Устройство для проверки измерителей артериального давления Советский патент 1980 года по МПК A61B5/02 

1

Изобретение относится к медициндкой технике, а именно к устрюйствам для проверки измерителей артериального давления, и может быть использовано в медицинском приборостроении, а также при исследованиях, новых разработках и проверках приборов для измерения артериального давления.

Известно устройство для проверки измерителей артериального давления., содержащее генератор импульсов, формирователь шумоподобного сигнала, электромеханический преобразователь, задатчик пределов измерения, контактный манометр, схему управления, выходной повторитель, манометр текущего значения давления, ряд функциональных преобразователей, ряд полосовых фильтров и сумматор 1.

Однако из-за отсутствия в нем средств формирования длительности и огибающей подаваемого на испытуелвлй измеритель тона в зависимости от текущего значения давления, как это имеет место в реальных условиях работы измерителя, невозможно проверять точность измерителя в УС-

ловиях имитации ,различных патологий биологического объекта; из-за отсутствия средств для имитации помех нельзя проверять точность измерителя в условиях помех.

Целью изобретения является обеспечение возможности проверки измерителей в условиях имитации помех или различных патологий биологичес0кого объекта.

Это достигается тем, что в устройстве имеются илтататор помех, фор мирователь опорного сигнала, форми 5 рователь длительности тона, формирователь огибающей тона и блок логики

, причем имитатор помех соединен

с электромеханическим преобразователеМ; формироватепь опорного сигна20 ла соединен с выходом генератора Импульсов, а формирователь длительности тона соединен с выходом генератора импульсов, со входом формирователя шумоподобного сигнала и

25 входами формирователя огибеиощей тона и блока логики, выходы которых также соединены со входами формирователя шумоподобного сигнала.

Кроме того, имитатор помех выпол

Зд нен в виде блока магнитной записи.

При этом формирователь опорного сигнала выполнен в виде цепочки последовательно включенных схемы задержки, ждущего мультивибратора и сумматора, параллельно которой включен второй ждущий мультивибратор.

Формирователь длительности тона выполнен в виде последовательно соединенных управляемой задержки и ждущего мультивибратора.

Формирователь огибающей тона выполнен в виде последовательно соединенных RС-цепи и управляемого активного сопротивления.

Блок логики выполнен в виде последовательно соединенных компаратора инвертора и схемы совпадения, второй вход которой соединен со вторым компаратором.

На фиг, 1 приведена структурная схема устройства для проверки измерителей артериального давления; на фиг. 2 - структурная схема формирователя опорного сигнала; на фиг. 3 - структурная схема формирователя длительности тона; на фиг. 4 - структурная схема формирователя огибающей тона; на Фиг, 5 структурная схема блока логики,

Устройство содер -сит генератор 1 импульсов (см. фиг. 1), формирователь 2 шумополобного сигнала,, который включает стохастический генератор 3, блок 4 фильтров, блок 5 функциональных преобразователей ,, сумматор 6 и cxerty 7 управления; а также электромеханический преобразователь 8, эадатчик 9 пределов измерения, например, в виде источника напряжения и двух подкл ачен ных к нему регулируемых резисторных делителей напряжения и манометр

10.

В устройстве имеются имитатор 11 помех, формирователь 12 опорного сигнала, форьчирователь 13 длительности тона, формирователь 14 огибающей тона и блок 15 логики, причем имитатор 11 помех соединен с электромеханическим преобразователем 8, формирователь 12 опорного сигнала соединен, с выходом генератора 1 импульсов, а формирователь 13 длительности тона соединен с выходом генератора 1 импульсов, со входом формирователя 2 шумоподобного сигнала и входами формирователя 14. огибающей тона и блока 15 логики, выходы которых также соединены со входами формирователя 2 шумоподобного сигнала. Датчик испытуемого измерителя 16 артериального давления подключен к выходу электромеханического преобразователя 8, пневмосистема измерителя 16 - к манометру 10, а корреляционный вход измерит 16 - к выходу формирователя 12 опорного сигнала.

Формирователь 12 опорного сигнала выполнен в виде цепочки последовательно включенных схемы 17 задержки, ждущего мультивибратора 18 и сумматора 19, параллельно которой включен второй ждущий мультивибратор 20 (см. фиг. 2).

Формирователь 13 длительности тона выполнен в виде последовательно соединенных управляемой схемы 21 задержки и ждущего мультивибрагтора 22 (см. фиг. 3).

