Устройство для измерения систолического давления Советский патент 1984 года по МПК A61B5/02 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам косвенного измерения параметров арт риального давления обследуемого пациента. Известно устройство для измерения артериального давления, содержащее окклюзионную манжету, соединенную с блоком пневматики, блок первичных преобразователей, соединенный с блоком измерений и блоком конца компрессии, выход которого соединен с блоком управления, выходы которого соединены с управляющими входами блока пневматики СО, Недостатком данного устройства является низкая точность измерения систолического давления. Цель изобретения - повьшение точ ности измерения. Цель достигается тем, что в устройстве для измерения систолического давления, содержащем окклюзион ную манжету, соединенную с блоком пенвматики, блок первичных преобразователей, соединенный с блоком измерений и блоком конца компрессии, выход которого соединен с блоком управления, выходы которого соединены с упр1авляющи14и входами блока пнев матики, блок конца компрессии вьтолнен в виде последовательно соединенных первого и второго детекторов, делителя, выходы которого соединены с входами первого и третьего компараторов, второго компаратора, логического элемента И, первого одновиб-ратора,выход которого соединен с вхо дами блока измерений, второго одновибратора и логического элемента ШШ выход которого через триггер соедине с управляющими входами первого и. вто рого ключей, а также третий одновибратор, вход которого соединен с выходом третьего компаратора, причем выход первого детектора соединен с Входами первого ключа, первого и третьего компараторов, выход второго детектора с входом второго ключа выходы триггера и первого компаратора соединены с входами логического элемента И, а выходы одновибратора соединены с соответствующими входами блока измерений. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока пневмоавтоматики:, на фиг. 3 - функциональная, схема блока конца компрессии с элек13 трическими соединениями; на фиг. А функциональная схема блока управления работой электромагнитных клапанов и электропривода компрессора блока пневматики; на фиг. 5 - временная диаграмма работы основньк функциональных блоков уса-ройства. Устройство состоит из соединенных пневмомагистралями комбинированной окклюзионной манжеты 1 и блока 2 пневматики преобразователей. Блок 2 пневматики содержит первый и второй электромагнитный клапан 4 и 3, первый пневмофильтр 5 между проксимальной П и дистальной 15 частями манжеты 1 и .второй пневмофильтр 6 перед компрессором 7. Компрессор 7 снабжен управляемым электроприводом 8. Электронная часть устройства содержит блок 9 первичных преобразователей, блок 10 декомпрессионных измерений, блок 11 пневмоавтоматики, блок 12 конца компрессии и блок 13 управления работой электромагнитных клапанов 3 и 4 и электропривода 8 компрессора 7. При этом блоки устройства имеют следующие электрические связи. Выходными аналоговыми сигналами , блока 9 первичных преобразователей являются первый электрический сигнал а компрессионного давления, ко торый подается на вход блока 10 де- компрессионных измерений и блока 11 пневмоавтоматики, второй электрический сигнал 6 максимальных осцилляции подается на вход блока 10 декомпрессионных измерений, а третий электрический сигнал, ж. дистальных осцилляции - еще и на вход блока 12 конца компрессии. Выходными импульсными сигналами блока 11 пневмоавтоматики являются импульс Ь пуска, который подается на вход блока 13 управления, импульс 5 исходного состояния, который поступает на входы блока 10 декомпрессионных измерений, блока 12 конца компрессии и блока 13 управления, а импульс 1 начала измерений подан на входы блока 10 декомпрессионных измерений и блока 12 конца компрессии. Выходными импульсными сигналами блока 12 конца компрессии являются импульс л предварительного измерения Р и импульс И временной задержки, которые подаются на входы блока 10 декомпрессионных измерений, а также импульс /м конца компрессии, который подается на вход блока 10 декомпрессионных

измерений и блока 13 управления. Выходными импульсными сигналами блока 13 управления являются импульсы С и И1 управления работой второго 4 и первого 3 электромагнитных клапанов .и импульс у управления работой электропривода 8 компрессора 7.

Блок 11 пневмоавтоматики содержит компаратор 14, формирователь 15 логической единицы, формирователь 16 импульса, кнопка 17 Пуск, формирователи 18 и 19 импульсов. Блок 12 конца компрессии содержит детекторы 20 и 21, триггер 22, ключи 23 и 24, делитель напряжения 25, логический элемент 26 ИЛИ, одновибратор 27, логический элемент 28 И, компараторы 29 и-30, одновибраторы 31 и 32, компаратор 33. Блок 13 управления со- держит логический элемент 34 НЕ, . триггер 35,ключ 36, логический элемент 37 ИЛИ, логический элемент 38 НЕ, ключ 39, компаратор 40, логический элемент 41 НЕ, триггер 42, ключ 43, делитель напряжения 44.

