Устройство для измерения артериального давления крови Советский патент 1989 года по МПК A61B5/02 

дом блока 2 датчиков тонов Короткова, подключенными к соответствующему блоку 13 коррекции добротности, а металлическая пластина 19 подключена к общей шине устройства, в предпочтительном варианте выполнения устройства может быть использовано пять датчиков 15 тонов Короткова с резонансными частотами 60, 75, 90, 105 и 120 Гц.

Управляемый суммирующий усилитель 4

йия артериального давления крови; на 10 может быть выполнен (фиг. 2) в виде N-ка- фиг. 2 - структурные электрические схемы нального инвертирующего сумматора на ос- правляемого суммирующего усилителя и нове операционного усилителя 20, в качестве

входных управляемых сопротивлений которого использованы полевые транзисторы 21 ойстна; на фиг. 3 - зависимость централь- VT1...VTN, последовательно соединенные с ой частоты усиления в тракте выделения соответствующими резисторами 22 R1...RN. 1JOHOB Короткова от текущего значения дав- Резистор 23 К„, включенный параллельно

операционному усилителю 20, в совокупности с резисторами 22 служит для обеспечения требуемого общего коэффициента усиОН11 и зависимости от давления в манж ете. 20 ления сигнала тонов Короткова. Управление Устройство для измерения артериального полевыми транзисторами 21 осуществляется

путем подачи управляющего напряжения U, на затвор соответствующего полевого транзистора 21 с формирователя 14 управляюще- соединенные управляемый суммирующий уси- сигнала.

литель 4, выпрямитель 5, пороговый эле-Формирователь 14 управляющего сигikeHT 6, сдвиговый регистр 7, блок 8 управ- нала содержит (фиг. 2) преобразователь 24 .|1ения и блок 9 индикации, последова- кодов, выходы которого соединены с соот- (ельно соединенные датчик 10 пульса и од- ветствующими входами N пассивных сумма- 1|1овибратор 11, выход которого подключен к торов 25, выходы которых подключены соот- i TOpOMy (тактовому) входу сдвигового ре- 0 в тственно к управляющим входам управляемого суммирующего усилителя 4, а именно, к затворам соответствующих полевых транзисторов 21. В предпочтительном варианте выполнения устройства количество пассивных сумматоров 25 равно пяти, а преобра

( входам блока 2 датчиков тонов Коротко- 35 зователь 24 кодов может быть выполнен в 5а, первые входы - соответственно к вы- виде постоянного запоминающего устройства, в котором записана программа преобразования входного восьмиразрядного кода в пять трехразрядных групп, каждая из

,. ,,., ..-.которых подается на вход соответствующего

ды - к выходу одновибратора 11, и фор- пассивного сумматора 25. мирователь 14 управляющего сигнала, входДатчик 10 пульса может быть выполнен

в виде оптоэлектронного датчика пульса. Устройство для измерения артериального давления крови работает следующим обраИзобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для измерения параметров сердечно-сосудистой системы.

Целью изобретения является повыщение точности измерения путем увеличения поме- хюзащищенности частотной селекции тонов Короткова.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства для измереения в манжете; на фиг. 4 - диаграмма змсие: Я формы амплитудно-частотной ха- актеристики тракта выделения тонов Коротавления крови содержит (фиг. 1) манжету 1 с блоком 2 датчиков, тонов Короткова с датчиком 3 давления, последовательно

истра 7, аналого-цифровой преобразова- -ель 12, включенный между датчиком 3 давления и вторым входом блока 8 управления, группу блоков 13 коррекции добротности, ыходы которых подключены соответственно

чодам блока 2 датчиков тонов Короткова И соответственно к первым (информационным) входам управляемого суммирующего усилителя 4, а вторые (управляющие) вхоКоторого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 12, а вЫходы - соответственно с вторыми (управляющими) входами управляемого суммирующего усилителя 4.

Блок 2 датчиков тонов Короткова содержит (фиг. 1) N датчиков 15 тонов Короткова, выполненных в виде резонансных пьезоэлектрических преобразователей, коли45 зом.

Перед измерением давления манжета 1 устанавливается на руке пациента выще локтевого сгиба, а датчик 10 пульса размещается на мочке уха. В манжете 1 создается давление РО, превыщающее предполаlecTBo которых равно количеству блоков 13 50 гаемое систолическое давление пациента PC. коррекции добротности. Каждый датчик 15 Величина статического давления воздуха в

манжете регистрируется с помощью датчика 3 давления. Код величины давления, поступающий с аналого-цифрового преобразователя 12, передается блоком 8 управлелена металлическая п.ластина 19, причем 55 ния на блок 9 индикации. Измерение ар- пьезоэлектрические пластины 17 и 18 соеди- териального давления осуществляется в ре- нены с соответствующими выходом и вхо- жиме декомпрессии косвенным методом:

тонов Короткова содержит (фиг. 1) диэлектрическую заделку 16, в которой кон- сольно укреплены две пьезоэлектрические пластины 17 и 18, между которыми установ45 зом.

