RU2626319C2 - Device for continuous non-invasive blood pressure measurement - Google Patents
Device for continuous non-invasive blood pressure measurement Download PDFInfo
- Publication number
- RU2626319C2 RU2626319C2 RU2015155033A RU2015155033A RU2626319C2 RU 2626319 C2 RU2626319 C2 RU 2626319C2 RU 2015155033 A RU2015155033 A RU 2015155033A RU 2015155033 A RU2015155033 A RU 2015155033A RU 2626319 C2 RU2626319 C2 RU 2626319C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- blood pressure
- cavity
- pressure
- calculation module
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
- A61B5/022—Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers
Landscapes
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для непрерывного контроля кровяного давления.The invention relates to medical equipment and is intended for continuous monitoring of blood pressure.
Известно большое число разработок в области неинвазивного непрерывного измерения кровяного давления (АД), и проблема их усовершенствования является актуальной (см., например, Non-invasive continuous blood pressure monitoring: a review of current applications. Chung E, Chen G, Alexander B, Cannesson M. / Front Med. 2013 Mar; 7(1):91-101. Epub 2013 Jan 23). Для большинства решений использован метод объемной компенсации, основанный на идее "разгрузки стенок сосудов", т.к. предполагается, что в "разгруженном" состоянии давление внутри сосудов равно давлению вне их. Давление регулируется таким образом, чтобы поддерживать объем крови постоянным во времени, равным объему, который при калибровке выбран как "разгружающий" сосуды. В других решениях датчик прижимает артерию к лучевой кости настолько, чтобы в достаточной степени ее сжать, сделать контакт с ее стенкой плоским, но не пережать до окклюзии. Затем через стенки сосуда с помощью тензодатчиков бокового давления регистрируются пульсовые изменения АД. Величина давления, необходимая для того, чтобы уплощить стенки артерии, но не закрыть ее, известна как "рабочее усилие прижима" и рассчитывается по достаточно сложному алгоритму, который включает в себя предварительные оценки систолического, диастолического и пульсового давлений.There are a large number of developments in the field of non-invasive continuous blood pressure (BP) measurement, and the problem of their improvement is relevant (see, for example, Non-invasive continuous blood pressure monitoring: a review of current applications. Chung E, Chen G, Alexander B, Cannesson M. / Front Med. 2013 Mar; 7 (1): 91-101. Epub 2013 Jan 23). For most solutions, the method of volume compensation was used, based on the idea of "unloading the walls of blood vessels," because it is assumed that in the “unloaded” state the pressure inside the vessels is equal to the pressure outside them. The pressure is adjusted in such a way as to maintain a constant volume of blood in time equal to the volume which, when calibrated, is selected as the "unloading" vessel. In other solutions, the sensor presses the artery against the radius so that it compresses it sufficiently, makes contact with its wall flat, but does not squeeze until occlusion. Then, pulse changes in blood pressure are recorded through the walls of the vessel using lateral pressure strain gauges. The pressure required to flatten the artery walls, but not close it, is known as the “working pressure” and is calculated by a rather complex algorithm that includes preliminary estimates of systolic, diastolic and pulse pressures.
Описано устройство для непрерывного неинвазивного измерения давления (RU 2140187 С1, Медвэйв, Инк. (US), 27.10.1999). Содержит средство для приложения изменяемого прижимающего давления к чувствительному средству, средство для вычисления кровяного давления на основании воспринятых пульсовых колебаний давления внутри нижерасположенной артерии и средство для нейтрализации сил, создаваемых тканью вблизи нижерасположенной артерии, с одновременным обеспечением соответствия участку тела пациента. Датчик, имеющий чувствительную поверхность для восприятия кровяного давления в нижерасположенной артерии пациента, содержит преобразователь, боковую стенку, гибкую диафрагму и текучую соединительную среду. Боковая стенка расположена на некотором расстоянии от преобразователя и поддерживает его над нижерасположенной артерией. Текучая среда соединяет между собой чувствительную поверхность преобразователя и гибкую диафрагму и передает пульсовые колебания кровяного давления от гибкой диафрагмы к чувствительной поверхности преобразователя.A device for continuous non-invasive pressure measurement is described (RU 2140187 C1, Medveyw, Inc. (US), 10.27.1999). It contains a means for applying a variable pressing pressure to a sensitive tool, a tool for calculating blood pressure based on perceived pulse pressure fluctuations inside a lower artery and a means to neutralize the forces created by the tissue near the lower artery, while ensuring compliance with the patient’s body area. A sensor having a sensitive surface for sensing blood pressure in a patient's lower artery comprises a transducer, a side wall, a flexible diaphragm, and a fluid connecting medium. The side wall is located at a certain distance from the transducer and supports it above the inferior artery. The fluid interconnects the sensitive surface of the transducer and the flexible diaphragm and transmits pulse fluctuations in blood pressure from the flexible diaphragm to the sensitive surface of the transducer.
