Устройство для измерения артериального давления Советский патент 1986 года по МПК A61B5/02 

Изобретение относится к медицинсой технике и может быть использовано для измерения артериального давле- ния по методу тонов Короткова.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности и точности измеения ,

На фиг. 1 приведейа структурная схема устройства для измерения артериального давленияI на фиг, 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие

работу устройства.

Устройство для измерения артериального давления содержит компрессионную манжету 1, пневмат1-:гчески связанную с датчиком 2 давления возуха в м анжете,, выход которого через аналого-цифровой преобразователь 3,подключен к соответствующим входам блока 4 управления (идентичного блоку управления устройства - прототипа) 5 а выходы последнего - к входам блока 5 индикации. Оптоэлект- ронный датчик -6 пульса через формирователь 7 импульсов связан с тактовым входом сдвигового регистра 8, Каждый из вксходов датчиков тонов Короткова блока 9 датчиков тонов Ко - роткова, вмонтированного в компрессионную манжету 1, соединен с соответствующим входом суммирующего усилителя 10 и через соответствуют 1Й блок 1I коррекции добротности подключен к. соответствующему входу управления блока 9 датчиков Тонов Короткова. Выход, суммирующего усилителя 10 через последовательно соединенные выпрямитель 12 и пороговый эле1-1ент 13 соединен с информационным входом сдвигового регистра 8,, Управляющие входы блоков 11 коррекции добротнос-- ти соединены мелсду собой и подключекы к выходу формирователя 7 импульсов

Каждый датчик тонов Короткова блока 9 содержит резонансный пьезоэлектрический преобразователь 14, преобразу ощий ускорение в напряже- 1ше, которьй содержит диэлектрический держатель 15, в котором консоль- но укреплены пьезоэлектрические пластины 16 и 17, между которьми установлена металлическая пластина 18,; причем пластины 16 и 17 каяодого датчика блока 9 соединены соответственно с их выходами и входами и яв-

ляштся выходами и входами блока 9. и металлическая пластина 18 подключена к общей шине.

7338

Ка/едый блок 11 коррекции добротности содепжит последовательно соединенные дифференциатор 19 и инвертирующий усилитель 20, между выходами коIJ торых включены параллельно два под- строечных потенциометра 21 и 22, вы- ходы последних, связаны с входами коммутатора 23. Выход и управляющий вход коммутатора 23 являются соответ0 ственно выходом и управляющим входом блока 11 коррекции добротности, Блок 4 управления выполнен идентичным блоку управления устройства-прототипа.

5 З стройство для измерения артериального давления работает следунщим образом.

Перед измерением магшета 1 уста- Q навливается над артерией выше локтевого сгиба, а датчик 6 на мочке уха. В манжете 1 создается давление Р , превышающее предполагаемое систолическое Рд. Величина давления возду- 5 за в манжете 1 преобразуется с помощью датчика 2 в напряжение и преобразуется в цифровой код в анало- а о-цифровом преобразователе 3. Код давления блоком 4 управления переда0

5

ется на блок 5 индикации. Измерение артериального давления осуществляется в режиме декомпрессии косвенным методом: систолическое давление Р, к диастолическое давление Р

ждествляются со значениями давления

0

в ман;кете 1 в моменты появления и исчезновения тонов Короткова. Выде- леьше тонов Короткова реализуется цепью: датчики блока 9 тонов Короткова - блоки 11 коррекции добротности - суммируюпщй усилитель 10 ™ вьт рямитель 12 - пороговый элемент 13, Сигнал пульса снимается оптоэлектрон- ным датчиком 6 пульса, регистрирующим модуляцию светового потока кро - вью в сосудах мочки уха. Формирователь 7 импульсов предназначен для. нормирования сигнала по длительное ти и амплитуде с целью согласования с блоками логк1ческой обработки: сдви говым регистром В -и блоками 11 коррекции добротности. Фиксация моментов появления и исчезновения тонов Короткова осуществляется следующим образом. На информационньв вход

