CS219674B1

CS219674B1 - Ultrasound indicator of the blood stream speed for measuring the blood pressure by the non-invasive method

Info

Publication number: CS219674B1
Application number: CS19281A
Authority: CS
Inventors: Ivan Frollo; Ladislav Soltes
Original assignee: Ivan Frollo; Ladislav Soltes
Priority date: 1981-01-09
Filing date: 1981-01-09
Publication date: 1983-03-25

Abstract

Vynález sa týká ultrazvukového indikátoru rýchlosti toku krvi na meranie krvného tlaku neinvazívnou metodou. Podstatou vynálezu je nové usporiadanie elektronických a akustických častí, ktoré popři zvýšenej citlivosti, zníženej konštrukčnej náročnosti poskytuje zlepšenie prevádzkových parametrov pri meraní krvného tlaku. Prínosom je použitie zmiešavača hned’ na vstupe prijímacej časti, ktorý spolu s impulzami o konštantnej amplitúde o frekvencii „ oscilátora poskytuje akustický signál ďalej zosřlňovaný pásmovým a obmedzovacím zosilňovačom. Akustický signál je reprodukovaný stávanými zvu- - kovodami pre tichý odposluch pomocou běžného lekárskeho fonendoskopu a pre hlasitý odposluch je určený vstávaný reproduktor. Vynález možno využiť predovšetkým na meranie krvného tlaku u dětí i dospělých, v ambulancii, či pri lóžku pacienta a tiež na identiřikáciu funkcií srdcovocievneho systému.The invention relates to an ultrasonic speed indicator blood flow to measure blood pressure noninvasive method. It is an object of the present invention to provide a new electronic arrangement and acoustic parts that are not increased sensitivity, reduced design complexity provides improved performance parameters at blood pressure measurement. The benefit is the use of a mixer right away at the entrance of the receiving part that together with pulses of constant amplitude of frequency "Oscillator provides an acoustic signal further amplified bandpass and amplifier. The acoustic signal is reproduced by the - forged by silent eavesdroppers medical stethoscope and for speakerphone is a woken speaker. In particular, the invention can be used for measurement blood pressure in children and adults, in the ambulance, or at the patient bed and also for identifying functions cardiovascular system.

Description

Vynález sa týká ultrazvukového indikátoru rýchlosti toku krvi na meranie krvného tlaku neinvazívnou metodou.The present invention relates to an ultrasonic blood flow rate indicator for measuring blood pressure by a non-invasive method.

Podstatou vynálezu je nové usporiadanie elektronických a akustických častí, ktoré popři zvýšenej citlivosti, zníženej konštrukčnej náročnosti poskytuje zlepšenie prevádzkových parametrov pri meraní krvného tlaku. Prínosom je použitie zmiešavača hned’ na vstupe prijímacej časti, ktorý spolu s impulzami o konštantnej amplitúde o frekvencii „ oscilátora poskytuje akustický signál ďalej zosřlňovaný pásmovým a obmedzovacím zosilňovačom. Akustický signál je reprodukovaný stávanými zvu- kovodami pre tichý odposluch pomocou běžného lekárskeho fonendoskopu a pre hlasitý odposluch je určený vstávaný reproduktor.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is based on a new arrangement of electronic and acoustic components which, in addition to increased sensitivity, reduced constructional complexity, provides an improvement in the operating parameters of blood pressure measurement. The benefit is the use of a mixer right at the input of the receiving part, which together with the pulses of constant amplitude at the frequency of the "oscillator" provides an acoustic signal further amplified by the band and limiting amplifiers. The acoustic signal is reproduced by the existing horns for silent interception using a common medical stethoscope and a loudspeaker is designed for a wake-up loudspeaker.

