Устройство для определения параметров давления крови Советский патент 1986 года по МПК G06F19/00 A61B5/02 G06F159/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для обработки данных медицинских исследований давления крови.

Цель изобретения - упрощение устройства.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - функциональная схема первого и второго блоков вьзделения положительного полупериода сигнала; на фиг.З функциональная схема первого и второго блоков вьщеления максимальной амплитуды; на фиг.А - пример вьтол- нения измерительного блока кровяного давления; на фиг.5 - форма элект рических сигналов с выходов узлов

: стройства.

Устройство (фиг.1) содержит измерительный блок 1 кровяного давления, состоящий из датчика 2 преобразования кровенаполнения в электрический сигнал, манжеты (дополни- тельныч орган эталонного давлени) 3, блока 4 задания эталонного давления, преобразователя 5, включающего датчик 6 текзпцего давления, два усилителя 7 и 8, фильтр 9 сигнала декомпрессии и фильтр 10 частоты пульсаций. Кроме того, устройство .содерлшт усилители II и 12 диффе- рёнцирукяцие, первый 13 и второй 14 блоки вьщеления положительных полупериодов сигнала, аналоговый ключ 15, три элемента И 16-18, .первый 19 и второй 20 ключи, аналого-. Ц1ФРОВОЙ преобразователь 21, первьй блок 22 вьщеления максимальной ам-- Гщитуды, второй блок 23 вьщеления Максимальной амплитуды, детектор 24 огибающей, компаратор 25, блок 26 задания режимов работы, состоящий из переключателя 27 и исполнительного триггера 28, узел 29 отображения информации, состоящий из первого 30 и второго 31 регистров результата и блока 32 индикации у; генератор 33 тактовых импульсов и блок 34 начальных установок.

Первый блок 13 выделения положительного полупериода сигнала (фиг.2 содержит усилитель-ограничитель 35, формирователь 36 строба, аналоговый ключ 37. Второй блок 14 выделе- «ия положительного полупериода сигнала содержит элемент НЕ 38 первый 39 и второй 40 аналоговые ключи,

,

25

134862

усилитель-ограничитель 41 и формирователь 42 строба.

Первьй 25 и второй 23 блоки выделения максимальной амплитуды

5 (фиг.З) содержат соответственно счетчик 43, цифроаналоговый преобразователь 44, компаратор 45, элемент И 46 и счетчик 47, преобразователь 48 цифроаналоговьА, компаратор

О 49, элемент И 50.

Устройство работает следующим образом. .

Манжета 3 и датчик 2 наклады- ваются на поверхность тела, причем

5 датчик 2 преобразования кровенаполнения в электрический сигнал, предназначенный для съема параметров . кровенаполнения, например, пульсаций , непосредственно соприкасается

20 с поверхностью тела.Манжета 3 оказывает воздействие на датчик 2 и вместе с ним на поверхность тела.

Включение-блока 34 .начальных установок обнуляет счетчики 43 и 47 блоков 22 и 23 вьщеления максимальной амплитуды, регистры 30 и 31 и блок 32 индикации и включа, - ет блок 4 задания эталонного давления.

Блок 4 накачивает манжету 3 до величины, превосходящей максимальное давление крови, например, до 250 мм рт.ст., и затем линейно его декомпрессирует с помощью дроссе35 лирующего элемента блока. Давление в манжете 3 преобразуется в электрический сигнал датчиком 6 текущего давления, усиливается усилителем 7 и фильтруется от пульсаций и можных возмущений фильтром 9 сигна- ла декомпрессии преобразователя 5. Электрический сигнал падения дав- .ления в манжете 3 преобразуется аналого-цифровым преобразователем 21

45 и в момент формирования сигнала раз- рещения на входах ключей 19 и 20 подается на регистры 30 и 31 и отображается на блоке 32 индикации. При этом блок 32 высвечивает числа, со50 ответствующие величинам систолическо го и диастолического (или среднего), артериального давления крови.

Манжета 3 при компрессии прижимает к поверхности тела, например

55 височного отдела головы, пальцы руки или другого удобного места, датчик 2 преобразования кровенаполнения в электрический сигнал. Датчик 2 выполнен, например, из элемента излучения света и фотоприемника и предназначен для съема информации о пульсации кровотока. При декомпрессии манжеты 3 изменение формы пульсирующего сигнала кровенаполнения с датчика 2 поступает через усилитель 8 и фильтр 10, предназначенный для выделения пульсирующей составляющей сигнала кровенаполнения на выход измерительного блока 1 и на. вход дифференцирующего усилителя М .

