Устройство для измерения артериального давления крови

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ А 1 ЛИ 61 В 5/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 14 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Московский институт электронной техники(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯАРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ КРОВИ(57) Устройство для косвенного измеренияартериального давления по методу тоновКороткова содержит компрессионную манжету 1, блок 2 датчиков тонов Короткова,выполненных в виде резонансных пьезоеевсоюэнею 1 ф "сФфф. ФВфЛМ 91 ЭКЙ 11 ИЭА 80145437электрических 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 сумм иру ю щего ус ил ител я 4. Устройство обеспечивает повышение отношения сигиал/шум в канале обработки тонов Короткова путем формирования узкорезонансной амплитудно-частотной характеристики соответственно смещению спектрального максимума тонов Короткова, происходящего при изменении давления в компрессионной манжете.4 ил., 1 табл.Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для измерения параметров сердечно-сосудистой системы.Целью изобретения является повышение точности измерения путем увеличения помехозащищенности частотной селекции тонов Короткова.На фиг. 1 приведена структурная элекрическая схема устройства для измереия артериального давления крови; на иг. 2 -- структурные электрические схемы правляемого суммирующего усилителя и ормирователя управляющего сигнала вредпочтительном варианте выполнения устойства; на фиг. 3 - зависимость централь ой частоты усиления в тракте выделения онов Короткова от текущего значения дав, сни в манжете; на фиг. 4 - диаграмма и змене,"я формы амплитудно-частотной ха 1 актеристики тракта выделения тонов Корот-ова в зависимости от давления в манжете.Устройство для измерения артериального авления крови содержит (фиг. 1) манжеу 1 с блоком 2 датчиков тонов Коротковас датчиком 3 давления, последовательно оединенные управляемый суммирующий уси. итель 4, выпрямитель 5, пороговый элемент 6, сдвиговый регистр 7, блок 8 управления и блок 9 индикации, последовательно соединенные датчик 10 пульса и одовибратор 11, выход которого подключен к второму (тактовому) входу сдвигового ре истра 7, аналого-цифровой преобразоваель 12, включенный между датчиком 3 давения и вторым входом блока 8 управления, руппу блоков 13 коррекции добротности, ыходы которых подключены соответственновходам блока 2 датчиков тонов Коротко- а, первые входы - соответственно к выодам блока 2 датчиков тонов Коротковасоответственно к первым (информационйым) входам управляемого суммирующего усилителя 4, а вторые (управляющие) входык выходу одновибратора 11, и формирователь 14 управляющего сигнала, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 12, а вЬходы - соответственно с вторыми (управляющими) входами управляемого суммирующего усилителя 4.Ьлок 2 датчиков тонов Короткова содержит (фиг. 1) М датчиков 15 тонов Короткова, выполненных в виде резонансных пьезоэлектрических преобразователей, количество которых равно количеству блоков 13 коррекции добротности. Каждый датчик 15 тонов Короткова содержит (фиг. 1) диэлектрическую заделку 16, в которой консольно укреплены две пьезоэлектрические пластины 17 и 18, между которыми установлена металлическая пластина 19, причем пьезоэлектрические пластины 17 и 18 соединены с соответствующими выходом и вхо дом блока 2 датчиков тонов Короткова, подключенными к соответствующему блоку 13 коррекции добротности, а металлическая пластина 19 подключена к обшей шине 5 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 10 может быть выполнен (фиг, 2) в виде Х-канального инвертируюшего сумматора на основе операционного усилителя 20, в качестве входных управляемых сопротивлений которого использованы полевые транзисторы 21 ЧТ 1 ЧТ 1 М, последовательно соединенные с соответствующими резисторами 22 К 1 КМ.Резистор 23 К, включенный параллельно операционному усилителю 20, в совокупнос 20 25 30 35 40 45 50 55 ти с резисторами 22 служит для обеспечения требуемого общего коэффициента усиления сигнала тонов Короткова. Управление полевыми транзисторами 21 осуществляется путем подачи управляющего напряжения Б; на затвор соответствующего полевого транзистора 21 с формирователя 14 управляющего сигнала.Формирователь 14 управляющего сигнала содержит (фиг. 2) преобразователь 24 кодов, выходы которого соединены с соответствующими входами М пассивных сумматоров 25, выходы которых подключены соответственно 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 зователь 24 кодов может быть выполнен в виде постоянного запоминающего устройства, в котором записана программа преобразования входного восьмиразрядного кода в пять трехразрядных групп, каждая из которых подается на вход соответствующего пассивного сумматора 25.Датчик 10 пульса может быть выполнен в виде оптоэлектронного датчика пульса,Устройство для измерения артериального давления крови работает следующим образом.