Недостаток устройства состоит в том, что подстройка изменяемого прижимающего давления к чувствительному средству осуществляется для относительно медленного выравнивания среднего давления в артерии и не отслеживает разгрузку стенок артерии в течение всего цикла, что приведет к искажению передаваемых жидкой средой пульсаций давления.The disadvantage of this device is that the adjustment of the variable pressing pressure to the sensitive medium is carried out to relatively slowly equalize the average pressure in the artery and does not monitor the unloading of the artery walls throughout the cycle, which will lead to distortion of the pressure pulsations transmitted by the liquid medium.
Наиболее близким к патентуемому устройству является устройство неинвазивного мониторинга АД субъекта (US 5848970, Voss, et al., 15.12.1998 - прототип). Неинвазивный мониторинг АД субъекта осуществляется посредством камеры с жидкостью, в котором гибкая мембрана, установленная внутри, прижимает покрывающие артерию ткани с достаточной силой, чтобы сжать артерию. Система сервоуправления оптимизирует степень сжатия артерии, которое происходит при величине среднего трансмурального давления около нуля, путем модуляции объема жидкости внутри камеры и отмечая результирующий эффект от давления в камере. Так как различные эффекты давления проявляются в соответствии с частотой сжатия артерии, то может быть получен соответствующий управляющий сигнал, что обеспечивает оптимальное среднее давление на мембране. Система сервоуправления относительно быстро регулирует подачу и слив жидкости из камеры таким образом, чтобы компенсировать изменения давления внутри артерии. Это сводит к минимуму колебания эффективного диаметра артерии, в результате чего давление в заполненной жидкостью камере близко следует за фактическим сигналом артериального пульса. Конструктивно устройство (fig. 6) содержит аппликатор для приема пульсовых колебаний давления крови, выполненный в виде заполненной жидкостью полости с гибкой мембраной для механического контакта с артерией пациента, преобразователь давления жидкости в электрический сигнал, помещенный в указанной полости. Средство для регулирования положения мембраны включает оптический датчик положения мембраны, блок формирования давления жидкости и компрессор, сообщенный с полостью аппликатора, микроконтроллер для вычисления параметров и регистрации и компьютер.Closest to the patented device is a device for non-invasive monitoring of blood pressure of the subject (US 5848970, Voss, et al., 12/15/1998 - prototype). Non-invasive monitoring of the blood pressure of the subject is carried out by means of a chamber with a liquid in which a flexible membrane mounted inside presses the tissues covering the artery with sufficient force to compress the artery. The servo control system optimizes the degree of compression of the artery, which occurs when the average transmural pressure is near zero, by modulating the volume of fluid inside the chamber and noting the resulting effect of pressure in the chamber. Since various pressure effects are manifested in accordance with the compression frequency of the artery, an appropriate control signal can be obtained, which ensures optimal average pressure on the membrane. The servo control system relatively quickly regulates the flow and discharge of fluid from the chamber in such a way as to compensate for changes in pressure inside the artery. This minimizes fluctuations in the effective diameter of the artery, with the result that the pressure in the fluid-filled chamber closely follows the actual signal of the arterial pulse. Structurally, the device (fig. 6) contains an applicator for receiving pulse fluctuations in blood pressure, made in the form of a fluid-filled cavity with a flexible membrane for mechanical contact with the patient’s artery, a liquid pressure transducer into an electrical signal placed in the specified cavity. The means for adjusting the position of the membrane includes an optical sensor for positioning the membrane, a unit for generating liquid pressure and a compressor in communication with the cavity of the applicator, a microcontroller for calculating the parameters and recording, and a computer.