Кроме того, при использовании для реализации поиска значений параметров давления крови пальца руки или плеча руки возможно иное решение измерительного блока Г. При этом (фиг.4) вход фильтра 9 сигнала декомпрессии соединен с выходом усилителя 7 и с входом фильтра IО частоты пульсации, сигнал пульсаций на KOTOpbrti поступает через усилитель 7 и чувствительный датчик 6 непосредственно с манжеты 3 эталонного давления.

В обоих случаях изменяющийся при декомпрессии манжеты 3 пульсирующий сигнал кровенаполнения поступает йа вход первого дифференцирующего услителя 11. С выхода усилителя 11 сигнал поступает на вход первого блока 13 вьщеления положительного полупериода сигнала первой производной и на вход второго дифференцирующего усилителя 12 для формироваИия второй производной пульсирующего сигнала кровенаполнения сосудов. Сигнал второй производной поступает на информационный вход блока 14 вьщеления положительного полупериода сигнала второй производной сигнала кровенаполнения.

Блок 13 (фиг.2) работает следующим образом. Усилитель-ограничитель 35 усиливает положительную составляющую сигнала первой производной, поступающей с выхода первого усилителя 11 дифференцирующего, и при этом отсекает отрицательную составляющую сигнала. Формирователь 36 формирует строб разрешения и подает его на вход стробирования аналогового ключа 37,на информационный вход которого поступает сигнал первой производной. Таким образом, на выходе аналогового ключа 37 формируется только положительная составляющая первой производной пульсирующего сигнала кро - венаполнения.

Блок 14 обработки второй производной работает следующим образом (фиг.2). Сигнал второй производной пульсового кровенаполнения поступает на информационный вход первого аналогового ключа 39, на вход стробирования которого поступает сигнал положительной составляющей первой производной через элемент 38 НЕ, фор- мируя сигнал запрета прохождения первой компоненты второй производной, являющейся производной от положительной составляющей первой производной сигнала. Усилитель- ограничитель 41 с помощью формирователя 42 -строба формирует сигнал

разрешения и подает его на вход стробирования второго аналогового ключа 40, на информационный вход которого подается вторая составляющая второй производной, на выходе

которого в результате чего формируется только положительная составляющая второй компоненты второй производной пульсового кровенаполнения. На фиг.5 обозначено: а - диаграмма сигнала на выходе фильтра 10 частоты пульсаций, б - диаграмма сигнала на выходе первого дифферент цирующего усилителя 11 (первая производная сигнала пульсового кровенаполнения), в - диаграмма второй производной сигнала пульсового кровенаполнения, формируемая на выходе второго дифференцирующего усилителя 12. Положительная составляющая

второй компоненты второй производной сигнала пульсового кровенаполнения, формируемая на выходе блока 14, показана на диаграмме 1. Положительная составляющая первой

производной сигнала кровенаполнения на выходе блока I3 показана на , . диаграмме . Детектор 24 огибающей первой производной преобразует сигнал, поступающий с выхода блока

13, в вид, показанный на диаграмме €.

Сигнагг максимальной амплитуды второй компоненты второй производной пульсового кровенаполнения (фиг.5,г)

является признаком отсчета максимального (систолического) давления крови.

Сигнал максимальной амплитуды первой производной пульсового кро-е.иаполнения (фиг.5,) является призаком отсчета среднего (среднединами- еского) давления крови. При дальейшей декомпрессии давления исполительного органа 3 амплитуда первой роизводной пульсового кровенаполнения уменьшается (после достижения авенства амплитуД момент максимального сигнала второй компоненты второй производной и соответствуюий по амплитуде момент на нисходяей составляющей сигнала (фиг.5,е) - появляется сигнал отсчета минимального (диастолического) давления крови)..

Кроме того, показаны: I - признак отсчета, максимального систолического) давления крови, П признак отсчета среднего давления,и 1JJ - признак минимального (диастолического) давления крови. ПО оси орди- ат диаграмм, фиг.5 представлена амплитуда электрического сигнала,мВ; по оси абсцисс - время декомпрессии исполнительного органа 3 эталонного давления, с, за которое происходит качественное изменение пульсового сигнала регистрируемого, например, датчиком 2 преобразования кровенаполнения в электрический сигнал.

Сигналы положительных составляющих первой и второй производных поступают в блоки 22 и 23 вьоделения максимальной амплитуды для формирования сигнала управления индикацией величин давления крови.