Перед измерением давления манжета 1 устанавливается на руке пациента выше локтевого сгиба, а датчик 1 О пульса размещается на мочке уха. В манжете 1 создается давление Рпревышающее предполагаемое систолическое давление пациента Р,. Величина статического давления воздуха в манжете регистрируется с помощью датчика 3 давления. Код величины давления, поступающий с аналого-цифрового преобразователя 12, передается блоком 8 управления на блок 9 индикации. Измерение артериального давления осуществляется в режиме декомпрессии косвенным методом:1454379 Г 1 О 1 1 1 1 Рг 1 О 1 1 1 Ез 1 1 О 1 1 Г 4 1 1 1 О 1 зсистолическое давление Р, и диастолическое давление Р 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 демпфирование соответствующих датчиков 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. 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 одновибратора 11. Таким образом, в сдвиговый 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 совпали во времени, по крайней мере, с тремя сигналами тракта тонов Короткова, то блок 8 управления вырабатывает сигнал, фиксирующий появление истинных тонов Короткова. Возможные комбинации значений разрядов Г 1, .2, гЗ, Е 4 сдвигового регистра 7, соответствующие этому случаю, представлены ниже: Значение давления в манжете 1, соответствующее моменту появления истинных тонов Короткова, подается блоком 8 управления в блок 9 индикации в качестве систолического давления Р 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 Рд. Повышение эффективности частотной селекции тонов Короткова в устройстве основывается на том, что в процессе снижения давления в компрессионной манжете 1 5происходит 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 тоты которых распределены по диапазонучастот тонов Короткова, и избирательное усиление с центральной частотой 1 зависящей от значения текущего давления в манжете 1 (фиг. 3). 20 Передаточная функция % тракта выделения тонов Короткова в этом случае имеет вид Ф%= Х А(Р) %; (1) 25где М - количество датчиков 5 тонов Короткова;А;(Р) - весовой коэффициент, зависящийот текущего значения давления Рв компрессионной манжете 1;%; - передаточная функций 1-го датчика 15 тонов Короткова. Регулировку весового коэффициента осуществляет формирователь 14 управляющего сигнала. Код с выхода аналого-цифрового 35преобразователя 12 поступает на вход преобразователя 24 кодов, преобразующего параллельный двоичный код статического давления в 1 М групп управляющих двоичных кодовых комбинаций, поступающих на входы соответствующих пассивных сумматоров 25.40 Управляющее напряжение 1 А, поступающее свыхода 1-го пассивного сумматора 25 на 1-й управляющий вход управляемого суммирующего усилителя 4, выражается следующей формулой: 45-где М; - количество резисторов в 1-м пассивном сумматоре 25;где М, - количество резисторов в 1-м пассивном сумматоре 25;11 - напряжение логической единицына выходе преобразователя 24кодов;55 а - вес 1-го двоичного разряда на выходе преобразователя 24 кодов;К - )-й весовой резистор 1-го пассивного сумматора 25.) 1 200 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 240 екущее знаение давле- А,ия Р,А ст. 40 0 0 В соответствии с вырабатываемым управляющим напряжением Ц; изменяется сопротивление сток-исток полевого транзистора 21 УТ;, что, в свою очередь, ведет к изменению весового коэффициента А; суммирования в 1-м канале управляемого суммирующего усилителя 4, который выражается следующей формулой:(3)Я;+оси; (3;)де . К; - сопротивление резистора 22 в101-м канале;Яси;(Ь;) - сопротивление сток-истокполевого транзистора 21 ЧТ;, зависящее от управляющего напряжения Б;.15 В результате в тракте выделения тонов Мороткова с помощью формирователя 14 управляющего сигнала и управляемого суммирующего усилителя 4 формируется зави ящая от текущего значения давления в манете 1 амплитудно-частотная характерисика, позволяющая значительно увеличить тношение сигнал/шум во всем диапазоне астот тонов Короткова, Происходящее при том изменение формы амплитудно-частотой характеристики тракта выделения тонов ороткова в зависимости от давления приведено на фиг. 4.Величины коэффициентов А; при различных значениях давления в манжете 1 для конкретного варианта выполнения устрой ства представлены в таблице. Таким образом, устройство обладает повышенной помехозащищенностью выделения тонов Короткова, приводящей к уменьшению вероятности ложного срабатывания в особенности в условиях высокого уровня акустических помех, что обеспечивает повышение точности .измерения артериального давления крови. Формула изобретенияУстройство 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 одновибратор, выход которого подключен к второму входу сдвигового регистра, аналого-цифровой преобразователь, включенный между датчиком давления и вторым входом блока управления, и группу блоков коррекции 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 входы - к выходу одновибратора, отличаюиееся тем, что, с целью повышения точности измерения путем увеличения помехозащищенности частотной селекции тонов Короткова, в него введен формирователь управляющего 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 формирователя управляющего сигнала.алуе кая ССР Редактор М. БандураЗаказ 7370/6ВНИИПИ Государственно133035,Производственно-поли Составитель Э.Техред И. Верес Тираж 644 комитета по изобрете осква, Ж - 35, Рауш афицеское предприяти Корректор М. Самбор Подписноеяч и открытиям при ГКНТ ая наб д 4/5г. Ужгород, ул. Проектна