Анализ показывает, что принцип работы этого устройства ограничивается только эффектом зависимости трансмуральной передачи давления из артерии во внешнюю ткань от величины напряжения/разгрузки этой артерии, и концепция измерения строится только на основе этого эффекта. Заявителем проведены детальные эксперименты по зондированию стенок артерии сигналами переменного давления разной частоты по схеме, практически совпадающей с обсуждаемой в прототипе - патенте US 5848970, однако при этом не обнаружен эффект, который авторами положен в основу измерений. Однако даже если допустить возможность зависимости микроскопических изменений трансмуральной передачи давления от величины напряжения/разгрузки артерий, то система автоматического контроля объема, находящаяся в петле обратной связи, не будет в состоянии обеспечить все те функции, которые подразумеваются при их измерении.The analysis shows that the principle of operation of this device is limited only by the effect of the dependence of transmural pressure transmission from the artery to the external tissue on the magnitude of the voltage / discharge of this artery, and the measurement concept is based only on this effect. The applicant has conducted detailed experiments on sensing the walls of the artery with alternating pressure signals of different frequencies according to a scheme that practically coincides with that discussed in the prototype - US Pat. No. 5,848,970, however, the effect that the authors based on the measurements was not found. However, even assuming the possibility of the dependence of microscopic changes in transmural pressure transmission on the magnitude of the voltage / unloading of the arteries, the automatic volume control system located in the feedback loop will not be able to provide all the functions that are implied in their measurement.
Настоящее изобретение направлено на повышение точности и достоверности непрерывного измерения кровяного давления.The present invention is directed to improving the accuracy and reliability of continuous measurement of blood pressure.
Патентуемое устройство для непрерывного неинвазивного измерения кровяного давления содержит установленный в корпусе аппликатор, выполненный в виде заполненной жидкостью полости с гибкой мембраной для обеспечения механического контакта с тканями пациента, преобразователь давления жидкости в электрический сигнал, связанный с полостью. Средство для регулирования состояния мембраны в процессе измерения на основе контура управления включает связанные между собой оптический датчик положения мембраны, блок формирования давления жидкости и компрессор, сообщенный с полостью аппликатора, а также блок управления на основе микроконтроллера для вычисления параметров и регистрации АД, связанный с компьютером.A patented device for continuous non-invasive measurement of blood pressure contains an applicator installed in the housing, made in the form of a fluid-filled cavity with a flexible membrane to provide mechanical contact with the patient’s tissues, and a liquid pressure transducer into an electrical signal associated with the cavity. The means for regulating the state of the membrane during measurement based on the control loop includes interconnected optical membrane position sensors, a unit for generating liquid pressure and a compressor in communication with the applicator cavity, and a control unit based on a microcontroller for calculating parameters and registering blood pressure associated with a computer .
Отличие состоит в том, что средство для регулирования состояния мембраны в процессе измерения выполнено с возможностью поддержания исходного плоского, без прогиба, состояния мембраны, соответствующего нулевой разности давлений снаружи и внутри полости при отсутствии механического контакта мембраны с телом пациента. Блок управления выполнен с возможностью прогнозирования значений сигнала последующей пульсовой волны на основе значения локального периода сигнала за предшествующий промежуток времени, рассчитываемого по автокорреляционной функции (АКФ), и содержит сформированные программными средствами модуль вычисления кровяного давления, модуль вычисления АКФ, модуль вычисления локального периода, модуль формирования прогноза параметров последующей пульсовой волны, а также блок формирования давления жидкости в полости, причем входы блока вычисления кровяного давления связаны с преобразователем давления жидкости в электрический сигнал и с датчиком положения мембраны, а выход блока вычисления кровяного давления - с компьютером.The difference is that the means for regulating the state of the membrane during the measurement is made with the possibility of maintaining the initial flat, without deflection, state of the membrane, corresponding to zero pressure difference outside and inside the cavity in the absence of mechanical contact of the membrane with the patient’s body. The control unit is configured to predict the signal value of the subsequent pulse wave based on the value of the local signal period for the previous period of time calculated by the autocorrelation function (ACF), and contains software-generated blood pressure calculation module, ACF calculation module, local period calculation module, module generating a prediction of the parameters of the subsequent pulse wave, as well as a unit for generating fluid pressure in the cavity, the inputs of the subtracting unit Lenia blood pressure associated with the fluid pressure transducer into an electrical signal and a diaphragm position sensor, and the output blood pressure calculation block - with a computer.
Выходы модуля вычисления кровяного давления связаны с первым входом модуля формирования прогноза и входом модуля вычисления АКФ, выход которого связан с модулем вычисления локального периода, выход которого связан со вторым входом модуля формирования прогноза параметров последующей пульсовой волны, выход которого соединен со входом блока формирования давления жидкости и компрессором.The outputs of the blood pressure calculation module are connected to the first input of the forecast generation module and the input of the ACF calculation module, the output of which is connected to the local period calculation module, the output of which is connected to the second input of the subsequent pulse wave parameter forecast generation module, the output of which is connected to the input of the liquid pressure generation block and compressor.
