Устройство для измерения артериального давления крови Советский патент 1987 года по МПК A61B5/02 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для диагностики состояния сердечно-сосудистой системы.

Целью изобретения является обеспечение достоверности измерения через легкую верхнюю одежду.

На фиг. 1 изображена схема устройства для осуществления измерения артериального давления; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие процесс измерения параметров артериального давления.

Устройство содержит пневматически соединенные компрессионную манжету 1, источник 2 избыточного давления с регулятором скорости декомпрессии и датчик 3 давления в манжете, к которому последовательно подключены усилитель 4 и аналого- цифровой преобразователь 5, последовательно соединенные первый 6 и второй 7 дифференциаторы, фильтр 8, первый 9 и второй 10 блоки памяти, дисплей 11 систолического давления и дисплей 12 диастоличес- кого давления, третий дифференциатор 13, вход которого подключен к выходу усилителя 4 через фильтр 8 и первый блок 14 определения приращений, выход которого подключен к управляющему входу первого блока 9 памяти, второй блок 15 определения приращений, включенный между выходом второго дифференциатора 7 и управляющим входом второго блока 10 памяти и детектор 16, включенный между выходом фильтра 8 и входом первого дифференциатора 6, при этом информационные входы первого и второго блоков 9 и 10 памяти подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя 5, а их выходы - к выходам дисплея 12 диастолического давления и дисплея 11 систолического давления.

Первый блок 14 определения приращений (второй блок 15 собран по такой же схеме и действует идентично) содержит компаратор 17, первый вход и выход которого являются соответственно входом и выходом блока 14 в целом, элемент 2И, 18 первый вход которого подключен к выходу компаратора 17, второй вход - к выходу тактового генератора 19, а выход - к счетному входу двоичного счетчика 20, цифроанало- говый преобразователь 21, цифровые входы которого подключены к разрядным выходам счетчика 20, а аналоговый выход - к второму входу компаратора 17, причем установочный вход счетчика 20 подключен к общей точке резистора 22 и конденсатора 23, другой вывод которого подключен соответственно к тине питания. Блок 14 определения приращений выполнен на основе известной схемы аналого-цифрового преобразователя с одноразовой за весь цикл измерения давления установкой счетчика в ноль. Цепочка, состоящая из конденсатора 23 и резистора 22, служит для начальной установ

ки счетчика 20 после включения источника питания и для запрета его работы на время заряда конденсатора 23 через резистор 22. Такая задержка необходима ввиду наличия

переходных процессов в узлах устройства при включении питания.

Устройство содержит пневматически соединенные компрессионную манжету 1, источник 2 избыточного давления в виде резиновой грущи с клапаном и регулятором скорости декомпрессии и полупроводниковый мостовой тензодатчик 3. Эти узлы являются типовыми, могут быть выполнены известным образом и служат для создания режима плавного снижения давления в манжете и преобразования мгновенного значения давления в пропорциональное ему напряжение. Выходное напряжение датчика усиливается усилителем 4 при.мерно на 30 дБ.

Этот сигнал, изображенный на фиг. 2,

диаграмма а, представляет собой медленно спадающее давление в манжете 1, про.моду- лированное по амплитуде пульсовыми осцил- ляциями артерии под манжетой, поэто.му необходимо обеспечить полосу пропускания

датчика 3 и усилителя 4 от постоянной составляющей до частоты, равной примерно 15 Гц. С выходом усилителя связан полосовой фильтр В с полосой пропускания от 0,5 до 15 Гц и усилением в полосе пропускания порядка 20 дБ. К прямоугольности его

характеристики не предъявляется особых требований, практически может быть использован фильтр второго порядка на операционном усилителе. Такой фильтр обеспечивает удовлетворительное подавление постоянной составляющей, шумов, наводок

