Электронный тонометр

 

Изобретение относится к медицинской технике и может использоваться для измерения артериального давления и пульса. Цель изобретения - повышение точности измерения давления и пульса при одновременном снижении времени измерения и дискомфорта пациента. Тонометр содержит компрессионную манжету, датчик давления, датчик пульсовой волны, источник давления, блоки регистрации и индикации, дополнительный акустический датчик, полосовой фильтр, линейный выпрямитель, преобразователь напряжение - частота, счетчики, цифроаналоговые преобразователи, таймеры измерения, источники давления пульса. Компрессионная манжета, в которой расположены акустический датчик и датчик пульсовой волны, перед началом измерения устанавливается на руке пациента, тонометр в автоматическом режиме создает в манжете заданное давление, производит измерения и регистрацию систолического, диастолического давления и пульса. 2 ил.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для измерения параметров сердечно-сосудистой системы - артериального давления крови и пульса человека и животных.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее компрессионную манжету, датчик пульсовой волны с усилителем, источник давления с блоком управления, датчик давления с дифференциальным усилителем, полосовой фильтp, блок индикации и регистрации.

Однако в устройстве недостаточная помехозащищенность и точность измерений вследствие наличия дрейфа нуля, проведения измерения в режиме декомпрессии, что вызывает необходимость существенно превышать (не менее, чем на 20-30 мм рт.ст.) систолическое давление, что увеличивает время измерения и снижает точность измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения и помехозащищенности.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы.

Устройство содержит датчик 1 давления, датчик 2 пульсовой волны, акустический датчик 3, компрессионную манжету 4, источник 5 давления, формирователь 6 импульсов, соединенный с блоком 7 запуска, дифференциальный усилитель 8, соединенный с датчиком 1 и цифроаналоговым преобразователем 9, усилитель 10, подключенный к выходу датчика 2, первый таймер 11, через блок 12 управления соединенный с источником 5 давления, триггер 13, соединенный с таймером 11, третий формирователь 14 импульсов, через второй полосовой фильтр 15 соединенный с датчиком 3, линейный выпрямитель 16, входом соединенный с выходом усилителя 8 и входом схемы 17 сравнения, первый полосовой фильтр 18, второй таймер 19, триггер 20 запуска источника давления, четвертый ключ 21, включенный с ним параллельно третий таймер 22, преобразователь 23 напряжение-частота, первый и второй формирователи 24, 25 импульсов, третий ключ 26, второй, третий и четвертый счетчики 27, 28, 29, первый ключ 30, входами через преобразователь 23 соединенный с выпрямителем 16 и через формирователь 24 с выходом схемы 17 сравнения, а выходом - с первым счетчиком 31, элемент 32 задержки включенный между формирователем 25 и вторым ключом 33, индикаторы 34, 35 и 36, соединенные соответственно с индикаторами 34, 35, 36.

Устройство работает следующим образом. Перед началом измерения компрессионная манжета 4 устанавливается на руке пациента выше локтевого сустава. При этом датчик пульсовой волны 2 и акустический датчик 3 размещаются в манжете 4 и через чехол манжеты и одежду пациента или непосредственно контактируют с телом пациента в области артерии.

После подачи электропитания производится выставка электронных узлов устройства в исходное положение, при этом обнуляются счетчики 27, 28, 29, 31 и таймеры 11, 19,22. После формирования команды запуска с узла запуска 7 на выходе формирователя импульса запуска 6 формируется единичная команда, по которой открывается первый ключ 30 и дается разрешение на запись первого счетчика 31, при этом на выходе усилителя 8 формируется напряжение, пропорциональное отклонению выходного сигнала датчика давления 1, от заданного нулевого уровня, это напряжение с помощью линейного выпрямителя 16 вне зависимости от знака преобразуется в напряжение одного знака и подается на вход преобразователя напряжение - частота 23, где преобразуется в последовательность импульсов, которые через открытый ключ 30, заполняют первый счетчик 31.

Формируемый в счетчике 31 двоичный код поступает на вход цифроаналогового преобразователя 9, с выхода которого напряжение поступает на второй вход дифференциального усилителя 8. Усилитель 8, преобразователь 23, ключ 30, счетчик 31 и преобразователь 9 образуют контур уравновешивания с отрицательной обратной связью, поэтому при заполнении счетчика 31, на вход усилителя 8 будет подаваться напряжение, компенсирующее отклонение выходного сигнала датчика давления 1 от заданного нулевого уровня. После того, как отклонение будет скомпенсировано с выхода усилителя 8, напряжение будет равно нулю, срабатывает схема сравнения 17, на ее выходе образуется сигнал, преобразуемый формирователем 24, в единичный импульс, закрывающий первый ключ 30 и запрещающий запись в счетчик 31. При этом на выходе счетчика 31 устанавливается код, обеспечивающий посредством цифроаналогового преобразователя 9 компенсацию отклонения выходного сигнала датчика от заданного нулевого уровня, на весь цикл измерения электронного автоматического тонометра.

