СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК A61B5/02 

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано для измерения систолического и диастолического артериального давления человека.

В медицинской технике уже известны пальцевые способы измерения давления и устройства, с помощью которых эти измерения могут быть осуществлены.

Одним из таких способов является способ, описываемый в авт.св. SU 1568969A (МКИ⁵ кл. A 61 B 5/02).

Данный способ, как и предлагаемое изобретение, относится к пальцевым способам определения давления и реализуется путем сочетания фотоплетизмографического датчика и двух пневмоманжет.

Данный способ позволяет избавиться от недостатков способов Короткова или Савицкого, но сохраняет недостатки манжетного метода: прежде всего невысокую скорость измерений.

Вторым аналогом служит способ определения параметров артериального давления, описываемый в авт. св. SU 1266522 A 1 (МКИ⁵ кл. A 61 B 5/02). Этому способу присущи все недостатки манжетного способа.

Наиболее близким по технической сущности из известных способов является способ, описываемый в авт. св. SU 1168192 (МКИ⁵ Кл. A 61 B 5/02) "Способ определения давления крови".

Способ осуществляется следующим образом.

На проксимальную фалангу пальца руки накладывают пережимающую манжету. На дистальную фалангу этого пальца накладывают датчик, регистрирующий кровенаполнение сосудов, который соединяют с усилителем и регистрирующим устройством. Сверху датчика на проксимальную фалангу пальца накладывают компрессионную манжету.

При измерении давления крови сначала создают давление в компрессионной манжете, причем до величины, заведомо превышающей систолическое давление крови. Затем компрессируют первую пережимающую манжету.

Декомпрессировать прежде всего начинают компрессионную манжету, а когда давление в ней упадет до величины на 20-40 мм рт.ст. ниже давления в пережимающей манжете, начинают декомпрессировать и пережимающую манжету.

Датчиком регистрируют момент начала увеличения кровенаполнения сосудов, расположенных дистальнее пережимающей манжеты, т.е. под компрессионной манжетой, и сопоставляют момент начала увеличения кровенаполнения с величиной давления в пережимающей манжете, которое принимают за систолическое давление крови. Начало уменьшения кровенаполнения сосудов происходит в момент соответствия давления в пережимающей манжете диастолическому давлению крови.

К достоинствам способа следует отнести более высокую точность, надежность и помехозащищенность по сравнению с известными способами. Способ исключает влияние на точность измерения патологически измененного тонуса сосудов. Главным недостатком является ограничение по скорости измерений. Чем она ниже, тем точнее измерения.

Поэтому предлагаемое изобретение направлено прежде всего на повышение скорости измерения систолического и диастолического уровней артериального давления.

Скорость измерения артериального давления крайне важна при исследованиях влияния физических нагрузок на работу сердца. Известные способы измерения артериального давления (например авт.св. NN 1568969, 1266522, 116892 кл. A 61 B 5/02) предполагают ряд процедур, таких как установка нескольких устройств обжатия (компрессионных манжет) на определенных участках пальца пациента, со сложной последовательностью действия по их декомпрессии в процессе одного цикла измерения. Перечисленные особенности известных способов измерения артериального давления не позволяют осуществить автоматизацию измерительного процесса, а следовательно, и оперативного контроля артериального давления при динамических нагрузках на сердце и автономных условиях (тренировка спортсмена, нахождение пациента на открытом воздухе и т.д. когда доступ возможен только к открытым участкам тела, при требованиях малых габаритов измерительного прибора).

В известных способах измерения артериального давления крови, заключающихся в воздействии на палец руки силоизмерительного преобразования, по значению сигнала с которого судят о величине диастолического давления в моменты времени,определяемые изменением пульсовой волны, а о величине систолического давления в один из моментов времени: либо при первоначальном явлении сигнала пульсовой волны в случае уменьшения воздействия на палец, либо при исчезновении сигнала в случае увеличения этого воздействия.

С целью повышения скорости измерения момента времени измерения диастолического давления определяют соответственно по первоначальному уменьшению амплитуды сигнала пульсовой волны при возрастании воздействия на палец или по прекращению увеличения амплитуды сигнала пульсовой волны при уменьшении этого воздействия.

Повышение скорости измерения позволило в рамках одного цикла измерения дважды определять как уровень систолического, так и уровень диастолического артериального давления. Поэтому вторым направлением предлагаемого изобретения является увеличение помехозащищенности, так как при измерении артериального давления любым из рассмотренных в заявке способов возможны ошибки, вызванные случайными изменениями механических напряжений в мягких кровенасыщенных тканях пальца пациента (непроизвольное воздействие пальца пациента на ложемент силоизмерительного преобразователя при содрогании или сокращении мышц руки, при случайном перемещении корпуса измерителя).