и быстрых артефактов, лежащих вне полосы его пропускания, и выполнение своего функционального назначения - выделение сигнала пульсовых осцилляции артерии под манжетой. Далее выделенный сигнал поступает на дифференциатор 13, который формирует первый информационный сигнал (фиг. 2, диаграмма в) - первую производную от пульсовых осцилляции, и на последовательную цепь, содержащую однополу- периодный детектор 16 и два дифференциатора 6 и 7, которая формирует второй информационный сигнал (фиг. 2, диаграмма д) - вторую производную от дикротичес- ких впадин пульсовых осцилляции. Однопо- лупериоднь й детектор 16 служит для отсечки положительной части сигнала пульсовых осцилляции и может быть выполнен на основе операционного усилителя. Дикротичес- кие (отрицательные) впадины пульсовых осцилляции дважды дифференцируются в дифференциаторах 6 и 7. Все. три диффе- ренциатора устройства выполнены на основе операционного усилителя, конденсатора и резистора. Необходимо лищь обеспечить в них фазовый сдвиг, равный 90° во всей

рабочей полосе частот, и компенсацию некоторой потери уровня сигнала. Далее сформированные первый и второй информационные сигналы подают на соответствующие блоки 14 и 15 определения приращения, в которых осуществляется анализ амплитуд осцилляции информационных сигналов в темпе появления пульсовых осцилляции.

Измерения осуществляют следующим образом. Предварительно иа участок конечности пациента (например, на плечо) накладывают компрессионную манжету 1. С помощью источника 2 избыточного давления в манжете сначала поднимают давление до значения, заведомо превыщающего предполагаемое систолическое артериальное давление пациента, а затем с помощью регулятора скорости декомпрессии устанавливают режим плавного снижения давления в манжете. После этого начинают цикл измерения. При этом регистрируют сигнал, поступающий с датчика 3 давления, пневматически соединенного с манжетой 1, представляющий собой сумму сигнала, пропорционального давлению в манжете, и сигнала пульсовых осцилляции артерии под манжетой, и усиливают его в усилителе 4. Данный сигнал, изображенный на фиг. 2, диаграмма а, подают на аналогоцифровой преобразователь 5, который непрерывно измеряет его и в цифровом виде выдает информацию о текущем давлении в манжете в блоки 9 и 10 памяти.

Кроме того, сигнал с усилителя 4 подают па полосовой фильтр 8, обрезающий постоянную составляющую, щумы, наводки и быстрые артефакты, лежащие вне полосы его пропускания, который выделяет из регистрируемого суммарного сигнала сигнал пульсовых осцилляции артерии под манжетой и усиливает его. Затем из этого сигнала, изображенного на фиг. 2, диаграмма б, формируют два информационных сигнала: сигнал первой производной от пульсовых осцилляции (фиг. 2, диаграмма в) - посредством дифференциатора 13 и сигнал второй производной от дикротических впадин пульсовых осцилляции (фиг. 2, диаграмма д) - с помощью детектора 16 пульсовых осцилляции и последующего двойного дифференцирования в дифференциаторах 6 и 7. Для сравнения на фиг. 2, диаграмма ж показан сигнал второй производной от пульсовых осцилляции без предварительного детектирования. Далее в сформированных информационных сигналах обнаруживают характерные признаки - моменты максимумов (точка А на фиг. 2, диаграмма д и точка Б на фиг. 2, диагра.мма в). На эти моменты времени фиксируют значения сигнала, пропорционального давлению в компрессионной манжете. Систолическому артериальному давлению Рсмст соответствует точка А , диастолическому артериальному давлению

0

Рд.нлст. - точка Б (фиг. 2, диаграмма и). Эту операцию осуществляют с помощью бло ков 14 и 15 определения приращений, которые управляют работой блоков 9 и 10 памяти Информация, содержащаяся в блоках памяти, индицируется на дисплеях И и 12. Компаратор 17 сравнивает уровни входных напряжений и управляет pa6oToii элемента 2И 18. Последний закрыт логическим «О, пока напряжение на первом входе компаратора 17 меньп1е, чем напряжение на его втором входе. При этом импульсы с тактового генератора 19, работающего в не- прерывно.м режиме, не проходят на счетный вход двоичного счетчика 20. Во время по5 ложительной осцилляции информационного сигнала напряжение на первом входе компаратора 17 превышает напряжение на его втором входе. Компаратор 17 вырабатывает логическую «1, элемент 18 открывается и код счетчика 20 начинает увеличиваться.