Формирователь 14 огибающей тона выполнен в виде последовательно соединенных RC-цепи 23 и управляемого активного сопротивления 24 (см. фиг. 4).

Блок 15 логики выполнен в виде последовательно соединенных компаратора 25, инвертора 26 и схемы 27 совпадения, второй вход которой соединен со вторым компаратором 28 (см. фиг„ 5)

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает импульсы с частотой, равной частоте пульса. Эти импульсы посаупают на вход формирователя 13 длительности тона и на вход формирователя 12 опорного сигнала.

В формирователе 13 импульс задерживается с помощью управляемой cxejvbi 21 и после задержки запускает управляемый ждущий мультивибратор 22.

Время задержки и длительность формируемого мультивибратором 22 импульса зависят от велиуины сигнала с выхода манометра 10, . определяются давлением в пневмосистеме испытуемого измерителя 16 артериального давления.

Соответствующий выбор вида зависимости длительности формируемого импульса от текущего значения давления позволяет имитировать различные виды патологий,, в частности бесконечный тон , а изменение времени задержки в зависимости от текущего значения давления позволяет воспроизводить изменяющийся фазовый сдвиг между опорным сигналом (пульсовым колебанием) и шумовым импульсом (тоном Короткова), что необходимо при проверке блока корреляционной обработки сигнала испытуемого измерителя 16 артериального давления.

С выхода формирователя 13 длительности тона импульс поступает на фop в poвaтeль 14 огибающей тона

и один из входов схемы 27 совпадения (см, фиг, 5) блока 15 логики на дфугие входы которой подаются сигналы с компаратора 28 и инвертора 26, на вход которого поступает

сигнал с выхода компаратора 25,

На один из входов компараторов 25 и 28 подаются опорные уровни с резисторных делителей напряжения задатчика 9 пределов измерения, :причем опорный уровень на входе компаратора 28 задает требуемое нижнее значение давл.ения, подлежащее . фиксации испытуемым измерителем 16, а опорный уровень на входе компаратора 25 задает требуемое верхнее значение давления, подлежащее фиксации испытуемым измерителем 16.

На другие входы компараторов 25 и 28 подается сигнгш с манометра 10, Пока давление в пневмосистеме измерителя 16 не превышает значения нижнего давления, задаваемого с помощью задатчика 9, на выходе компараторов 25 и 28 поддерживается низкий уровень напряжения, который запирает схему 27 совпадения по входу, связанному с выходом компаратора 28.

После достижения давлением в пневмосистеме испытуемого измерителя 16 значения заданного нижнего давления на выходе компаратора 28 возникает высокий уровень напряжения. Таким образом, на входы схекм 27 совпадения, связанные с компаратором 28 и инвертором 26, воздействуют высокие уровни напряжения и импульс с выхода формирователя 13 длительности тона проходит на выход схемы 27 совпадения.

Когда давление в пневмосистеме npciKTaei значения заданного верхнего давления, на г аходе компаратора 25 появляется высокий уровень напряжения. На выходе инвертора 26 напряжение падает и запирает схему 27 совпадения, прекращая тем самым .прохождение импульсов с формирователя 13 на выход схемы 27 совпадения.

В итоге на выходе схемы 27 совпадения появляются импульсы только тогда, когда значение давления в пневмосистеме измерителя 16 находится в пределах заданных верхнего и нижнего уровней. Длительность этих импульсов равна длительности импульсов с выхода фор л1рЬвателя ,13 и зависит от текущего значения давления в пневмосистеме.

С выхода формирователя 13 импульс также поступает в формирователь 14 Огибающей тона (см. )| на входЙС-цепи 23, на выходе которой возникает импульс напряжения колоколообразной формь, поступающий на управляемое активное сопротивление 24 (например, на полевой транзистор) ,

Сигналы с выходов управляемого сопротивления 24 и блока 15 логики поступают соответственно на один v из входов сумматора б (см. фиг. 1) и схему 7 управления формирователя

2 шумоподобного сигнала, в котором стохастический генератор 3 вырабатывает непрерывный шумовой сигнал, поступающий на вход блока 4 фильтров, на управляющие входы которого подаются сигналы с выходов блока 5 функциональных преобразователей.

На вход блока 5 функционсшьных преобразователей подается сигнал с выхода манометра 10. Коэффициенты передачи фильтров определяет амплиoтудно-частотный спектр шумов, подаваемых на сумматор 6, они изменяются в зависимости от текущего значения давления.