Vynález možno využiť predovšetkým na meranie krvného tlaku u dětí i dospělých, v ambulancii, či pri lóžku pacienta a tiež na identiřikáciu funkcií srdcovocievneho systému.In particular, the invention can be used to measure blood pressure in children and adults, in an outpatient setting, or in a patient bed, and also to identify cardiovascular system functions.

Vynález sa týká indikátora rýchlosti toku krvi na : meranie krvného tlaku neinvazívnou metodou na í báze ultrazvukového Dopplerového efektu.The invention relates to a blood flow rate indicator for measuring blood pressure by a non-invasive method based on the ultrasonic Doppler effect.

Na indikáciu krvných pulzácií, alebo pulzácií ! arteriálnej steny pri meraní krvného tlaku u ludí í neinvazívnou metodou za použitia tlakovej manžety sa v praxi bežne používajú ultrazvukové snímače i s jedným alebo s dvomi piezokeramickými meničmi v róznom priestorovom usporiadaní. Použité i elektronické vybavenie pozostáva z oscilátora s vý§ koňovým vysokofrekvenčným stupňom na napájanie vysielacieho piezokeramického meniča, vysoí kofrekvenčného selektívneho zosilňovača prijatéI ho signálu z prijímacieho piezokeramického meniča, zmiešavača a nízkofrekvenčného zosilňovača, ktorý poskytuje elektrický signál na odposluch , Dopplerových zvukových fenoménov pomocou slúchadiel. Frekvenčný přenos nízkofrekvenčného , zosilňovača je bud v celom počuteTnom pásme I 40 Hz až 15 kHz, alebo je obmedzený na dolnú časť akustických signálov 40 atž 500 Hz.To indicate blood pulsations or pulsations! Arterial wall in the measurement of blood pressure in humans by the non-invasive method using a pressure cuff, in practice, ultrasonic transducers with one or two piezoceramic transducers in a different spatial arrangement are commonly used. The electronic equipment used consists of an oscillator with a high-frequency power stage for supplying a transmitting piezo transducer, a high frequency selective amplifier received from a receiving piezo transducer, a mixer, and a low frequency amplifier which provides an electrical signal to the amplifiers. The frequency transmission of the low-frequency amplifier is either in the whole audible range of 40 Hz to 15 kHz or limited to the lower part of the acoustic signals 40 to 500 Hz.

' Nevýhody spomínaných usporiadaní sa týkajú ; použitia keramického snímača vo funkcii indikátora rýchlosti krvných pulzácií, ktorý poskytuje pri použitých frekvenčných rozsahoch 40 až 1500 Hz zmiešaný signál pozostávajúci z Korotkovových zvukov, kedy je snímač vo funkcii mikrofonu a Dopplerových signálov, snímač vo funkcii indikácie odrazených vín od častíc pohybujúcej sa krvi. Táto skutočnosť vedie k zložitému signálu, ktorý naráža na problémy jednoznačnej identifikácie zvukových fenoménov spojených s hodnotami systolického a diastolického tlaku. Umiestnenie' piezokeramického snímača pod tlakovou manžetou, nekfud pacientov, manipulácia so snímačom sposobujú akustické artefakty (praskanie, hluk), ktoré sťažujú proces merania. Mechanické pohyby i snímača vplyvom pulzácie cievy (artérie) sa prejavujú ako zvukové fenomény v dolnom kmitočto- , vom akustickom pásme, zvýrazňujú podřel uvede- > ných pulzácií a prispievajú k nejednoznačnému ₍odčítaniu systolického i diastolického tlaku. Potřeba využitia elektrodynamických slúchadiel znižuje akustický kontakt lekára s pacientom. Slúčhadlá predstavujú přídavné zariadenie, ktoré musí lekár okrem vlastného prístroja prenášať v okruhu svojej posobnosti. A nakoniec použitie vysokofrekvenčného pásmového zosilňovača s vysokým zosilnením představuje konštrukčné problémy ako súThe disadvantages of said arrangements concern; the use of a ceramic sensor as a blood pulsation rate indicator which provides a mixed signal consisting of Korotek sounds when the sensor is in the function of a microphone and Doppler signals at the used frequency ranges of 40 to 1500 Hz, a sensor in the function of indicating reflected wines from particles of moving blood. This leads to a complex signal that encounters the problems of unambiguously identifying the sound phenomena associated with systolic and diastolic pressure values. Placing the piezo-ceramic sensor under the pressure cuff, unwell patients, manipulating the sensor cause acoustic artifacts (cracking, noise), which make the measurement process more difficult. Mechanical movements and transducers due to arterial pulsation manifest themselves as sound phenomena in the lower frequency and acoustic bands, accentuating the pulsations mentioned above and contribute to the ambiguous ₍ readings of both systolic and diastolic pressure). The handset is an additional device that the physician must carry in addition to its own device within its own circuit, and finally, the use of a high-frequency high-band amplifier presents design problems such as