устан тевог щает ется

систолическое давление PC и диастолическое давление Рд. отождествляются со значениями давления в манжете 1 в моменты появления и исчезновения тонов Короткова соответственно. Выделение тонов Короткова реализуется трактом: датчик 15 тонов Короткова - блок 13 коррекции добротности - управляемый суммирующий усилитель 4 - выпрямитель 5 - пороговый элемент 6. Блоки 13 коррекции добротности осуществляют

Повышение эффективности частотной селекции тонов Короткова в устройстве основывается на том, что в процессе снижения давления в компрессионной манжете 1 происходит уменьшение жесткости системы рука - манжета 1 - воздуховод - датчик 3 давления. Это приводит к снижению частоты собственных колебаний этой системы и, следовательно, к смещению спектрального максимума тонов Короткова. Это смещение оддемпфирование соответствующих датчиков 10 нозначно связано с изменением давления.

15 тонов Короткова в паузах между пульсовыми ударами. Сигнал пульса снимается датчиком 10 пульса, регистрирующим модуляцию светового потока кровью в сосудах мочки уха.

Одновибратор 11 предназначен для нормирования сигнала по длительности и амплитуде с целью согласования со сдвиговым регистром 7 и с блоками 13 коррекции добротности.

Фиксация моментов появления и исчезновения тонов Короткова осуществляется следующим образом.

Поэтому для повышения отношения сигнал/ /шум при выделении тонов Короткова в устройстве используются несколько датчиков 15 тонов Короткова, резонансные час- 5 тоты которых распределены по диапазону частот тонов Короткова, и избирательное усиление с центральной частотой L, зависящей от значения текущего давления в манжете 1 (фиг. 3).

20 Передаточная функция W тракта выделения тонов Короткова в этом случае имеет вид

и

(i:

W 2 А,-(Р) -W;

где N - количество датчиков 15 тонов КоА,-(Р)

W,

роткова;

весовой коэффициент, зависящий от текущего значения давления Р в компрессионной манжете 1; передаточная функций i-ro датчика 15 тонов Короткова.

На первый (информационный) вход сдвигового регистра 7 подаются сигналы с выхода тракта выделения тонов Короткова (с выхода порогового элемента 6), а на тактовый вход - сигнал пульса с выхода од- новибратора 11. Таким образом, в сдвиго- 30 вый регистр 7 записывается единица, если сигнал на выходе тракта выделения тонов Короткова совпадает во времени с сигналом пульса. Содержимое сдвигового регистра 7 анализируется блоком 8 управления. Если четыре смежных пульсовых удара сов- 35 преобразователя 12 поступает на вход препали во времени, по крайней мере, с тремя сигналами тракта токов Короткова, то 8 управления вырабатывает сигнал, фиксирующий появление истинных тонов Короткова. Возможные комбинации значений

Регулировку весового коэффициента осуществляет формирователь 14 управляющего сигнала. Код с выхода аналого-цифрового

образователя 24 кодов, преобразующего параллельный двоичный код статического давления в N групп управляющих двоичных кодовых комбинаций, поступающих на входы

соответствующих пассивных сумматоров 25. разрядов F,, F2, РЗ, F4 сдвигового регист- 0 Управляющее напряжение U,, поступаю щее с

ра 7, соответствующие этому случаю, представлены ниже:

выхода i-ro пассивного сумматора 25 на i-й управляющий вход управляемого суммирующего усилителя 4, выражается следующей формулой:

О 1 1 1

1

1 О

1

1

1 1 о

Значение давления в манжете 1, соответствующее моменту появления истинных тонов Короткова, подается блоком 8 управ- ления в блок 9 индикации в качестве систолического давления PC. Исчезновение истинных тонов Короткова фиксируется по отсутствию совпадения во времени двух смежных пульсовых ударов с сигналами тракта тонов Короткова. Соответствующее этому моменту значение давления в манжете 1 передается блоком 8 управления в блок 9 индикации в качестве диастолического давления FJi,.

Повышение эффективности частотной селекции тонов Короткова в устройстве основывается на том, что в процессе снижения давления в компрессионной манжете 1 происходит уменьшение жесткости системы рука - манжета 1 - воздуховод - датчик 3 давления. Это приводит к снижению частоты собственных колебаний этой системы и, следовательно, к смещению спектрального максимума тонов Короткова. Это смещение од нозначно связано с изменением давления.

Поэтому для повышения отношения сигнал/ /шум при выделении тонов Короткова в устройстве используются несколько датчиков 15 тонов Короткова, резонансные час- 5 тоты которых распределены по диапазону частот тонов Короткова, и избирательное усиление с центральной частотой L, зависящей от значения текущего давления в манжете 1 (фиг. 3).

20 Передаточная функция W тракта выделения тонов Короткова в этом случае имеет вид

и

(i:

W 2 А,-(Р) -W;

где N - количество датчиков 15 тонов КоА,-(Р)

W,

роткова;

весовой коэффициент, зависящий от текущего значения давления Р в компрессионной манжете 1; передаточная функций i-ro датчика 15 тонов Короткова.