Конкретный вид этой зависимости

5 определяется характеристиками блока 5 функциональных преобразователей в виде, например, диодно-резисторных сеток.

Сигнал с .выхода управляемого сопротивления 24 воздействует на

0 сумматор 6, выполненный, например, на операционном усилителе, изменяя коэффициент передачи последнего. Это приводит к тому, что огибающая шумов на выходе сумматора 6 изменя5ется не только в зависимости от значения давления в пневмосистеме, но также имеет периодическую (с частотой пульса) амплитудную модуляцию.

Непрерывный шумовой сигнал с вы-г

0 хода сумматора 6 подается на вход схемы 7 управления, на другой вход которой подается импульс (если давление в пневмосистеме находится между, заданными нижним и верхним уровнями) с выхода схемы 27 совпадения блока 15 логики. Схема 7 управления открывается на время действия на ее управляющий вход импульса с выхода схемы 27 совпадения.

Таким образом на выходе схемы

07 управления формируется импульсный шумоподобный сигнал, имитирующий тон Короткова, амплитудно-частотный спектр которого зависит от текущего значения давления в пневмосисте5ме, а так как формирователь ;14 огибгиощей тона работает синхронно с формирователем ll длительности тона, то огибающая шумового импульса имеет колоколообразную форму и хо0рошо, апрокси дарует форму огибающей тона Короткова.

Шумовые импульсы с выхода схемы 7 управления подаются на электромеханический преобразователь 8, на который также подаются сигналы с выхода имитатора 11 помех.

Имитатор 11 помех воспроизводит предварительно записанную фонограмму помех (трибо-, вибро- и акустических шумов), имеющих место при

0 измерении давления в реальных условиях работы измерителя.

Регулировкой уровня воспроиздедения имитатора 11 устанавливают требуемое соотношение сигнал/помеха.

5

Результирующий сигнал с выхода электромеханического преобразователя 8 в механической форме поступает на датчик испытуемого измерителя 16 артериапьного давления.

Импульсы с выхода генератора 1, поданные на формирователь 12 опорного сигнала, запускают ждущий мультивибратор 20 (сМ. фиг. 2), формирующий импульс с экспоненциальным фронтом и спадом, и после вносимой схемой 17 задержки запускают ждущий мультивибратор 18, также формирующий импульс с экспоненциальными фронтом и спадом. Время, на которое схема 17 задерживает импульс, выбирается равным требуемому времени задержки между началом пульсового колебания и началом дикротической волны. Длительность импульса, формируемого ждущим мультивибратором 20, равна длительности пульсового колебания, а длительность фронта этого импульса равна длительности систолического подъема. Длительность импульса, формируемого ждущим мультивибратором 18, равна требуемой длительности импульса дикротической волны. Импульсы с выходов мультивибраторов 18 и 20 поступают на входы сумматора 19, на выходе которого образуется суммарный сигнал, имитирующий пульсовое колебание. С выхода формирователя 12 опорного сигнала импульсы подаются на корреляционный вход.испытуемого измерителя 16 артериального давления.

Таким образом, цикл работы устройства прь проверке автоматического измерителя 16 артериапьного давления сводится к следующему.

С помощью задатчика 9 пределов измерения устанавливается требуемое значение верхнего и нижнего пределов давления, а с помощью имитатора 11 помех - требуемое соотношение сигнал/помеха.

Устанавливается необходимый вид зависимости длительности тона от величины давления (регулировкой управляемых схемы 21 задержки и ждущего мультивибратора 22, входящих в состав формирователя 13 длительности тона) .

Устанавливаются необходикые амплитуда участков пульсового колебания (опорного сигнала). Затем устанавливается вид зависимости амплитудно-частотного спектра от величины давления регулировкой блока 5 функциональных преобразователей. Запускается подключенный к устройству испытуемый измеритель 16 артериального давления. Начинается процесс компрессии, в результате чего подьимается давление в манометре 10 и его выходной сигнал возрастае

На датчик измерителя 16 воздействует помеха заданной интенсивности вырабатываемая имитатором 11 помех, а на корреляционный вход измерителя 16 воздействует пульсовое колебание с выхода формирователя 12 опорного сигнала. По достижении давлением в пневмосистеме значения установленного нижнего предела срабатывает компаратор 28,открывается схема 27 совпадения и начинается попоступление импульсов на управляющи вход схемы 7 управления,на выходе кторой возникают шумовые импульсы, длительность и амплитудно-частотный спектр которых соответствует текущему значению давления. Эти импульсы, как и помеха с имитатора 11, преобразуются в механическую форму электромеханическим преобразователем 8 и воздействует вместе с помехой на датчик испытуемого измерителя 16,