I nežiadúce vazby a stabilita zosilňovača. i Uvedené nedostatky v podstatnej miere odstraňuje vynález.Also unwanted bonds and stability of the amplifier. These drawbacks are substantially eliminated by the invention.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že signál z prijímacieho piezoelektrického meniča je přivedený cez laděný pásmový priepust na zmiešavač — koincidenčný detektor· hned’ na.vstupe přijímá- , cej časti. Limitujúci zosilňovač napojený cez vysokofrekvenčný zosilňovač na oscilátor poskytuje pravoúhlé impulzy o konštantnej amplitudě pre zmiešavač na výstupe ktorého vzniká signál rozdielového kmitočtu v akustickom pásme, ktorý je ďalej zosilňovaný nízkofrekvenčným pásmovým zosilňovačom, obmedzený obmedzovačom rušivých špičiek a cez regulátor hlasitosti zosilnený vo výkonovom zosilňovači. Nízkofrekvenčný výkonový zosilňovač napája jednak elektroakustické měniče opatřené zvukovodmi a jednak cez vypínač reproduktor pre hlasitý odposluch.The principle of the invention is that the signal from the receiving piezoelectric transducer is applied via a tuned band-pass filter to the mixer-coincidence detector immediately at the entrance of the receiving part. The limiting amplifier coupled via the high-frequency amplifier to the oscillator provides rectangular pulses of constant amplitude for the mixer at the output to produce a differential frequency signal in the acoustic band, which is further amplified by a low-frequency band amplifier limited by the amplifier noise limiter amplifier. The low-frequency power amplifier supplies both acoustic horns equipped with horns and a loudspeaker for loudspeakers via a switch.

Prínosom vynálezu je, že použitie jediného laděného obvodu v přijímače j časti znamená nastavovanie len jediného prvku, napr. pri sériovej výrobě. Ďalej použitie zmiešavača hned’ na vstupe představuje zníženie počtu vysokofrekvenčných dielov na minimum, čo znamená zjednodušenie konštrukcie a zvýšenie elektrickej stability. Vysoká citlivost’ zmiešavača v zapojení v tvare koincidenčného detektora je podmienená konštantnou amplií túdou vysokofrekvenčného signálu o kmitočte oscilátora v širokom rozsaílu nezávislou od napájacieho napátia. Vysoká citlivosť prístroja je daná nízkofrekvenčným zosilnením v úzkopásmovom zosilňovači. Úzké přenosné pásmo znamená zvýšenie poměru signál/šum. Obmedzovač špičiek odstraňuje akustické artefakty pri manipulácii so snímačom. Umiestnenie reproduktora priamo v skrinke prístroja umožňuje hlasitý odposluch požadovaných akustických fenoménov. Pár akusi tických meničov so zvukovodmi umiestnenými na stene skrinky prístroja umožňuje další tichý odposluch akustických fenoménov pomocou běžného lekárskeho fonendoskopu. Usporiadanie elektronických obvodov umožňuje v maximálnej miere využiť integrované obvody tuzemskej výroby a zapoj enie realizovat na jednej doske plošného spoj a v jednej skrinke spolu s batériovým napájaním.It is an advantage of the invention that the use of a single tuned circuit in the receiver portion means adjusting only a single element, e.g. in mass production. Furthermore, using the mixer immediately at the inlet means reducing the number of high-frequency parts to a minimum, which simplifies the design and increases electrical stability. The high sensitivity of the mixer in the form of a coincidence detector is conditioned by the constant amplitude of the high frequency oscillator frequency signal at a wide range independent of the supply voltage. The high sensitivity of the device is due to the low frequency gain in the narrowband amplifier. Narrow bandwidth means increasing the signal / noise ratio. The tip limiter removes acoustic artifacts when handling the sensor. Placing the loudspeaker directly in the cabinet allows loud eavesdropping of desired acoustic phenomena. A pair of acoustic transducers with horns placed on the cabinet wall allow for additional silent interception of acoustic phenomena using a conventional medical stethoscope. The arrangement of electronic circuits makes it possible to make maximum use of the integrated circuits of domestic production and to realize the wiring on one printed circuit board and in one box together with battery power supply.