Устройство может характеризоваться тем, что модуль вычисления АКФ содержит средства для формирования аналитических спектров фрагмента вычисленных значений артериального давления, длительность которого равна длительности удвоенного максимального периода сердечных сокращений, перемножения спектров, их взвешивания и выполнения обратного преобразования Фурье, с получением на выходе значений АКФ.The device can be characterized in that the ACF calculation module contains means for generating analytical spectra of a fragment of the calculated blood pressure values, the duration of which is equal to the duration of the doubled maximum period of heart contractions, multiplying the spectra, weighing them, and performing the inverse Fourier transform, to obtain ACF values at the output.
Устройство может характеризоваться и тем, что модуль вычисления локального периода выполнен с возможностью поиска по вычисленной АКФ положения ее первого бокового максимума, по значению которого определяют момент времени в предшествующий фрагмент времени, который принимают за начало прогноза последующего фрагмента пульсовой волны.The device can also be characterized by the fact that the local period calculation module is configured to search by the calculated ACF for the position of its first lateral maximum, the value of which determines the point in time in the previous time fragment, which is taken as the beginning of the forecast of the next pulse wave fragment.
Устройство может характеризоваться также тем, что модуль формирования прогноза значений последующей пульсовой волны выполнен с возможностью выбора фрагмента вычисленных значений артериального давления, длительность которого равна величине длительности найденного локального периода.The device can also be characterized in that the module for generating a forecast of the values of the subsequent pulse wave is configured to select a fragment of the calculated values of blood pressure, the duration of which is equal to the length of the found local period.
Устройство может характеризоваться, кроме того, тем, что оптический датчик положения мембраны выполнен в виде оптронной пары, которая размещена на корпусе аппликатора с возможностью регистрации положения световой заслонки, скрепленной с мембраной и размещенной в заполненной жидкостью полости, а также тем, что компрессор и преобразователь давления сообщены с полостью аппликатора посредством трубчатых отведений.The device can be characterized, in addition, by the fact that the optical position sensor of the membrane is made in the form of an optocoupler, which is placed on the applicator body with the possibility of registering the position of the light damper fastened to the membrane and placed in a cavity filled with liquid, as well as the fact that the compressor and converter pressure communicated with the cavity of the applicator through tubular leads.
Технический результат изобретения - повышение точности и достоверности определения кровяного давления за счет прогнозирования сигнала последующей пульсовой волны, формируемого с помощью величины локального периода, найденного по АКФ значений сигнала за предшествующий промежуток времени.The technical result of the invention is to increase the accuracy and reliability of determining blood pressure by predicting the signal of the subsequent pulse wave generated by the local period value found from the ACF signal values for the previous period of time.
Существо изобретения поясняется на чертежах, где:The invention is illustrated in the drawings, where:
фиг. 1 - структурная схема устройства;FIG. 1 is a block diagram of a device;
фиг. 2 - блок-схема микроконтроллера;FIG. 2 is a block diagram of a microcontroller;
фиг. 3 - экспериментальная зависимость рассчитанного артериального давления;FIG. 3 - experimental dependence of the calculated blood pressure;
фиг. 4 - формирование прогноза значений на основе найденного локального периода.FIG. 4 - forecasting values based on the found local period.
В основе изобретения лежат следующие положения.The invention is based on the following provisions.
Как установлено заявителем, главным недостатком существующих неинвазивных методов измерения АД является то, что вне зависимости от способов "разгрузки стенок сосудов" контроль разгрузки осуществляется в них на основе интегральных параметров (кровенаполнение, полная сила, действующая на датчик, смещение датчика как целого и т.д.). Это позволяет отслеживать пульсовую волну АД в среднем за период, но не гарантирует передачи деталей формы импульса. Патентуемое устройство для измерения АД ориентировано на локальную разгрузку стенок артерий и на локальный же контроль разгрузки методом компенсации давления, который выбран в качестве принципиальной основы измерения меняющегося во времени АД. Если подобрать давление жидкости в полости аппликатора таким, что оно вернет мембрану в исходное плоское состояние, т.е. когда прогиб мембраны внутрь корпуса или наружу отсутствует, и если мембрана размещается непосредственно над лучевой артерией, то внешнее давление совпадает с артериальным, и тем самым имеется возможность его измерить.As established by the applicant, the main drawback of existing non-invasive methods for measuring blood pressure is that, regardless of the methods of "unloading the walls of blood vessels," unloading is monitored on the basis of integral parameters (blood filling, total force acting on the sensor, displacement of the sensor as a whole, etc.). d.). This allows you to track the pulse wave of blood pressure on average over a period, but does not guarantee the transmission of details of the pulse shape. A patented device for measuring blood pressure is focused on local unloading of the walls of arteries and on local control of unloading by pressure compensation, which is selected as the fundamental basis for measuring time-varying blood pressure. If you select the fluid pressure in the applicator cavity so that it returns the membrane to its original flat state, i.e. when the deflection of the membrane into the body or to the outside is absent, and if the membrane is located directly above the radial artery, then the external pressure coincides with the arterial pressure, and thus it is possible to measure it.