По единичной команде с выхода формирователя импульса запуска 6 с помощью триггера 20 запуска таймера 11 источника давления производится запуск таймера 11 источника давления, при этом с выхода таймера 11 источника давления на вход блока управления 12 источника давления поступает сигнал, по которому на выходе блока 12 управления источника давления появляется напряжение заданной формы, частота и амплитуды, которое подается на источник давления 5, создающий под действием этого напряжения плавное увеличение давления в компрессионной манжете 4 с заданной скоростью.

При достижении давления в манжете, равного диасталическому на выходе преобразователя напряжения частот 23, пропорционально сигналу с датчика давления 1, устанавливается частота, определяемая диастолическим давлением, с датчика пульсовой волны 2 появляется всплеск напряжения, который после усиления фильтрации с помощью формирователя импульса 25 преобразуется в короткий импульс, который запускает таймер измерения, с выхода которого формируется импульс с длительностью, определяющей масштаб преобразования частоты в код индикации. Под действием этого импульса на заданное время открывается третий ключ 33 и производится заполнение третьего счетчика 28, в котором формируется код, соответствующий давлению диастолы и который в индикаторе 25 преобразуется в цифровое отображение результата измерения диастолического давления.

С помощью элемента временной задержки 32, после окончания цикла измерения диастолического давления, формируется импульс, закрывающий третий ключ 33, что препятствует перезаписи результата измерения в счетчике 28 и, следовательно, в индикаторе 35, который отображает результат измерения диастолического давления. Одновременно с появлением каждого из последующих импульсов с таймера 19 измерения открывается второй ключ 26 и производится заполнение второго счетчика 27, в котором формируется код, соответствующий текущему значению давления в манжете на момент срабатывания датчика пульсовой волны. При достижении систолического давления датчик 2 пульсовой волны формирует последний "всплеск" напряжения за один цикл измерения давления, при этом производится заполнение счетчика 27 и в нем формируется код, соответствующий систолическому давлению, который в индикаторе 34 преобразуется в цифровое отображение результата измерения систолического давления. Одновременно с появлением первого импульса с выхода формирователя импульса 25, соответствующего прохождению пульсовой волны, срабатывает триггер источника давления 13, который переводит таймер 11 источника давления (ИД) в режим контроля интервала времени между моментами прохождения пульсовой волны. При этом, если импульсы с выхода формирователя 25 следуют с интервалом _и < _з, где _и - интервал между импульсами; _з - заданный интервал времени, то с приходом каждого импульса с формирователя 25, таймер 11 источника давления обнуляется и вновь переводится в режим контроля интервала времени между импульсами. После прохождения последнего импульса за цикл измерения давления с формирователя 25, спустя время с выхода таймера 11 ИД выдается импульс отключения питания от источника давления 5. При этом на первом индикаторе 34 отображается результат измерения систолического давления, а на втором индикаторе - результат измерения диастолического давления.

Одновременно с прохождением пульсовой волны, соответствующей диастолическому давлению, импульс с выхода формирователя 35 запускает таймер 22 пульса, который открывает четвертый ключ 31, при этом импульсы напряжения с акустического датчика 3 проходят через второй полосовой фильтр 15, отделяются от низкочастотной и высокочастотной помехи и подаются на формирователь импульсов 14. Второй полосовой фильтр 15 настроен так, что он позволяет с высокой избирательностью выделять сигнал, пропорциональный сердечным сокращением в том случае, если давление в компрессионной манжете выше диастолического. Второй полосовой фильтр 15 формирует импульс, который, проходя через третий формирователь импульсов 14, преобразуется в пачку коротких импульсов, которые через открытый ключ 21 записываются в счетчике 29. Запись импульсов с формирователя 14 в счетчик 29 производится в течение времени измерения, определяемого таймером 22. Введение акустического датчика 3, выделяющего с высокой избирательностью сигналы сердечных сокращений при давлении в компрессионной манжете выше диастолического, позволяет повысить точность измерения пульса, вследствие того, что время измерения пульса не ограничено интервалом времени между измерением систолического и диастолического давления, поскольку акустический датчик 3 позволяет выделять сигнал о сердечных сокращениях и после прекращения сигнала с датчика пульсовой волны, когда давление в компрессионной манжете превышает систолическое давление, как в период работы источника давления, так и после прекращения работы источника давления, когда давление в манжете снижается от максимального до диастолического давления.