Na obr. 1 je znázorněné schématické usporiadanie indikátora rýchlosti toku krvi určeného na meranie krvného tlaku u dětí dolnej vekovej ; skupiny, střednéj vekovej skupiny i u dospělých.In FIG. 1 is a schematic arrangement of a blood flow rate indicator for measuring blood pressure in children of lower age; group, middle age group and adults.

Signál z oscilátora 1 je zosilňovaný výkonovým vysokofrekvenčným zosilňovačom 2, ktorý napája vysielací piezokeramický měnič 3. Akustická vlna odrazená od častíc pretekajúcej krvi vo vnútri ; vyšetrovanej artérie dopadá na přijímací piezoke.ramický měnič 4, ktorého signál po přechode jednoduchým pásmovým priepustom 5 (laděný obvod L, C) je zmiešavaný v koincidenčnom detektore 6 so signálom z oscilátora obmedzeným limitujúcim zosilňovačom 7 (je vhodné použit’ integrovaný obvod, napr. MAA661). Na výstup koincidenčného detektora 6 je připojený nízkofrekvenčný úzkopásmový zosilňovač 8. Signál s odřezáním rušivých špičiek v obmedzovači 9 je vedený cez regulátor hlasitosti 10 na nízkofrekvenčný výkonový zosilňovač 11, ktorý napája cez vypínač 12 reproduktor 13. Elektroakustické měniče 14 a 15 so zvukovodmi 16 a 17 sú trvale připojené na výstup nízkofrekvenčného zosilňovača 11. Na výstup nízkofrekvenčného pásmového zosilňovača 8 je možno s výhodou připojit převodník kmitočet (napátie 18 na grafický zápis zmien rýchlosti toku 19. Popísané elektronické obvody sú i umiestnené v přístroj ověj skrinke 20 spolu s reproduktorom 13 a zvukovodmi 16,17. Vzhladom na použitie prístroja na indikáciu rýchlostných pulzácií pri meraní tlaku krvi v arterii brachialis, kde ide o změny rychlosti toku krvi v rozsahu 0,3 až 0,5 ms^_1, pri použitom kmitočte oscilátora 6 MHz a sklone piezokeramíckých snímačov 70° až 80° voči vektoru rychlosti prúdenia, vyplývá pre odozvu meraného signálu středná Dopplerová frekvencia v rozsahu 600 až 1000 Hz. Pretože zvukové fenomény Dopplerového signálu korelujúce s hodnotami systolickčho resp. díastolického krvného (laku sa prejavujú v čase před maximálnymi hodnotami rýchlosti, je výhodné zdórazniť akustický kmitočtový rozsah právě v pásme 600 až 700 Hz.The signal from oscillator 1 is amplified by a high-power high-power amplifier 2, which supplies a transmitting piezo-ceramic transducer 3. An acoustic wave reflected from particles of blood flowing therein; the artery under investigation impinges on the receiving piezo transducer 4, whose signal after passing through the single bandpass 5 (tuned circuit L, C) is mixed in the coincidence detector 6 with the signal from the oscillator limited by the limiting amplifier 7 (an integrated circuit, e.g. MAA661). The output of the coincidence detector 6 is connected to a low-frequency narrowband amplifier 8. The noise peak signal in the limiter 9 is routed via the volume control 10 to the low-frequency power amplifier 11, which supplies the loudspeaker 13 via switch 12. They are permanently connected to the output of the low-frequency amplifier 11. A frequency converter (voltage 18 for graphically recording the changes in the flow rate 19) can advantageously be connected to the output of the low-frequency band-amplifier 8. The described electronic circuits are also placed in the instrument box 20 together with the speaker 13 and the horns 16.17. Because of the use of the apparatus to indicate the pulsation speed in the measurement of blood pressure in the brachial artery, in which case the rate of change of blood flow in the range of 0.3 to 0.5 ms ^_1, using a frequency of 6 MHz oscillator, and a gradient of piezoceramic sensors 70 80 ° to the flow velocity vector, indicates the response of the measurement signal a mean Doppler frequencies in the range of 600 to 1000 Hz. Because the sound phenomena of the Doppler signal correlate with the values of systolic resp. It is advantageous to emphasize the acoustic frequency range in the range of 600 to 700 Hz.

