Устройство и способ измерения кровяного давления с использованием линейного изменяющегося давления воздуха

Изобретение относится к измерению кровяного давления, а именно к устройству и способу измерения кровяного давления с использованием линейно изменяющегося давления воздуха. Устройство для измерения кровяного давления содержит сдавливающий элемент, накладываемый для охвата заданного места тела индивидуума и выполненный с возможностью надувания и выпуска воздуха из него, воздушный насос, нагнетающий воздух в сдавливающий элемент в ответ на первый управляющий сигнал, датчик давления, измеряющий давление воздуха в сдавливающем элементе и выдающий результат измерения, аналогово-цифровой преобразователь, преобразующий результат измерения в аналоговой форме в цифровую форму и выдающий результат в виде сигнала давления, устройство управления, представляющее собой контроллер, вычисляющий текущее значение давления в сдавливающем элементе, исходя из сигнала давления, и линейное давление в сдавливающем элементе, линейно снижающееся в соответствии с текущим значением давления, генерирующий первый управляющий сигнал в ответ на текущее значение давления и второй управляющий сигнал, исходя из результата сравнения текущего значения давления и линейного давления, цифроаналоговый преобразователь, преобразующий второй управляющий сигнал в аналоговую форму и выдающий результат преобразования в виде сигнала управления выпуском, и клапан с пропорциональным управлением, выпускающий воздух из сдавливающего элемента в ответ на сигнал управления выпуском. В способе измерения используется данное устройство. Изобретение позволяет человеку точно измерять свое кровяное давление несколько раз удобным образом, не снимая верхнюю одежду 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил. 1 табл.

 

Настоящее изобретение относится к измерению кровяного давления и, более точно, к устройству и способу измерения кровяного давления с использованием линейно изменяющегося давления воздуха.

Кровяное давление - это наиболее полезный, простой для измерения показатель среди множества показателей состояния здоровья человека. Кровяное давление используется в качестве показателя для диагностики нарушений сердечно-сосудистой системы, включающей в себя сердце и кровеносные сосуды. Кроме того, когда кровяное давление выше нормальных пределов, в течение некоторого времени потребуется определенное консервативное лечение.

Артериальное кровяное давление колеблется из-за ритмического сокращения сердца. Кровяное давление в период времени, в течение которого кровь выпускается в артерию благодаря сокращению желудочка сердца, называется “систолическим кровяным давлением”, а кровяное давление в период времени, в течение которого кровь не выпускается в артерию вследствие растяжения желудочка, но в течение которого кровяное давление поддерживается на уровне выше нулевого благодаря эластичности артериального кровеносного сосуда, называется “диастолическим кровяным давлением”.

При измерении кровяного давления в больнице часто имеет место ложная артериальная гипертензия из-за стресса, возникающего у пациента. Кровяное давление изменяется под действием многих факторов, так что трудно точно измерить кровяное давление посредством одного измерения. Кровяное давление, которое измеряют утром, перед едой, называется “основным кровяным давлением”. Основное кровяное давление имеет решающее значение для целей диагностики, но его трудно точно измерить при идеальных условиях. Чтобы измерить основное кровяное давление как можно более точно при условиях, близких к идеальным, кровяное давление должно быть измерено дома. Для удовлетворения этого требования необходим электронный монитор для контроля за кровяным давлением, потребность в котором возрастает, и который позволяет человеку регулярно измерять кровяное давление дома.

Были проведены исследования в различных аспектах, чтобы дать возможность людям точно измерять их кровяное давление дома. В частности, благодаря достижениям в электронной промышленности стали доступными автоматизированные мониторы для контроля за кровяным давлением, с помощью которых можно косвенным образом измерить кровяное давление человека. Автоматизированный монитор для контроля за кровяным давлением, который используется в настоящее время, базируется на объемном методе измерения пульсовых колебаний, при котором отсутствует необходимость в каком-либо определенном преобразователе или микрофоне.

Предполагается, что существует заранее заданное характеристическое отношение между величинами колебаний манжеты во время систолических и диастолических циклов по отношению к максимальной величине колебания манжеты. При обычном способе измерения кровяного давления, при котором используется устройство для измерения пульсации артериального кровяного давления, в процессе исследований, проводимых на собаках и людях, кровяное давление, измеренное при состоянии колебания манжеты, вызывающем колебание ее на величину, составляющую приблизительно 50% максимальной величины колебания манжеты, оценивают как “систолическое кровяное давление”, а кровяное давление, измеренное при состоянии колебания манжеты, вызывающем колебание ее на величину, составляющую приблизительно 50-80% максимальной величины колебания манжеты, оценивают как “диастолическое кровяное давление”.

Фиг.1 представляет собой график, показывающий сигнал давления манжеты и сигнал пульсовых объемных колебаний, на котором сигнал давления обозначен пунктирной линий, а сигнал пульсовых объемных колебаний обозначен сплошной линией.