Реализация устройства для измерения динамической величины АД стала возможной благодаря тому обстоятельству, что АД изменяется не столь быстро, его ритм составляет по порядку величины один удар в секунду, а спектр укладывается в несколько десятков Гц. Такие параметры сигнала позволяет использовать высокопроизводительные микроконтроллеры (ATMEL, MICROCHIP, STMicroelectronics и пр.), для которых отмеченная динамика АД представляет собой практически квазистатические изменения.The implementation of the device for measuring the dynamic value of blood pressure became possible due to the fact that blood pressure does not change so fast, its rhythm is in order of magnitude one beat per second, and the spectrum fits into several tens of Hz. Such signal parameters allow the use of high-performance microcontrollers (ATMEL, MICROCHIP, STMicroelectronics, etc.), for which the marked dynamics of blood pressure is almost quasistatic changes.
На фиг. 1, 2 представлена структурная схема устройства.In FIG. 1, 2 presents a structural diagram of the device.
Устройство содержит аппликатор 10, включающий корпус 11 с заполненной жидкостью полостью 12 с гибкой мембраной 13 из эластичного резиноподобного материала для контакта с тканями 100 пациента и стенкой артерии 101, преобразователь 14 давления жидкости 15 в электрический сигнал. Средство для регулирования состояния мембраны 13 в процессе измерения включает связанные между собой оптический датчик 20 положения мембраны, блок 55 формирования давления жидкости, реализованный в блоке 50 управления, и компрессор 40, сообщенный с полостью аппликатора 10, установленные в корпусе 11. Оптический датчик 20 положения мембраны 13 выполнен в виде оптронной пары: светодиода 21 и фотоприемника 22, размещенных на корпусе 11 аппликатора с возможностью регистрации отклонения положения световой заслонки 131, скрепленной с мембраной 13 и являющейся, по существу, индикатором деформационных смещений. Датчик 20 определяет текущее положение световой заслонки 131 для поддержания неподвижного положения мембраны 13 в процессе измерения относительно ее исходного плоского состояния, соответствующего нулевой разности давлений снаружи и внутри полости 12. Сигнал калибровки, соответствующий плоскому, когда прогиб мембраны отсутствует, ненагруженному состоянию мембраны, фиксируется непосредственно перед началом измерений при отсутствии механического контакта с тканями пациента, окружающими артерию, т.е. когда мембрана снаружи аппликатора «нагружена» на воздух.The device comprises an applicator 10, comprising a
Устройство содержит блок 50 управления на основе микроконтроллера для вычисления параметров и регистрации полученных данных, связанный с компьютером 60. Преобразователь 14 давления и компрессор 40 сообщены с полостью 12 аппликатора 10 посредством трубчатых отведений 16 или встроены непосредственно в корпус 11.The device comprises a microcontroller-based
Блок 50 управления включает средства прогнозирования периода сигнала последующей пульсовой волны, вычисленного на основе оценки локального периода по автокорреляционной функции значений сигнала за предшествующий промежуток времени. Блок 50 содержит модуль 51 вычисления кровяного давления, модуль 52 вычисления автокорреляционной функции, модуль 53 вычисления локального периода, модуль 54 формирования прогноза параметров последующей пульсовой волны, блок 55 формирования давления жидкости в полости 12.The
Входы модуля 51 вычисления кровяного давления связаны с преобразователем 14 давления жидкости в электрический сигнал и с датчиком 20 положения мембраны, а вход-выход блока вычисления кровяного давления - с компьютером 60.The inputs of the module 51 for calculating blood pressure are connected with the
Выходы модуля 51 вычисления кровяного давления связаны с первым входом модуля 54 формирования прогноза и входом модуля 52 вычисления автокорреляционной функции. Выход модуля 52 связан с модулем 53 вычисления локального периода, выход которого связан со вторым входом модуля 54 формирования прогноза параметров последующей пульсовой волны. Выход модуля 54 соединен с входом блока 55 формирования давления жидкости и компрессором 40.The outputs of the blood pressure calculation unit 51 are connected to the first input of the prediction generating unit 54 and the input of the autocorrelation function calculation unit 52. The output of module 52 is connected to the local period calculation module 53, the output of which is connected to the second input of the subsequent pulse wave parameter prediction generation module 54. The output of module 54 is connected to the input of the liquid pressure generating unit 55 and to the
На фиг. 3 показана экспериментальная зависимость рассчитанного АД, спрогнозированного давления и их разность, соответствующая смещению мембраны 13. Для иллюстрации качества компенсации в верхней части фигуры приведены график (кривая 71) давления Р внутри полости 12 (данные с преобразователя 14 давления) и эти же данные (кривая 72), скорректированные на пересчитанную по смещениям мембраны 13 разность давлений, показанные в нижней части фигуры. Видно, что в сравнении с графиком Р (кривая 71), когда поправка невелика, давление Р в среднем совпадает с АД (кривая 72). В нижней части фигуры поз. 73 показан вид сигнала на выходе датчика 20 положения мембраны при наличии плоского, при отсутствии прогиба, ненагруженного состояния мембраны 13, поз. 74 - вид сигнала при проведении измерений.In FIG. Figure 3 shows the experimental dependence of the calculated blood pressure, the predicted pressure and their difference corresponding to the displacement of the