сдвигового регистра 8 подаются сигналы с выхода канала выделения тонов Короткова (с выхода порогового элемента 13), а на тактовый вход сигналы пульса с выхода формировате ля 7. Таким образом, в сдвиговый регистр 8 записывается единица, если сигнал на выходе канала выделения тонов Короткова синхронизирован (совпадает по времени) с сигна- hoM пульса. Содержимое регистра 8 анализируется блоком 4 управления. Если четыре смежных пульсовых удара были синхронизированы по крайней мере с тремя сигналами канала тонов Короткова, то блок 4 управления принимает решение о появлении истинных тонов Короткова.

Возможные комбинации значений

разрядов F

и Ри

ветствующие этому случаю, представлены в таблице.

Значение давления в мянжете 1, со- ответствузощее моменту появления истинных тонов Короткова, выдается блоком 4 в блок 5 индикации в ка- честве систолического давления Р .

трех пьезопреобразователей 14. При этом для формирования равномерной амплитудно-частотной характеристики датчика собственные резонансные часj тоты преобразователей 14 должны быть распределены по диапазону тонов Короткова (fp 60 Гц, fp 100 Гц, fp Гц)5 а выходные сигналы от- де:1ьных преобразователей суммируются

10 усилителем 10с

Для повышения эффективности временной селекции блока 9 вьщеления то- нов Короткова добротность каждого из трех преобразователей 14 управляет(5 ся сигналом пульса с помощью блока COOT- 1- коррекции добротности. При отсутствии пульсового сигнала преобразователи 14 демпфируются за счет введения глубокой отрицательной обратной

20 связи, в результате чего добротность и,, следовательно, чувствительность гфеобразователей 14 снижается. При наличии сигнала пульса добротность преобразователей 14 увеличивается.

25 Блок 9 датчиков выделения тонов Короткова работает следующим образом.

1 О 1 1 1

1 1 О

1 1

1

О 1

Исчезновение истинных тонов Короткова фиксируется по отсутствию синхронизации двух смежных пульсовых ударов с сигналами канала тонов Короткова. Соответствующее этому моменту значение давления в манжете передается блоком 4 управления в блок 5 индикации в качестве диастоли ческого PJ.

Для обеспечения частотной селекции и повышения отношения сигнал - шум кайала выделения тонов Короткова в качестве датчиков тонов Короткова в блоке 9 использованы пьезо- керамические датчики ускорений, полоса пропускания которых соответству ет спектру тонов Короткова. Датчики тонов Короткова в блоке 9 могут быть реализованы, например, на основе

Датчик блока 9 устанавливают над плечевой артерией. Вибрационньй сиГнал тонов, Короткова передается через диэлектрический держатель 15 на пьезоэлектрические пластины 16 и 17 1 металлическую пластину 18. Пласти- ка 17 предназначена для съема сигнала я назьшается измерительной, пластина 16 называется управляющей, rak как на нее подается сигнал обратной саязи для управления добротностью. Сигнал и, К| X (где К, - коэффициент пропорциональности; X - отклонение конца пластины) с пьезоэлект- Р-ической пластины 17 поступает на вход блока 11. На выходе дифференциатора 19 выделяется сигнал

и - - R с и - dt:

пропорциональный первой производной сигнала U, а на выходе инвертирующего усилителя 20 - сигнал

50

. р., R. dU, К7 dT

Если

55

Кз R, , ,C

dUn dc

Напряжения Uj и U на движках

потенциометров R ются выражениями

и R определя-

R,C (2ct-1)

U,R,C

f..,-H.C§ ,-,„

.R.C(2p-l)f

где сС 0-1;-й 0-1.- коэффициенты, характеризующиеположения движков.