Работа устройства осуществляется следунмцим образом.

На плечевую артерию обследуемого пациента накладывают комбинированную окклюзионную манжету 1. После нажа тия в момент времени t;, кнопки 17 Пуск блока 11 пневмоавтоматики напряжение питания +5 6 подается на формирователь 19 импульса S приведения блоков устройства в исходное состояние, например, после предшествующих измерений. Импульс S с выхода блока 11 пневмоавтоматики поступает на вход блока 13 управления, а именно на вход логического элемента 41 НЕ, где инвертируется и подается на вход R триггера 42, устанавливая его выход О 0. Одновременно импульс S исходного состояния подается на первый вход логического элемента 37 ИЛИ и с его выхода поступает на вход логического элемента 38 НЕ, где инвертируется и подается на вход И триггера 35, устанавливая для него d 0. Выходы триггеров 35 и 42 при Q 0 не запитывают ключи 36, 39 и 4 поэтому сигналы с , и у равны нулю, электромагнитные клапаны 3 и открыты в атмосферу, а электроприво 8 компрессора не работает.Но в момент времени t прихода заднего фрон та импульса S исходного состояния в формирователе 18 возникает передний фронт импульса b пуска, который подается на вход блока 13 управления, а именно на логический элемент 34 НЕ, где инвертируется и поступает на входы S триггеров 35 и 42. Их выходы Q 1 замыкают ключи 36, 39 и 43, стоящие в силовых цепях обмоток блока питания электромагнитных клапанов 3 и 4 и электродвигателя привода 8. Иначе говоря, импульсами управления С .Т и Lf в момент времени i. закрываются электромагнитные клапаны 3 и 4 и начинает работать от привода 8 компрессор 7, который нагнетает давление в манжете 1 по кривой d . Компрессирование проксимальной части П комбинированной окклюзионной манжеты 1 компрессором 7 осуществля-, ется через второй пневмофильтр 6,. который как и первый пневмофильтр 5 состоит из двух последовательно соединенных Г-образных пневматических R-C звеньев. Сопротивления в этих звеньях является пневмодросселями рассчитываемого номинала, а емкости с - пневмоемкостями рассчитываемой вместимости. Пневмофильтр 6 сглаживает пульсации давления в обеих частях манжеты1, вызванные работой компрессора 7. Такое сглаживание необходимо потому, что на компрессионном цикле ведутся измерения как предварительного значения Р« , так и значения РМП. - V пЯМ (промежуточное измерение) путем количественного анализа амплитуд осцилляции дистальной/, части манжеты 1. При этом второй электрический сигнал С проксимальных осцилляции используется для формирования в блоке 10 декомпрессионных измерений унифицированных импульсов П второго сигнала а третий электрический сигнал ж. дистальньк осцилляции используется для предварительного измерения Р, и достижения Рмакс превьппаюЩего Р., на необходимую и достаточную величину. Поскольку эти измерения более ответственны, компрессирование дистальной частиД манжеты 1 осуществляется еще и через первый пневмофильтр 5. Помимо указанного назначения, пневмофильтр 5 служит еще и для исключения взаимного влияния по переменной составляющей давления частей Л и Д манжеты 1. В .устройстве-прототипе последнюю функцию выполняет разделительный пневмодроссель, однако пневмофильтр работает здесь более качественно. Таким образом, введение в блок 2 пневматики двух пневмофильт ров 5 и 6 существенно повьшает надежность и помехозщищенность измерений. По мере компрессирования манжета 1 становится все более чувствительной и в момент времени t3достижения Р . 30 мин Нч обе части начинают воспринимать для приборной регистрации полезные сигналы проксимальных е и дистальных ж осцилляции на фоне шумов и помех, связанных с распрямлением пневматических полостей П и Д манжеты 1, Сигнал Д компрессионного давления поступает из блока 9 первичных преобразователей в блок 11 пневмоавтоматики, а именно на компаратор 14, формирователи 15 и 16, где образуется импульс t разрешения измерений после Р PMUK , Импульс 2 поступает на входы блока 10 декомпрессионных измерений иблока 12 конца компрессии, а именно на вход S триггера 22, вькоды которого становятся равными , , т.е, фирмируется импульс g разрешения анализа достижения Рмакс . Появляющийся в момент вpeмeниtз третий электрический сигнал Ж .