Процесс компрессии продолжается. Звуковой сигнал, поступающий на датчик измерителя 16, изменяется соответственно уровню компрессии как по амплитудно-частотному спектру, таки по длительности. После достижения давлением в пневмосистеме заданного верхнего значения срабатывает компаратор 25, в результате чего закрывается схема 27 совпадения и тем самым прерывается дальнейшее поступление шумовых сигналов на электромеханический преобразователь 8 и соответственно на датчик испытуемого измерителя 16. Начинается процесс декомпрессии. При снижении давления в пневмосистеме до заданного верхнего значения срабатывает компаратор 25, снов открывается схема 27 совпадения и шумовые сигналы начинают поступать на датчик испытуемого измерителя 16, Момент поступления первого тона определяет значение верхнего давления, подлежащего фиксации испытуемым измерителем 16, Процесс декомпрессии продолжается,

Амплитудно-частотный спектр тонов и их длительность изменяются согласно заданному закону; в зависимости от текущего значения компрессионного давления происходит смена фаз тонов Короткова.

При достижении нижнего, давления срабатывает компаратор 28, закрывается схема 27 совпгшения и тем самым определяется момент исчезновения тонов, что указывает на соответствие давления в пкевмосистеме заданному значению нижнего давления, подлежащего фиксации испытуемым измерителем 16,

По разности значений между задаваемыми задатчиком 9 и фиксируемыми испытуемым измерителем 16 соответственно уровнями нижнего и верхнего давлений производится оценка точности, испытуемого измерителя в условиях, адекватных условиям реальной работы последнего.

Таким образом, при работе устройства воспроизводится шумовой импульс, парг1метр 1 которого (спектр, длительность, огибающая) соответствуют параметрам реального тона Короткова, имитируются помехи, действующие на.измеритель в реальных условиях работы последнего, формируется опорное колебание, причем :фазовый сдвиг между опорным колебацием и шумовым импульсом изменяется в зависимости от текущего значения давления. Все это позволяет проверять измерители в условиях имитации помех или различных патологий биологического объекта.

Устройство обеспечивает возможность испытаний различных измерителей артериального давления, а также повышенную точность и информативность этих испытаний. Калибровка измерителей артериального давления с помощью устройства повышает точность последующего определения артериального давления у пациентов с различными патологиями, что позволяет более эффективно диагностировать состояние сердечно-сосудистой системы пациента и повысить качество лечебного процесса.

формула изо ретения

1. Устройство для проверки измерителей, артериального давления, со-держащее генератор импульсов, формирователь шумоподобного сигнала, электромеханический преобразователь, задатчик пределов измерений и мэнометр, отличающееся тем, что, с целью проверки измерителей в условиях имитации помех или различных патологий биологического объекта, в нем ммеются имитатор помех, формирователь опорного

сигнала, формирователь длительности тона, формирователь огибающей тона и блок логики, причем имитатор помех соединен с электромеханическим преобразователем, формирователь опорного сигнала соединен с выходом генератора импульсов, а формирователь длительности тона соединен с выходом г енератора импульсов, со входом фop в poвaтeля шумоподобного сигнала и входами формирователя

0 эгибающей тона и блока логики, выходы которых также соединены со входами формирователя шумоподобного сигнала.

2.Устройство по п, 1, о т л и5чающее, ся тем, что имитатор помех выполнен в виде блока мах- нитной записи.

3.Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е ее я тем, что формиро0ватель опорного сигнала выполнен

в виде цепочки последовательно включенных схемы задержки, ждущего мультивибратора и сумматора, паргшлельно которой включен второй ждущий мультивибратор.

5

4.Устройство по п, 1, о т л н чающее ся тем, что формирователь длительности тона выполнен

в виде последовательно соединенных

0 управляемой схемы задержки и ждущего мультивибратора.

5.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что фop v иpoватель огибающей тона выполнен в

5 ниде последовательно соединенных КС-цепи и управляемого активного сопротивления. .

6.Устройство по п. , отличающееся тем, что блок ло0гики выполнен в виде последовательно соединенных компаратора, инвертора и схемы совпадения, второй вход которой соединен со вторым компаратором.

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

1. Авюрское свидетельство СССР 596221, кл. А 61 В 5/а2, 1976.

.1

19

П

Фиг.