На фиг. 4 показан пример формирования прогноза значений последующей за текущим моментом времени t пульсовой волны на основе выбора длительности фрагмента вычисленных значений артериального давления найденного локального периода Т. Если в текущий момент времени t известен интервал времени Т между импульсами пульсовой волны АД, то зная форму текущего импульса (поз. 75) и предполагая, что форма следующего импульса будет почти такой же, можно сформировать прогноз последующего сигнала (поз. 76). Для этого следует взять имеющийся фрагмент сигнала длительностью Т, непосредственно предшествующий текущему моменту времени t, и сместить его на интервал Т вправо по оси времени, при этом момент t принимают за начало прогноза последующего фрагмента пульсовой волны (поз. 76).In FIG. Figure 4 shows an example of forecasting the values of the pulse wave subsequent to the current time t based on the choice of the fragment duration of the calculated blood pressure values of the found local period T. If at the current time t the time interval T between pulses of the BP pulse wave is known, then knowing the shape of the current pulse ( pos. 75) and assuming that the shape of the next pulse will be almost the same, it is possible to form a forecast of the subsequent signal (pos. 76). To do this, take an existing fragment of a signal of duration T immediately preceding the current moment of time t and shift it to the interval T to the right along the time axis, while the moment t is taken as the beginning of the prediction of the next fragment of the pulse wave (pos. 76).
Блок 50 управления может быть реализован, например, на основе программируемого микроконтроллера марки STM32L152RBT, который имеет коммуникационный вход/выход (USB), связанный с компьютером 60, интерфейсы линий сигнала и управления. Линии сигнала связаны с преобразователем 14 и оптическим датчиком 20, линии управления - с компрессором 40. Компрессор 40 для жидкости может быть построен известным путем, например, в виде микронасоса с электроприводом и микросхемой его управления, и в данном описании не раскрывается как не характеризующий существо изобретения.The
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
После включения устройства автоматически запоминаются показатели исходного плоского состояния гибкой мембраны 13, соответствующие нулевой разности давлений снаружи и внутри полости 12 аппликатора при отсутствии механического контакта мембраны 13 с телом 100 пациента. Затем аппликатор приводится в механический контакт с телом 100 пациента таким образом, чтобы мембрана 13 из эластичного материала соприкасалась непосредственно со стенкой лучевой артерии 101, после этого подключается система поддержания исходного плоского положения мембраны 13. Датчик 20 определяет текущее положение световой заслонки 131, которая размещена в полости 12, реализуя тем самым индикатор деформационных смещений мембраны и производит наполнение полости 12 для поддержания ее исходного плоского состояния, соответствующего нулевой разности давлений снаружи и внутри полости 12. При величине давления жидкости в полости, при котором оно вернет мембрану 13 в плоское состояние, давление за мембраной оказывается скомпенсированным. Если аппликатор уставлен непосредственно над лучевой артерией, то внешнее давление в полости совпадает с артериальным, которое и регистрируется в модуле 51 вычисления давления в артерии и компьютере 60.After turning on the device, the initial plane state of the
Значения регистрируемого давления в артерии буферизуются в памяти микроконтроллера. Размеры каждого буфера выбирают из расчета хранения отсчетов за время, превышающее два последовательных периода сердечного цикла максимально возможного размера. Программный модуль 52 вычисления АКФ вычисляет симметричный квадратичный функционал оценки автокорреляционной функции сигнала давления, анализ которой формирует в реальном времени достаточно точные оценки текущего квазипериода сердечных сокращений и выдает прогноз входящих сигналов на модуль формирования широтно-импульсной модуляции управления давлением.The values of the recorded pressure in the artery are buffered in the memory of the microcontroller. The sizes of each buffer are selected from the calculation of the storage of samples for a time exceeding two consecutive periods of the cardiac cycle of the maximum possible size. The ACF calculation software module 52 calculates a symmetric quadratic functional for evaluating the autocorrelation function of the pressure signal, the analysis of which generates fairly accurate estimates of the current quasiperiod of heart rate in real time and provides a forecast of incoming signals to the pulse-width modulation modulation module for generating pressure control.
