Устройство определения давления крови

(51) 5 Аб 135 021 РЕТЕНИ САНИЕ ОП ПАТЕН Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(71) Самарский политехнический институт (72) Климашов Б.МБурочкин И.В,(73) Климашов Борис Михайлович(54) УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ МОВИ(57) Устройство определения давления крови относится к медицине и может быть иоюпьзовано дпя измерения величины давления крови без прижитной манжеты Устройство упрощает процесс определения давления крови /в том числе и при иядиюауальном пользовании/, повышает возможность вести постоянный контроль при любых паталогиях и в различных клинических ситуациях Устройство реализует способ определения давления крови, заключающийся в анализе энергетических характеристик пульса артерии, Устройство содержит блок 1 преобразования кровенаполнения в электрический сигнал, пороговое устройство 2, АЦП 3, генератор 4 тактовых импульсов, счетчик 5, блок 6 синхронизации и управления, ОЗУ 7, вычислитель 8 длительности систолы /С/, вычислитель 9 длительности диастолы /Д/. вычислитель 10 суммы амплитуд С, вычислитель 11 максималыюй амплитуды С, вычислитель 12 систопического давления /СД/, индикатор 13 СД вычислитель 14 суммы амплитуд Д вычислитель 15 максимальной амплитуды Д вычислитель 16 диастоличеоюго давления /ДД/, индикатор ДД 17. 11 ил.2003279 Пилипенко Редакт Тираж Подписно НПО "Поиск" Роспатента035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 аказ 32 гарина, 101 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор Составител Техред М.М Б. Климашовентал Корректор А. Козор2003279 20 50 Изобретение относится к медицине иможет быть использовано для измерениявеличины давления крови.Существуют устройства определениядавления крови, в которых реализуется аускультативный способ по Короткову. сущность которого сводится к наложению наплечо или конечность пережимающей манжеты и при помощи сфигмоманометра манжета раздувается. При выпуске воздуха изманжеты в момент появления, а затем припоследующем выпуске воздуха из манжетыв момент пропадания характеристик ударовтонов, которые прослушиваются в артериифонендоскопом, оцениваются по манометру соответственно систолическое и диасто- .лическое давление, Взамен фонендоскопа вкачестве контролера ударных тонов в некоторых устройствах применяется датчик преобразования пульса в электрическийимпульс, прилегающий к плечу или конечности и размещаемый под манжетой; Вместосфигмоманометра в. этом случае используется электронное устройство для индикацииэлектрических импульсов.Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее блок управления пневматическим каналом, блокпреобразования кровенаполнения в электрический сигнал, выход которого соединенс входом формирователя сигналов и первымвходом блока сравнения, блок индикации исчетчик,Существенным недостатком данногоустройства, равно как и всех других устройств. предназначенных для измерениядавления крови, является наличие прижимной манжеты, которая затрудняет. пользоваться пациенту этим устройствомсамостоятельно без посторонней помощи,невозможность его использования при необходимости вести длительный постоянныйконтроль за давлением крови в различныхклинических ситуациях при различных патологиях,Цель изобретения - упрощение процесса определения давления крови беэ прижимной манжеты,На фиг. 1 представлена общая структурная схема устройства измерения давления крови; на фиг. 2 - типовая зависимость изменения напряжения на выходе блока преобразования кровенаполнения в пределах цикла работы сердца (пульсовая характеристика), характеризующая преобразование пульса артерии в видеоимпульс: на фиг. 3 - эпюры напряжений в структурной схеме устройства измерения давления крови; на фиг. 4 - блок-схема алгоритма работы пред 4лагаемого устройства; на фиг. 5 - . электрическая схема блока преобразования кровенаполнения; на фиг, 6 - электрическая схема генератора управляющих импульсов; на 5 фиг. 7 - процессорный блок; на фиг, 8 -электрические схемы блока ПЗУ с устройством начального пуска, дешифратор адреса и буферного каскада; на фиг, 9 - электриче. ская схема порта ввода - вывода; на фиг. 10 "0 - электрическая схема блока ОЗУ; на фиг. 11. - электрическая схема включения АЦП исобственно схема АЦП, а также делитель частоты.Описание одной из возможных техниче 15 ских реализаций в виде электрической схемы предлагаемого изобретения.В качестве блока преобразования кро- венаполнения 1 может быть использован инфракрасный датчик с усилителем тока(фиг.5), В качестве. датчика используется,например. оптопара типа АОД 111 (7) (Ч 1,фиг. 5), Усилитель тока может быть выполнен, например. на микросхемах К 140 УД 17(6) (ДА 1, ДА 2, фиг, 5),25 Учитывая возможность последовательной работы вычислителей 8, 9, 10, 11, 12, 14,15, 16 и блока 6 синхронизации и управления (фиг, 1), реализовать данные блоки можно, например, на базе микропроцессорного30 комплекта К 580,На фиг, 6 схема генератора управляющих импульсов содержит кварцевый генератор на элементах ДД 1,1 , ДД 1,3, счетчикДД 2, дешифратор на ПЗУ ДД 5 и элемент35 ДД 10, Этот генератор формирует сигналыЕ 1 и Г 2, необходимые для работы процессора, сигналы САЯ и РАЯ для работы ОЗУ.На фиг. 7 представлен процессорныйблок, состоящий из микропроцессора40 К 580 ИК 80 А (ДД 6), системного контроллераК 580 ИК 28 (ДД 7), буферирующего шину данных процессора и формирующего сигналы,Структурная схема предлагаемого устройства определения давления крови приведена на фиг. 1, Устройство содержит блок 1 преобразования кровенаполнения в электрический сигнал, пороговое устройство 2, аналого-цифровой преобразователь 3, генератор тактовых импульсов 4, счетчик 5, блок 6 синхронизации и управления, оперативное запоминающее устройство 7, вычислитель длительности систолы 8, вычислитель длительности диастолы 9, вычислитель суммы амплитуд систолы 10, вычислитель максимальной амплитуды систолы 11,вычислитель систолического давления 12, индикатор систолического давления 13. вычислитель суммы амплитуд диастолы 14, вычислитель максимальной амплитуды диастолы 15. вычислитель диастолического2003279 10 15 20 запрещает работу тактового генератора 4 и служит командным сигналом к началу даль нейших вычислений, одновременно оста 4, Для приведения полученных величин к общепринятой в медицине размерности (мм рт.ст.) величины систолического и диастолического давления корректируются соответствующими коэффициентами пропорциональности соответственно Ез и 2 о, которые для пульса лучевой артерии экспериментально найденыи равны Ез = 90; Ео = 30.Предлагаемое устройство работает следующим образом.Блок 1 преобразования кровенаполнения представляет собой датчик преобразования пульса артерии в электрический сигнал (фиг. 2). После его приложения, например, к лучевой. артерии, каждый удар пульса преобразуется в видеоимпульс, который поступает на первый вход АЦП 3 и на вход порогового устройства 2. на выходе которого формируется прямоугольный импульс, при превышении амплитуды входного сигнала заранее заданного порога. Импульс заканчивается тогда, когда амплитуда входного сигнала становится меньше 5 порога, Таким образом, длительность импульса равна длительности удара пульса, Данный импульс разрешает работу генератора 4 на время существования импульса, а также передается на первый вход БСУ 6, сигнализируя о начале обработки данного удара пульса, Тактовые импульсы с выхода генератора тактовых импульсов 4 поступают на счетный вход счетчика 5 и на второй вход (запуска) АЦП 3, АЦП 3 преобразует ствий в ОЗУ 7 находится проквантованный30 видеоимнульс удара пульса в цифровом коС = йс Тген 35 40 ратора 6 тактовых импульсов, На пятом выходе БСУ 6 формируется 55 давления 16, индикатор диастолического давления 17.В основу работы устройства положены следующие положения.1, Период пульса "Г состоит из двух частей; времени систолы Я и диастолыО, в течение которых образуется соответственно систолическое Рз и диастолическое Рп давления (фиг. 2). Таким образом С = Я + О: откуда О = С - Я.2. При различных систолических и диастолических давлениях крови всегда оста:ется постоянным отношение ЫС = сопз 1; Я = 0.324 4.,. 