0 Напряжение на выходе цифроаналогово- го преобразователя 21 возрастает по ступенчатой кривой до того момента, когда его величина превысит величину напряжения на первом входе компаратора 17, т. е. до

5 момента срабатывания компаратора 17. Логический элемент 18 закрывается логическим «О, а код счетчика 20 соответствует амплитуде осцилляции информационного сигнала.

Поскольку счетчик 20 после этого не ус0 танавливается в ноль, код амплитуды этой осцилляции держится в его памяти и после уменьщения напряжения на первом входе компаратора 17, т. е. после спада осцилляции, а увеличивается то.аько при появлении осцилляции информационного сигнала с

больщей амплитудой.

Увеличение кода счетчика 20 пропорционально разности амплитуд данной и предыдущей осцилляции. При этом компаратор 17 вырабатывает управляющий импульс, сви0 детельствующий о наличии приращений и.м- пульса осцилляции информационного сигнала. Этот управляющий импульс приращения с выхода блока 14 определения приращений поступает на блок 9 па.мяти, представляющий собой оперативное запоминающее устройство, выполненное на основе параллельного регистра с записью информации по фронту управляющего импульса. Информационные входы обоих блоков 9 и 10 памяти соединены параллельно и подключе0 ны к цифровым выходам аналого-цифрового преобразователя 5. Поскольку входным сигналом является выходной сигнал усилителя 4 (фиг. 2, диаграм.ма а), то цифровая информация на выходе преобразователя 5. представленная в коде, в любой MONICHT вре5 мени соответствует медленно спадающе.-. у давлению в манжете. Следовательно, информация, записываемая в блоки памяти 9 и 10, также cooTBeTCTBN eT давлеи ю в ман5

жете на моменты появления приращений положительных амплитуд осцилляции информационных сигналов. К цифровым выходам блоков 9 и 10 памяти подключены дисплеи 12 и 11, предназначенные для непрерывной индикации текущей цифровой информации, записанной в блоках 9 и 10 памяти соответственно. В качестве дисплеев могут быть использованы трехразрядные се- мисегментные светодиодные или жидкокристаллические индикаторы.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения артериального давления, крови, содержащее источник повышенного давления, соединенный с ком- прессиоцной манжетой и датчиком давления, выход которого через усилитель и аналого- цифровой преобразователь соединен с двумя блоками памяти, выходы которых соединены с дисплеями, и два последовательно соединенных дифференциатора, отличающееся тем, что, с целью обеспечения достоверности измерения через легкую верхнюю

одежду, в нем имеются последовательно соединенные фильтр, третий дифференциатор и первый блок определения приращений, выход которого соединен с вторым входом

первого блока памяти, детектор, соединенный с выходом фильтра и через первый и второй последовательно включенные дифференциаторы - с вторым блоком определения приращений, выход которого соединен с вторым блоком памяти, а вход фильтра соединен с выходом усилителя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый и второй блоки определения приращений выполнены в виде последовательно соединенных компаратора, элемента 2И, счетчика и цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом компаратора, второй вход элемента 2И соединен с выходом тактового генератора, а второй вход счетчика соединен резисторно-емкостной цепочкой с источником питания, причем первый вход компаратора является входом, а выход компаратора является выходом блока определения приращений.

Изобретение относится к медицинской технике. Цель изобретения - обеспечение достоверности измерения через легкую верхнюю одежду. Устройство содержит манжету 1, источник 2 избыточного давления и датчик 3 давления в манжете. Первый 6 и второй 7 дифференциаторы соединены последовательно. Вход третьего дифференциатора 13 подключен к выходу усилителя 4 через фильтр 8 и первый блок 14 определения приращений, выход которого подключен к управляющему входу первого блока 9 памяти. Второй блок определения приращений 15 включен между выходом второго дифференциатора 7 и управляющим входом второго блока 10 памяти. Информационные входы первого и второго блоков 9 и 10 памяти подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя 5, а их выходы - к выходам дисплея 12 и дисплея И. Однополупериод- ный детектор 16 служит для отсечки положительной части сигнала пульсовых осцилляции и может быть выполнен на основе операционного усилителя. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. I (Л со о оо СлЭ О5

t памент Ьктчения ycmpoucmia

Фиг. Z

iriftw