Сигнал давления по фиг.1 появляется, когда давление манжеты линейно уменьшается. Сигнал пульсовых объемных колебаний по фиг.1 получают путем пропускания сигнала давления через высокочастотный фильтр с частотой 0,5 Гц и усиления отфильтрованного сигнала давления. Поскольку давление манжеты уменьшается с постоянной скоростью, максимальная амплитуда 10 сигнала объемных пульсовых колебаний имеет место при давлении манжеты для среднего артериального давления. Амплитуда 12 систолы, соответствующая 50% максимальной амплитуды 10, считывается как систолическое кровяное давление. Амплитуда 14 диастолы, соответствующая 75% максимальной амплитуды 10, считывается как диастолическое кровяное давление. Отношения амплитуды 12 систолы и амплитуды 14 диастолы к максимальной амплитуде 10 называются “характеристическими отношениями”. Эти характеристические отношения имеют вариацию в 10-20% в зависимости от индивида, у которого измеряют давление, и на них существенно влияют внешний вид и эластичность манжеты, форма и амплитуда колебаний артериального давления и множество витальных динамических факторов, включая свойства передачи давления, присущие артерии, руке и манжете, и вязкоупругие свойства артериального кровеносного сосуда.

Большинство устройств для измерения кровяного давления, используемых в настоящее время, измеряют кровяное давление на плечевой части руки. Соответственно, человек, который хочет измерить свое кровяное давление, сталкивается с неудобством, связанным с необходимостью снимать пиджак/жакет. Кроме того, во время измерения кровяного давления относительно высокое давление будет приложено несколько раз, что также может быть неприятным для человека.

Пневмоклапаны давления имеют нелинейные выходные характеристики, в особенности это относится к манжете с указателем в виде стрелки, имеющей надувную камеру малой емкости, у которой выходные характеристики стремятся к еще большей нелинейности. Если давление воздуха в манжете уменьшается нелинейно, то оказывается воздействие на максимальное колебание. Следовательно, такое обычное устройство для измерения кровяного давления не может обеспечить точных измерений кровяного давления.

При обычном способе измерения кровяного давления, раскрытом в заявке на патент США №5579776, озаглавленной “Oscillometric blood pressure monitor with enhanced cuff pressure control”, для предотвращения нежелательного небольшого подъема или снижения давления манжеты при уменьшении или увеличении давления манжеты с целью измерения кровяного давления в манжету дополнительно подают воздух или выпускают из нее воздух в течение короткого периода времени, чтобы вернуть давление манжеты к заданному уровню. Однако при данном обычном способе сталкиваются с проблемой, заключающейся в том, что воздушный насос должен работать в течение некоторого времени, даже когда давление манжеты снижается.

В заявке на патент США №5660/82, озаглавленной “Inflatable cuff used for blood pressure measurement and automatic blood pressure measuring apparatus including inflatable cuff”, раскрывается другой традиционный способ измерения кровяного давления. При данном способе кровяное давление измеряют путем использования манжеты, имеющей гибкую надувную камеру и манометр. Когда надувную камеру манжеты накладывают на плечевую артерию, воздух нагнетают в надувную камеру и выпускают из надувной камеры для измерения кровяного давления. Однако проблема, связанная с этим способом, заключается в том, что объем надувной камеры регулируют вручную.

Еще один традиционный способ измерения кровяного давления раскрыт в заявке на патент Кореи №1996-003683, озаглавленной “A sphygmomanometer having exhaust control function and a method for manufacturing the sphygmomanometer”. При данном способе управляют включением/выключением соленоидного клапана путем использования управляющего сигнала от микроконтроллера для выпуска воздуха, находящегося в трубке, наружу. Однако, в соответствии с данным способом, управляют просто включением/выключением соленоидного клапана, так что трудно реализовать линейные характеристики давления в системе для измерения кровяного давления, в которой используется малый объем воздуха, например, в такой как монитор для контроля за кровяным давлением с указателем в виде стрелки.

Первая задача настоящего изобретения для решения вышеописанных проблем заключается в разработке устройства для измерения кровяного давления, которое способно измерять кровяное давление с использованием линейно изменяющегося давления воздуха, и которое удобно накладывать на пользователя при измерении кровяного давления путем использования устройства для измерения кровяного давления.

Вторая задача настоящего изобретения заключается в разработке способа измерения кровяного давления с использованием линейно изменяющегося давления воздуха в устройстве для измерения кровяного давления, описанном выше.