Временные диаграммы на фиг. 2 иллюстрируют работу предлагаемого электронного тонометра.

На фиг. 2 представлены: временная диаграмма импульсов с выхода второго формирователя импульсов 25 (2), временная диаграмма импульса с выхода таймера ИД 11 (1), временная диаграмма импульса с выхода таймера 22 пульса (3), временная диаграмма импульсов с выхода акустического датчика 3 (4), временная диаграмма импульсов с выхода третьего формирователя импульсов 14 (5).

После подачи команды пуска с блока 7 в момент времени t₁ запускается таймер 11 ИД и с его выхода формируется импульс, разрешающий начало работы источника давления 5 (диаграмма 1).

При достижении в манжете диастолического давления и прохождении первой пульсовой волны в момент времени t₂ по переднему фронту импульса с выхода второго формирователя 25 запускается таймер 22 пульса (диаграмма 3) и производится запись значения диастолического давления в счетчик 28, которое отображается в индикаторе 35.

С выхода таймера 22 пульса, поступает импульс, разрешающий прохождение импульсов с третьего формирователя импульсов для записи в четвертый счетчик 29. В момент времени t₃, соответствующий прохождению последней за цикл измерения давления пульсовой волны (диаграмма 2), производится запись систолического давления во второй счетчик 27, которая отображается в индикаторе 34. После появления импульса, соответствующего прохождению последней пульсовой волны, примерно через 1,5 с в момент времени t₄ с таймера 11 источника давления проходит импульс выключения источника давления 5. При этом давление в компрессионной манжете начинает снижаться, однако в промежуток времени после прохождения последнего импульса с датчика 2 пульсовой волны, если время измерения пульса превышает время измерения давления, продолжается запись импульсов в четвертый счетчик 29, где формируется информация о частоте пульса, которая прекращается в момент времени t₅ по команде с таймера пульса 22 (диаграмма 3). С момента времени t₅ в четвертом счетчике 29 формируется информация о частоте пульса, которая отображается в индикаторе 36.

При изготовлении предлагаемого автоматического электронного тонометра цифровые электронные узлы реализуются на базе стандартных электронных компонентов, выполненных по КМОН технологии, в частности микросхемах 176ИЕ4, 561ЛА7. Аналоговые электронные узлы реализуются на базе операционных усилителей, например 140УД6. В реализации электронных узлов в виде микросборок используются безкорпусные аналоги названных микросхем. В качестве датчика пульсовой волны 2 используется пьезокерамический дифференциальный преобразователь, в качестве акустического датчика 3 - пьезокерамический микрофон, в качестве источника 5 давления используется нагнетатель с пьезокерамическим приводом.

Изобретение позволяет существенно повысить точность измерений, отказаться от периодической поверки и регулировки тонометра, гарантируя при этом обеспечение паспортных характеристик точности прибора. Предлагаемое техническое решение позволяет существенно сократить время измерения и снизить дискомфорт пациента при проведении измерений.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОННЫЙ ТОНОМЕТР, содержащий компрессионную манжету, датчик пульсовой волны с усилителем, источник давления с блоком управления, датчик давления с дифференциальным усилителем, первый полосовой фильтр, блоки индикации и регистрации, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные линейный выпрямитель, преобразователь, напряжение-частота, первый ключ, первый счетчик и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к второму входу дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом введенной схемы сравнения, вторым входом подключенной к земляной шине, а выходом через введенный первый формирователь импульсов - к второму входу первого ключа, последовательно соединенные первый полосовой фильтр, входом подключенный через усилитель к датчику пульсовой волны, второй формирователь импульсов, элемент задержки, второй ключ и первый таймер, выходом подключенный через блок управления к источнику давления, последовательно соединенные второй таймер, третий ключ, второй счетчик, соединенный с первым индикатором, третий счетчик, выходом подключенный к второму индикатору, последовательно соединенные акустический датчик, второй полосовой фильтр, третий формирователь импульсов, четвертый ключ с параллельно включенным между его вторым и третьим входами третьим таймером, четвертый счетчик, подключенный к третьему индикатору, также последовательно соединенный блок запуска и четвертый формирователь импульсов, выходом соединенный с вторыми входами первого, второго, третьего и четвертого счетчиков, с третьим входом первого ключа и входом введенного триггера запуска источника давления, выход которого соединен с вторым входом первого таймера, третий вход которого подключен к выходу введенного триггера, входом соединенного с выходом второго формирователя импульсов и входами первого, второго и третьего таймеров, при этом акустический датчик и датчик пульсовой волны установлены в компрессионной манжете, с которой соединен источник давления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2