Модуль 53 вычисления локального периода по вычисленной в модуле 52 АКФ осуществляет поиск положения первого бокового максимума АКФ, по значению которого определяют момент времени в предшествующий фрагмент времени, который принимают за начало прогноза последующего фрагмента пульсовой волны.The local period calculation module 53, using the ACF calculated in the module 52, searches for the position of the first lateral ACF maximum, the value of which determines the point in time in the previous time fragment, which is taken as the beginning of the prediction of the next pulse wave fragment.
Модуль 54 формирования прогноза параметров последующей пульсовой волны, на основании данных, полученных из модуля 53 о величине длительности найденного локального периода и блока 51 и текущих значений выдает прогноз динамики изменений давления путем выбора фрагмента вычисленных значений артериального давления.The module 54 for generating a forecast of the parameters of the subsequent pulse wave, based on the data obtained from module 53 about the duration of the found local period and block 51 and the current values, provides a forecast of the dynamics of pressure changes by selecting a fragment of the calculated values of blood pressure.
На основе прогноза, вычисленного в модуле 54, блоком 55 формируется сигнал управления для приведения к минимуму сигнала рассогласования, что достигается регулированием давления жидкости в полости 12. Величина давления Р жидкости в полости, при которой оно вернет мембрану 13 в плоское, когда прогиб мембраны отсутствует, первоначальное состояние, и соответствует искомому кровяному давлению.Based on the forecast calculated in module 54, a control signal is generated by block 55 to minimize the error signal, which is achieved by adjusting the fluid pressure in the
Результаты экспериментов и проведенных оценок показывают, что за счет прогнозирования сигнала последующей пульсовой волны, вычисленного на основе значений локального периода, найденного по автокорреляционной функции за предшествующий промежуток времени, удается повысить точность и достоверность неинвазивного непрерывного определения кровяного давления.The results of experiments and estimates show that by predicting the signal of the subsequent pulse wave, calculated on the basis of the values of the local period found by the autocorrelation function for the previous period of time, it is possible to increase the accuracy and reliability of non-invasive continuous determination of blood pressure.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015155033A RU2626319C2 (en) | 2015-12-22 | 2015-12-22 | Device for continuous non-invasive blood pressure measurement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015155033A RU2626319C2 (en) | 2015-12-22 | 2015-12-22 | Device for continuous non-invasive blood pressure measurement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015155033A RU2015155033A (en) | 2017-06-28 |
| RU2626319C2 true RU2626319C2 (en) | 2017-07-25 |
Family
ID=59309466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015155033A RU2626319C2 (en) | 2015-12-22 | 2015-12-22 | Device for continuous non-invasive blood pressure measurement |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2626319C2 (en) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4924871A (en) * | 1988-02-26 | 1990-05-15 | Colin Electronics Co., Ltd. | Motion artifact detection for continuous blood pressure monitor transducer |
| US5439001A (en) * | 1993-11-17 | 1995-08-08 | Ivac Corporation | Flexible diaphragm tonometer |
| US6228034B1 (en) * | 1998-07-20 | 2001-05-08 | Tensys Medical, Inc. | Apparatus and method for non-invasively monitoring a subjects arterial blood pressure |
| EP1096877A1 (en) * | 1998-07-20 | 2001-05-09 | Tensys Medical, Inc. | Apparatus and method for non-invasively monitoring a subject's arterial blood pressure |
| RU2177245C2 (en) * | 1995-02-16 | 2001-12-27 | Медвэйв, Инк. | Method and device for measurement of blood pressure |
| JP3245160B2 (en) * | 1991-05-14 | 2002-01-07 | アラリス・メディカル・システムス・インコーポレーテッド | Equipment for arterial applanation |
| US20030149369A1 (en) * | 2002-02-05 | 2003-08-07 | Gallant Stuart L | Method and apparatus for non-invasively measuring hemodynamic parameters using parametrics |