ди стальных осцилляции подается в блок 10 декомпрессионных измерений и в блок 12 конца компрессии, а именно на детектор 20 . до его прихода на вход (I триггера 22 в момент времени t, через логический элемент 26 ИЛИ уже поступил импульс 5, исходнога состояния, который переводит триггер 22 в рабочее положение, ког/да его выход Q 0, а выход 1, от крьшает ключи 23 и 24, разряжая емкости детекторов 20 и 21 до нулевого уровня. Выходное напряжение J детек тора 21 подае1 ся на один выход комиа ратора 30, на второй вход которого подается опорное напряжение UK. Поскольку в исходном состоянии Ui 0, то на входе компаратора 30 напряжение также равно нулю, что закрывает логический элемент 28 И. Так как с приходом на вход S триггера 22 импульса 1 0. 0, то ключи 23 и 24 закрьшаются, обеспечивая нормальные условий работы детекторов 20 и 21. Детектор 20 имеет постоянньте времени заряда Us 20 мс и разряда Up 3 с, которые выбраны исходя из амшштудн временных показателей сигнала % дне тальных осцилляции. Так при минимальной частоте пульса МПммн 20 уд/миц 60 .. имеем IP Поэтому даже 4Пмин 20- при ЧП ЧПмин выходное напряжение и (сигнал J, ) детектора 20 на каждый регулярный пульсовой удар осцилляции Ж не достигает нулевого уровня, не говоря уже о максимальной частоте пульса МПмакс 240 уд/мин. Напряжение U поступает на пико-, вый детектор 21 с постоянными времени заряда мс и разряда Тр 120 с. Известно, что с момента времени tj(появления первого пульсового удара сигнала Яс дистальных осцилля-. ций) амплитуды последующих сигналов на компрессионном цикле сначала увеличиваются, достигают в момент времени t максимального значения, после чего уменьшаются и исчезают полностью в момент времени 15 прекращения кровотока в артерии при компрессионном давлении Р PC , Напряжение и отображает этот процесс, являясь его огибающей в интервале от , а от tfi - убьшает по экспоненте. По мере же возрастания выходного напряжения 1/2Детектора 21 (сигнал lA/) оно достигает значения Uт. ц , на выходе компаратора 3.0 появляется напряжение, которое открывает логический элемент 28 И, формируя передний фр. импульса К анализа PC на компрессионном цикле. Затем напряжение 1} продолжая оставаться огибающей сигнала ж , достигает своего максимального значения в момент времени t,, после чего из-за большо значения tp 120 с детектора 21 остается постоянным и равным г UjMCSKC. Даже при отсутствии последнего удара (не) в момент времени падает до значения Ui U{ Ui | ,, где коэффициент деления -делителя 25 напряжения К 2,5, на выходе компаратЬра 33 появляется напряжение и в одновибраторе 32 вырабатывается импульс Л предварительного измерения Р. . Таким образом, за момент времени 15 предварительного измерения Р. выбран момент последнего пульсового ударГсигн аждас ;; осцилляции в том случае, если они резко пропадают. Если же момент их исчезновения четко невозможно выделить, то за таковой принимается момент времени ts, когда амплитуды осцилляции уменьшаются в 2,5 раза от максимального значения К (tiij 2,5. После времени t UV(ts) напряжение U.| сигнала несмотря на исчезновение сигнала ж дистальных осцилляции, продолжает уменьшаться по экспоненте и в момент времени t I достигает значения г где коэффициент деления делителя 25 напряжения К. 5, т.е. )$. 2 к. Таким образом, момент вре мени й является моментом достижения РМДКС причем при указанной работе устройства РМЛКС превьшхает оптималь ным образом Р на необходимую и достаточную величину, равную Д оптРмйкс -PC Д гД VK - скорость компрессии; д . U 1HUKC rz,5. и Поскольку то - Ц - 5 т ,yf.ze. - --i-t.., РОИ. 7 мин HQ-/C- 2,1 с 15 мм Но Если К 6, го ut - Тр , 3с -0,38-. fi .. .р ° 7 мин Нд/с. 2,6 с 18 мм Hj. Следовательно, по заданному отно шению К 5-6 автоматически достига ется лР опт 15-20. мин Но для любого пациента. Момент времени t, фиксируется компаратором 29, выходной- сигнал которого подается на один из трех выходов логического элемента 28 И, причем на двух других его входах уже присутствует сигнал логической единицы от триггера 22 в виде импульса д анализа Рмйкс . и от компаратора 30 в виде второго разрешающего напряжения. Система двух сигналов анализа РмлкчС использована для повышения помехозащищенности устройства. Следовательно, в момент времени t срабатывает логический элемент 28 И, который запускает одновибрато 27, вырабатывающий импульс «М конца компрессии. Последний поступает на блок 13 управления и блок 10 декомпрессионных измерений, а также череэ логический элемент 26 ИЛИ на вход Р триггера 22, приводя его в исходное состояние Q 0. Логическая единица на выходе компаратора 29 присутствует с момента времени, когда что и приводит к формированию после Ui U.i - заднего фронта импульса. уМ. конца компрессии. Импульсом -м и выходным сигналом Q 0 триггера 22 снова открываются ключи 23 и 24, а емкости детекторов 20 и.21 быстро разряжаются до нулевого уровня. Поступающий на блок 13 управления импульс лл конца компрессии устанавливает следующие значения его выходных сигналов С ,Т управления электромагнитными клапанами 3 и 4 и сигнала управления электродвигателем 8 компрессора, поступающих на блок 2 пневматики: Т Ч О, . При этом электродвигатель компрессора останавливается, открывается первый электромагнитньпЧ клапан 3, обеспечивая декомпрессионный цикл комбинированной окклюзионной манжеты 1 со стандартной скоростью декомпрессии. В дальнейшем в процессе декомпрессионного цикла с блока 10 декомпрессионных измерений в блок 13 управления поступает импульс считывания Рд, который устанавливает следующие значения его выходных сигналов, поступающих на блок 2 пневматики: С 1, У 0. При этом помимо первого, уже открытого после момента времени t электромагнитного клапана 3,открывается еще .второй 4 для осуществления быстрого сброса оставшегося в комбинированной окклюзионной манжете 1 давления. В момент времени ty задним фронтом импульса vU конца компрессии от одно- . вибратора 27 блока 12 конца компрессии в одновибраторе 31 того же блока формируется импульс Н временной, приблизительно односекундной задержки которьм поступает в блок 10 декомпрессионных измерений.Этот импульс на указанное время задерживает измерительные операции блока 10 и тем самым исключает влияние на них переходных процессов, связанных с работой электромагнитных клапанов 3 и 4 и электропривода 8 компрессора 7, повышая надежность и помехозащищенность измерений. По заднему фронту импульса Н временной задержки в момент времени tg в блоке 10 декомпрес9 .1 сионных измерений вырабатываются среди прочих сигналов унифицированные импульсы п второго электрического сигнала (частоты пульса), а также в момент времени tg - импульс Р окончательного измерения Pt на декомпрессионном цикле. С момента времени tg в блоке 10 декомпрессионных измерений производится сравнение двух измеренных значений PC артериаль ного давления пациента, а именно предварительно измеренного на деком3прессионном цикле в момент времени ts по импульсуU и окончательно измеренного на декомпрессионном цикле в момент времени tg по импульсуР . После сравнительного анализа этих значений вырабатывается сигнал считывания PC одновременно являющийся разрешением на последуюпще измерения, анализ и око1}чательное считывание другого параметра артериального давления обследуемого пациента - диастолического давления д .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИСТОЛИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащее окклюзионнзпо манжету, соединенную с блоком пневматики,- блок первичных преобразователей, соединенный с блоком измерений и блоком конца компрессии, выход .которого соединен с блоком управления, выходы которого соединены с управляющими входами блока пневматики, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, блок конца компрессии вьшолнен в виде последовательно соединенных гМ первого и второго детекторов, делителя, выходы которого соединены с входами первого и третьего- компараторов, второго компаратора, логического элемента И, первого одновибратора, выход которого соединен с входами блока измерений, второго одновибратора и логического элемента ИЖ, выход которого через триггер соединен с управляющими входами первого и второго ключей, а также третий одновибратор, цход которого.соединен с выходом третьего компаратора, причем выход первого детектора соединен с входами первого ключа, первого и третьего компараторов, выход второго детектора с входом второго ключа, (Л выходы триггера и первого компаратора соединены с входами логического с элемента И, а выходы одновибраторов соединены с соответствующими входами 5 блока измерений. со 4i СР

отТ

к 10.

Фиг.г

Фиг.З

Фиг.