С этой целью определение систолического и диастолического давления проводят как при увеличении, так и при уменьшении воздействия силоизмерительного элемента в ходе одного цикла измерения, и при соответствующем совпадении результаты признают верными.

С этой целью отслеживаются не только изменения пульсовой волны, но и соответствующие им изменения показаний силоизмерительного элемента. Если пульсовая волна изменила свое значение без соответствующего приращения показаний силоизмерительного блока, то такое изменение пульсовой волны считается ложным и отбраковывается. Т.е. по изменению (появлению, исчезновению) пульсовой волны судят не только о моментах определения диастолического (систолического) артериального давления по показаниям силоизмерительного элемента, но и по показаниям силоизмерительного элемента определяют верность выбранного момента. В этом заключается заложенный в предлагаемый способ принцип обратной связи, отличающий предлагаемый способ от аналогов.

Т. е. с целью повышения помехозащищенности фиксируют воздействия силоизмерительного элемента, предшествующие моментам измерения систолического и диастолического давления, и при сохранении монотонности изменения этого воздействия результат соответствующего измерения артериального давления признают верным.

Авторами предлагаемого изобретения не обнаружено технических решений, близких описываемому выше способу.

Предлагаемый способ измерения давления крови представляет собой следующую последовательность действий.

Палец руки помещают на ложемент силоизмерительного механического преобразователя, в качестве которого может применяться мембрана постоянной толщины.

С силоизмерительного преобразователя снимают сигнал о величине артериального давления. Силоизмерительный преобразователь конструктивно выполняется вместе с датчиком пульсовой волны. Датчиком пульсовой волны может служить фотоплетизмограф.

При нарастании воздействия силоизмерительного преобразователя на палец руки амплитуда пульсовой волны в тканях начинает изменяться не сразу. В момент ее первоначального уменьшения давление силоизмерительного преобразователя будет соответствовать диастолическому давлению, и сигнал, снимаемый с силоизмерительного преобразователя, пропорционален величине диастолитического давления. При полном исчезновении пульсовой волны измеряют систолическое давление.

Измерения проводятся и в обратном порядке. При этом с уменьшением воздействия силоизмерительного преобразователя на палец и появления пульсовой волны с силоизмерительного преобразователя снимают сигнал, пропорциональный величине систолического давления. И когда при дальнейшем уменьшении воздействия силоизмерительного преобразователя на палец руки дальнейшего приращения амплитуды пульсовой волны не происходит, измеряют диастолическое давление.

При измерениях как в прямом, так и в обратном порядке могут иметь место случайные или ложные сигналы пульсовой волны. Для их исключения при обработке информации используют обратную связь сигналов с силоизмерительного преобразователя и сигналов с датчика пульсовой волны, заключающуюся в том, что если поступает сигнал изменения пульсовой волны, не соответствующий изменению силового воздействия, то такой сигнал считается ложным и отбраковывается. Предложенный способ дает возможность получения двух результатов как систолического, так и диастолического уровней артериального давления в ходе одного цикла измерения, при соответствующем совпадении которых также подтверждается истинность полученных значений.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 2 представлена структурная схема устройства, с помощью которого может быть реализован предлагаемый способ.

Устройство состоит из блоков:
1. ИП источник питания.

2. ДПВ датчик пульсовой волны.

3. ДИФ дифференциатор.

4. ПЭ пороговый элемент.

5. ИнПр индикатор приращения.

6. УУ устройство управления.

7. МИП мембранный силоизмерительный преобразователь.

8. К ключ.

9. АЦП аналого-цифровой преобразователь.

10. БИНД блок индикации.

Устройство работает следующим образом.

При воздействии МИП на палец с ДПВ на ДИФ и ПЭ одновременно начинает поступать сигнал пульсовой волны. Как только сигнал достигнет порогового значения, с ПЭ поступает сигнал на УУ. ДИФ выделяет экстремальные значения поступающих сигналов, которые также поступают на УУ. УУ в соответствии с описанным выше алгоритмом работы определяют моменты измерения уровней артериального давления, снимаемого с МИП, и открывает К. Эти моменты должны соответствовать сигналам с ИнПр. ИнПр выделяет моменты времени, когда происходит приращение воздействующего усилия на палец. В этом заключается обратная связь сигналов с МИП и ДПВ.