Ultrazvukový indikátor rýchlosti toku krvi je použitelný predovšetkým pri meraní krvného tlaku u dětí i dospělých, kde jeho aplikácia představuje výrazný přínos v tejto oblasti. Napr. u dětí dolných věkových skupin, kde nie je spolupráca dieťaťa s lekárom, nekfud a plač dieťaťa, ale hlavně nízká úroveň Korotkovových zvukov takmer znemožňujú merať krvný tlak neinvazívnymi metodami. Přistroj realizovaný na uvedených princípoch v podobě přenosného, batériovo napájaného, rozmerovo miniatú eho zariadenia, možno použiť v každej situácii v ambulancii, či pri lóžku pacienta.Ultrasonic blood flow rate indicator is particularly useful for measuring blood pressure in children and adults, where its application represents a significant benefit in this area. E.g. in children of lower age groups, where there is no cooperation between the child and the doctor, the child is crying and crying, but mainly the low level of Korotek's sounds makes it almost impossible to measure blood pressure by non-invasive methods. The device realized on the mentioned principles in the form of portable, battery-powered, miniature equipment can be used in any situation in the ambulance or in the bed of the patient.

Přístroj je ďalej možno použiť vo všetkých aplikáciách na identifikáciu funkcií srdcovocievneho systému, arteriálne i venózne riečištia a ďalej ako jednoduchého indikátora pulznej vlny v kardiotachometrii, v merači arytmií a pod.The device can also be used in all applications to identify cardiovascular system functions, arterial and venous gland, and as a simple indicator of pulse wave in cardiotachometry, arrhythmia meters and the like.

Claims

An ultrasonic blood flow rate indicator for measuring blood pressure by a non-invasive method, characterized in that it has a receiving piezoceramic transducer (4) connected through a tuned band pass filter (5), a coincidence detector (6), a low frequency band amplifier (8), ), the volume control (10), the low frequency power amplifier (11) and the switch

OF THE INVENTION (12) to a loudspeaker (13) and the output of a low frequency power amplifier (11) is connected via electroacoustic transducers (14), (15) to the ear canals (16), (17) and output from the oscillator (1) is connected through a high frequency (2) to a transmitting piezo-ceramic transducer (3) and simultaneously via a limiting amplifier (7) to a second input of the coincidence detector (6).