| US20140228694A1 (en) * | 2008-11-06 | 2014-08-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method of measuring blood pressure |
| US20150201845A1 (en) * | 2002-08-01 | 2015-07-23 | Tensys Medical, Inc. | Method and apparatus for control of non-invasive parameter measurements |
-
2015
- 2015-12-22 RU RU2015155033A patent/RU2626319C2/en active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4924871A (en) * | 1988-02-26 | 1990-05-15 | Colin Electronics Co., Ltd. | Motion artifact detection for continuous blood pressure monitor transducer |
| JP3245160B2 (en) * | 1991-05-14 | 2002-01-07 | アラリス・メディカル・システムス・インコーポレーテッド | Equipment for arterial applanation |
| US5439001A (en) * | 1993-11-17 | 1995-08-08 | Ivac Corporation | Flexible diaphragm tonometer |
| RU2177245C2 (en) * | 1995-02-16 | 2001-12-27 | Медвэйв, Инк. | Method and device for measurement of blood pressure |
| US6228034B1 (en) * | 1998-07-20 | 2001-05-08 | Tensys Medical, Inc. | Apparatus and method for non-invasively monitoring a subjects arterial blood pressure |
| EP1096877A1 (en) * | 1998-07-20 | 2001-05-09 | Tensys Medical, Inc. | Apparatus and method for non-invasively monitoring a subject's arterial blood pressure |
| US20030149369A1 (en) * | 2002-02-05 | 2003-08-07 | Gallant Stuart L | Method and apparatus for non-invasively measuring hemodynamic parameters using parametrics |
| US20150201845A1 (en) * | 2002-08-01 | 2015-07-23 | Tensys Medical, Inc. | Method and apparatus for control of non-invasive parameter measurements |
| US20140228694A1 (en) * | 2008-11-06 | 2014-08-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method of measuring blood pressure |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| АНЦИПЕРОВ В.Е. и др. Использование концепции аналитического спектра в задачах мониторинга ритма артериального давления. VIII Всероссийская научно-техническая конференция "Радиолокация и радиосвязь", Москва, 24-26 ноября 2014, с. 363-367. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015155033A (en) | 2017-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3957758B2 (en) | Non-invasive high-speed blood pressure measurement device | |
| JP5884256B2 (en) | Blood pressure measuring device and blood pressure measuring method | |
| JP5098721B2 (en) | Blood pressure measurement device, blood pressure derivation program, and blood pressure derivation method | |
| BRPI0501917A (en) | Device for determining a patient's hemodynamic parameter by pulse profile analysis | |
| CN105072984A (en) | An improved blood pressure monitoring method | |
| US9364156B2 (en) | Blood pressure measurement device and control method for blood pressure measurement device | |
| RU2520157C2 (en) | Device for measuring information about blood pressure | |
| US20120029366A1 (en) | Blood pressure detection apparatus and blood pressure detection method | |
| JP4388585B2 (en) | Cardiodynamic measurement device | |
| JP2010051658A (en) | Blood pressure information measuring device | |
| CN113226161A (en) | Control unit for deriving a measure of arterial compliance | |
| RU2626319C2 (en) | Device for continuous non-invasive blood pressure measurement | |
| US11020010B2 (en) | Blood pressure/pulse wave measurement device | |
| JP2013517047A (en) | Arterial pressure measurement system and method for measuring arterial pressure under the influence of arterial pressure | |
| JP5552984B2 (en) | Pulse pressure measuring device and pulse pressure measuring method | |
| JPS595296B2 (en) | indirect continuous blood pressure measurement device | |
| RU2638712C1 (en) | Pneumatic sensor for continuous non-invasive measurement of arterial pressure | |
| JP6027210B2 (en) | Blood pressure estimation apparatus and method | |
| JP2008168055A (en) | Stroke volume estimating apparatus | |
| US20230355202A1 (en) | Estimating central blood pressure | |
| JP2012061130A (en) | Device and method for measuring pulse pressure | |
| JP6825341B2 (en) | Measuring device, blood pressure measuring device and measuring method | |
| JP5353106B2 (en) | Electronic blood pressure monitor | |
| TWI511702B (en) | Methods for the measurement of endothelial cell dilatation | |
| JP2009285027A (en) | Electronic sphygmomanometer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant |