Устройство для измерения артериального давления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 3 г ф Щ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ(71) Московский институт электронной техники(56) Патент США Ф 4252127,кл. А 61 В 5/02, опублик. 1981.Патент США У 4214589,кл. А 61 В 5/02, опублик1980,(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащее компрессионную манжету с вмонтированным в нее блоком датчиков тонов Короткова, датчик давления воздуха в манжете, соединенный через аналого-цифровой преобразователь с первыми входами блока управления, Формировательимпульсов, выход которого подключен к тактовому входу сдвигового регистра, выходы которого соединены с вторыми входами блока управления, выходы которого подключены к входам блока индикации, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности и точности измерения, в него введены блоки коррекции добротности по числу датчиков тонов Короткова, последовательно соединенные суммирующий усилитель, выпрями.тель и пороговый элемент, а также оптоэлектронный датчик пульса, сое.диненный с Формирователем импульсов,нЯО 1217338 А(51) 4 А 61 В 5/02 причем входы суммирующего усилителя соединены с выходами датчиков тонов Короткова, которые через соответствующие блоки коррекции добротности подключены к своим входам управления, а управляющие входы блоков коррекции добротности подключены к выходу Формирователя импульсов,2. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что каждый из датчиков тонов Короткова выполнен в виде резонансного пьезоэлектрического преобразователя, содержащего диэлектрический держатель, в котором кансольно укреплены две пьезоэлектрические пластины, между которыми укреплена металлическая пластина, причем первая и вторая пьезоэлектрические пластины соединены соответст- С венно с выхадом,и входом соответстФ вующего датчика тонов Короткова, а металлическая пластина подключена к общей шине, 3. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что каждый из ,блоков коррекции добротности содержит последовательно соединенные дифФеренциатор, инвертирующий усилитель, между выходами которых параллельно включены два подстроечных потенциометра, подвижные контакты последних соединены с входами коммутатора, причем выход и управляющий вход коммутатора являются соответственно выходом и управляющим входом барака коррекции добротности.Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для измерения артериального давления по методу тонов Короткова.Цель изобретения - повышение памехозащищеннасти и точности измеренияНа фиг. 1 приведеиа структурнаясхема устройства для измерения артериального давления; ка фиг, 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства,Устройство для измерения артериального давления содержит компрессионную манжету 1, пневматически связанную с датчиком 2 давления воздуха в манжете выход которого че - рез аналого-циФровой преобразователь 3,подключен к соответствующим входам блока 4 управления (идектичногс блоку управления устройства - прототипа), а выходы последнего " к вхо - ,цам блока 5 индикации. Оптоэлектронный датчик 6 пульса через формирователь 7 импульсов связан с тактовым входом сдвигового регистра 8. Каждый из вь:ходов датчиков тонов Короткова блока 9 датчиков тонов Короткова, вмонтированного в компресси. онную манжету 1, соединен с соответ= ствующим входом суммирующего усилителя 10 и через соответствующий блок 11 коррекции добротности подключен к соответствующему входу управления блока 9 датчиков тонов Короткова. Выход сумьярующего усилителя 10 через последовательно соединенные выпрямитель 12 и пороговый элемент 13 соединен с информационным входом сдвиговага регистра 8., Управляющие входы блоков 11 коррекции добротности сселикены между собой и подключе.ны к выходу формирователя 7 импульсав,.Каждый датчик тонов Короткова блока 9 содержит резонансный пьезоэлектрический преобразователь 14, преобразующий ускорение в напряжение., который содержит диэлектрический держатель 15, в котором консоль- но укреплены пьезоэлектрические пластины 16 и 17, между которыми установлена металлическая пластина 18 причем пластины 16 и 1 каждого датчика блока 9 соединены саответственно с их выходами и входами и яв ляются выходами и входами блока 9. а металлическая пластина 18 подключена к общей шине, тарых включены параллельно два под - строечкых потенциаметра 21 и 22, выходы последних связаны с входами коммутатора 23. Выход и управляющий вход коммутатора 23 являются соответственно выходом и управляющим входам блока 11 коррекции добротности, Блок 4 утравления выполнен идентичным блоку удравления устройства-прототипа.Устройство для измерения артериального давления работает следующим образом 1 О 15 Перед измерением манжета 1 устанавливается над артерией вьппе локтевого сгиба, а датчик 6 на. мочке уха, В манжете 1 создается давлекие Ро превьвпающее предполагаемое систалическсе Р . Величина давления воздуза и манжете 1 преобразуется с помощью датчика 2 в напряжение и преобразуется в цифровой код в аналой" О-цифровом преобразователе 3. Код Гдавления блокам 4 управления передается на блок 5 индикации. Измерение артериального давления осуществляется в режиме декомпрессии косвенным методам: систолическое давление Р и диастолическое давление Р стоб ждестоляются со значениями давления в манжете 1 в момектгп появления и исчезновения тонов Короткова. Выделение тонов Короткова реализуется цепью, датчики блока 9 токов Ксраткона - блоки 11 коррекции добротности -уммирующий усилитель 10 - выпрямитель 12 - пороговый элемент 13. Сигнал пульса снимается оптоэлектронным датчиком 6 пульса, регистрирующтпп модуляцию светавсгс потока кровью в сосудах ИОчки уха, Формира ватель 7 импульсов предназначен для. нормирования сигнала по длительности и амплитуде с целью согласованиябскаьпт,тсгическсй аб 1 аботки. "сдвигсвым регистрам 8 и блоками 11 коррекции дсбротнссти, Фиксация момептс псявления и исчезновения тоновКороткова осуществляется следующкмОсразом, Иа информациснкььй входсдвиговага регистра 8 подаются сигкалы с выхода канала выделения тонов Короткова с выхода пороговогоэлемента 13), а на тактовый вход 17338Каждый блок 11 коррекции добротности садетжит последовательно соединенные дифференциатср ",9 и инвертирующий усилитель 20, межцу выходами касигналы 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 сигналом 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 "истинныхтонов Короткова.Возможные комбинации значений разрядов Г, Р1 Р и Р, соот - ветствующие этому случаю, представлены в таблице.Значение давления в мьтнжете 1, соответствующее моменту появления 11 истинных тонов Короткова, выдает 1 ся блоком 4 в блок 5 индикации в качестве систолического давления Р3 0 00Исчезновение 1 истинных тонов Короткова фиксируется по отсутствию синхронизации двух смежных пульсовых ударов с сигналами канала тонов Короткова, Соответствующее этому моменту значение давления в манжете 1 передается блоком 4 управления в блок 5 индикации в качестве диастолического Р 1 .Для обеспечения частотной селекции и повышения отношения сигнал шум канала выделения тонов Короткова в качестве датчиков тонов Короткова в блоке 9 использованы пьезокерамические датчики ускорений, полоса пропускания которых соответствует спектру тонов Короткова. Датчики тонов Короткова в блоке 9 могут быть реализованы, например, на основе 1/ 584трех льезопреобразователей 14. При.;том для формирования равномернойамплитудно-частотной характеристикидатчика собственные резонансные частоты преобразователей 14 должны бытьраспределены по диапазону тонов Короткова (Гр = бО Гц, Г = 100 Гц,1 О Гц), а выходные сигналы отдельных преобразователей суммируются 1 р усилителем 10.Для повышения эффективности временной селекции блока 9 выделения то,нов Короткова добротность каждогоиз трех преобразователей 14 управляется сигналом пульса с помощью блока1 коррекции добротности. При отсутствии пульсового сигнала преобразователи 14 демпфируются за счет введения глубокой отрицательной обратнойсвязи, в результате чего добротностьи, следовательно, чувствительность11 реобразователей 14 снижаетсяПриналичии сигнала пульса добротностьпреобразователей 14 увеличивается.25 Блок 9 датчиков выделения тоновКороткова работает следующим образом.1Датчик блока 9 устанавливают надплечевой артерией. Вибрационный сигЗб нал тонон Короткова передается черз диэлектрический держатель 15 на1.ьеэоэлектрические пластины 16 и 17металлическую пластину 18. Пластина 1 предназначена для съема сигнала,и называется измерительной, пластина 16 называется управляющей, та 1 скак на нее подается сигнал обратнойсвязи для управления добротностью.Сигнал П = К Х (где К, - коэффицпе. т пропорциональности, Х - отклонение конца пластины) с пьеэоэлектрпческой пластины 17 поступает навход блока 11, На выходе дифференциатора 19 выделяется сигнал4513, = - КСпропорциональный первой производнойсигнала У 1 а на выходе инвертирующего усилителя 20 - сигнал 50=К,С(2-1) " движков,ЕгС (2 с - 1)ККгЕ Рш К С (2/ - 1) К К ва время паузы. где сс, = 0 - 1;= О - 1 - коэффициенты, ха- рактеризующиеположения На управляющую пластину 16 при нулевом сигнале на управляющем входе коммутатора 23 (что соответствует пульсовому удару) транслируется сигнал Б, , а при единичном (при отсутствии пульсового удара) - сигнал Б ,т,е,Положением движков потенциометров устанавливается высокое значение Я,(5 - 10) и низкое ( (0,2 - 0,5) при изготовлении прибора.Временные диаграммы на Фиг. 2 иллюстрируют эффективность предложенного закона управления добротностью при фиксации систолического давления РСигнал датчика пульса (фиг, 2 а) запускает формирователь 7, формирующий импульсы нормированной длительности с и амплитуды (Фиг. 2 бУ.На диаграммах фиг. 2 в и Фиг, 2 г 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 ва время пауз между пульсовыми ударами и с демпфираванием датчиков блока 9 показаны на фиг. 2 д, е и фиг, 1 ж, з.В первом случае сигнал с выхода датчика, возбужденного помехой 1, имеет большую длительность, чем ва втором. Если амплитуда помехи достаУ =- - ва время пульсава 9га удара;Б- ва время паузы. (2)Подведение сигнала Бк пьезопластине 16, согласно обратному пьезоэффекту, вызывает в ней пропорциональное механическое напряжение,чта эквивалентна приложению силы 1 О Р : К, П, , (5) где К - коэффициент пропарцинальгности обратного пъезаэффекта.Таким образом, на преобразовательпомимо внешней вынуждающей силыР , вызванной тонами Короткова,5 ндействует сила, пропорциональная пер.вой производной отклонения Х,Добротность определяется положением движков патенциометров (параметрами М, и Э ): во время пульсового удара патенциаметром 21, вовремя паузы патенциометром 22, т.е,ва время пульсавога удара; точно велика, то к моменту активнога Франта сигнала пульса (Франта 0-1) ампли гуда сигнала на выходе суммирующего усилителя не успеет35уменьшиться ниже порогового уровняПр, В результате чего в момент(1 + 1)-го пульсаваго удара фиксируется ложная синхронизация сигнала с 4 Овыхода блока 9 датчиков тонов Короткова с пульсавым ударом. Таким образам, в ситуации, отображенной на Фиг, 2 д, е, момент Фиксации систалическаго давления Р будет опережать момент правильной фиксацииз(+ 2-ой удар) на один период Т пульса.1 эго удара, чта обуславливает составлающую погрешности Р = Ч Т, где 1 чскорость декомпрессии,При демпфиравании датчика тонов50 тКороткова за время пауз между пульсавыми ударами амплитуда и длительность сигналов, вызванных помехами,будет меньше (фиг, 2 ж). Б результатечего ложная синхронизация пульсовых55 ударов с сигналами блока 9 датчиковтонов Короткова практически устраняется, и момент фиксации Р, будет определен правильно, 1217338Демпфирование (уменьшение добротности) датчика тонов Короткова в паузе между пульсовыми ударами уменьшает время установления 1 , так как оно обратно пропорционально добротности. Таким обращом, сигнал на выходе канала выделения тонов Короткова имеет меньшую амплитуду, а после, прекращений действия помехи исчезает с меньшей задержкой, чем в слу-О чае с неуправляемой добротностью датчика или электронного фильтра в канале выделения тонов. Датчикик тонов Короткова блока 9восстанавливают свою чувствительностьтолько во время пульсового удара,что повышает эффективность временной селекции сигнала тонов Коротковасигналом пульса,В устройстве сигналы пульса регистрируется оптоэлектронным датчиком, не чувствительным к акустич ским и вибрационным шумам и помехам, что также способствует повышению помехоустойчивости процесса измерения.1217338 Составитель А, ДмитриеваТекред З.Палий Корректор ешетни к едакто иштулин а Тираж И Государстве делам изобрет осква; Ж, шская наб., д иал ППП Патент , г. Ужгород, ул, Проектная,021/4 ВНИИП п 113035, 59 Подписноеого комитета СССРий и открытий