Блоки 22 и 23 выделения максимальной амплитуды работают следующим образом. При формировании сигнала отсчета максимального давления крови сигнал второй компоненты положительной составляющей второй производной поступает на первый вход компаратора 49 блока 23 (фиг.З). Счетчик 47 обнулен блоком 34 перед началом поиска значений параметров давления крови, в результате чего на выходе цифроаналогового преобразователя 48 и на втором входе компаратора 49 уровень сигнала равен нулю, что является условием полнот го прохождения сигнала поступающего с информационного входа блока 23 через компаратор 49 на первый вход элемента И 50. На второй вход элемента И 30 поступает сигнал разрешения ; г енвратора 33 тактовых

импульсов устройства, в результате чего на счетчике 47 накапливается число, равное количеству импуль- сов, пропорциональных амплитуде входного сигнала. Кроме того, сигнал с выхода компаратора 49 формирует вместе с сигналом с генератора 33 сигнал разрешения прохождения числа, соответствующего

величине текуи1его давления в исполнительном органе 3 с аналого-цифрового преобразователя 21 через второй ключ 20 и на информационньй

вход регистра 31 и затем на входе блока 32 индикации.

При дальнейшем увеличении амплитуды входного сигнала блока 23 компаратор 49 может пропустить на

вход элемента И 50 только положительную разницу сигналов, которая в виде разрешающего сигнала поступает на вход второго ключа 20 и в виде пропорциональных импульсов на

вход счетчика 47 блока. Такой процесс будет продолжаться до момента равенства входного сигнала блока 23 и пропорционального числа в счетчике 47. При уменьшении входного

сигнала на выходе компаратора 49 приращений сигнал будет отсутствовать. -Таким образом, последний сигнал приращений и будет сигналом записи величины систолического давления крови.

Запись значения величины среднего давления крови осуществляется аналогично записи систолического давления с помощью блока 22 вьщеления максимальной амплитуды первой производной. При этом информация об амплитуде первой производной поступает с выхода блока 13 через аналоговый ключ 15 на информационный

вход блока 22. Сигнал записи параметра среднего давления через элемент И 17 формирует сигнал разрешения, который вместе с сигналом генератора 33 разрешает прохождение

через первый ключ 19 и с аналого- цифрового преобразователя 21 числа, соответствующего величине падения давления в исполнительном органе 3 и равного величине среднего давления крови, на информационный

вход регистра 30 и на вход блока 32.

Диастолическое давление крови определяется при уменьшении амплигуды первой производной сигнала пульсового кровенаполнения до величины, равной амплитуде первой производной в момент соответствия давлер1ия в исполнительном органе 3 величине систолического давления крови (фиг.Зо ,&}.

Операция поиска диастолическо- го давления осуществляется следующим образом,

С помощью переключателя 27 блока 26 переключают исполнителы ый триггер 28, который подает запрещающий сигнал на элемент И 17 канала среднего давления и разрешающий - на канал диастолического давления в составе элемента И 18, эл емента И 16 и аналогового ключа 15. При этом запрещается прохождение сигнала с выхода блока 13 на информационный вуод блока 22, но разрешается про- хожден11е сигнала с выхода блока 23. При определении параметров давления включается узел установки исходного состояния, обнуляются счетчики, компрессируется исполнительный орган 3 и с началом декомпрессии начинается процесс поиска параметров давления крови. Блок 23 определяет максимальную амплитуду второй производной и формирует сигнал записи систолического давления, который, кроме того, через элемент И 16 подает разрешающий сигнал на аналоговый ключ I5, разрешая тем самым прохождение сигнала первой производной на первый вход блока 22. При этом сигнал записи систолического давления будет последним сигналом разрешения аналогового ключа 15 и счетчиком 43 блока 22 будет набрано число, соответствующее амплитуде первой производной в момент появления максимальной амплитуды второй производной пульсового сигнала.

Детектор 24 огибающей интегрирует сигнал положительной составляющей первой производной (фиг.4,). Сигнал детектора 24 поступает на первый вход компаратора 25, на второй вход которого с выхода кода текущего зна чения сигнала блока 22 поступает сигнал цифроаналогового преобразователя 44 блока 22, пропорциональный числу, набранному счетчиком 43, и амплитуде первой производной, соответственной с моментом записи систолического давления крови сигналом с выхода блока 23. При совпадении амплитуд сигналов на входах

5 компаратора 25 на его выходе форми- сигнал записи диастолического давления крови, который через элемент И 18 поступает на вход первого ключа 19 и вместе с сигна 0 лом генератора 33 тактовых импульсов разрешает ввод числа с аналого- цифроаналогового преобразователя 21 на вход регистра 30 и на вход блока 32 индикации.