Для решения первой задачи, согласно настоящему изобретению, разработано устройство для измерения кровяного давления с использованием линейно изменяющегося давления воздуха, содержащее сдавливающий элемент, подлежащий наложению для охвата заранее заданного места тела индивидуума, при этом сдавливающий элемент выполнен с возможностью надувания его и выпуска воздуха из него; воздушный насос, который нагнетает воздух в сдавливающий элемент в ответ на первый управляющий сигнал; датчик давления, который измеряет давление воздуха в сдавливающем элементе и выдает результат измерения; аналогово-цифровой преобразователь, который преобразует результат измерения в аналоговой форме в цифровую форму и выдает результат преобразования в виде сигнала давления; контроллер, который выполняет вычисление текущего значения давления в сдавливающем элементе, исходя из сигнала давления и линейного давления в сдавливающем элементе, которое линейно снижается в соответствии с текущим значением давления, генерирует первый управляющий сигнал в ответ на текущее значение давления и второй управляющий сигнал, исходя из результата сравнения текущего значения давления и линейного давления для измерения кровяного давления индивидуума; цифроаналоговый преобразователь, который преобразует второй управляющий сигнал в аналоговую форму и выдает результат преобразования в виде сигнала управления выпуском; и клапан с пропорциональным управлением, который обеспечивает выпуск воздуха из сдавливающего элемента в ответ на сигнал управления выпуском.

Для решения второй задачи настоящего изобретения разработан способ измерения кровяного давления с использованием линейно изменяющегося давления воздуха в описанном выше устройстве, причем способ включает в себя следующие операции: (а) нагнетание воздуха в сдавливающий элемент до опорного значения давления; (b) вычисление текущего значения давления в сдавливающем элементе, исходя из сигнала давления, поступающего из аналогово-цифрового преобразователя, и линейного давления для текущего значения давления; (с) определение того, превышает ли текущее значение давления линейное давление; (d) если будет определено, что текущее значение давления превышает линейное давление, то произойдет увеличение скорости снижения давления в сдавливающем элементе; (е) если будет определено, что текущее значение давления не превышает линейное давление, то произойдет уменьшение скорости снижения давления в сдавливающем элементе; (f) после операции (d) или (е) произойдет определение того, равно ли число вычисленных текущих значений давления величине f_s·t, где f_s обозначает частоту выборки аналогово-цифрового преобразователя, a t обозначает период времени, требуемый для того, чтобы максимальное давление Р_max в сдавливающем элементе упало до минимального давления Р_min; (g) если будет определено, что число текущих значений давления меньше f_s·t_i, то произойдет изменение переменной i, обозначающей

индекс сигнала давления, поступающего из аналогово-цифрового преобразователя, и переход к операции (b); и (h) если будет определено, что число текущих значений давления равно f_s·t_i, то произойдет определение кровяного давления, используя текущие значения давления в количестве, равном f_s·t.

Вышеописанные задачи и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными при подробном описании предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

фиг.1 представляет собой график, показывающий сигнал давления манжеты и сигнал пульсовых объемных колебаний;

фиг.2 представляет собой блок-схему устройства для измерения кровяного давления с использованием линейно изменяющегося давления воздуха в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.3 показывает внешний вид предпочтительного варианта осуществления сдавливающего элемента устройства для измерения кровяного давления в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.4 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ измерения кровяного давления с использованием линейно изменяющегося давления воздуха в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.5 представляет собой график, иллюстрирующий нелинейные характеристики падения давления;

фиг.6 представляет собой график, иллюстрирующий линейные характеристики падения давления.

Конструкция и функционирование устройства для измерения кровяного давления с использованием линейно изменяющегося давления воздуха в соответствии с настоящим изобретением будут описаны со ссылкой на приложенные чертежи.

Фиг.2 представляет собой блок-схему устройства для измерения кровяного давления с использованием линейно изменяющегося давления воздуха в соответствии с настоящим изобретением. Устройство для измерения кровяного давления содержит сдавливающий элемент 40, датчик 42 давления, аналогово-цифровой преобразователь 44, устройство управления, представляющее собой контроллер 46, цифроаналоговый преобразователь 48, клапан 50 с пропорциональным управлением и воздушный насос 52.

Сдавливающий элемент 40 по фиг.2 выполнен с возможностью надувания его и выпуска воздуха из него, и его накладывают для охвата заранее заданного места тела индивидуума. Заранее заданное место тела может представлять собой палец руки, руку, ногу, палец стопы и т.д. Конструкция и функционирование предпочтительного варианта осуществления сдавливающего элемента 40 согласно настоящему изобретению будут описаны более подробно со ссылкой на приложенные чертежи.

Фиг.3 показывает внешний вид предпочтительного варианта 40А осуществления сдавливающего элемента 40 по фиг.2 согласно настоящему изобретению. Сдавливающий элемент 40А содержит надувную камеру 72, выпускную трубку 74 и впускную трубку 76. Как показано на фиг.3, впускная трубка 76 сдавливающего элемента 40А обеспечивает возможность поступления воздуха из воздушного насоса 52 в надувную камеру 72, как показано стрелками, направленными вверх, и выпускная трубка 74 обеспечивает выпуск воздуха из надувной камеры 72 в клапан 50 с пропорциональным управлением, как показано стрелками, направленными вниз. Надувная камера 72, подлежащая наложению для охвата заранее заданного места тела, соединена с впускной трубкой 76 и выпускной трубкой 74 таким образом, что воздух может проходить внутрь надувной камеры 72 и наружу из нее. Надувная камера 72 может быть выполнена с использованием упругого материала, который можно надуть и из которого можно выпустить воздух, например такого как резина. Наружное покрытие 70 надувной камеры 72 может быть выполнено из цилиндрического жесткого материала.

В отличие от варианта осуществления, показанного на фиг.3, в другом варианте осуществления настоящего изобретения сдавливающий элемент 40 может быть выполнен таким образом, что он будет иметь одну трубку (непоказанную), через которую воздух поступает из воздушного насоса 52 и выходит в клапан 50 с пропорциональным управлением. Другими словами, впускная трубка 76 и выпускная трубка 74, которые показаны на фиг.3 как отделенные друг от друга, могут быть при необходимости объединены в одну трубку, через которую осуществляется впуск или выпуск воздуха.

Время, требуемое для того, чтобы давление в сдавливающем элементе 40А достигло заранее заданного опорного значения давления, изменяется в зависимости от окружности надувной камеры 72, которая меняется в соответствии с обхватом заранее заданного места тела. Окружность надувной камеры 72 изменяется в зависимости от количества воздуха, поступающего из воздушного насоса 52, или от количества воздуха, выпускаемого в клапан 50 с пропорциональным управлением. В данном случае сдавливающий элемент 40А, который является цилиндрическим, должен быть достаточно большим для того, чтобы охватывать заранее заданное место тела, кровяное давление в котором подлежит измерению.

Воздушный насос 52 по фиг.2 служит для нагнетания воздуха в сдавливающий элемент 40 в ответ на первый управляющий сигнал С1, поступающий от контроллера 46. В данном случае датчик 42 давления измеряет давление в сдавливающем элементе 40 и выдает результат измерения аналогово-цифровому преобразователю 44. Аналогово-цифровой преобразователь 44 преобразует результат измерения, который имеет аналоговую форму и поступил от датчика 42 давления, в цифровую форму и выдает результат преобразованию контроллеру 46 в виде сигнала давления.

Контроллер 46 вычисляет текущее значение Р_c давления в сдавливающем элементе 40, исходя из цифрового сигнала давления, поступившего из аналогово-цифрового преобразователя 44, вычисляет линейное давление P(i), снижаемое линейно, для вычисленного текущего значения Р_с давления в сдавливающем элементе 40 путем использования нижеприведенной формулы (1) и генерирует первый управляющий сигнал С1 в ответ на вычисленное текущее значение Р_c давления

где Р_max и Р_min обозначают соответственно заранее заданные максимальное и минимальное давления в сдавливающем элементе 40, f_s обозначает заранее заданную частоту выборки аналогово-цифрового преобразователя 44, t обозначает заранее заданный период времени, требуемый для того, чтобы максимальное давление Р_max упало до минимального давления P_min, и 1 обозначает индекс сигнала давления, поступающего из аналогово-цифрового преобразователя 44, где 0≤ i≤ f_s·t.

Контроллер 46 может содержать счетчик (непоказанный), который выполняет прямой или обратный отсчет от нуля до f_s·t в порядке возрастания или убывания и выдает результат подсчета в виде переменной i. Контроллер 46 генерирует второй управляющий сигнал С2, исходя из результата сравнения текущего значения Р_с давления и линейного давления P(i), и выдает второй управляющий сигнал С2 цифроаналоговому преобразователю 48. Контроллер 46 измеряет кровяное давление индивидуума, исходя из текущего значения Р_с давления, и выдает значение измеренного кровяного давления через порт вывода OUT. Контроллер 46 может содержать дополнительное запоминающее устройство (непоказанное) для хранения текущего значения Р_с давления, вычисленного исходя из сигналов давления, последовательно поступающих из аналогово-цифрового преобразования 44. В этом случае контроллер 46 считывает текущее значение Р_с давления, хранящееся в запоминающем устройстве, и определяет кровяное давление индивидуума, исходя из текущего значения Р_с давления.

В соответствии с настоящим изобретением, контроллер 46 может измерять время, требуемое для того, чтобы давление воздуха в сдавливающем элементе 40 достигло заранее заданного уровня, используя сигнал давления, поступающий из аналогово-цифрового преобразователя 44, и определяет кровяное давление путем использования измеренного времени и текущего значения Р_с давления, вычисленного путем использования сигналов давления, последовательно поступающих из аналогово-цифрового преобразователя 44 и запоминаемых в запоминающем устройстве. Контроллер 46 косвенным образом измеряет окружность сдавливающего элемента 40 путем использования времени, требуемого для того, чтобы давление воздуха в сдавливающем элементе достигло заранее заданного уровня, и “отражает” измеренное время в характеристическом отношении, описанном выше, при измерении кровяного давления с использованием метода измерения пульсовых колебаний.

Цифроаналоговый преобразователь 48 преобразует второй управляющий сигнал С2, поступающий от контроллера 46, в аналоговую форму и выдает результат преобразования клапану 50 с пропорциональным управлением в виде сигнала управления выпуском. Клапан 50 с пропорциональным управлением регулирует количество воздуха, подлежащего выпуску из сдавливающего элемента 40 в ответ на сигнал управления выпуском, поступающий от цифроаналогового преобразователя 48.

Ниже со ссылкой на приложенные чертежи будет описан способ измерения кровяного давления, реализуемый в устройстве для измерения кровяного давления, показанном на фиг.2, с использованием линейно изменяющегося давления воздуха, в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.4 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую вариант реализации способа измерения кровяного давления с использованием линейно изменяющегося давления воздуха, в соответствии с настоящим изобретением. Способ измерения кровяного давления, проиллюстрированный на фиг.4, включает в себя нагнетание воздуха в сдавливающий элемент 40 (шаги 100-108), вычисление текущего значения Р_c давления и линейного давления P(i) в сдавливающем элементе 40 (шаги 110-114), регулирование скорости снижения давления в сдавливающем элементе 40 в соответствии с разностью вычисленного текущего значения Р_с давления и линейного давления Р(i) (шаги 116-120) и изменение переменной i в зависимости от числа текущих значений Р_с давления, которые были вычислены, или определение кровяного давления (шаги 122-126).

При реализации способа измерения кровяного давления, согласно настоящему изобретению, сначала сдавливающий элемент 40, имеющий надувную камеру 72, содержащую воздух, находящийся под атмосферным давлением, накладывают так, чтобы охватить заранее заданное место тела, и нагнетают воздух в сдавливающий элемент 40 до заранее заданного опорного значения давления путем использования воздушного насоса 52 (шаги 100-108). В частности, воздушный насос 52 нагнетает воздух в сдавливающий элемент 40 (шаг 100). После шага 100 датчик 42 давления измеряет давление воздуха в сдавливающем элементе 40 и выдает результат измерения аналогово-цифровому преобразователю 44 (шаг 102). После шага 102 аналогово-цифровой преобразователь 44 преобразует результат измерения, поступивший от датчика 42 давления, в цифровую форму для получения сигнала давления (шаг 104). После шага 104 контроллер 46 определяет, достигло ли давление воздуха в сдавливающем элементе 40 опорного значения давления, исходя из сигнала давления, поступившего из аналогово-цифрового преобразователя 44 (шаг 106). Если будет определено, что давление воздуха в сдавливающем элементе 40 не достигло опорного значения давления, то процесс переходит к шагу 100. Другими словами, если будет определено, что давление воздуха в сдавливающем элементе 40 не достигло опорного значения давления, контроллер 46 генерирует первый управляющий сигнал С1 для управления воздушным насосом 52 таким образом, что воздушный насос 52 будет продолжать подавать воздух в сдавливающий элемент 40. Напротив, если исходя из сигнала давления будет определено, что давление воздуха в сдавливающем элементе 40 достигло опорного значения давления, контроллер 46 обеспечивает прекращение подачи воздуха из воздушного насоса 52 в сдавливающий элемент 40, используя первый управляющий сигнал С1 (шаг 108).

Как только давление воздуха в сдавливающем элементе 40 достигнет опорного значения давления и нагнетание воздуха из воздушного насоса 52 в сдавливающий элемент 40 прекратится, сдавливающий элемент 40 начинает выпускать воздух. После шага 108 контроллер 46 вычисляет текущее значение Р_c давления в сдавливающем элементе 40 и линейное давление Р(i) для текущего значения Р_с давления, используя вышеприведенную формулу (1) (шаги 110-114). В частности, после шага 108 датчик 42 давления измеряет давление воздуха в сдавливающем элементе 40, падающее от максимального давления Р_max по мере выпуска воздуха из сдавливающего элемента 40 (шаг 110). После шага 110 аналогово-цифровой преобразователь 44 преобразует результат измерения, поступивший от датчика 42 давления, в цифровую форму для получения сигнала давления (шаг 112). После шага 112 контроллер 46 вычисляет текущее значение Р_с давления, используя сигнал давления, поступивший от аналогово-цифрового преобразователя 44, и линейное давление P(i) для текущего значения Р_с давления (шаг 114).