преобразователя 12 поступает на вход препреобразователя 12 поступает на вход преРегулировку весового коэффициента осуществляет формирователь 14 управляющего сигнала. Код с выхода аналого-цифрового

преобразователя 12 поступает на вход преобразователя 24 кодов, преобразующего параллельный двоичный код статического давления в N групп управляющих двоичных кодовых комбинаций, поступающих на входы

соответствующих пассивных сумматоров 25. Управляющее напряжение U,, поступаю щее с

соответствующих пассивных сумматоров 25. Управляющее напряжение U,, поступаю щее с

выхода i-ro пассивного сумматора 25 на i-й управляющий вход управляемого суммирующего усилителя 4, выражается следующей формулой:

5

NC

и- а,1

(2)

5

11у t l

и-С. i - j-- 1.где М, - количество резисторов в i-м пассивном сумматоре 25;

где М; - количество резисторов в i-м пассивном сумматоре 25; Uf -напряжение логической единицы на выходе преобразователя 24 кодов;

ayfe - вес k-ro двоичного разряда на выходе преобразователя 24 кодов; Ry - j-й весовой резистор i-ro пассивного сумматора 25.

В соответствии с вырабатываемым управляющим напряжением Ц изменяется сопротивление «сток-исток полевого транзистора 21 VTi, что, в свою очередь, ведет к изменению весового коэффициента А, суммирования в i-M канале управляемого суммирующего усилителя 4, который выражается Следующей формулой:

Uд. Rfi

R,-+RcH,. (U,-)

сопротивление резистора 22 в i-M канале;

сопротивление «сток-исток полевого транзистора 2 VT,, зависящее от управляющего напряжения U,.

(3)

где

R, RcH,-(U,-)

i В результате в тракте выделения тонов Короткова с помощью формирователя 14 управляющего сигнала и управляемого сумми- |рующего усилителя 4 формируется зависящая от текущего значения давления в манжете 1 амплитудно-частотная характеристика, позволяющая значительно увеличить отношение сигнал/шум во всем диапазоне частот тонов Короткова. Происходящее при этом изменение формы амплитудно-частотной характеристики тракта выделения тонов р оротков,а в зависимости от давления приведено на фиг. 4.

Величины коэффициентов А, при различных значениях давления в манжете 1 для онкретного варианта выполнения устройства представлены в таблице.

50

100

130

О О

О О

О О

О О

Таким образом, устройство обладает по- выщенной помехозащищенностью выделения тонов Короткова, приводящей к уменьшению вероятности ложного срабатывания в особенности в условиях высокого уровня акустических помех, что обеспечивает повы- 15 щение точности измерения артериального давления крови.

20

25

Формула изобретения Устройство для измерения артериального давления крови, содержащее манжету с блоком датчиков тонов Короткова и с датчиком давления, последовательно соединенные суммирующий усилитель, выпрямитель, пороговый элемент, сдвиговый регистр, блок управления и блок индикации, последовательно соединенные датчик пульса и одновиб- ратор, выход которого подключен к второму входу сдвигового регистра, аналого-цифровой преобразователь, включенный между датчиком давления и вторым входом блока управления, и группу блоков коррекции

30 добротности, выходы которых подключены соответственно к входам блока датчиков тонов Короткова, первые входы - соответственно к выходам блока датчиков тонов Короткова и соответственно к первым входам суммирующего усилителя, а вторые вхо35 ды - к выходу одновибратора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения путем увеличения помехозащищенности частотной селекции тонов Ко- 6роткова, в него введен формирователь упдд равляющего сигнала, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а суммирующий усилитель выполнен в виде управляемого суммирующего усилителя, вторые входы которого подключены соответственно к выходам формировате45 ля управляющего сигнала.

Продолжение таблицы

10

Таким образом, устройство обладает по- выщенной помехозащищенностью выделения тонов Короткова, приводящей к уменьшению вероятности ложного срабатывания в особенности в условиях высокого уровня акустических помех, что обеспечивает повы- 15 щение точности измерения артериального давления крови.

Сигналы с бло- ка 2 дат- QUffoSfTJqHoS /fopom ко8а

f,,гц

I С7 7лога - цифрового лрео разоба/ле я /2

фиг. г

Фб/г. J

f Sb//тря и-темю

.cm.

Устройство для косвенного измерения артериального давления по методу тонов Короткова содержит компрессионную манжету 1, блок 2 датчиков тонов Короткова, выполненных в виде резонансных пьезоэ тектрических датчиков, датчик 3 давления, суммирующий усилитель 4, оптоэлектронный датчик 10 пульса, выпрямитель 5, пороговый элемент 6, сдвиговый регистр 7, блок 8 управления, блок 9 индикации, группу блоков 13 коррекции добротности пьезоэлектрических датчиков, аналого-цифровой преобразователь 12, одновибратор 11 и формирователь 14 управляющего сигнала, который в соответствии с величиной статического давления в манжете осуществляет изменение массовых коэффициентов управляемого суммирующего усилителя 4. Устройство обеспечивает повышение отношения сигнал/щум в канале обработки тонов Короткова путем формирования узкорезонансной амплитудно-частотной характеристики соответственно смещению спектрального максимум.а тонов Короткова, происходящего при изменении давления в компрессионной манжете. 4 ил., 1 табл. S (Л

фиг.