Временные диаграммы, поясняющие ход нормального и аварийного процессов измерения, представлены на Фиг. 1.

Изменение воздействия силоизмерительного элемента на ткани пальца показано на временной диаграмме Фиг.1(б). Она включает в себя два участка: I - компрессионный, II декомпрессионный, составляющих один цикл измерения. Для наглядности пояснения воздействие P силоизмерительного преобразователя (МИП) изменяется линейно, хотя этот закон изменения, как показали эксперименты, не является оптимальным.

Сигнал с датчика пульсовой волны (U_пн) при нормальном ходе процесса измерения показан на Фиг.1(а). Амплитуда сигнала U_пн на I участке начинает монотонно уменьшаться с момента достижения на силоизмерительном элементе величины P_D, характеризующей диастолический уровень артериального давления. До этого она оставалась постоянной, несмотря на увеличение P. При дальнейшем увеличении P сигнал U_пн уменьшится до амплитуды σ U_п, при которой значение усилия силоизмерительного элемента (P_s) характеризует систолический уровень артериального давления. На участке II P уменьшается, что приводит к появлению сигнала с датчика пульсовой волны. При достижении амплитуды сигнала U_пн значения s U_п повторно измеряется P_s. Повторное значение P_D определяется по показаниям силоимерительного элемента в момент достижения приращением сигнала U_пн значения меньшего, чем s U_п. Значение s U_п определяет точность в предлагаемом способе и ограничена помехозащищенностью используемой аппаратуры.

Аварийный ход процесса измерения представлен на Фиг. 1(в) и характеризуется нарушением монотонности изменения сигнала с датчика пульсовой волны U_па при прежнем характере изменения P (см. Фиг. 1 (б)). Благодаря использованию принципа обратной связи возможные сбои не влияют на результаты измерений. Совпадение соответствующих значений измеренных уровней артериального давления (см. Фиг. 1(б)) также подтверждает интенсивность полученных значений.

Предложенный способ измерения уровней артериального давления крови позволяет производить измерения со скоростью на порядок большей, чем у всех известных способов (порядка двух измерений в минуту), что может играть немаловажную роль в условиях экстренной медицинской помощи, а также при массовых профилактических осмотрах населения. Кроме того, предлагаемый способ, сохраняя все достоинства пальцевых способов измерения артериального давления (в том числе высокую точность, надежность, помехозащищенность), позволяет устранить недостатки способов, использующих компрессионные манжеты.

Изобретение может использоваться в медицинской технике и относится к пальцевым способам определения давления. Изобретение направлено на увеличение скорости измерений и повышение помехозащищенности. Сущность изобретения заключается в воздействии на палец руки силоизмерительного преобразователя с одновременным снятием сигнала с датчика пульсовой волны. По значению сигнала с силоизмерительного преобразователя определяют величину давления. Систолическое давление измеряют в моменты исчезновения или появления сигнала пульсовой волны соответственно при возрастании или уменьшении воздействия на палец. Диастолическое давление измеряют в момент первоначального уменьшения амплитуды сигнала пульсовой волны при возрастающем воздействии на палец либо в момент прекращения увеличения амплитуды сигнала пульсовой волны при уменьшающемся воздействии на палец. Повышение помехозащищенности достигается за счет быстродействия, позволяющего дважды за цикл измерения определить уровни давления, а также за счет использования обратной связи сигналов с силоизмерительного преобразователя и датчика пульсовой волны. Способ измерения давления предназначен для массового использования. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ измерения артериального давления крови, заключающийся в воздействии на палец руки силоизмерительного преобразователя, по значению сигнала с которого судят о величине диастолического давления в моменты времени, определяемые изменением пульсовой волны, а о величине систолического давления в один из моментов времени либо при первоначальном появлении сигнала пульсовой волны в случае уменьшения воздействия на палец, либо при исчезновании сигнала в случае увеличения этого воздействия, отличающийся тем, что моменты времени измерения диастолического давления определяют соответственно по первоначальному уменьшению амплитуды сигнала пульсовой волны при возрастании воздействия на палец или по прекращению увеличения амплитуды сигнала пульсой волны при уменьшении этого воздействия. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определение систолического и диастолического давления проводят как при увеличении, так и при уменьшении воздействия силоизмерительного элемента в ходе одного цикла измерения и при соответствующем совпадении результаты признают верными. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что фиксируют воздействия силоизмерительного элемента, предшествующие моментам измерения систолического и диастолического давления, и при сохранении монотонности изменения этого воздействия результат соответствующего измерения артериального давления призначают верным.