После шага 114 контроллер 46 определяет, превышает ли текущее значение Р_с давления линейное давление P(i) (шаг 116). Если будет определено, что текущее значение Р_с давления не превышает линейного давления P(i), то контроллер 46 уменьшает скорость снижения давления в сдавливающем элементе 40 (шаг 118). С этой целью в том случае, если будет определено, что текущее значение Р_с давления не превышает линейного давления Р(i), контроллер 46 генерирует второй управляющий сигнал С2, который обеспечивает регулирование размера отверстия клапана 50 с пропорциональным управлением так, чтобы оно стало меньше, так что количество воздуха, выпускаемого из сдавливающего элемента 40, уменьшается с помощью клапана 50 с пропорциональным управлением. Напротив, если будет определено, что текущее значение Р_с давления превышает линейное давление P(i), контроллер 46 обеспечивает увеличение скорости снижения давления в сдавливающем элементе 40 (шаг 120). С этой целью в том случае, если будет определено, что текущее значение Р_c давления превышает линейное давление P(i), контроллер 46 генерирует второй управляющий сигнал С2, который обеспечивает регулирование размера отверстия клапана 50 с пропорциональным управлением так, чтобы оно стало больше, так что количество воздуха, выпускаемого из сдавливающего элемента 40, увеличивается с помощью клапана 50 с пропорциональным управлением.

После шага 118 или шага 120 контроллер 46 определяет, равно ли число текущих значений Р_c давления, которые были вычислены, величине f_s·t (шаг 122). Если счетчик, описанный выше, выполняет отсчет в прямом направлении [прямой отсчет], контроллер 46 определяет, равно ли i величине f_s·t. Если счетчик, описанный выше, выполняет отсчет в обратном направлении (обратный отсчет), контроллер 46 определяет, равно ли i нулю.

Если будет определено, что число текущих значений Р_c давления, которые были вычислены, меньше f_s·t, контроллер 46 увеличивает (или уменьшает) переменную i на 1 и переходит к шагу 110 (шаг 124). Например, если на шаге 114 линейное давление P(i) вычисляют, начиная с 1=0, то есть, если счетчик, предусмотренный для контроллера 46, выполняет прямой отсчет (суммирование), контроллер 46 увеличивает переменную i на 1. Напротив, если на шаге 114 линейное давление Р(i) вычисляют, начиная с i=f_s·t, то есть, если счетчик, предусмотренный для контроллера 46, выполняет обратный отсчет (вычитание), то контроллер 46 уменьшает переменную i на 1.

Если будет определено, что число текущих значений Р_c давления, которые были вычислены, равно f_s·t, то контроллер 46 измеряет кровяное давление, используя текущие значения Р_c давления, хранящиеся в запоминающем устройстве и в количестве, равном f_s·t (шаг 126).

Сравнение нелинейных и линейных характеристик падения давления в сдавливающем элементе 40 по фиг.2 друг с другом будет проведено со ссылкой на приложенные чертежи.

Фиг.5 представляет собой график, иллюстрирующий нелинейные характеристики падения давления в сдавливающем элементе 40. На фиг.5 по вертикальной оси отложено напряжение, а по горизонтальной оси - время. Сигнал давления обозначен пунктирной линией, а сигнал измерения пульсовых объемных колебаний обозначен сплошной линией.

Фиг.6 представляет собой график, иллюстрирующий линейные характеристики падения давления в сдавливающем элементе 40. На фиг.6 по вертикальной оси отложено напряжение, а по горизонтальной оси - время.

Как показано на фиг.5, когда давление воздуха в сдавливающем элементе 40 падает нелинейно, трудно идентифицировать максимальное и минимальное давления в сдавливающем элементе 40. Между тем, когда давление воздуха в сдавливающем элементе 40 падает линейно, как показано на фиг.6 и как это происходит в устройстве и способе измерения кровяного давления согласно настоящему изобретению, максимальное и минимальное давления в сдавливающем элементе 40 могут быть четко идентифицированы.

Кровяное давление было измерено для 8 человек 10 раз путем использования устройства и способа измерения кровяного давления согласно настоящему изобретению и путем использования обычного метода выслушивания. Результаты показаны в таблице 1.

Таблица 1
Субъ ект (человек) №	Настоящее изобретение	Способ выслушивания	Средняя погрешность
Среднее значение/квадратичное отклонение систолического кровяного давления	Среднее значение/квадратичное отклонение диастолического кровяного давления	Среднее значение/квадратичное отклонение систолического кровяного давления	Среднее значение/квадратичное отклонение диастолического кровяного давления	Систолическое кровяное давление	Диастолическое кровяное давление
1	109/3	72/2	108/2	72/2	1	0
2	101/8	69/9	103/2	64/2	2	5
3	107/13	61/4	103/3	57/3	4	4
4	114/5	63/5	112/5	69/3	2	6
5	100/5	66/4	107/2	61/2	7	5
6	115/5	80/5	109/3	74/1	6	6
7	102/3	57/5	93/1	59/1	9	2
8	107/10	77/6	104/1	66/1	0	13
	3.8	5.1
Среднее квадратичное отклонение	6.5	5	2.4	1.8

Средняя погрешность измерения систолического кровяного давления соответствует разности средних значений систолического кровяного давления, измеренных путем использования устройства и способа измерения кровяного давления согласно настоящему изобретению и путем использования способа выслушивания. Средняя погрешность измерения диастолического кровяного давления соответствует разности средних значений диастолического кровяного давления, измеренных путем использования устройства и способа измерения кровяного давления согласно настоящему изобретению и путем использования способа выслушивания. Как четко видно из таблицы 1, устройство и способ определения кровяного давления согласно настоящему изобретению отвечают требованию, заключающемуся в том, что средняя погрешность для электронного медицинского оборудования должна составлять ±5 мм ртутного столба, как предложено официальным ведомством Кореи, занимающимся вопросами продуктов питания и лекарствами (Korea Food and Drug Administration).

Как описано выше, при применении устройства и способа, в которых используется линейно изменяющееся давление воздуха для измерения кровяного давления согласно настоящему изобретению, манжета может быть наложена на любое место тела, такое как палец руки, отличное от плечевой артерии. Соответственно, человеку не нужно снимать пиджак/жакет, так что человек может измерить свое кровяное давление удобным образом несколько раз. Кроме того, поскольку давление воздуха в сдавливающем элементе после нагнетания в него воздуха может быть линейно снижено без воздействия на максимальное колебание, может быть выполнено точное измерение кровяного давления человека.

Несмотря на то, что данное изобретение было показано конкретно и описано со ссылкой на предпочтительные варианты его осуществления, для специалистов в данной области техники понятно, что могут быть выполнены различные изменения в форме и деталях изобретения без отхода от идеи и объема изобретения, определенных формулой изобретения.

1. Устройство для измерения кровяного давления с использованием линейно изменяющегося давления воздуха, содержащее сдавливающий элемент, подлежащий наложению для охвата заранее заданного места тела индивидуума, при этом сдавливающий элемент выполнен с возможностью надувания его и выпуска воздуха из него, воздушный насос, нагнетающий воздух в сдавливающий элемент в ответ на первый управляющий сигнал, датчик давления, измеряющий давление воздуха в сдавливающем элементе и выдающий результат измерения, аналогово-цифровой преобразователь, преобразующий результат измерения в аналоговой форме в цифровую форму и выдающий результат преобразования в виде сигнала давления, цифроаналоговый преобразователь, преобразующий второй управляющий сигнал в аналоговую форму и выдающий результат преобразования в виде сигнала управления выпуском, отличающееся тем, что дополнительно содержит устройство управления, выполняющее вычисление текущего значения давления в сдавливающем элементе, исходя из сигнала давления и линейного давления в сдавливающем элементе, которое линейно снижается в соответствии с текущим значением давления, и генерирующее первый управляющий сигнал в ответ на текущее значение давления и второй управляющий сигнал, исходя из результата сравнения текущего значения давления и линейного давления, для измерения кровяного давления индивидуума, клапан с пропорциональным управлением, обеспечивающий выпуск воздуха из сдавливающего элемента в ответ на сигнал управления выпуском.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что заранее заданное место тела индивидуума представляет собой палец руки.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сдавливающий элемент содержит впускную трубку, через которую воздух из воздушного насоса поступает в сдавливающий элемент, выпускную трубку, через которую воздух выпускается из сдавливающего элемента, надувную камеру, выполненную с возможностью надувания и выпуска воздуха из нее, накладываемую для охвата заранее заданного места тела индивидуума и соединенную с впускной трубкой, впускающей воздух, и с выпускной трубкой, выпускающей воздух, при этом надувная камера выполнена с возможностью изменения ее окружности в зависимости от обхвата заранее заданного места, определяющей время, требуемое для достижения опорного значения давления в надувной камере.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сдавливающий элемент содержит трубку, через которую воздух из воздушного насоса поступает в сдавливающий элемент или воздух выпускается из сдавливающего элемента в клапан с пропорциональным управлением, надувную камеру, выполненную с возможностью надувания и выпуска воздуха из нее, накладываемую для охвата заранее заданного места тела индивидуума и соединенную с впускной трубкой, впускающей воздух, и с выпускной трубкой, выпускающей воздух, при этом надувная камера выполнена с возможностью изменения ее окружности в зависимости от обхвата заранее заданного места, определяющей время, требуемое для достижения опорного значения давления в надувной камере.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство управления вычисляет линейное давление P(i) с использованием формулы

где Р_mах и Р_min - заранее заданные значения максимального и минимального давления в сдавливающем элементе соответственно,

f_s - заранее заданная частота выборки аналогово-цифрового преобразователя,

t - период времени, требуемый для того, чтобы максимальное давление Р_max упало до минимального давления Р_min, а

i - индекс сигнала давления, поступающего из аналогово-цифрового преобразователя, где 0≤ i≤ f_s·t.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство управления измеряет время, требуемое для того, чтобы давление в сдавливающем элементе достигло заранее заданного уровня давления с использованием сигнала давления, и измеряет кровяное давление с использованием измеренного времени и текущего значения давления.

7. Способ измерения кровяного давления с использованием линейно изменяющегося давления воздуха в устройстве для измерения кровяного давления, содержащем сдавливающий элемент, подлежащий наложению для охвата заранее заданного места тела индивидуума и выполненный с возможностью надувания его и выпуска воздуха из него, воздушный насос, нагнетающий воздух в сдавливающий элемент в ответ на первый управляющий сигнал, датчик давления, измеряющий давление воздуха в сдавливающем элементе и выдающий результат измерения, аналогово-цифровой преобразователь, преобразующий результат измерения в аналоговой форме в цифровую форму и выдающий результат преобразования в виде сигнала давления, устройство управления, выполняющее вычисление текущего значения давления в сдавливающем элементе, исходя из сигнала давления и линейного давления в сдавливающем элементе, генерирующее первый управляющий сигнал в ответ на текущее значение давления и второй управляющий сигнал, исходя из результата сравнения текущего значения давления и линейного давления, для измерения кровяного давления индивидуума, цифроаналоговый преобразователь, преобразующий второй управляющий сигнал в аналоговую форму и выдающий результат преобразования в виде сигнала управления выпуском, и клапан с пропорциональным управлением, обеспечивающий выпуск воздуха из сдавливающего элемента в ответ на сигнал управления выпуском, причем способ включает в себя следующие операции:

(a) нагнетание воздуха в сдавливающий элемент до опорного значения давления,

(b) вычисление текущего значения давления в сдавливающем элементе, исходя из сигнала давления, поступающего после аналогово-цифрового преобразования, и линейного давления для текущего значения давления,

отличающийся тем, что дополнительно содержит следующие операции:

(c) определение того, превышает ли текущее значение давления линейное давление,

(d) если определено, что текущее значение давления превышает линейное давление, увеличение скорости снижения давления в сдавливающем элементе,

(e) если определено, что текущее значение давления не превышает линейного давления, уменьшение скорости снижения давления в сдавливающем элементе,

(f) после операции (d) или (е) определение того, равно ли число вычисленных текущих значений давления величине f_s·t, где f_s обозначает частоту выборки аналогово-цифрового преобразователя, а t обозначает период времени, требуемый для того, чтобы максимальное давление Р_max в сдавливающем элементе упало до минимального давления Р_min,

(g) если определено, что число текущих значений давления меньше f_s·t, изменение переменной i, обозначающей индекс сигнала давления, поступающего из аналогово-цифрового преобразователя, и переход к операции (b), и

(h) если определено, что число текущих значений давления равно f_s·t, то определение кровяного давления, используя текущие значения давления в количестве, равном f_s·t.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что операция (а) нагнетания воздуха в сдавливающий элемент включает в себя

(а1) нагнетание воздуха в сдавливающий элемент,

(а2) измерение давления воздуха в сдавливающем элементе,

(а3) преобразование результата измерения в цифровую форму для получения сигнала давления,

(а4) определение того, достигло ли давление воздуха в сдавливающем элементе опорного значения давления, исходя из сигнала давления, и, если определено, что давление воздуха в сдавливающем элементе не достигло опорного значения давления, переход к операции (а1), и,

(а5) если определено, что давление воздуха достигло опорного значения давления, прекращение нагнетания воздуха в сдавливающий элемент и переход к операции (b).

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что операция (b) вычисления текущего значения давления и линейного давления включает в себя после операции (а) измерение давления воздуха в сдавливающем элементе преобразование результата измерения в цифровую форму для получения сигнала давления, вычисление текущего значения давления с использованием сигнала давления и линейного давления для текущего давления и переход к операции (с).

10. Способ по п.7, отличающийся тем, что в том случае, если на операции (b) линейное давление вычисляют, начиная с i=0, и на операции (f) определено, что число вычисленных текущих значений давления меньше f_s·t, на операции (g) переменную i увеличивают на 1 и процесс переходит к операции (b), и если на операции (b) линейное давление вычисляют, начиная с i=f_s·t, и на операции (f) определено, что число вычисленных текущих значений давления меньше f_s·t, то на операции (g) переменную i уменьшают на 1 и процесс переходит к операции (b).

11. Способ по п.7, отличающийся тем, что операция (h) включает в себя измерение времени, требуемого для того, чтобы давление в сдавливающем элементе достигло заранее заданного уровня, и определение кровяного давления путем использования измеренного времени и текущих значений давления.