5

Формулаизобретения

Устройство для определения па- г раметров давления крови, содержа0 щее блок начальных установок, измерительный блок кровяного давления, блок индикации, первый и второй дифференцирующие усилители, первый и второй ключи, блок задания режи мов работы, компаратор, три элемента И, генератор тактовых импульсов, первый и второй регистры результата, аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого под0 ключен к выходу текущего значения давления измерительного блока кровяного давления, выход значения кровенаполнения которого подключен к входу первого дифференцирую5 щего усилителя, выход которого подключен к входу второго дифференцирующего усилителя, выход блока начальных установок подключен к входу предустановки измерительного

0 блока кровяного давления и к входам сброса блока индикации и первого и второго регистров результата, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к информационному

5 входу первого ключа, выходы первого и второго регистров результата подключены к первому и второму информационным входам блока индикации, отличающееся тем,что,

0 с целью упрощения устройства, в него введены два блока вьщеления положительных полупериодов сигнала, два блока выделения максимальной амплитуды, аналоговый ключ, детектор

5 огибающей, выход которого подключен к первому входу компаратора, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого

объединен через элемент МОНТАЖНОЕ ИЛИ с выходом второго элемента И и подключен к входу разрешения первого ключа, выход которого подключен к информационному входу первого регистра результата, вход синхронизации которого объединен с одноименными входами первого и второго ключей, аналого-цифрового преобразователя, второго .регистра результата и первого и второго блоков вьщеления положительных полупериодов сигнала и соединен с выходом генератора тактовых импуль- сов, выходы первого и второго дифференцирующих усилителей подключены к информационным входам jiepBoro и второго блоков вьщеления положительного полупериода сигнала соответственно, выход первого блока вьщеления положительного полупериода сигнала подключен к входу детектора огибающей и к информационному входу аналогового ключа, выход Которого подключен к информационному входу первого блока вьщеления максимальной амплитуды, выход кода текущего значения сигнала которого подключен к второму входу компаратора, выход второго блока вьщеления положительного полупериода сигнала подключен к информационному входу второго блока вьщеления максимальной амплитуды, выход признака максимума которого подключен к входу разрешения второго ключа и к первому входу третьего элемента И, выход которого подключен к входу стробирования аналогового ключа, вькод признака максимума первого блока вьщеления максимальной амплитуды подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого режима блока задания режимов, выход второго режима которого подключен к вторым входам первого и третьего элементов И, входы сброса первого и второго блоков вьщеления максимальной амплитуды подключены к выходам блока начальных устано- вок, выход сопровождения информации первого блока вьщеления положительных полупериодов сигнала подключен

0

5

0

5

0

5

5

0

5

к входу блокировки второго.блока вьщеления положительных полупериодов сигнала, причем первый блок вьщеления положительного полупериода сигнала содержит последовательно включенные усилитель-ограничитель, формирователь строба и аналоговый ключ, выход которого является выходом первого блока вьщеления положительного полупериода сигнгша, информационный вход которого соединен с информационными входами аналогового ключа и усилителя-ограничителя, второй блок вьщеления положительного полупериода си гнала содержит первый аналоговый ключ, элемент НЕ и последовательно включенные усилитель-ограничитель, формирователь строба и второй аналоговый ключ, выход которого является выходом второго блока вьщеления положительного, полупериода сигнала, информацион- ньА вход которого через первый аналоговый ключ подключен к информационным входам усилителя-ограни- чителя и второго аналогового ключа второго блока вьщеления положительного полупериода сигнала, вход блокировки которого подключен через элемент НЕ к входу стробирования первого аналогового ключа, а каждый блок вьщеления максимальной амплитуды содержит счетчик, цифроаналого- вьв1 преобразователь, вход которого подключен к выходу счетчика, компаратор, первый вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, а второй вход является информационным входом блока вьщеления максимальной амплитуды, элемент И, первый вход и выход которого подключены к выходу компаратора и счетному входу счетчика, первый и второй входы элемента И и вход сброса счетчика соединены с вьпсодом призт нака максимума, с входом синхронизации и входом сброса блока вьщеления максимальной амплитуды соответственно, выход цифроаналогового преобразователя первого блока вьщеления максимальной амплитуды является выходом кода текущего значения сигнала первого блока вьщеления максимальной амплитуды.

Т

1

±

Изобретение относится к области вычислительной техники и позволяет упростить конструкцию устройства при сохранении заданной точности измерения. Устройство содержит измерительный блок кровяного давления, преобразователь. Два усилителя, фильтры,сигнала декомпрессии и частоты пульсаций, два дифференцирующих усилителя, два блока выделения положительных полупериодов, аналоговый ключ, три элемента И, два ключа, аналого-цифровой преобразователь, два блока выделения максимальной амплитуды, де- . тектор огибающей, компаратор, блок задания режимов работы и узел отображения информации. Устройство позво- ляет измерять одновременно систолическое и диастолическое или среднее давления. 5 ил. kn Ю СО 00 О)

Н гН h

Гг

4 k-«

лМУАШ

Составитель А.Ушаков Редактор Н.Данкулич Техред С.Мигунова ,

Заказ 782/58 Тираж 673 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

«. - --. - - --ч-- W ---. - - - - -- .1. -- - ----- ---------

Филиал ГШ11 Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ш и I