 разрешает прохождение импульсов генератора тактовых импульсов 7 на выход устройства при достижении экстремумом (максимумом) кровотока датчик экстремума (максимума) кровотока 2 и запрещает прохождение счетных импульсов при достижении этим же экстремумом (максимумом) датчика тонов Короткова 1, в результате чего на выход поступает пропорциональное давлению число импульсов. Управляемый источник опорного напряжения 9 служит для измерения (уменьшения) уровня компарирования (дискретизации) компаратора 6 с целью обеспечения восприятия датчиком тонов Короткова 1 экстремумов кровотока без создания избыточного давления в компрессионной манжете 3, что позволяет в предлагаемом устройстве измерять среднее давление и скорость кровотока (как это реализуется в устройстве-прототипе). В качестве датчика тонов Короткова 1 и датчика экстремума (максимума) кровотока 2 могут быть использованы пьезоэлектрические преобразователи типа ДТК-1М, помимо этого датчик 2 может быть реализован на основе оптрона с открытым оптическим каналом, биоимпедансного преобразователя артериального и т.д. Электронные блоки измерительного преобразователя артериального давления 5-9 могут быть реализованы на серийной элементной базе с использованием известных технических решений.

Устройство работает следующим образом. Пусть в начальный момент времени в компрессионной манжете 3, одетой на левую руку пациента, отсутствует воздух и, следовательно, не создается избыточное давление. Тогда на выходах датчика тонов Короткова 1, первого усилителя-формирователя 4 и компаратора 6 при заданном уровне компарирования на выходе управляемого источника опорного напряжения 9 отсутствует полезный сигнал. На выходе датчика экстремума (максимума) кровотока 2 и второго усилителя-формирователя 5 могут появляться импульсы, которые соответствуют моментам прохождения пульсовой волны через участок контактирования тела пациента с датчиком экстремума (максимума) кровотока 2. При этом на выход управляемого селектора импульсов 8 могут поступать импульсы генератора тактовых импульсов 7, которые не фиксируются вторичной аппаратурой (например, устройством отображения). Изменение (увеличение) давления в компрессионной манжете 3 путем нагнетания воздуха до уровня, заведомо превышающего верхний (систолический) предел артериального давления, не приводит к изменению состояния на выходе устройства. Медленное изменение (уменьшение) избыточного давления в компрессионной манжете 3 путем стравливания воздуха в моменте сравнения систолического значения артериального давления с давлением в компрессионной манжете 3 вызывает возникновение тонов Короткова, которые фиксируются датчиком тонов Короткова 1, усиливаются первым усилителем-формирователем 4 и дискретизируются компаратором 6, поступая на первый вход управляемого селектора импульсов 8. Момент прихода этих импульсов вызывает прекращение счетного интервала времени таким образом, что на выход управляемого селектора импульсов 8 прекращают поступать импульсы генератора тактовых импульсов 7 и разрешается их фиксация во вторичной аппаратуре, например устройстве отображения. После этого новый экстремум (максимум) кровотока, проходя через участок тела пациента, контактирующий с датчиком экстремума (максимума) кровотока 2, разрешает поступление импульсов генератора тактовых импульсов 7 на выход управляемого селектора импульсов 8, а проходя через участок тела пациента, контактирующий с датчиком тонов Короткова 1, запрещает поступление этих импульсов на выход устройства, образуя тем самым последовательность импульсов, пропорциональную систолическому значению артериального давления пациента, которая фиксируется вторичной аппаратурой, например устройством отображения. Медленное дальнейшее изменение (уменьшение) избыточного давления в компрессионной манжете 3 путем стравливания воздуха вызывает изменение (уменьшение) временного интервала (числа импульсов на выходе управляемого селектора импульсов 8) между моментами прохождения одним и тем же экстремумом (максимумом) кровотока датчика экстремума (максимума) кровотока 2 и датчика тонов Короткова 1. Дальнейшее постепенное изменение (уменьшение) избыточного давления в компрессионной манжете 3 путем стравливания воздуха в момент сравнения диастолического значения артериального давления с давлением в компрессионной манжете 3 вызывает прекращение тонов Короткова, которые перестают фиксироваться датчиком тонов Короткова 1 и поступать на первый вход управляемого селектора импульсов 8. При этом на выходе устройства прекращает формироваться и фиксироваться вторичной аппаратурой, например устройством отображения, измерительный интервал времени (счетная последовательность импульсов), пропорциональный артериальному давлению. Последний временной интервал (счетная последовательность импульсов), зафиксированный на выходе управляемого селектора импульсов 8, принимается за величину, пропорциональную диастолическому пределу артериального давления пациента.

Изменение (уменьшение) напряжения на выходе управляемого источника опорного напряжения 9, которое задает уровень компарирования (дискретизации) компаратора 6, позволяет воспринимать и передавать на первый выход управляемого селектора импульсов 8 экстремумы (максимумы) кровотока датчиком тонов Короткова 1 при отсутствии избыточного давления в компрессионной манжете 3. В результате, на выходе управляемого селектора импульсов 8 формируется временной интервал (последовательность импульсов), пропорциональный среднему давлению и скорости кровотока. Введение компрессионной манжеты и выполнение нижнего по отношению к направлению кровотока преобразователя экстремума (максимума) пульсовой волны в виде датчика тонов Короткова обеспечивает возможность измерения систолического и диастолического пределов давления, а также не исключает способность регистрировать среднее давление и скорость артериального кровотока путем изменения (уменьшения) напряжения на выходе управляемого источника опорного напряжения. Представление измерительной информации в виде интервала времени обладает более высокой помехоустойчивостью, простотой и точностью преобразования в цифровой код. Последнее обстоятельство обуславливает дополнительные преимущества измерительного преобразователя артериального давления перед известными устройствами.

Формула изобретения

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащий первый и второй датчики экстремума кровотока, расположенные на расстоянии друг от друга, отличающийся тем, что дополнительно введены компрессионная манжета, первый и второй усилители-формирователи, компаратор, генератор тактовых импульсов, управляемый селектор импульсов и управляемый источник опорного напряжения, а первый датчик экстремума кровотока выполнен в виде датчика тонов Короткова, причем выход датчика тонов Короткова подключен к входу первого усилителя-формирователя, выход которого подключен к первому входу компаратора, выход компаратора подключен к первому входу управляемого селектора импульсов, выход второго датчика экстремума кровотока подключен к входу второго усилителя-формирователя, выход которого подключен к второму входу управляемого селектора импульсов, выход генератора тактовых импульсов подключен к третьему входу управляемого селектора импульсов, выход управляемого источника опорного напряжения подключен к второму входу компаратора, при этом датчик тонов Короткова расположен под компрессионной манжетой ниже второго датчика экстремума кровотока по отношению к направлению артериального кровотока.

РИСУНКИ

Рисунок 1