На управляющую пластину 16 при пулевом сигнале на управляющем входе коммутатора 23 (что соответствует пульсовому удару) транслируется сигнал Uj , а при единичном (при отсутствии пульсового удара) - сигнал U, .т.е.

г во время пульсово- I го удара;

L и,.- во время паузы. (2) Подведение сигнала U к пьезо- пластине 16, согласно обратному пье- зоэффекту, вызьюает в ней пропорциональное механическое напряжение, что эквивалентно приложению силы

10

F К, Uc

(5)

где К - коэффициент пропорцинальности обратного пъезоэффекта.

Таким образом, на преобразователь помимо внешней вынуждающей силы

F. . вызванной тонами Короткова, вн

действует сила, пропорциональная первой производной .отклонения X,

Добротность определяется положением движков потенциометров (параметрами oi и jb ): во время пульсового удара потенциометром 21, .во время паузы потенциометром 22, т.е.

52.),Kj К2, га

Кз52..9.)

m

m

- во время пульсового удара;

- во время паузы.

Положением движков потенциометров устанавливается высокое значение Q,(5 - 10) и низкое Q (0,2 - 0,5) при изготовлении прибора.

Временные диаграммы на фиг. 2 иллюстрируют эффективность предложенного закона управления добротностью при фиксации систолического давления Рд .

Сигнал датчика пульса (фиг. 2а) запускает формирователь 7, формирующий импульсы нормированной длительности tj, и амплитуды (фиг. 2б;г .

На диаграммах фиг. 2в и фиг, 2г представлены акустические сигналы тонов Короткова и помехи соответственно.

Сигналы на выходе суммирующего усилителя 10 и порогового элемента 13 без демпфирования датчиков тонов Короткова блока 9 во время пауз между пульсовыми ударами и с демпфированием датчиков блока 9 показаны на фиг. 2д, ей фиг. 1ж, 3.

В первом случае сигнал с выхода датчика, возбужденного помехой 1, имеет большую длительность, чем во втором. Если амплитуда помехи достаточно велика, то к моменту активного фронта сигнала пульса (фронта 0-1) амплитуда сигнала на выходе суммирующего усилителя не успеет уменьшиться ниже порогового уровня Ufjop В результате чего в момент (i + 1)-го пульсового удара фиксируется ложная синхронизация сигнала с выхода блока 9 датчиков тонов Короткова с пульсовым ударом. Таким образом, в ситуации, отображенной на фиг, 2д5 е момент фиксации систолического давления Р будет опере- ;жать момент правильной фиксации;: (1н- 2-ой удар) на один период Т пульсо- и& Го удара, что обуславливает составляющую погрешности йР5 V-T, где V- скорость декоЕ Шрессии.

При демпфировании датчика тонов Короткова зо время пауз между пульсовыми ударами амплитуда и длительность сигналов, вызванных помехами, будет меньше (фиг. 2ж). В результате чего ложная синхронизация пульсовых ударов с.сигналами блока 9 датчиков тонов Короткова практически устраняется, и момент фиксации Р, будет определен правильно.

7

Демпфирование (уменьшение добротности) датчика тонов Короткова в паузе между пульсовыми ударами уменьшает время установления t , так как оно обратно пропорционально добротности. Таким обращом, сигнал на выходе канала выделения тонов Короткова имеет меньшую амплитуду, а после дтрекращений действия помехи исчезает с меньшей задержкой, чем в случае с неуправляемой добротностью датчика или электронного фильтра в канале вьщеления тонов.

73388

Датчикик тонов Корсткова блока 9 восстанавливают свою чувствительность только во время пульсового удара, что повышает эффективность временной селекции сигнала тонов Короткова сигналом пульса.

В устройстве сигналы пульса регистрируется оптоэлектронным- датчиком, не чувствительным к акустич J;CKHM и вибрационным шумам и помехам, что также способствует повышению помехоустойчивости процесса измерения.

11 iL A Jl

)K

/

V.

/top

n

П