3. Систолическое(диагностическое)давление пропорционально отношению двух величин, одна из которых представляет максимально возможную энергию (мощность) части пульса эа период систолы (диастолы), а вторая величина представляет собой среднее значение энергии (мощности) пульса эа период систолы (диастолы) (фиг. 2), так что Р(Я или О) = Рмакс(Я или О)/Р(Я или О),аналоговый входной сигнал с выхода блока преобразования кровенаполнения в цифровой код. По окончании каждого преобразования на первом выходе АЦП 3 формируются импульсы "Конец преобразования", которые поступают на второй вход БСУ 6, а на втором цифровом выходе АЦП 3 присутствуют цифровые коды амплитуд входного сигнала, По сигналу "Конец преобразования" БСУ 6 на первом выходе формирует нарастающий цифровой адрес, начиная с адреса АДР = 1 и заканчивая адресом АДР - йс, поступающий на второй адресный вход ОЗУ 7, каждый из которых сопровождается сигналом "Запись", поступающим со второго выхода БСУ 6 на третий вход сигнала записи ОЗУ 7, Таким образом, присутствующие на первом входе ОЗУ 7 цифровые коды записываются последовательно в ОЗУ 7, начиная с адреса АДР = 1 и заканчивая адресом АДР = йс, Задний фронт импульса с выхода порогового устройства 2 навливая работу счетчика 5, На выходе счетчика присутствует цифровой код Йс, Таким образом в результате проделанных дейде. Длительность видеоимпульса с погрешностью шага квантования равна где й - число подсчитанных счетчиком 5 импульсов генератора 6 тактовых импульсов; Тген - период выходного сигнала генесигнал запуска вычислителя длительности систолы 8. поступающий на второй вход этого вычислителя, на первый вход которого поступает цифровой код Йс с выхода счетчика 5. Вычислитель 8 производит вычисления в соответствии с формулой М, = 0,324% т,. Окончание вычислений сопровождается выдачей на первом выходе вычислителя 8 сигнала "Конец вычислений", поступающего на четвертый вход БСУ 6, а со второго выхода вычислителя 8 выдается результатвычислений, Далее, БСУ 6 на шестом выходе формирует сигнал запуска вычислителя длительности диастолы 9, поступающий на третий вход вычислителя, На первый вход вычисли 2003279теля 9 поступает цифровой код йс, а на второй вход этого вычислителя поступает цифровой, код йа, Вычислитель производит вычисления в соответствии с формулойЙО Йс - Й.Окончание вычислений сопровождается выдачей на первом выходе вычислителя 9 сигнала "Конец вычислений", поступающего на шестой вход БСУ 6, а с второго выхода вычислителя 9 выдается результат вычислений,Затем БСУ 6 считывает цифровой код йа, поступающий на его пятый вход с второго вцхода блока 8 и затем формирует на первом выходе нарастающий адрес, начинающийся с АДР - 1 и заканчивающийся АДР - йа, который поступает нэ второй адресный вход ОЗУ 7, при этом каждый адрес сопровождается сигналом "Чтение", поступающим с третьего выхода БСУ 6, на четвертый вход ОЗУ 7, получение которого сопровождается выдачей информации А 1. Айэ. находящейся по данным адресам, на выход ОЗУ 7. Одновременно с подачей каждого сигнала "Чтение" БСУ 6 формирует на седьмом выходе сигнал "Прием", который поступает на третий вход вычислителя суммы амплитуд систолы 10 и второй вход вычислителя максимальной амплитуды систолы 11. По каждому сигналу "Прием" вычислителя 10 и 11 принимают цифровые коды с вцхода ОЗУ 7, которые поступают на второй вход вычислителя 10 и первый вход вычислителя 11, и размещают в своей внут ренней памяти. После подачи йа команд "Прием" БСУ 6 на восьмом выходе формирует сигнал запуска вычислителей 10 и 11, которые поступают соответственно на четвертый вход вычислителя 10 и третий вход вычислителя 11, Вычислитель 10 производит вычисления в соответствии с формулойМд- Х дгй 2,=1где А - сумма амплитуд систолы;А - цифровые коды амплитуд видеоимпульса, относящиеся к систоле.Значение йа поступает нэ первый вход вычислителя 10 со второго выхода вычислителя 8.Вычислитель 11 производит вычисления в соответствии с формулойОмакс.а макс (А 1; А 2: -- АЩ.По окончании вычислений на первых,выходах вычислителя 10 и вычислителя 11 формируются сигналы "Конец вычислений",поступающие соответственно на седьмой и восьмой входы БСУ 6. На вторых выходах вычислителей 10 и 11 формируются цифровые коды результатов вычислений, .Далее БСУ 6 на девятом выходе формирует сигнал запуска выЧислителя систоличевход вычислителя 12. На первый вход вычислителя 12 поступает цифровой код "А" со второго выхода вычислителя 10, а на второй вход поступает цифровой код "Омакс" с второго выхода вычислителя 11, Вычислитель 11 производит вычисления в соответствии с формулой Р(8) " Омакс.в/А 20 По окончании вычислений на первом выходе вычислителя 12 формируется сигнал "Конец преобразований"поступающий нэ девятый вход БСУв 6, а на втором выходв -цифровой код Р(8), который поступает навход индикатора систолического давления 13. Далее БСУ 6 считывает цифровой код Ис, по. ступающий на его третий вход с выхода счетчика 5 и затем формирует. на первом 30 выходе нарастающий адрес, начинающийся с адреса АДР = йа + 1.и заканчивающийся адресом АДРйс, который поступает на второй адресный вход ОЗУ 1, при этом каждый адрес сопровождается сигналом "Чтение". поступающим с третьего выхода БСУ 6 на четвертый вход ОЗУ 7, получение которого сопровождается выдачей информации, находящейся по данным адресам. на выход ОЗУ 7. Одновременно с подачей каждого сигнала "Чтение" БСУ 6 формирует на деся 40 том выходе сигнал "Прием", который поступает на третий вход вычислителя суммы амплитуд диэстолы 14 и второй вход вычислителя максимальной амплитуды диастолы 15,По каждому сигналу "Прием" вычислителя 14 и 15 принимают цифровые коды с выходе ОЗУ 1, которые поступают на второй вход вычислителя 14 и первый вход вычислителя 15; и размещают в своей внутренней памя 45 ти. После подачи йо команд "Прием" БСУ 6 на одиннадцатом выходе формирует сигнал запуска вычислителей 14 и 15, которые поступают соответственно на четвертый вход вычислителя 14 и третий вход вычис 50 лителя 15. Вычислитель 14 производит вычисления в соответствии с формулой в- У д ЬЬ у.=И+1 10. ского давления 12, поступающий на третий2003279 10 где В - сумма амплитуд диастолы;А - цифровые коды амплитуд видеоимпульса, относящиеся к диастоле,Значение йо поступает на первый вход вычислителя 14 со второго выхода вычислителя 9.Вычислитель 15 производит вычисления в соответствии с формулой Омакс,О = макс (Аыз + 1:Айс) По окончании вычислений на первых выходах вычислителя 14 и вычислителя 15 формируются сигналы "Конец вычислений", поступающие соответственно на десятый и одиннадцатый входы БСУ 6, На вторых выходах вычислителей 14 и 15 формируются цифоовые коды результатов вычислений. Далее БСУ 6 формирует на двенадцатом выходе сигнал запуска вычислителя диастолиФормула изобретен ия УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ КРОВИ, содержащее блок преобразования кровенаполнения в электрический сигнал, счетчик, отличающееся тем, что, с целью упрощения процесса определения давления крови без прижимной манжеты, в него ввдены пороговое устройство, генератор тактовых импульсов, аналогоцифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство, блок синхронизации и управления, вычислитель длительности систолы, вычислитель длительности диастолы, вычислитель суммы амплитуд систолы, вычислитель максимальной амплитуды систолы, вычислитель систолического давления, вычислитель суммы амплитуд диастолы, вычислитель максимальной амплитуды диастолы, вычислитель диастолического давления, индикатор систолического давления, индикатор диастолического давления, причем выход блока преобразования кровенаполнения соединен с входом порогового устройства и первым входом аналого-цифрового преооразователя, выход порогового устройства соединен с входом генератора тактовых импульсов и с первым входом блока синхронизации и управления, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразователя и с первым входом счетчика, первый выход аналого-цифрового преобразователя соединен с вторым входом блока синхронизации и управления, а второй выход аналого-цифрового преобразователя - с первым входом оперативного ческого давления 16, поступающий на третий вход вычислителя. На первый вход вычислителя 16 поступает цифровой код "В" с выхода вычислителя 14, на второй вход по ступает цифровой код "Омаксо" с второговыхода вычислителя 15, Вычислитель 16 производит вычисления в соответствии с формулой 10 Р(О) = Омакс.О/В. По окончании вычислений на первомвыходе вычислителя 16 формируется сигнал "Конец преобразований", поступающий на 15 двенадцатый вход БСУ 6, а на втором выходе - цифровой код Р(0), который поступает на вход индикатора диастолического давления 17.. (56) Патент США20 Ь. 3229685, кл, А 61 В 5/02, 1965. запоминающего устройства, второй вход оперативного запоминающего устройства соединен с первым выходом блока синхронизации и управления, третий вход оперативного запоминающего устройства соединен с вторым выходом блока синхронизации и управления, четвертый вход 30 оперативного запоминающего устройствасоединен с третьим выходом блока синхронизации и управления, четвертый выход блока синхронизации и управления соединен с вторым входом счетчика, выход счет чика соединен с третьим входом блокасинхронизации и управления, первыми входами вычислителя длительности систолы и вычислителя длительности диастолы, второй вход вычислителя длительности си столы соединен с пятым выходом блокасинхронизации и уаравления, первый выход вычислителя длительности систолы соединен с четвертым входом блока синхронизации и управления, второй вы ход вычислителя длительности систолы соединен с пятым входом блока синхронизации и управления, второй выход вычислителя длительности диастолы соединен с первым входом вычислителя 50 суммы амплитуд диастолы, выход оперативного запоминающего устройства соединен с вторыми входами вычислителя суммы амплитуд систолы и вычислителя 55 суммы амплитуд диастолы, первыми входами вычислителя максимальной амплитуды систолы и вычислителя максимальной амплитуды диастолы, третий вход вычислителя суммы амплитуд систолы соединен с седьмым выходом блока синхронизации и уп2003279 йэ401=1В - значение суммы амплитуд диастолыи находится по формулеЙс45 В=Х А 1 йо 2 о1= йэ+ 1где А 1.- 1-е значение амплитуды ударапульса;Еэ, Ео - значение корректирующих коэф,Б 0 фициентов размерности,равления и вторым входом вычислителя максимальной амплитуды систолы, четвертый вход вычислителя суммы амплитуд систолы соединен с восьмым выходом блока синхронизации и управления и третьим входом вычислителя максимальной амплитуды систолы, первый выход. вычислителя суммы амплитуд систолы соединен с седьмым входом блока синхронизации и управления, второй выход вычислителя суммы амплитуд систолы соединен с первым входом вычислителя систалического давления, первый выход вычислителя максимальной амплитуды систолы соединен с восьмым входом блока синхронизации управления, второй выход вычислителя максимальной амплитуды систолы соединен с вторым входом вычислителя систоличвского давления, третий вход вычислителя систолического давления соединен с девятым выходом блока синхронизации и управления, первый выход вычислителя систолического давления соединен с девятым входом блока синхронизации и управления, первый выход вычислителя систолического давления соединен с девятым входом блока. синхронизации и управления, а емрой выход вычислителя систолического давления - с входом индикатора систоличвского давления, третий вход вычислителя суммы амплитуд диастолы соединен с десятым выходом блока синхронизации и управления и. вторым входом вычислителя максимальной амплитуды диастолы, четвертый вход вычислителя суммы амплитуд диастолы соединен с одиннадцатым выходом блока синхронизации и управления и третьим входом вычислителя максимальной амплитуды диастолы, первый выход вычислителя суммы амплитуд диастолы соединен с десятым входом блока синхронизации и управления, э второй выход вычислителя суммы амплитуд диастолы - с первым входом вы-. .числителя диастолического давления, первый выход вычислителя максимальной амплитудц диастолы соединен с одиннадцатым входом блока синхронизации и упи" рэвления, а второй выход - с вторымвходом вычислителя диэстолического давления, третий вход вычислителя диастолического давления соединен с двенадцатымвыходом блока синхронизации и управления, первый выход вычислителя диастолического давления соединен с двенадцатымвходом блока синхронизации и управления, а второй выход вычислителя диастоли 10 ческого давления - с входом индикаторадиастолического давления, при этом систолическое давление определяется по формулеР = Оеэхз А,"5 а диастолическое давление определяетсяпо формулеР(Р) = Овэхо /В,где Р(8), Р(Р) - соответственно систоличе 20 ское и диастолическое давление, мм.рт.стОаэхз, Овэхо -значение максимальной амплитуды соответственно систолы и диастолы, выраженное вдвоичных кодах;25 Мз, Йо - длительность соответственносистолы и диастолц, выраженная вдвоичных кодах и находящаяся поформуламйз фф 0,3241 генЗ 0, где С - длительность удара пульса;Тген - период выходного сигнала генератора;1 фо = Ис - зйс = Сеген. где А - значение суммы амплитуд систолыи находится по формуле